CN108534568B - 壳管式换热器、冷水机组及冷水机组的控制方法 - Google Patents

壳管式换热器、冷水机组及冷水机组的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种壳管式换热器、冷水机组及冷水机组的控制方法，所述壳管式换热器，包括：壳体，所述壳体上设置有第一出水口、第二出水口、第三出水口和进水口；换热管路，设置在所述壳体内，所述换热管路具有换热入口，所述换热管路的换热入口位于所述换热管路的起始端，且所述换热管路的换热入口与所述进水口连通，所述换热管路还具有三个出口。使用时，冷却水从换热入口进入换热管路后可以根据实际需要控制冷却水从不的换热出口流出，通过控制冷却水从不同的换热出口流出，便可以控制冷却水在换热管路内的换热面积，在冷却水温度过低时，通过改变冷凝水在换热管路内的换热面积，使冷凝压力改变，从而解决螺杆压缩机供油不足而的问题。

Description

壳管式换热器、冷水机组及冷水机组的控制方法
技术领域
本发明涉及船用空调技术领域，具体涉及一种壳管式换热器、冷水机组及冷水机组的控制方法。
背景技术
由于船用设备和人员冷负荷由同一套冷水机组共同承担，随着季节的变化负荷变化范围广，特别是寒冷季节，舰船特种设备工作时仍需冷水机组供冷，所以要求船用冷水机组对海水温度适应范围广。
当海水温度过低时，对于螺杆式冷水机组，海水温度低则意味着冷凝压力低，导致螺杆压缩机供油压差不足而无法正常供油，造成螺杆压缩机内部轴承和转子润滑不足而磨损，使其损坏。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种壳管式换热器、冷水机组及冷水机组的控制方法，解决了由于海水温度过低引起的无法正常供油的问题。
根据本发明的一个方面，公开了一种壳管式换热器，包括：壳体，所述壳体上设置有第一出水口、第二出水口、第三出水口和进水口；换热管路，设置在所述壳体内，所述换热管路具有换热入口，所述换热管路的换热入口位于所述换热管路的起始端，且所述换热管路的换热入口与所述进水口连通，所述换热管路还具有三个出口，包括：第一换热出口，位于所述换热管路的末端，且所述换热管路的第一换热出口与所述第一出水口连通，第一换热出口与所述换热管路的换热入口之间形成第一换热面积；第二换热出口，位于所述换热管路的第一换热出口与所述换热管路的换热入口之间，且所述换热管路的第二换热出口与所述第二出水口连通，第二换热出口与所述换热管路的换热入口之间形成第二换热面积；第三换热出口，位于所述换热管路的第二换热出口与所述换热管路的换热入口之间，且所述换热管路的第三换热出口与所述第三出水口连通，第三换热出口与所述换热管路的换热入口之间形成第三换热面积；第一换热面积大于第二换热面积，第二换热面积大于第三换热面积。
进一步地，所述壳体还包括：第一端盖，设置在所述壳体的第一端，所述第一端盖上设置有所述第一出水口、所述第三出水口和所述进水口；第二端盖，设置在所述壳体的第二端，所述第二端盖上设置有所述第二出水口。
进一步地，所述第一端盖与所述壳体内的第一管板形成第一管箱腔，所述第一管箱腔内设置有隔板，所述隔板将所述第一管箱腔内分隔为第一水室、第三水室和进水室；所述第一出水口与所述第一水室连通；所述第三出水口与所述第三水室连通；所述进水口与所述进水室连通。
进一步地，所述第二端盖与所述壳体内的第二管板形成第二管箱腔，所述第二管箱腔内设置有所述隔板，所述隔板将所述第二管箱腔内分隔为第二水室和第四水室；所述第二出水口与所述第二水室连通。
进一步地，所述换热管路包括：第一换热管路，连通所述进水室和所述第一水室，且第一换热管路所对应的换热面积为第一换热面积；第二换热管路，连通所述进水室和所述第二水室，且第二换热管路所对应的换热面积为第二换热面积；第三换热管路，连通所述进水室和所述第三水室，且第三换热管路所对应的换热面积为第三换热面积。
根据本发明的另一个方面，公开了一种冷水机组，包括：上述的壳管式换热器；电动阀，与所述第一出水口、所述第二出水口和所述第三出水口连通，所述电动阀用于控制所述第一出水口、所述第二出水口或第三出水口中的任一出水口出水，以控制所述壳管式换热器中所述换热管路的换热面积。
根据本发明的另一个方面，公开了一种用于上述的冷水机组的控制方法，包括以下步骤：步骤S10：获取冷凝压力值P1、获取蒸发压力值P2、获取油压差预设值P0；步骤S20：根据所述冷凝压力值P1、所述蒸发压力值P2、所述油压差预设值P0，控制所述电动阀调节所述壳管式换热器中所述换热管路的换热面积。
进一步地，所述步骤S20还包括以下步骤：所述换热管路的换热面积按照以下公式结果进行调整：
S＝(P1-P2-P0)×a+ΔP×b，其中，a、b为修正系数，ΔP为当前检测周期的P1-P2-P0的值与上一个检测周期的P1-P2-P0的值的差值；当S＞0，则调整所述换热管路的换热面积为第一换热面积；当S≤0，则调整所述换热管路的换热面积为第三换热面积；当|S|＜25％，则保持当前所述换热管路的换热面积；当|S|≥25％，则增大或者减小所述换热管路的换热面积。
进一步地，在所述步骤S20之后，还包括以下步骤：步骤S30：获取冷凝压力值P1所对应的饱和温度T1、获取所述电动阀的高压保护值对应的饱和温度T2；步骤S40：根据所述饱和温度T1、所述饱和温度T2，控制所述电动阀(50)调节所述壳管式换热器中所述换热管路的换热面积。
进一步地，所述步骤S40包括：步骤S41：当T1≥T2-A，则控制所述电动阀增大所述换热管路的换热面积；步骤S42：当T1＜T2-A，则控制所述电动阀按照所述步骤S20调节所述壳管式换热器中所述换热管路的面积，A为修正系数。
本发明在壳管式冷凝器内换热管路的起始端设置有换热入口、末端设置有第一换热出口，第一换热出口与换热管路的换热入口之间形成第一换热面积，并在换热入口与第一换热出口之间的换热管路上设置有第二换热出口，第二换热出口与换热管路的换热入口之间形成第二换热面积，在换热入口与第二换热出口之间的换热管路上设置有第三换热出口，第三换热出口与换热管路的换热入口之间形成第三换热面积，并使各个换热出口分别与各自的出水口连通。使用时，冷却水从换热入口进入换热管路后可以根据实际需要控制冷却水从不的换热出口流出，由于换热管路内的管径通常都是相等的，因此，冷却水在换热管路内的流路越长，则发生换热的面积越大，也就是说，通过控制冷却水从不同的换热出口流出，便可以控制冷却水在换热管路内的换热面积，在冷却水温度过低时，通过改变冷凝水在换热管路内的换热面积，使冷凝压力改变，从而解决螺杆压缩机供油不足而的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的壳管式换热器的结构示意图；
图2是本发明实施例的冷水机组工作原理图；
图3是本发明另一实施例的冷水机组工作原理图；
图例：10、壳体；11、第一端盖；12、第二端盖；13、第一管板；14、第二管板；21、第一出水口；22、第二出水口；23、第三出水口；24、进水口；31、第一水室；32、第二水室；33、第三水室；34、第四水室；35、进水室；40、隔板；50、电动阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。
本发明涉及一种壳管式换热器，具体公开了一种船用壳管式冷凝器，包括：壳体10和换热管路，壳体10上设置有第一出水口21、第二出水口22、第三出水口23和进水口24；换热管路，设置在壳体10内，换热管路具有换热入口，换热管路的换热入口位于换热管路的起始端，且换热管路的换热入口与进水口24连通，换热管路还具有三个出口，包括：第一换热出口、第二换热出口和第三换热出口，第一换热出口位于换热管路的末端，且换热管路的第一换热出口与第一出水口21连通，第一换热出口与换热管路的换热入口之间形成第一换热面积；第二换热出口位于换热管路的第一换热出口与换热管路的换热入口之间，且换热管路的第二换热出口与第二出水口22连通，第二换热出口与换热管路的换热入口之间形成第二换热面积；第三换热出口位于换热管路的第二换热出口与换热管路的换热入口之间，且换热管路的第三换热出口与第三出水口23连通，第三换热出口与换热管路的换热入口之间形成第三换热面积；第一换热面积大于第二换热面积，第二换热面积大于第三换热面积。
本发明在壳管式冷凝器内换热管路的起始端设置有换热入口、末端设置有第一换热出口，第一换热出口与换热管路的换热入口之间形成第一换热面积，并在换热入口与第一换热出口之间的换热管路上设置有第二换热出口，第二换热出口与换热管路的换热入口之间形成第二换热面积，在换热入口与第二换热出口之间的换热管路上设置有第三换热出口，第三换热出口与换热管路的换热入口之间形成第三换热面积，并使各个换热出口分别与各自的出水口连通。使用时，冷却水从换热入口进入换热管路后可以根据实际需要控制冷却水从不的换热出口流出，由于换热管路内的管径通常都是相等的，因此，冷却水在换热管路内的流路越长，则发生换热的面积越大，也就是说，通过控制冷却水从不同的换热出口流出，便可以控制冷却水在换热管路内的换热面积，在冷却水温度过低时，通过改变冷凝水在换热管路内的换热面积，使冷凝压力改变，从而解决螺杆压缩机供油不足而的问题。
本发明为船用壳管式冷凝器，由于船用设备和人员冷负荷由同一套冷水机组共同承担，随着季节的变化负荷变化范围广，特别是寒冷季节，舰船特种设备工作时仍需冷水机组供冷，然而，螺杆压缩机在低海水温度下供油压差不足，容易导致轴承和转子磨损，本发明的船用壳管式冷凝器通过，通过改变冷凝水在换热管路内的流程，可以控制冷凝水的换热面积，从而改变冷凝压力，螺杆压缩机在低海水温度下滑阀加载不上来以及供油不足的情况，提高螺杆压缩机的寿命，具有意想不到的技术效果。
在上述实施例中，壳体10还包括：第一端盖11和第二端盖12，第一端盖11设置在壳体10的第一端，第一端盖11上设置有第一出水口21、第三出水口23和进水口24；第二端盖12，设置在壳体10的第二端，第二端盖12上设置有第二出水口22。
在上述实施例中，第一端盖11与壳体10内的第一管板13形成第一管箱腔，第一管箱腔内设置有隔板40，隔板40将第一管箱腔内分隔为第一水室31、第三水室33和进水室35；第一出水口21与第一水室31连通；第三出水口23与第三水室33连通；进水口24与进水室35连通。
在上述实施例中，第二端盖12与壳体10内的第二管板14形成第二管箱腔，第二管箱腔内设置有隔板40，隔板40将第二管箱腔内分隔为第二水室32和第四水室34；第二出水口22与第二水室32连通。
在上述实施例中，换热管路包括：第一换热管路、第二换热管路和第三换热管路，第一换热管路连通进水室35和第一水室31，且第一换热管路所对应的换热面积为第一换热面积；第二换热管路连通进水室35和第二水室32，且第二换热管路所对应的换热面积为第二换热面积；第三换热管路连通进水室35和第三水室33，且第三换热管路所对应的换热面积为第三换热面积。且第二换热面积为第一换热面积的四分之三，第三换热面积为第一换热面积的一般。通过控制冷却水流经不同的换热管路，便可以控制冷却水在换热管路内的换热面积，在冷却水温度过低时，通过改变冷凝水在换热管路内的换热面积，使冷凝压力改变，从而解决螺杆压缩机供油不足而的问题。
根据本发明的另一方面，公开了一种冷水机组，包括上述的船用壳管式冷凝器和电动阀50，电动阀50与第一出水口21、第二出水口22和第三出水口23连通，电动阀50用于控制第一出水口21、第二出水口22或第三出水口23中的任一出水口出水，以控制壳管式冷凝器中换热管路的换热面积。
使用时，根据实际需要，通过电动阀50控制冷却水从不的出水口流出，由于换热管路内的管径通常都是相等的，因此，冷却水在换热管路内的流路越长，则发生换热的面积越大，也就是说，通过控制冷却水从不同的出水口流出，便可以控制冷却水在换热管路内的换热面积，在冷却水温度过低时，通过改变冷凝水在换热管路内的换热面积，使冷凝压力改变，从而解决螺杆压缩机供油不足而的问题。
根据本发明的另一方面，公开了一种用于控制上述的冷水机组的控制方法，包括以下步骤：
步骤S10：获取冷凝压力值P1、获取蒸发压力值P2、获取油压差预设值P0；
步骤S20：根据冷凝压力值P1、蒸发压力值P2、油压差预设值P0，控制电动阀50调节船用壳管式冷凝器中换热管路的换热面积。
在上述实施例中，步骤S20还包括以下步骤：换热管路的换热面积按照以下公式结果进行调整：
S＝P1-P2-P0×a+ΔP×b，其中，a、b为修正系数，ΔP为当前检测周期的P1-P2-P0的值与上一个检测周期的P1-P2-P0的值的差值；
当S＞0，则调整换热管路的换热面积为第一换热面积；
当S≤0，则调整换热管路的换热面积为第三换热面积；
当|S|＜25％，则保持当前换热管路的换热面积；
当|S|≥25％，则增大或者减小换热管路的换热面积。
在另一实施例中，在步骤S20之后，还包括以下步骤：
步骤S30：获取冷凝压力值P1所对应的饱和温度T1、获取电动阀50的高压保护值对应的饱和温度T2；
步骤S40：根据饱和温度T1、饱和温度T2，控制电动阀50调节船用壳管式冷凝器中换热管路的换热面积。
在上述实施例中，步骤S40包括：
步骤S41：当T1≥T2-A，则控制电动阀50增大换热管路的换热面积；
步骤S42：当T1＜T2-A，则控制电动阀50按照步骤S20调节船用壳管式冷凝器中换热管路的面积，A为修正系数。
本发明还包括电动阀故障检测，当连续5秒内检测到电动阀开度值与反馈值的偏差率≥5％时，故障灯亮但机组并不停机，此时执行电动阀复位动作，复位完成后重新检测故障，如电动阀开度值与反馈值的偏差率＜5％则清除故障，电动四通阀按4和5进行控制，否则故障报警。(由于电动阀阀芯的设计在动作全行程内始终不会出现阀口1、阀口2、阀口3全部关死的情况且阀口4在动作全行程内始终处于贯通状态即始终能保证有效换热，故机组按不停机处理)
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种用于控制冷水机组的控制方法，
冷水机组包括壳管式换热器和电动阀（50），
壳管式换热器包括：
壳体（10），所述壳体（10）上设置有第一出水口（21）、第二出水口（22）、第三出水口（23）和进水口（24）；
换热管路，设置在所述壳体（10）内，所述换热管路具有换热入口，所述换热管路的换热入口位于所述换热管路的起始端，且所述换热管路的换热入口与所述进水口（24）连通，所述换热管路还具有三个出口，包括：
第一换热出口，位于所述换热管路的末端，且所述换热管路的第一换热出口与所述第一出水口（21）连通，第一换热出口与所述换热管路的换热入口之间形成第一换热面积；
第二换热出口，位于所述换热管路的第一换热出口与所述换热管路的换热入口之间，且所述换热管路的第二换热出口与所述第二出水口（22）连通，第二换热出口与所述换热管路的换热入口之间形成第二换热面积；
第三换热出口，位于所述换热管路的第二换热出口与所述换热管路的换热入口之间，且所述换热管路的第三换热出口与所述第三出水口（23）连通，第三换热出口与所述换热管路的换热入口之间形成第三换热面积；
第一换热面积大于第二换热面积，第二换热面积大于第三换热面积；
电动阀（50）与所述第一出水口（21）、所述第二出水口（22）和所述第三出水口（23）连通，所述电动阀（50）用于控制所述第一出水口（21）、所述第二出水口（22）或第三出水口（23）中的任一出水口出水，以控制所述壳管式换热器中所述换热管路的换热面积；
其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
步骤S10：获取冷凝压力值P1、获取蒸发压力值P2、获取油压差预设值P0；
步骤S20：根据所述冷凝压力值P1、所述蒸发压力值P2、所述油压差预设值P0，控制所述电动阀（50）调节所述壳管式换热器中所述换热管路的换热面积；
所述步骤S20还包括以下步骤：所述换热管路的换热面积按照以下公式结果进行调整：
S=（P1-P2-P0）×a+ΔP×b，其中，a、b为修正系数，ΔP为当前检测周期的P1-P2-P0的值与上一个检测周期的P1-P2-P0的值的差值；
当S＞0，则调整所述换热管路的换热面积为第一换热面积；
当S≤0，则调整所述换热管路的换热面积为第三换热面积；
当|S|＜25%，则保持当前所述换热管路的换热面积；
当|S|≥25%，则增大或者减小所述换热管路的换热面积。
2.根据权利要求1所述的冷水机组的控制方法，其特征在于，在所述步骤S20之后，还包括以下步骤：
步骤S30：获取冷凝压力值P1所对应的饱和温度T1、获取所述电动阀（50）的高压保护值对应的饱和温度T2；
步骤S40：根据所述饱和温度T1、所述饱和温度T2，控制所述电动阀（50）调节所述壳管式换热器中所述换热管路的换热面积。
3.根据权利要求2所述的冷水机组的控制方法，其特征在于，所述步骤S40包括：
步骤S41：当T1≥T2-A，则控制所述电动阀（50）增大所述换热管路的换热面积；
步骤S42：当T1＜T2-A，则控制所述电动阀（50）按照所述步骤S20调节所述壳管式换热器中所述换热管路的面积，A为修正系数。
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