CN106796065A - 冷却器压缩机油调节 - Google Patents

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Abstract

在一方面，提供制冷系统。所述制冷系统包括耦接到变频驱动器(VFD)的压缩机、冷凝器、蒸发器、油分离器和油调节回路。所述油调节回路热耦接到所述VFD，并且被配置来用VFD产生的热量加热来自所述油分离器的油。

Description

冷却器压缩机油调节
发明领域
本文公开的主题涉及制冷系统，并且更具体地说涉及具有变频驱动器的制冷系统压缩机。
背景
用于许多制冷系统中的压缩机大体上需要对压缩机电动机的速度进行紧密控制，以便在变化的负载条件下使系统维持在期望限度内。此类制冷系统可包括电动机速度是通过结合变频驱动器(VFD)来变化的压缩机，所述变频驱动器包括产生热量并且需要冷却的功率电子部件。
对于使用滚动元件轴承的VFD压缩机，为确保可靠操作所需要的油粘度是转速的函数。一些压缩机以低速运行并且可能需要高粘度的油。为了实现典型制冷剂和油混合物的高粘度，需要针对给定的混合物压力而获取最佳温度。这通常使用油冷却或补充电热来实现。因此，期望在不需要补充电热的情况下或没有因油冷却引起的过多附加损失的情况下实现所需的油粘度，以实现更有效的操作。
发明简述
在一方面，提供制冷系统。制冷系统包括耦接到变频驱动器(VFD)的压缩机、冷凝器、蒸发器、油分离器和油调节回路。油调节回路热耦接到VFD，并且被配置来用VFD产生的热量加热来自油分离器的油。
在另一方面，提供对制冷系统中的油进行调节的方法，所述制冷系统包括耦接到变频装置(VFD)的压缩机、冷凝器、蒸发器、油分离器和油调节回路。所述方法包括将油从压缩机提供到油分离器；使油调节回路与VFD热耦接；将油供应到油调节回路；以及用VFD产生的热量来加热油调节回路中的油。
附图简述
在本说明书的结论处的权利要求书中具体指出并明确要求保护被认为是本发明的主题。本发明的前述和其他特征以及优点从以下结合附图进行的详述显而易见，在附图中：
图1是示例性制冷系统的示意图；
图2是另一示例性制冷系统的示意图；
图3是再另一示例性制冷系统的示意图；以及
图4是再另一示例性制冷系统的示意图。
发明详述
图1示出示例性制冷系统10，其大体上包括压缩机12、冷凝器14、膨胀装置16和蒸发器18。冷凝器14布置成经由排出线路20接收来自压缩机12的处于蒸汽状态的高压制冷剂。制冷剂在冷凝器14中冷凝，并且经由管道线路22供应到蒸发器18。通常，使用带走冷凝热的冷却水、空气等来冷却冷凝器14中的制冷剂。膨胀装置16(例如，膨胀阀)安装在管道线路22内，并且用来使液体制冷剂节流到较低压力处并调节通过系统的制冷剂流量。由于膨胀过程，制冷剂的温度和压力在进入蒸发器18之前降低。
在蒸发器18中，使制冷剂与待冷却的物质(诸如水)处于热传递关系。处于较低压力的制冷剂吸收正在冷却的物质的热量，并且制冷剂随后被蒸发。饱和蒸汽随之经由压缩机入口线路24从蒸发器18抽出，并且被压缩以再次开始循环。
在示例性实施方案中，制冷系统10还包括设置在线路20上的油分离器30、电动机32和变频驱动器(VFD)34。油分离器30从蒸汽制冷剂中去除油并且经由回油线路38使分离的油返回到压缩机12，所述回油线路38可任选地包括泵39。电动机32驱动压缩机12，并且VFD 34控制电动机32的速度。VFD 34包括可需要冷却的功率电子器件，以便驱动器在系统的操作范围内于最佳条件下运行。
如图1所示，制冷系统10包括油调节回路40，所述油调节回路40大体上包括供应管道42、油泵44、热交换器46、风扇48和返回管道50。调节回路40被配置来调节油以实现压缩机12所期望的温度和粘度。例如，对于包括滚动元件轴承的压缩机来说，高粘度油是所期望的。
操作中，在油分离器30内使油与压缩的制冷剂分离。泵44通过供应管道42将分离的油供应到热交换器46，在所述热交换器46中油被VFD 34产生的废热加热。对油进行加热消耗了VFD 34内产生的热量。在一个实施方案中，VFD 34由任选的风扇48冷却，所述任选的风扇48吹送VFD 34加热的空气跨过热交换器46；或通过油与冷却板(未示出)之间的热传递冷却，所述冷却板与功率电子部件接触。加热的油接着经由返回管道50返回到油分离器30，并且随后经由回油线路38供应到压缩机12。
这样，油调节回路40使用由VFD 34产生的废热作为用于油调节的热源。这减少了或消除了对附加VFD散热技术的需要，例如对外部风扇和泵、来自冷却器的制冷剂或来自冷却器的水的使用。消除或减少来自冷却器的制冷剂或水的使用随后提高了制冷系统10的效率。
图2示出包括油调节回路140的制冷系统10的替代性实施方案，所述油调节回路140包括供应管道42、油泵44、热交换器46、风扇48和返回管道50。然而，在示例性实施方案中，回路140包括中间热交换器52和中间冷却剂回路54，所述中间冷却剂回路54包括供应管道56、返回管道58和泵60，以使中间冷却剂循环通过回路54。
操作中，在油分离器30内使油与压缩的制冷剂分离。泵44将分离的油供应到中间热交换器52，在所述中间热交换器52中油被中间冷却剂回路54内流动的冷却剂加热，这使中间冷却剂冷却。泵58通过管道56将冷却的中间冷却剂供应到热交换器46，在所述热交换器46中热交换器46内的冷却剂由VFD 34产生的废热加热。加热的中间冷却剂接着返回到中间热交换器52，在所述中间热交换器52中再次被油冷却。
图3示出包括油分离器31和油调节回路240的制冷系统10的替代性实施方案。油分离器31分别由入口管道62和出口管道64流体耦接到蒸发器18和入口线路24。油调节回路240包括中间冷却剂回路66，所述中间冷却剂回路66包括供应管道68、泵70、热交换器72、任选的风扇74、返回管道76和中间热交换器78。
操作中，油分离器31经由入口管道62接收来自蒸发器18的油/制冷剂混合物。油包含在分离器31内，并且所生成的任何制冷剂蒸汽可经由出口管道64返回到压缩机入口线路24。流动通过热交换器78的中间冷却剂(例如，油或乙二醇(glycol))对油进行加热。泵80随后经由回油线路38将加热的油供应到压缩机12。热交换器78内的中间冷却剂由泵70通过管道68供应到热交换器72，在所述热交换器72中冷却剂由VFD 34产生的废热加热。加热的中间冷却剂通过返回管道76返回到中间热交换器78，在所述中间热交换器78中再次被油冷却。
图4示出包括油分离器30、31和油调节回路340的制冷系统10的替代性实施方案。油分离器31分别由入口管道62和出口管道64流体耦接到蒸发器18和入口线路24。油调节回路340包括管道82、热交换器84、任选风扇86和管道88。
操作中，油分离器31经由入口管道62接收来自蒸发器18的油/制冷剂混合物。油包含在分离器31内，并且所生成的制冷剂蒸汽可经由出口管道64返回到压缩机入口线路24。在油分离器30内油还与压缩的制冷剂分离。通过管道82将分离的油供应到热交换器84，在所述热交换器84中油由VFD 34产生的废热加热。例如，风扇86可吹送VFD 34加热的空气跨过热交换器84，或通过油与冷却板(未示出)之间的热传递，所述冷却板安装到功率电子部件。加热的油经由返回管道88返回到油分离器31，并且随后用泵80经由回油线路38供应到压缩机12。
本文中描述的系统和方法提供了使用VFD废热用于油调节(例如，加热)的制冷系统。油通过油调节回路供应，并且通过与加热的空气或冷却板的间接热交换来加热，所述冷却板与VFD部件处于热接触。将油调节到期望温度增加其粘度并且提高压缩机可靠性。因此，可从系统中消除用来加热油的电加热器。另外，可减少或消除使用外部风扇或泵、来自冷却器的制冷剂或来自冷却器的水对VFD进行冷却。因此，使用VFD废热调节油提高了系统效率。
尽管仅结合有限数量的实施方案对本发明进行详细描述，但应容易理解，本发明不限于此类所公开的实施方案。相反，本发明可进行修改以便并入上文未描述但与本发明精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替代或等效布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但是应理解，本发明的方面可仅包括所描述的实施方案中的一些。因此，不应认为本发明受限于前面的描述，而是仅受限于所附权利要求书的范围。

Claims (13)

1.一种制冷系统，其包括：
耦接到变频驱动器(VFD)的压缩机；
冷凝器；
蒸发器；
油分离器；以及
油调节回路，其热耦接到所述VFD并且被配置来用所述VFD产生的热量加热来自所述油分离器的油。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述油调节回路包括热交换器和在所述油分离器与所述热交换器之间延伸的管道，所述管道被配置来将油从所述油分离器供应到所述热交换器以便与所述VFD进行热交换。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述热交换器设置在所述VFD内，所述VFD包括风扇和冷却板中的至少一个，所述风扇吹送由所述VFD加热的空气跨过所述热交换器，所述冷却板热耦接到所述VFD的部件。
4.如权利要求2所述的系统，其还包括连接到所述管道的泵，所述泵被配置来将油从所述油分离器泵送到所述热交换器。
5.如权利要求2所述的系统，其还包括中间冷却剂回路，所述中间冷却剂回路具有中间冷却剂并且被配置来经由所述中间冷却剂在所述油与所述VFD之间提供间接热交换。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述中间冷却剂回路包括在所述热交换器与VFD热交换器之间延伸的冷却剂线路，所述冷却剂线路被配置来将所述中间冷却剂从使其被所述油冷却的所述热交换器供应到使其被所述VFD加热的所述VFD热交换器。
7.如权利要求6所述的系统，其还包括连接到所述冷却剂线路的泵，所述泵被配置来将所述中间冷却剂从所述热交换器泵送到所述VFD热交换器。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述油调节回路包括设置在所述油分离器内的第一热交换器、第二热交换器和在所述第一热交换器与所述第二热交换器之间延伸的管道，所述管道被配置来将中间冷却剂从使其被所述油冷却的所述第一热交换器供应到使其被所述VFD加热的所述第二热交换器。
9.如权利要求8所述的系统，其还包括连接到所述管道的泵，所述泵被配置来将所述中间冷却剂从所述第一热交换器泵送到所述第二热交换器。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述中间冷却剂是第二种油。
11.如权利要求2所述的系统，其还包括第二油分离器和在所述热交换器与所述第二油分离器之间延伸的第二管道，所述第二管道被配置来将所述加热的油从所述热交换器供应到所述第二油分离器。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述第二油分离器流体耦接到所述蒸发器。
13.一种对制冷系统中的油进行调节的方法，所述制冷系统包括耦接到变频装置(VFD)的压缩机、冷凝器、蒸发器、油分离器和油调节回路，所述方法包括：
将油从所述压缩机提供到所述油分离器；
使所述油调节回路与所述VFD热耦接；
将所述油供应到所述油调节回路；以及
用所述VFD产生的热量来加热所述油调节回路中的所述油。
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