CN102466376A - 螺杆式制冷系统及其控制方法 - Google Patents

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徐峰
赵雷
祝建军
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Abstract

一种螺杆式制冷系统,包括螺杆式压缩机,冷凝器,蒸发器,电子膨胀阀,油分离器,第1电磁阀,第2电磁阀,引射器,螺杆式压缩机的出口通过第1管道与油分离器的入口相连接,油分离器的制冷剂出口通过第2管道与冷凝器的入口相连接,冷凝器的出口通过第3管道与蒸发器的入口相连接,蒸发器的出口与螺杆式压缩机的入口通过第4管道相连接,电子膨胀阀设置在第3管道中,其特征在于,引射器设置在第4管道,其高压端口通过第5管道与油分离器的回油口相连接,低压端口通过第6管道与蒸发器的回油口相连接,第1电磁阀和第2电磁阀分别设置在第5管道和第6管道中。

Description

螺杆式制冷系统及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种螺杆式制冷系统及其控制方法。 背景技术
[0002] 螺杆式制冷系统由于其结构简单,效率高而被广泛地应用于空调系统中。它是以螺杆压缩机作为动力源,利用蒸发器和冷凝器作为制冷剂与水或空气进行热交换的容器, 通过制冷剂的制冷或制热循环,使得室内获得舒适温度。
[0003] 在螺杆式制冷系统中,一般使用满液式蒸发器。这种满液式蒸发器800如图2所示由外壳13和换热管11构成,制冷剂12在换热管11的外侧,水在换热管11内流动,其传热温差小,蒸发温度较图1所示制冷剂12在换热管11内侧流动的干式蒸发器80高很多。 但同时,干式蒸发器80因制冷剂12在换热管11内流动,随制冷剂12排出压缩机内部的压缩机油,可以很快回到压缩机内部,而满液式蒸发器800,因制冷剂12在换热管11外侧,流动速度较慢,必须有单独的回油装置使压缩机油能够回流到螺杆压缩机。
[0004] 压缩机油对于螺杆机来说是至关重要的,一方面它起到润滑和密封作用,另一方面螺杆压缩机的增载和减载也离不开压缩机油,同时,如果大量的压缩机油进入蒸发器和冷凝器,就会在换热管表面形成油膜,影响热交换效率,而压缩机排气又必然会将压缩机油带出,因此运行时必须使压缩机油尽量多的回流到螺杆压缩机中以保证系统能够稳定、高效运行。
[0005] 目前大多数的满液式螺杆机产品,在运行过程中,通过引射泵或油泵连续不间断的回油,来保证系统能够稳定运行。
[0006] 图3为一种满液式螺杆机空调机组(现有技术1)的系统图。在现有技术1中,油分离器3的出油口通过第1过滤器9a与螺杆压缩机1的入口相连,在螺杆压缩机1的入口与满液式蒸发器8之间的管道上安装有引射器6,油分离器3的制冷剂出口通过电磁阀7b 连接在引射器6的一个接口上,满液式蒸发器8的回油管通过第3过滤器9c连接在引射器 6的另一个接口上。螺杆压缩机1内的压缩机油与被压缩的制冷剂一起在油分离器3被分离。分离后的高压制冷剂在冷凝器2冷凝后,在满液式蒸发器8中蒸发,成气体制冷剂后进入螺杆压缩机1后再被压缩。而分离后的压缩机油经第1过滤器9a,电磁阀7a返回到螺杆压缩机中。在打开电磁阀7b时,高压制冷剂气体引射满液式蒸发器8中的压缩机油(停机时,电磁阀动作,使阀门关闭),使其回到螺杆压缩机1中。
[0007] 这种回油办法目前为大多数螺杆机厂商所应用。但是该方法使用高压制冷剂气体引射系统中的压缩机油,势必减少参与制冷循环的制冷剂,从而降低制冷、制热量。同时,连续不断的回油动作,使得蒸发器8内尚未参与换热的制冷剂也经回油系统回到了螺杆压缩机1。通过大量的实验表明,以上损失可以占到机组制冷量的5%左右,从而影响到螺杆机组的效率。
[0008] 图4为另一种满液式螺杆机制冷系统(现有技术2)的示意图。在现有技术2中, 如图所示,螺杆压缩机1的出口与油分离器3的进口连接,油分离器3的出口与冷凝器2的进口连接,所述油分离器3的回油路分为两路,一路通过电磁阀7与螺杆压缩机1的进口连接,另一路通过引射器6与螺杆压缩机1的进口连接,蒸发器8的回油口通过电磁阀7与引射器6相连接。
[0009] 相比于现有技术1,现有技术2是以利用油分离器3分离出来的高压油作为引射动力,由专用引射器6引射壳管(满液)式蒸发器8内的压缩机油使系统回油。但现有技术 2中,回油系统中利用了 3个电磁阀和一个引射器对系统回油进行控制,结构过于复杂。
发明内容
[0010] 有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种结构简单且便于控制的螺杆式制冷系统及其控制方法。
[0011] 技术方案1 :一种螺杆式制冷系统,包括螺杆式压缩机,冷凝器,蒸发器,电子膨胀阀,油分离器,第1电磁阀,第2电磁阀,引射器,螺杆式压缩机的出口通过第1管道与油分离器的入口相连接,油分离器的制冷剂出口通过第2管道与冷凝器的入口相连接,冷凝器的出口通过第3管道与蒸发器的入口相连接,蒸发器的出口与螺杆式压缩机的入口通过第 4管道相连接,电子膨胀阀设置在第3管道中,引射器设置在第4管道,其高压端口通过第5 管道与油分离器的回油口相连接,低压端口通过第6管道与蒸发器的回油口相连接,第1电磁阀和第2电磁阀分别设置在第5管道和第6管道中。
[0012] 由上可知,制冷剂在螺杆式压缩机中被压缩为高温高压的气体后通过第1管道传输至油分离器,在传输过程中,压缩机中的压缩机油也会随制冷剂一起流动,而进入油分离器,在油分离器中制冷剂和压缩机油被分离。制冷剂通过第2管道传输至冷凝器,而高压的压缩机油则在第1电磁阀打开时通过第5管道由引射器的高压端口进入到螺杆式压缩机中。此时,如果第2电磁阀处于打开状态时,在高压的压缩机油的引射作用下,流入蒸发器中的压缩机油被引射到螺杆式压缩机中。
[0013] 由于利用高压的压缩机油直接引射蒸发器中的压缩机油,与现有技术中利用制冷剂进行引射相比,不仅结构简单还不会降低系统的制冷或制热效率。
[0014] 技术方案2 :根据技术方案1所述的一种螺杆式制冷系统,在第5管道和第6管道中还分别安装有第1过滤器和第2过滤器。
[0015] 由于在第5管道和第6管道中分别安装有第1过滤器和第2过滤器,因此,混入压缩机油的杂质在返回螺杆式压缩机前被去除。
[0016] 技术方案3 :根据技术方案1和2所述的一种螺杆式制冷系统,在第3管道中安装有干燥过滤器。
[0017] 由于在第3管道中安装了干燥过滤器,可以在制冷剂进入蒸发器之前,有效地过滤杂质,吸收制冷剂中的水分,以确保管道畅通和制冷系统正常工作。
[0018] 技术方案4 :根据技术方案1和2所述的一种螺杆式制冷系统,所述螺杆式压缩机为半封闭式螺杆压缩机。
[0019] 半封闭式螺杆压缩机具有运行效率高、高压缩比、振动小、噪音低、使用寿命长等优点。因此,除技术方案1和2的效果之外,通过使用半封闭式螺杆压缩机,还可使螺杆式制冷系统具有运行效率高、使用寿命长等特点。
[0020] 技术方案5 :根据技术方案1和2所述的一种螺杆式制冷系统,所述蒸发器为满液式蒸发器。
[0021] 由于满液式蒸发器的制冷剂在管外侧,蒸发管表面为液体润湿,表面传热系数大, 换热效率高,因此可在利用其换热效率高的同时,将其中流动较慢的压缩机油引射到螺杆式压缩机中。
[0022] 技术方案6 :根据技术方案1和2所述的一种螺杆式制冷系统,所述螺杆式制冷系统为空调机组。
[0023] 由于此螺杆式制冷系统为空调机组,可得到结构简单且能高效回油的空调机组。
[0024] 技术方案7 :—种螺杆式制冷系统的控制方法,该螺杆式制冷系统包括螺杆式压缩机,冷凝器,蒸发器,电子膨胀阀,油分离器,第1电磁阀,第2电磁阀,引射器,螺杆式压缩机的出口通过第1管道与油分离器的入口相连接,油分离器的制冷剂出口通过第2管道与冷凝器的入口相连接,冷凝器的出口通过第3管道与蒸发器的入口相连接,蒸发器的出口与螺杆式压缩机的入口通过第4管道相连接,电子膨胀阀设置在第3管道中,引射器设置在第4管道,其高压端口通过第5管道与油分离器的回油口相连接,低压端口通过第6管道与蒸发器的回油口相连接,第1电磁阀和第2电磁阀分别设置在第5管道和第6管道中,所述螺杆式制冷系统在启动阶段,打开第1电磁阀与第2电磁阀;所述螺杆式制冷系统在运行阶段,当螺杆式压缩机低于100%负荷运行,或螺杆式压缩机在100%负荷运行但吸排气压差低于0. 45MPa,或内部缺油时,维持第1电磁阀和第2电磁阀的打开状态;当螺杆式压缩机运行到100%负荷,并且吸排气压差在0. 45MPa以上,内部不缺油时,关闭第2电磁阀;所述螺杆式制冷系统在停止阶段,关闭第1电磁阀与第2电磁阀。
[0025] 由于通过控制第1电磁阀和第2电磁阀的开闭,可在螺杆式压缩机处于100%负荷,且内部不缺油、吸排气压力差为0. 45MPa以上时,关闭第2电磁阀,不引射蒸发器中的压缩机油,防止了因回油对制冷能力造成影响。
附图说明
[0026] 图1为干式蒸发器示意图;
[0027] 图2为满液式蒸发器示意图;
[0028] 图3为现有技术1的系统示意图;
[0029] 图4为现有技术2的系统示意图;
[0030] 图5为本发明的螺杆式制冷系统示意图。
[0031] 附图符号说明
[0032] 1-螺杆压缩机;2-冷凝器;3-油分离器;4-干燥过滤器;5-电子膨胀阀;6_引射器;7a-第1电磁阀;7b-第2电磁阀;8-满液式蒸发器;9a_第1过滤器;9b_第2过滤器; 9c-第3过滤器;11-换热管;12-制冷剂;13-外壳;10-第1管道;20-第2管道;30-第3 管道;40-第4管道;50第5管道;60-第6管道。
具体实施方式
[0033] 下面根据具体的实施方式来论述本发明的螺杆式制冷系统及其控制方法。
[0034] 图5为本发明的螺杆式制冷系统示意图。如图所示,螺杆式制冷系统,包括螺杆式压缩机1,冷凝器2,满液式蒸发器8,电子膨胀阀5,油分离器3,第1电磁阀7a,第2电磁阀7b。螺杆式压缩机1的出口通过第1管道10与油分离器3的入口相连接,油分离器3的制冷剂12出口通过第2管道20与冷凝器2的入口相连接,冷凝器2的出口通过第3管道30 与满液式蒸发器8的入口相连接,在该第3管道30中安装有电子膨胀阀5和干燥过滤器 4,油分离器3的回油口通过第5管道50与引射器6的高压端口相连接,在第5管道50中安装有第1电磁阀7a与第1过滤器9a,满液式蒸发器8的回油口通过第6管道60与引射器6的低压端口相连接,在第6管道60中安装有第2电磁阀7b与第2过滤器%。
[0035] 螺杆式压缩机1运行时需经历以下四个循环过程:
[0036] 1、吸气过程;
[0037] 2、封闭及输送过程;
[0038] 3、压缩及喷油过程;
[0039] 4、排气过程。
[0040] 其中在第3个过程及压缩及喷油过程中,螺杆压缩机1在将制冷剂12压缩为高温高压气体时,压缩机油也会因压力差的作用而喷入压缩室内与压缩室内的高温气体混合, 然后进入循环管道,即第1及第4管道。通过喷油过程,使流出螺杆压缩机油回油到螺杆压缩机1中。
[0041] 本实施例中的回油系统由第5管道50,第6管道60,引射器6,第1电磁阀7a,第 2电磁阀7b,第1过滤器9a,第2过滤器9b构成。第1过滤器9a安装于第5管道50中所述油分离器3的回油口与第1电磁阀7a之间,第2过滤器9b安装于第6管道60中满液式蒸发器8的回油口与第2电磁阀7b之间,用于消除回油时在管道中流动的压缩机油中的杂质,以保证第2电磁阀7b及引射器6的正常使用。
[0042] 干燥过滤器4安装于第3管道30中冷凝器2的出口与电子膨胀阀5之间。在此安装干燥过滤器4可以有效地过滤混入制冷剂中的水分和杂质,以确保管道畅通和制冷系统正常工作;干燥过滤器4还可以用来收集制冷系统和压缩机油中的固体杂质,防止系统和管道以及电子膨胀阀5堵塞,确保管路系统畅通。
[0043] 本实施例中所用的满液式蒸发器8如图2所示由于换热管11浸没在液态的制冷剂12中,吸热蒸发后的气液混合物中仍含有大量液体,故从满液式蒸发器8内逸出的湿蒸气经气液分离后再回入螺杆压缩机1。满液式蒸发器8由于制冷剂12在换热管11外侧,蒸发管表面为液体润湿,表面传热系数大,换热效率高。
[0044] 由上可知,在螺杆式压缩机1的压缩作用下,制冷剂被压缩为高温高压的气体,通过第1管道10传输至油分离器3,在传输过程中,螺杆式压缩机1中的压缩机油也会随制冷剂12 —起流向油分离器3。制冷剂12和压缩机油在油分离器3中被分离,分离出的制冷剂通过第2管道20传输至冷凝器2,而压缩机油则由第5管道50进入第1过滤器9a,经第1过滤器9a过滤后在第1电磁阀7a打开时进入引射器6回到螺杆压缩机1中。在进行此回油过程的同时,制冷剂12经冷凝器2冷凝后成为低温高压的液体通过第3管道30进入干燥过滤器4由干燥过滤器4可将制冷剂12中夹杂的水分和杂质过滤。由于干燥过滤器4不能过滤压缩机油,所以部分在油分离器3中未得到分离的压缩机油仍然会随制冷剂继续通过电子膨胀阀5进入满液式蒸发器8,低温高压的制冷剂在满液式蒸发器8中蒸发为气态,在此过程中与换热管内的水发生热交换从中吸收热量,达到制冷的目的。满液式蒸发器8中的压缩机油可通过第6管道60经第2过滤器9b后,在第2电磁阀7b打开时进入引射器6,在来自第5管道的高压压缩机油的引射作用下,经由第4管道40回到螺杆式压缩机 1,从而进入下一循环。
[0045] 在整个制冷系统运行的过程中,通过分别控制第1电磁阀7a和第2电磁阀7b来控制所述制冷系统的回油。所述制冷系统的控制包括启动阶段、运行阶段和停止阶段三个阶段。在此三个阶段中,第1电磁阀7a和第2电磁阀7b的控制方法如下:
[0046] 所述螺杆式制冷系统在启动阶段,螺杆式压缩机1处于压缩及喷油过程时,打开第1电磁阀7a与第2电磁阀7b,使油分离器3中分离出来的高压压缩机油进入螺杆式压缩机1,并由此引射满液式蒸发器8中的压缩机油使其进入螺杆式压缩机1 ;
[0047] 所述螺杆式制冷系统在运行阶段时,根据螺杆式压缩机1的负荷,吸排气压差及螺杆式压缩机1内部是否缺油,决定第2电磁阀7b是打开还是关闭。即,当螺杆式压缩机 1不在100%负荷运行,或螺杆式压缩机1在100%负荷运行但吸排气压差低于0. 45MPa,或内部缺油时,维持第1电磁阀7a和第2电磁阀7b的打开状态;当螺杆式压缩机1运行到 100%负荷,并且吸排气压差在0. 45MPa以上,内部不缺油时,维持第1电磁阀7a的打开状态而关闭第2电磁阀7b ;
[0048] 所述螺杆式制冷系统在停止阶段,关闭第1电磁阀7a与第2电磁阀7b。
[0049] 由于在本实施例所述的螺杆式压缩机制冷系统的启动阶段,第1电磁阀7a和第2 电磁阀7b均处于打开状态,油分离器3中和满液式蒸发器8内的压缩机油分别经由第5管道50和第6管道60迅速回流至螺杆式压缩机1内,保证螺杆式压缩机1内有充足的压缩机油用来启动螺杆式压缩机1和压缩制冷剂。当螺杆式压缩机1运行至100%负荷并且螺杆式压缩机1指示不缺油、吸气和排气的气压差在0. 45MPa以上时,第1电磁阀7a继续打开, 将油分离器3中的压缩机油通过引射器6的一端口回流至螺杆式压缩机1内;而此时关闭第2电磁阀7b,防止满液式蒸发器8中的压缩机油通过引射器6回流至螺杆式压缩机1内, 因此可以有效地减少满液式蒸发器8内的制冷剂在未完全蒸发时就通过第6管道回流到螺杆式压缩机1中,影响制冷能力。若在运行过程中,螺杆式压缩机1没有100%负荷运行或螺杆式压缩机在100%负荷运行但吸排气压差低于0. 45MPa,或内部缺油时,维持第1电磁阀7a和第2电磁阀7b的打开状态,使油分离器3中的压缩机油通过引射器6回流至螺杆式压缩机1内,并引射满液式蒸发器8中的压缩机油使其迅速回流到螺杆式压缩机1内,以保证螺杆式压缩机1内有足够的压缩机油。当该制冷回路机组停止运行时,第1电磁阀7a 和第2电磁阀7b均处于关闭状态,防止螺杆式压缩机1内的压缩机油向外流动。
[0050] 由上可知本发明的螺杆式制冷系统中仅设有第1电磁阀7a和第2电磁阀7b用于对回油进行控制,不仅结构简单,便于控制,还不会影响螺杆式压缩机1在100%负荷时的运行。因此,本实施例所述的螺杆式制冷系统可广泛用于空调机组中。
[0051] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种螺杆式制冷系统,包括螺杆式压缩机,冷凝器,蒸发器,电子膨胀阀,油分离器, 第1电磁阀,第2电磁阀,引射器,螺杆式压缩机的出口通过第1管道与油分离器的入口相连接,油分离器的制冷剂12出口通过第2管道与冷凝器的入口相连接,冷凝器的出口通过第3管道与蒸发器的入口相连接,蒸发器的出口与螺杆式压缩机的入口通过第4管道相连接,电子膨胀阀设置在第3管道中,其特征在于,引射器设置在第4管道,其高压端口通过第 5管道与油分离器的回油口相连接,低压端口通过第6管道与蒸发器的回油口相连接,第1 电磁阀和第2电磁阀分别设置在第5管道和第6管道中。
2.根据权利要求1所述的一种螺杆式制冷系统,其特征在于,在第5管道和第6管道中还分别安装有第1过滤器和第2过滤器。
3.根据权利要求1或2所述的一种螺杆式制冷系统,其特征在于,在第3管道中安装有干燥过滤器。
4.根据权利要求1或2所述的一种螺杆式制冷系统,其特征在于,所述螺杆式压缩机为半封闭式螺杆压缩机。
5.根据权利要求1或2所述的一种螺杆式制冷系统,其特征在于,所述蒸发器为满液式蒸发器。
6.根据权利要求1或2所述的一种螺杆式制冷系统,其特征在于,所述螺杆式制冷系统为空调机组。
7. 一种螺杆式制冷系统的控制方法,该螺杆式制冷系统包括螺杆式压缩机,冷凝器,蒸发器,电子膨胀阀,油分离器,第1电磁阀,第2电磁阀,引射器,螺杆式压缩机的出口通过第 1管道与油分离器的入口相连接,油分离器的制冷剂出口通过第2管道与冷凝器的入口相连接,冷凝器的出口通过第3管道与蒸发器的入口相连接,蒸发器的出口与螺杆式压缩机的入口通过第4管道相连接,电子膨胀阀设置在第3管道中,引射器设置在第4管道,其高压端口通过第5管道与油分离器的回油口相连接,低压端口通过第6管道与蒸发器的回油口相连接,第1电磁阀和第2电磁阀分别设置在第5管道和第6管道中,其特征在于,所述螺杆式制冷系统在启动阶段,打开第1电磁阀与第2电磁阀;所述螺杆式制冷系统在运行阶段,当螺杆式压缩机低于100%负荷运行,或螺杆式压缩机在100%负荷运行但吸排气压差低于0. 45MPa,或内部缺油时,维持第1电磁阀和第2电磁阀的打开状态;当螺杆式压缩机运行到100%负荷,并且吸排气压差在0. 45MPa以上,内部不缺油时,关闭第2电磁阀;所述螺杆式制冷系统在停止阶段,关闭第1电磁阀与第2电磁阀。
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