CN108800632A - 一种制取2℃冰水的冰水站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制取2℃冰水的冰水站，其主要由冷媒制冷系统、冷冻水系统、冷却水系统、工艺水系统和站控系统组成；冷媒制冷系统采用卧式板换作为蒸发器，原水直接进入卧式板换蒸发器中与氟利昂进行热交换，卧式板换蒸发器出口出2℃的冰水；站控系统中采用变频器对水泵电机和连体冷却塔风机电机进行变频控制，同时对冷冻水系统、冷却水系统、工艺水系统进行了技术更新，该冰水站实现了直接一段式出2℃冰水，并且运行节能。

Description

一种制取2℃冰水的冰水站
技术领域：
本发明涉及制冷系统领域，尤其是一种制取2℃冰水的冰水站。
背景技术：
目前在啤酒、牛奶、饮料等食品行业中，采用氟利昂制冷机组直接制取2℃冰水大部分厂家认为没有办法实现，主要是存在结冰和压缩机回油困难的问题，也有一些厂家研发了2℃氨制冷系统机组，但系统较为庞大，管路能量损耗多，安全性差。
发明内容：
为了实现直接制取2℃冰水的冰水站，满足生产工艺的要求，同时考虑综合成本及节能等方面要求，本发明提供一种制取2℃冰水的冰水站。
发明的技术解决方案如下：
一种制取2℃冰水的冰水站主要由冷媒制冷系统、冷冻水系统、冷却水系统、工艺水系统和站控系统组成。
冷媒制冷系统设置在冷冻水系统和冷却水系统之间。
在冷冻水系统和工艺水系统之间设置有原水罐和冰水罐，两个水罐之间采用连通管连接。
冷媒制冷系统、冷冻水系统、冷却水系统、工艺水系统都由站控系统集成控制。
冷媒制冷系统包括压缩机、冷凝器、卧式板换蒸发器、电子膨胀阀、油分离器、储液器、压力维持阀、气液分离器、油冷却器、干燥过滤器、角阀、视液镜、液喷装置、制冷剂等，制冷剂采用R134a或R407C、R404A。冷媒制冷系统做成模块化的制冷机组，制冷管路较短，管路冷量损失少。
所述压缩机采用的能量调节方式为无段式，能量调节区间为25％～100％，并设有相应的保护功能。压缩机可以根据出水温度变化进行加载或减载，从而为系统制取2℃的冰水提供了第一层保障。
所述卧式板换蒸发器是一种氟利昂制冷系统用的新型蒸发器，其材质为304 不锈钢材质，采用全焊工艺，保证其承压能力，板片相互叠加形成流道，氟利昂分为独立并联的两路，水路分为串联的四个流程，两路氟利昂的蒸发温度不同，它通过压力维持阀控制氟利昂的蒸发压力来实现，通过电子膨胀阀控制氟利昂的喷液量，从而使每段的氟利昂蒸发温度保持稳定。第一段蒸发温度可以设定相对较高，这样制冷效率大大提高，第二段蒸发温度采用与出水温度匹配的蒸发温度，从而为稳定制取2℃的冰水提供了第二层保障。另外，卧式板换蒸发器的板片设置有斜角，能很好的解决压缩机回油问题。
冷冻水系统包括冷冻水泵、原水罐、冰水罐、冷冻水管路及相对应的仪表阀门配件。原水罐与冰水罐之间采用连通管连接，连通管与各水罐连接处前设有电动阀，冷冻水泵设置在与连通管垂直的出水管路上。冰水罐和冷冻水管路均需做保温处理，原水罐不保温。
所述原水罐、冰水罐，其上分别都设有水位计和温度变送器，来检测水罐内水位和水温。冷媒制冷系统刚开启时，冰水温度还达不到2℃，冰水罐上的温度变送器将温度信号输送给水罐连通管上的阀门，这时打开连通管上冰水罐附近的阀门，开启冷冻水泵抽取冰水罐中的水，再进入到冷媒制冷系统中，循环降温，使冰水罐中的水温降到2℃，然后关闭冰水罐附近的阀门，开启原水罐附近的阀门，使冷冻水泵抽取原水罐中的原水进行2℃冰水的制取，这样为稳定制取2℃的冰水提供了第三层保障。同时，冰水罐还有蓄能作用，可以利用夜间低电价时段工作，这样节约了使用成本。
工艺水系统包括工艺水泵、工艺水管路和相对应的仪表阀门配件。工艺水泵抽取冰水罐中的工艺水到各个生产用冷点，其工艺水管路也要做保温处理。
冷却水系统包括连体冷却塔、冷却水泵、冷却水管路和相对应的仪表阀门配件，冷却水系统采用一台连体冷却塔，冷却水泵设置在连体冷却塔的出水管路上。
所述连体冷却塔上有多个风机组成的风机群，其风机电机采用变频控制；对于连体冷却塔的补水系统，主要由压力传感器、电磁阀和PLC控制器组成，电磁阀安装在补水管路上，压力传感器检测连体冷却塔水盆内水的压力，传递信号给PLC控制器，如检测压力值等于设定补水压力值时，PLC控制器控制补水管上的电磁阀开启，进行补水，当检测压力值等于设定停止补水的压力值时，PLC 控制器控制电磁阀关闭，停止补水。
站控系统包括中心控制柜、PLC控制器、变频器、电缆、上位机组组态软件以及相应的电控元件。
所述冷冻水泵、冷却水泵、工艺水泵均采用变频控制其电机转速。
所述连体冷却塔风机也采用变频控制其电机转速。
所述管路上的仪表，其中采用温度变送器和压力传感器取代以往的金属式温度计和压力表。
以上几大系统配合工作实现一段式稳定制取2℃的冰水。
本发明的有益效果是：
1、可以实现一段式制取2℃冰水；
2、采用卧式板换蒸发器，板换的换热系数高，使得氟利昂的蒸发温度提高，从而制冷系统的制冷效率得到提高；
3、解决了压缩机回油问题，提高了冰水站的可靠性。
4、原水罐与冰水罐的设计，可以起到蓄能和夜间制取冰水的功能，节约了运行成本；
5、冷却水泵、冷冻水泵、工艺水泵采用变频控制，通过变频器变频控制水泵电机转速，使各水路实现恒压变频输送，连体冷却塔风机电机也采用变频控制，实现按冷却水排热量大小调节转速，整个冰水站的用电设备运行更加节能，同时也防止了工频电机频繁启停对设备的损害。
附图说明：
图1为冰水站的系统流程图。
图2为冷媒制冷系统原理图。
图1中，1、冷媒制冷系统，2、原水罐，3、冰水罐，4、冷冻水泵，5、工艺水泵，6、原水罐阀，7、冰水罐阀，8、冷却水泵，9、连体冷却塔，10、中心控制柜。
图2中，11、压缩机，12、油分离器，13、冷凝器，14、干燥过滤器，15、电磁阀，16、视液镜，17、储液器，18、电子膨胀阀，19、卧式板换蒸发器A 段，20、卧式板换蒸发器B段，21、气液分离器，22、油冷却器，23、热力膨胀阀。
具体实施方式：
原水通过冷冻水泵(4)输送进入冷媒制冷系统(1)降温后，存储到冰水罐 (3)中，再由工艺水泵(5)输送到工艺生产线。
冷却水通过冷却水泵(8)输送进入冷媒制冷系统(1)换热升温后，进入连体冷却塔(9)中排热冷却。
站控系统集成控制冷媒制冷系统(1)、冷冻水系统、冷却水系统、工艺水系统中各设备的联动工作。
冰水站开启运行，首先打开冷却水系统中的连体冷却塔(9)和冷却水泵(8)，使冷却水循环起来，再打开冷冻水系统中的冷冻水泵(4)，打开冰水罐阀(7)，让冰水罐(3)中的水循环起来，然后再开启冷媒制冷系统(1)的压缩机(11)，开始制取2℃冰水。
对于原水罐(2)和冰水罐(3)，冷媒制冷系统(1)刚开启时，冰水罐(3) 中的水温较高，还达不到2℃的水温，打开水罐连通管上的冰水罐阀(7)，开启冷冻水泵(4)抽取冰水罐(3)中的水，再进入到冷媒制冷系统(1)中，循环降温，使冰水罐(3)中的水温降到2℃，这时再开启连通管上的原水罐阀(6)，关闭冰水罐阀(7)，使冷冻水泵(4)抽取原水罐(2)中的原水进行2℃冰水的制取。
夏天制取2℃冰水时，原水温度在28℃左右，28℃的原水进入冷媒制冷系统 (1)中，首先进入卧式板换蒸发器A段(19)中进行降温冷却，此段的蒸发温度设计为5℃，原水通过卧式板换蒸发器A段(19)降温到14℃，然后进入卧式板换蒸发器B段(20)中进行降温冷却，第二段的蒸发温度设计为-1℃，通过检测卧式板换蒸发器B段(20)出水温度与2℃的比较值来对压缩机(11)进行能量调节。当出水温度达到2℃时，压缩机(11)的工作状态即为长期稳定的工作状态。由于压缩机(11)的能量调节方式为无段式，并能长期稳定于某一能级运行，所以能稳定的制取2℃的冰水。如果通过调节压缩机能级控制出水温度误差不理想，还可以通过电子膨胀阀(18)微调。
冬天制取2℃冰水时，原水温度较低，当原水温度低于14℃时，关闭卧式板换蒸发器A段(19)氟利昂流路上的电磁阀(15)，这样原水经过卧式板换蒸发器A段(19)时不发生温度变化，进入卧式板换蒸发器B段(20)开始降温冷却，降温控制调节方式与夏天制取冰水的程序一样，这样就保证了卧式板换蒸发器B段(20)的出水温度恒定为2℃，而不会因过度冷却而结冰。

Claims (7)

1.一种制取2℃冰水的冰水站主要由冷媒制冷系统、冷冻水系统、冷却水系统、工艺水系统和站控系统组成，其特征是：冷媒制冷系统设置在冷冻水系统和冷却水系统之间；在冷冻水系统和工艺水系统之间设置有原水罐和冰水罐，两个水罐之间采用连通管连接；冷媒制冷系统、冷冻水系统、冷却水系统、工艺水系统都由站控系统集成控制。
2.根据权利要求1所述的一种制取2℃冰水的冰水站，其特征是：冷媒制冷系统包括压缩机、冷凝器、卧式板换蒸发器、电子膨胀阀、油分离器、储液器、压力维持阀、气液分离器、油冷却器、干燥过滤器、角阀、视液镜、液喷装置、制冷剂等，制冷剂采用R134a或R407C、R404A。
3.根据权利要求2所述的一种制取2℃冰水的冰水站，其特征是：所述压缩机采用的能量调节方式为无段式，其能量调节方式为无段式，能量调节区间为25％～100％，并设有相应的保护功能。
4.根据权利要求2所述的一种制取2℃冰水的冰水站，其特征是：所述卧式板换蒸发器是一种氟利昂制冷系统用的新型蒸发器，其材质为304不锈钢材质，采用全焊工艺，保证其承压能力，板片相互叠加形成流道，氟利昂分为独立并联的两路，水路分为串联的四个流程，两路氟利昂的蒸发温度不同，它通过压力维持阀控制氟利昂的蒸发压力来实现，通过电子膨胀阀控制氟利昂的喷液量，从而使每段的氟利昂蒸发温度保持稳定。
5.根据权利要求1所述的一种制取2℃冰水的冰水站，其特征是：冷冻水系统包括冷冻水泵、原水罐、冰水罐、冷冻水管路及相对应的仪表阀门配件；原水罐与冰水罐之间采用连通管连接，连通管与各水罐连接处前设有电动阀，冷冻水泵设置在与连通管垂直的出水管路上。
6.根据权利要求5所述的一种制取2℃冰水的冰水站，其特征是：所述原水罐、冰水罐，其上分别都设有水位计和温度变送器，来检测水罐内水位和水温；冰水罐和冷冻水管路均需做保温处理，原水罐不保温。
7.根据权利要求1所述的一种制取2℃冰水的冰水站，其特征是：站控系统包括中心控制柜、PLC控制器、变频器、电缆、上位机组组态软件以及相应的电控元件；所述冷冻水泵、冷却水泵、工艺水泵均采用变频控制其电机转速；所述连体冷却塔风机也采用变频控制其电机转速。
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