CN102388278A - 制冷回路以及用于控制制冷回路中的油分布的方法 - Google Patents

制冷回路以及用于控制制冷回路中的油分布的方法 Download PDF

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Abstract

根据本发明的一种制冷回路沿流动方向包括多压缩机单元（4、6、8）、冷凝器/气体冷却器（12）、接收器（14）、具有布置在其前面的各自膨胀装置（16、20、24）的至少一个蒸发器（18、22、26）以及使包含油的制冷剂循环从中通过的导管，其中，所述多压缩机单元（4、6、8）包括第一压缩机（4）和至少一个进一步压缩机（6、8），所述第一压缩机（4）的旋转速度能被控制，所述至少一个进一步压缩机（6、8）以恒定旋转速度运转，其中，所述压缩机（4、6、8）的抽吸侧和压力侧被并行地连接，其中，油平衡线路（30）设置在所述压缩机（4、6、8）的集油槽之间，所述油平衡线路（30）在基本相同的高度位置处连接所述压缩机（4、6、8）的集油槽，并且其中，允许任一方向的油流动的螺线管阀（32）布置在所述油平衡线路（30）中，处于所述第一压缩机（4）和所述至少一个进一步压缩机（6、8）之间，用于在所述多压缩机单元（4、6、8）的所述压缩机（4、6、8）的操作期间控制所述压缩机（4、6、8）的集油槽之间的油分布。

Description

制冷回路以及用于控制制冷回路中的油分布的方法
技术领域
本发明涉及制冷回路以及用于控制制冷回路的多压缩机单元中的油分布的方法。
背景技术
在制冷回路的常规多压缩机单元中，其包括两个或更多个油润滑的、并行工作的、相同或不同尺寸的压缩机，单独的压缩机中的油水平不能保持恒定。一旦启动，通过多种原因，一些压缩机损失油而其他压缩机积累油。在这些压缩机中的一个或多个的旋转速度变化时，该效应甚至更强。
如果多压缩机单元的压缩机的油耗尽，该压缩机很可能损坏。当一个压缩机中积累的油超过一定水平时，该压缩机也会损坏。为了确保压缩机中的油水平处于可接受范围内而采取的一种常规方法是应用油分布程序，其中，多压缩机单元中的具有不可接受油水平的压缩机被切换停止操作并且被供应必要量的油或者将过量的油抽走。然而，该方法显著地降低了多压缩机单元和制冷回路的效率，因为经常会有一个压缩机不能以制冷模式操作达一定时间间隔。
因此，有益的是，提供一种制冷回路以及用于控制制冷回路的多压缩机单元中的油分布的方法，其提供改进的效率并且避免将操作中的压缩机关闭以确保可接受的油水平范围。
发明内容
根据本发明的示例性实施例的一种制冷回路沿流动方向包括多压缩机单元、冷凝器/气体冷却器、接收器、具有布置在其前面的各自膨胀装置的至少一个蒸发器以及使包含油的制冷剂循环从中通过的导管，其中，所述多压缩机单元包括第一压缩机和至少一个进一步压缩机，所述第一压缩机的旋转速度能被控制，所述至少一个进一步压缩机以恒定旋转速度运转，其中，所述压缩机的抽吸侧和压力侧被并行地连接，其中，油平衡线路设置在所述压缩机的集油槽之间，所述油平衡线路在基本相同的高度位置处连接所述压缩机的集油槽，并且其中，允许任一方向的油流动的螺线管阀布置在所述油平衡线路中，处于所述第一压缩机和所述至少一个进一步压缩机之间，用于在所述多压缩机单元的所述压缩机的操作期间控制所述压缩机的集油槽之间的油分布。
根据本发明示例性实施例的一种用于控制制冷回路的多压缩机单元中的油分布的方法包括多压缩机单元，所述多压缩机单元具有第一压缩机和至少一个进一步压缩机，所述第一压缩机的旋转速度是可控的，所述至少一个进一步压缩机以恒定速度运转，其中，所述压缩机的抽吸侧和压力侧被并行地连接，所述方法包括在所述多压缩机单元的所有压缩机均运转时被执行的如下步骤：
（a）允许所述压缩机的集油槽之间的油流动，以及
（b）在预定间隔后特别地通过关闭螺线管阀而阻碍所述第一压缩机以及所述进一步压缩机之间的油流动，所述螺线管阀布置在所述油平衡线路中，处于所述第一压缩机和所述至少一个进一步压缩机之间，所述油平衡线路在基本相同的高度位置处连接所述压缩机的集油槽。
根据本发明示例性实施例的一种用于控制制冷回路的多压缩机单元中的油分布的方法包括多压缩机单元，所述多压缩机单元具有第一压缩机和至少一个进一步压缩机，所述第一压缩机的旋转速度是可控的，所述至少一个进一步压缩机以恒定速度运转，其中，所述压缩机的抽吸侧和压力侧被并行地连接，所述方法包括在所述多压缩机单元的所有压缩机均运转时被执行的如下步骤：
（a）允许所述压缩机的集油槽之间的油流动，以及
（b）如果所述压缩机之一中的所感测的集油槽水平超过上阈值或降至低于下阈值，和/或如果所述第一压缩机和所述进一步压缩机之一之间的所感测的集油槽水平差超过预定上阈值，和/或如果所述第一压缩机和所述进一步压缩机之一之间的所感测的压力差超过预定阈值，和/或如果所述压缩机的旋转速度超过预定上阈值或降至低于下阈值，则特别地通过关闭螺线管阀而阻碍所述第一压缩机以及所述进一步压缩机之间的油流动，所述螺线管阀布置在所述油平衡线路中，处于所述第一压缩机和所述至少一个进一步压缩机之间，所述油平衡线路在基本相同的高度位置处连接所述压缩机的集油槽。
附图说明
将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，所述附图示出了根据本发明实施例的应用了多压缩机单元的制冷回路的示意图。
具体实施方式
制冷回路2沿流动方向包括多压缩机单元、冷凝器/气体冷却器12、接收器/收集容器14、三个蒸发器18、22和26以及导管/管道，所述多压缩机单元具有速度受控压缩机4、第一恒定速度压缩机6和第二恒定速度压缩机8，三个蒸发器18、22和26具有布置在其前面的各自的膨胀阀16、20和24，导管/管道使包含油的制冷剂循环从中通过。制冷回路2的操作对于本领域技术人员是已知的，并且无需进一步解释。
在后文中，将蒸发器18、22和26的输出连接到压缩机4、6和8的输入侧的导管部分称为抽吸线路28。抽吸线路28分支成三个分离的并行线路，通向压缩机4、6和8的输入侧。因此，压缩机4、6和8的抽吸侧被并行地连接。
压缩机4、6和8可以是往复式压缩机。速度受控压缩机4可以是VSD控制压缩机。
在后文中，压缩机4、6和8的输出侧和冷凝器/气体冷却器12的入口之间的导管部分称为压力线路10。来自压缩机4、6和8的输出侧的压力线路部分在冷凝器/气体冷却器12之前汇合。因此，压缩机4、6和8的压力侧也被并行地连接。通过具有附图标记38的箭头来表示穿过制冷回路2的这些元件的制冷剂流动方向。
如果制冷回路2以亚临界模式操作，则冷凝器/气体冷却器12工作时充当使制冷剂液化的冷凝器。如果制冷回路2以跨临界模式操作，则冷凝器/气体冷却器12工作时充当不使气态制冷剂液化而仅冷却气态制冷剂的气体冷却器。在制冷回路中循环的制冷剂可以是任何常规种类，无论如何，其特别地适用于跨临界操作。因此，CO2也可用作制冷剂。
多压缩机单元的所有压缩机（即VSD控制压缩机4、第一恒定速度压缩机6和第二恒定速度压缩机8）包括集油槽，并且油平衡线路30附接到VSD控制压缩机4和恒定速度压缩机6的集油槽的相同高度位置并且连接这些压缩机4和6的集油槽。该油平衡线路30还延伸到第二恒定速度压缩机8，并且连接到第二恒定速度压缩机8的集油槽水平，附接到该集油槽水平的相同高度位置。该至第二恒定速度压缩机8的油平衡线路具有附图标记34。集油槽水平被提供有观察窗，以便允许监测压缩机4、6和8的集油槽中的集油槽水平。在VSD控制压缩机4和第一恒定速度压缩机6之间的油平衡线路30中提供了螺线管阀32，其允许任一方向的油流动并且能够在多压缩机单元的压缩机4、6和8的操作期间控制一方面VSD控制压缩机4以及另一方面恒定速度压缩机6和8的集油槽之间的油分布。通过具有附图标记36的箭头来表示油平衡线路30中的油流动方向。
在操作的一个具体实施例中，监测压缩机4、6和8的集油槽水平，并且如果压缩机4、6和8之一的集油槽水平超过预定上阈值或降至低于预定下阈值，则关闭螺线管阀32，由此阻碍速度受控压缩机4以及恒定速度压缩机6和8之间的不期望油流动。
在操作的另一个具体实施例中，监测压缩机4、6和8的集油槽水平，并且如果速度受控压缩机4与进一步恒定速度压缩机6和8之一之间的集油槽水平差超过预定上阈值，则关闭螺线管阀32，由此阻碍速度受控压缩机4以及恒定速度压缩机6和8之间的不期望油流动。
在操作的另一个具体实施例中，监测速度受控压缩机4与恒定速度压缩机6和8之间的压力差，并且如果该压力差超过预定阈值，则关闭螺线管阀32，由此阻碍速度受控压缩机4以及恒定速度压缩机6和8之间的不期望油流动。
在操作的另一个具体实施例中，监测速度受控压缩机4的旋转速度，并且如果速度受控压缩机4的旋转速度超过预定上阈值或降至低于预定下阈值，则关闭螺线管阀32，由此阻碍速度受控压缩机4以及恒定速度压缩机6和8之间的不期望油流动。
这些控制特征可采用用于感测所需值的装置（在图中未示出），例如用于监测集油槽水平的装置，用于测量压力差的装置或者用于测量旋转速度的装置，螺线管阀被控制成如果所感测的值不再处于可接受范围则关闭，和/或螺线管阀被控制成如果所感测的值再次处于可接受范围内则关闭。
当旋转速度被用作控制特征时，不必提供特定的装置。其可以仅仅指代由VSD控制的已知频率。由于每个其他压缩机在本地电源的相同、恒定且当然是已知的频率下运转，并且给定了VSD输出的频率，所以差可被用于计算旋转速度的差。
这些控制特征提供了压缩机的集油槽之间的可靠的油分布，并且仅需要传感器和控制装置的最小配备。
在操作的另一个具体实施例中，螺线管阀32可以以预定间隔被关闭和打开，以便阻碍并且分别地允许速度受控压缩机4以及恒定速度压缩机6和8之间的油流动。
通过关闭和打开螺线管阀32预定间隔，速度受控压缩机4以及恒定速度压缩机6和8之间的油分布的程度可关于时间受限，并且可根据制冷回路的规格和预期负载或性能来选择打开和关闭间隔。通过该实施例，可在几乎不需要任何传感器设备的情况下获得可靠的油分布。
根据操作的示例性实施例，如上所述，螺线管阀关闭并且避免速度受控压缩机和其他恒定速度压缩机之间的油分布。
可以提供单元控制器（图中未示出）可被应用，其控制冷凝器/气体冷却器12、压缩机4、6和8以及螺线管阀32。可通过被集成到单元控制器中的用于螺线管阀32的控制算法或者通过单独的脉冲发生器来执行该单元控制器的控制。
根据示例性实施例，如上所述，可在多压缩机单元的压缩机的正常操作期间影响压缩机之间的油分布。既不需要关闭压缩机以便运行油分布程序，也不需要提供额外的隔油器。可在所有压缩机运行的操作期间控制压缩机的集油槽之间的油分布，这避免了关闭一个或其他压缩机达一定时间间隔，并且这显著地改善了制冷回路的效率。而且，所有压缩机的集油槽中的油水平可被可靠地保持在可接受范围内。
根据示例性实施例，如上所述，油平衡线路附接到压缩机的集油槽的高度位置，其对应于压缩机在操作中的必要油水平。替代地，油平衡线路可附接到可接受油水平范围中的其他高度位置，该可接受油水平范围在最小要求的油水平位置和最大要求的油水平位置或更低之间。
然而，所要求的是，油平衡线路总是附接到多压缩机单元中存在的集油槽的相同高度位置，其中，少许毫米的变化是可接受的。
根据示例性实施例，如上所述，多压缩机单元的压缩机的抽吸压力对于所有压缩机而言处于基本相同的抽吸压力水平。如上所述，根据示例性实施例的制冷回路不使用压力差来调节油水平，从而可避免这种缘于压力差的油调节所需要的设备，这节省了进一步的成本和工作。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会理解的是，在不偏离本发明范围的情况下可作出各种变化并且可用等同物替换其元件。另外，在不偏离本发明实质范围的情况下，可进行许多修改以便使具体情况或材料沿用本发明的教导。因此，所意图的是，本发明不限于所公开的具体实施例，而是本发明包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。
附图标记清单
2       制冷回路
4       VSD控制压缩机
6       恒定速度压缩机
8       恒定速度压缩机
10     压力线路
12     冷凝器/气体冷却器
14     接收器
16     第一膨胀阀
18     第一蒸发器
20     第二膨胀阀
22     第二蒸发器
24     第三膨胀阀
26     第三蒸发器
28     抽吸线路
30     油平衡线路
32     螺线管阀
34     至另外的压缩机的油平衡线路
36     油流动方向
38  制冷剂流动方向

Claims (14)

1.制冷回路，其沿流动方向包括多压缩机单元（4、6、8）、冷凝器/气体冷却器（12）、接收器（14）、具有布置在其前面的各自膨胀装置（16、20、24）的至少一个蒸发器（18、22、26）以及使包含油的制冷剂循环从中通过的导管，
其中，所述多压缩机单元（4、6、8）包括第一压缩机（4）和至少一个进一步压缩机（6、8），所述第一压缩机（4）的旋转速度能被控制，所述至少一个进一步压缩机（6、8）以恒定旋转速度运转，
其中，所述压缩机（4、6、8）的抽吸侧和压力侧被并行地连接，
其中，油平衡线路（30）设置在所述压缩机（4、6、8）的集油槽之间，所述油平衡线路（30）在基本相同的高度位置处连接所述压缩机（4、6、8）的集油槽，并且
其中，允许任一方向的油流动的螺线管阀（32）布置在所述油平衡线路（30）中，处于所述第一压缩机（4）和所述至少一个进一步压缩机（6、8）之间，用于在所述多压缩机单元（4、6、8）的所述压缩机（4、6、8）的操作期间控制所述压缩机（4、6、8）的集油槽之间的油分布。
2.如权利要求1所述的制冷回路，其中，所述多压缩机单元的所述压缩机（4、6、8）基本以相同的抽吸压力水平来操作。
3.如权利要求1或2所述的制冷回路，其中，用于监测所述集油槽水平的装置布置在所述压缩机（4、6、8）的集油槽中，并且其中，所述螺线管阀（32）是可控的，从而如果所述压缩机（4、6、8）之一的集油槽水平超过预定上阈值，则所述螺线管阀（32）关闭，由此阻碍所述第一压缩机（4）以及所述进一步压缩机（6、8）之间的油流动。
4.如前述权利要求中任一项所述的制冷回路，其中，用于监测所述集油槽水平的装置布置在所述压缩机（4、6、8）的集油槽中，并且其中，所述螺线管阀（32）是可控的，从而如果所述压缩机（4、6、8）之一的集油槽水平降至低于预定下阈值，则所述螺线管阀（32）关闭，由此阻碍所述第一压缩机（4）以及所述进一步压缩机（6、8）之间的油流动。
5.如前述权利要求中任一项所述的制冷回路，其中，用于监测所述集油槽水平的装置布置在所述压缩机（4、6、8）的集油槽中，并且其中，所述螺线管阀（32）是可控的，从而如果所述第一压缩机（4）和所述进一步压缩机（6、8）之一之间的集油槽水平差超过预定上阈值，则所述螺线管阀（32）关闭，由此阻碍所述第一压缩机（4）以及所述进一步压缩机（6、8）之间的油流动。
6.如前述权利要求中任一项所述的制冷回路，其中，提供用于测量所述第一压缩机（4）和所述进一步压缩机（6、8）之一之间的压力差的装置，并且其中，所述螺线管阀（32）是可控的，从而如果所述压力差超过预定阈值，则所述螺线管阀（32）关闭，由此阻碍所述第一压缩机（4）以及所述进一步压缩机（6、8）之间的油流动。
7.如前述权利要求中任一项所述的制冷回路，其中，所述螺线管阀（32）是可控的，从而如果所述第一压缩机（4）的旋转速度超过预定上阈值，则所述螺线管阀（32）关闭，由此阻碍所述第一压缩机（4）以及所述进一步压缩机（6、8）之间的油流动。
8.如前述权利要求中任一项所述的制冷回路，其中，所述螺线管阀（32）是可控的，从而如果所述第一压缩机（4）的旋转速度降至低于预定下阈值，则所述螺线管阀（32）关闭，由此阻碍所述第一压缩机（4）以及所述进一步压缩机（6、8）之间的油流动。
9.如权利要求1或2所述的制冷回路，其中，所述螺线管阀（32）是可控的，从而以预定间隔关闭和打开，以便阻碍并且分别地允许所述第一压缩机（4）以及所述进一步压缩机（6、8）之间的油流动。
10.如前述权利要求中任一项所述的制冷回路，进一步包括单元控制器，所述单元控制器用于控制所述冷凝器/气体冷却器（12）、所述压缩机（4、6、8）和所述螺线管阀（32）。
11.如权利要求10所述的制冷回路，其中，用于所述螺线管阀（32）的控制算法被集成到所述单元控制器中。
12.如权利要求1至10中任一项所述的制冷回路，其中，所述螺线管阀（32）的控制由单独的脉冲发生器来执行。
13.用于控制制冷回路的多压缩机单元中的油分布的方法，所述多压缩机单元（4、6、8）包括第一压缩机（4）和至少一个进一步压缩机（6、8），所述第一压缩机（4）的旋转速度是可控的，所述至少一个进一步压缩机（6、8）以恒定速度运转，其中，所述压缩机（4、6、8）的抽吸侧和压力侧被并行地连接，所述方法包括在所述多压缩机单元的所有压缩机（4、6、8）均运转时被执行的如下步骤：
（a）允许所述压缩机（4、6、8）的集油槽之间的油流动，以及
（b）在预定间隔后特别地通过关闭螺线管阀（32）而阻碍所述第一压缩机（4）以及所述进一步压缩机（6、8）之间的油流动，所述螺线管阀（32）布置在所述油平衡线路（30）中，处于所述第一压缩机（4）和所述至少一个进一步压缩机（6、8）之间，所述油平衡线路（30）在基本相同的高度位置处连接所述压缩机（4、6、8）的集油槽。
14.用于控制制冷回路的多压缩机单元中的油分布的方法，所述多压缩机单元（4、6、8）包括第一压缩机（4）和至少一个进一步压缩机（6、8），所述第一压缩机（4）的旋转速度是可控的，所述至少一个进一步压缩机（6、8）以恒定速度运转，其中，所述压缩机（4、6、8）的抽吸侧和压力侧被并行地连接，所述方法包括在所述多压缩机单元的所有压缩机（4、6、8）均运转时被执行的如下步骤：
（a）允许所述压缩机（4、6、8）的集油槽之间的油流动，以及
（b）如果所述压缩机（4、6、8）之一中的所感测的集油槽水平超过上阈值或降至低于下阈值，和/或如果所述第一压缩机（4）和所述进一步压缩机（6、8）之一之间的所感测的集油槽水平差超过预定上阈值，和/或如果所述第一压缩机（4）和所述进一步压缩机（6、8）之一之间的所感测的压力差超过预定阈值，和/或如果所述压缩机（4）的旋转速度超过预定上阈值或降至低于下阈值，则特别地通过关闭螺线管阀（32）而阻碍所述第一压缩机（4）以及所述进一步压缩机（6、8）之间的油流动，所述螺线管阀（32）布置在所述油平衡线路（30）中，处于所述第一压缩机（4）和所述至少一个进一步压缩机（6、8）之间，所述油平衡线路（30）在基本相同的高度位置处连接所述压缩机（4、6、8）的集油槽。
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