CN112212531A - 压缩机冷却系统及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机冷却系统及冷却方法，所述压缩机冷却系统包括冷凝器，所述冷凝器的制冷剂入端与所述压缩机的制冷剂排出端连通，还包括冷却用换热器，所述冷却用换热器接收来自所述冷凝器的液态制冷剂，使得其中一部分制冷剂吸热蒸发，另一部分制冷剂过冷降温，经所述冷却用换热器吸热蒸发后的气态制冷剂进入所述压缩机的补气端，经所述冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂进入所述压缩机的制冷剂冷却端。应用本发明，能提高压缩机冷却性能。

Description

压缩机冷却系统及冷却方法

技术领域

本发明属于制冷技术领域，具体地说，涉及制冷系统中压缩机的相关处理技术，更具体地说，是涉及压缩机冷却系统及冷却方法。

背景技术

现有部分制冷系统中的压缩机需要采用制冷剂降温，例如，采用磁悬浮式压缩机的水冷空调主机，需要为压缩机配备制冷剂冷却系统。现有技术中对压缩机采用制冷剂冷却，是从机组的冷凝器内引流出液态制冷剂进入压缩机冷却口，进而对压缩机变频器、电机等进行降温。

但是，冷凝器引流出的液态制冷剂温度虽然比压缩机内部温度低，但是，在有些工况下，譬如，在高冷却出水的工况下，冷凝器流出的制冷剂温度偏高，致使压缩机降温效果较差。压缩机不能有效降温，一方面影响压缩机使用寿命，另一方面机组系统会启动防护程序,强制压缩机卸载从而达到降温的目的，这样以来会使机组无法满足设计要求，影响机组性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种压缩机冷却系统及冷却方法，提高压缩机冷却性能。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本发明提供的一种压缩机冷却系统，包括冷凝器，所述冷凝器的制冷剂入端与所述压缩机的制冷剂排出端连通，所述压缩机冷却系统还包括冷却用换热器，所述冷却用换热器接收来自所述冷凝器的液态制冷剂，使得其中一部分制冷剂吸热蒸发，另一部分制冷剂过冷降温，经所述冷却用换热器吸热蒸发后的气态制冷剂进入所述压缩机的补气端，经所述冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂进入所述压缩机的制冷剂冷却端。

如上所述的压缩机冷却系统，所述压缩机冷却系统还包括压力调节部，经所述冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂经所述压力调节部进行压力调节后进入所述压缩机的制冷剂冷却端。

优选的，所述压力调节部包括并联的单向阀和可控开启/关闭的制冷剂增压泵。

如上所述的压缩机冷却系统，所述压缩机冷却系统还包括泄压调节部，所述泄压调节部一端与所述压力调节部连通，另一端与所述冷凝器的制冷剂回流端连通。

如上所述的压缩机冷却系统，所述冷却用换热器包括制冷剂通道彼此独立的第一部和第二部，所述第一部的入端通过节流部与所述冷凝器的一个制冷剂出端连通，所述第一部的出端与所述压缩机的所述补气端连通，来自所述一个制冷剂出端的液态制冷剂的其中一部分进入所述第一部吸热蒸发；所述第二部的入端与所述一个制冷剂出端连通，来自所述一个制冷剂出端的液态制冷剂的另一部分进入所述第二部过冷降温，过冷降温后的液态制冷剂经所述第二部的出端进入所述压缩机的制冷剂冷却端。

如上所述的压缩机冷却系统，所述节流部为电子膨胀阀，所述压缩机冷却系统还包括分别用于检测所述第一部的出端流出的气态制冷剂的温度和压力的温度传感器和压力传感器，所述电子膨胀阀的开度根据所述温度传感器和所述压力传感器的检测结果确定。

如上所述的压缩机冷却系统，所述冷却用换热器还可以包括闪蒸筒，所述闪蒸筒的进端通过节流部与所述冷凝器的一个制冷剂出端连通，所述闪蒸筒的第一出端与所述压缩机的所述补气端连通，所述闪蒸筒的第二出端输出过冷降温后的液态制冷剂进入所述压缩机的制冷剂冷却端。

本发明提供的一种压缩机冷却方法，所述压缩机的制冷剂排出端与冷凝器的制冷剂入端连通，所述冷却方法包括：

设置冷却用换热器，接收来自所述冷凝器的液态制冷剂；

所述冷却用换热器将来自所述冷凝器的液态制冷剂的其中一部分制冷剂进行吸热蒸发，将另一部分制冷剂过冷降温；

将经所述冷却用换热器吸热蒸发后的气态制冷剂输入所述压缩机的补气端，将经所述冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂输入所述压缩机的制冷剂冷却端，对所述压缩机冷却。

如上所述的压缩机冷却方法，经所述冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂经所述压力调节部进行压力调节后再输入所述压缩机的所述制冷剂冷却端。

如上所述的压缩机冷却方法，所述压力调节部包括并联的单向阀和可控开启/关闭的制冷剂增压泵，所述制冷剂增压泵采用下述方法开启/关闭：

获取所述制冷剂冷却端的压力、与所述压缩机连通的蒸发器的蒸发压力以及压缩机的内部温度，计算所述制冷剂冷却端的压力与所述蒸发压力的压力比；

所述压缩机处于开机状态时，若所述压力比小于第一设定压力比，或者所述内部温度大于第一设定温度，控制所述制冷剂增压泵开启；

所述压缩机处于开机状态时，若所述压力比不小于第二设定压力比，且所述内部温度小于第二设定温度，控制所述制冷剂增压泵关闭；所述第一设定压力比小于所述第二设定压力比，所述第一设定温度大于所述第二设定温度；

若所述压缩机处于关机状态，控制所述制冷剂增压泵关闭。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过在压缩机冷却系统中设置冷却用换热器，冷却用换热器接收来自冷凝器的液态制冷剂，对其中一部分制冷剂吸热蒸发的同时对另一部分制冷剂过冷降温，过冷降温后的液态制冷剂输入到压缩机的制冷剂冷却端对压缩机冷却；由于经冷却用换热器过冷处理后输出的液态制冷剂的温度低于冷凝器内的液态制冷剂的温度，使用过冷降温后的液态制冷剂对压缩机冷却时显著提升了冷却性能；而且，利用冷却用换热器对部分制冷剂的蒸发实现对另一部分制冷剂的过冷降温，无需使用额外能量对制冷剂降温，能效高，且冷却结构和方法容易实现，具有较强的实用性。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基于发明的压缩机冷却系统一个实施例的原理图；

图2为基于发明的压缩机冷却系统另一个实施例的原理图；

图3为基于发明的压缩机冷却系统一个实施例的制冷剂循环系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

请参见图1，该图所示为基于本发明的压缩机冷却系统一个实施例的原理图，具体来说，是提高压缩机冷却性能的一个实施例的原理图。

如图1所示，该实施例中，压缩机11、冷凝器12及蒸发器13构成制冷剂循环系统，压缩机11的制冷剂排出端与冷凝器12的制冷剂入端连通，冷凝器12与蒸发器13连通，蒸发器13与压缩机11的吸气端连通，制冷剂循环系统所包含的其他部件未示出。压缩机11排出的高压气态制冷剂进入冷凝器12，在冷凝器12中冷凝放热，变为液态制冷剂，输入至蒸发器13中；蒸发器13中的制冷剂蒸发吸热，气化为气态制冷剂，返回到压缩机11中，再次被压缩机后的高压气态制冷剂再进入冷凝器12中，从而形成制冷剂循环。

在该实施例中，压缩机需要采用制冷剂降温。为了提高压缩机冷却效果，设置有冷却用换热器14，其与冷凝器12配合，形成为压缩机11进行冷却的压缩机冷却系统。具体而言，冷却用换热器14接收来自冷凝器12的液态制冷剂，使得其中一部分制冷剂吸热蒸发，变为气态制冷剂。而利用该部分制冷剂的蒸发，吸收另一部分制冷剂的热量，使得另一部分制冷剂过冷降温，仍保持为液态制冷剂。吸热蒸发后的气态制冷剂进入压缩机11的补气端，再与压缩机11的吸气口流入的制冷剂混合后被再次压缩；而过冷降温后的液态制冷剂进入压缩机11的制冷剂冷却端，进而进入到压缩机内部冷却用的腔体，对压缩机11内部进行冷却降温，例如对发热量较大的变频器等部件进行冷却降温。

由于经过冷却用换热器14的过冷处理，所输出的液态制冷剂的温度低于冷凝器内的液态制冷剂的温度，使用过冷降温后的液态制冷剂对压缩机冷却时显著提升了冷却性能，提高了压缩机使用寿命。而且，在某些工况下，冷凝器12流出的制冷剂温度较高，无法对压缩机进行有效的冷却时，利用冷却用换热器14的过冷处理，过冷降温后再输入到压缩机11的液体制冷剂也能对压缩机进行有效的冷却降温，从而降低了因压缩机温度过高而强制压缩机卸载而达到降温目的的几率，进而提高了压缩机系统的正常工作效率，提升了整个制冷剂循环机组系统的性能。而且，利用冷却用换热器14对部分制冷剂的蒸发实现对另一部分制冷剂的过冷降温，无需使用额外能量对制冷剂降温，能效高，其冷却结构和冷却方法均容易实现，具有较强的实用性。

图2示出了压缩机冷却系统另一个实施例的原理图，也是提高压缩机冷却性能的一个实施例的原理图。

如图2所示，该实施例中，压缩机21、冷凝器22及蒸发器23构成制冷剂循环系统，具体的制冷剂循环及状态变化参见图1的相应描述。

在该实施例中，压缩机需要采用制冷剂降温，为了提高压缩机冷却效果，设置有冷却用换热器24，其与冷凝器22配合，形成为压缩机21进行冷却的压缩机冷却系统。使用冷却用换热器24对压缩机21进行冷却的具体原理和过程与图1实施例类似，具体可参考图1的相应描述。在该图2实施例中，与图1实施例的冷却系统不同的是，图2实施例的冷却系统还包括有压力调节部25，经冷却用换热器24过冷降温后的液态制冷剂经压力调节部25进行压力调节后再进入到压缩机21的制冷剂冷却端。通过设置压力调节部25，能够补偿因冷却用换热器24的存在对冷却用制冷剂所造成的压力损失，使得过冷降温后的液态制冷剂有足够的压力供应至压缩机，以达到提高压缩机冷却性能的目的。

并且，在该实施例中，为保证设置了压力调节部25后冷却系统的安全，防止因冷却用液态制冷剂压力过高而损伤压缩机，压缩机冷却系统中还设置有泄压调节部26，其一端与压力调节部25连通，另一端与冷凝器22的制冷剂回流端连通。通过这种泄压调节部26，若压力调节部25所调节的冷却用液态制冷剂的压力超过安全的压力后，部分液态制冷剂将通过泄压调节部26被旁通回流到冷凝器24中，达到泄压、保护压缩机的目的。

对于实现提高压缩机冷却性能的关键的冷却用换热器，可以采用各种结构来实现，达到输出过冷降温的液态制冷剂作为冷却用低温制冷剂的目的。

图3示出了压缩机冷却系统一个实施例的制冷剂循环系统示意图，具体来说，是采用一种特定结构的冷却用换热器形成压缩机冷却系统的一个制冷剂循环系统示意图。

在图3所示的制冷剂循环系统示意图中，压缩机31、冷凝器32、蒸发器33通过制冷剂管路及其他部件构成制冷剂循环系统，压缩机31的制冷剂排出端311与冷凝器32的制冷剂入端321连通，冷凝器32的制冷剂主出端（图中未标注）与蒸发器33的制冷剂入端连通，蒸发器33的制冷剂出端与压缩机31的吸气端312连通，从而构成制冷剂循环通道。

为了提高压缩机31的冷却效果，该实施例设置有冷却用换热器34。冷却用换热器34包括制冷剂通道彼此独立的第一部341和第二部342，但是，第一部341和第二部342中的制冷剂能够进行热交换。具体的，第一部341作为冷却用换热器34的蒸发部，其入端a通过节流部37与冷凝器32的一个制冷剂出端322连通，其出端b与压缩机31的补气端313连通；第二部342作为冷却用换热器34的过冷部，其入端c与冷凝器32的一个制冷剂出端322连通，而第二部342的出端d与压缩机31的制冷剂冷却端314连通。应当理解的是，所述的“连通”，可以是直接连通，也可以是间接连通；可以是长通，也可以是受控的连通。

从冷凝器32的一个制冷剂出端322流出的液态制冷剂经过过滤器38后分为两路，一路经节流部37节流降压，从第一部341的入端a流入第一部341，在第一部341中将蒸发吸热，变为气态制冷剂，气态制冷剂经出端b流入到压缩机31的补气端313；另一路从第二部342的入端c流入第二部342，与第一部341中的制冷剂发生热交换，使得其内制冷剂过冷降温，降温后的液态制冷剂经出端d最终流入到压缩机31的制冷剂冷却端314，对压缩机31进行冷却降温。

作为优选实施方式，在该实施例中，在第二部342的出端d与压缩机31的制冷剂冷却口314之间设置有压力调节部，压力调节部包括并联的制冷剂增压泵351和单向阀352，而且，增压泵351为可控地开启/关闭。制冷剂经过冷却用换热器34后会产生一定的压力损失，而设置压力调节部，可以对第二部342流入压缩机31的制冷剂冷却口314的冷却用液态制冷剂进行压力调节，使得过冷降温后的液态制冷剂有足够的压力供应至压缩机301，以达到提高压缩机301冷却性能的目的。

具体的，在未达到增压泵351的开启条件下，增压泵351关闭，第二部342的出端d流出的液态制冷剂经单向阀352流入压缩机31的制冷剂冷却口314。在达到增压泵351的开启条件下，增压泵351开启，单向阀352在压差的作用下关闭，第二部342的出端d流出的液态制冷剂经增压泵351增压后流入压缩机31的制冷剂冷却口314。通过合理设置增压泵351的开启条件（具体条件可参考后续冷却方法的描述），能够使得第二部342的出端d流出的液态制冷剂在尽量低能耗的情况下以足够的压力进入到压缩机31的制冷剂冷却口314。

在该实施例中，压缩机冷却系统还包括有设置在压力调节部与冷凝器32的制冷剂回流端323之间的泄压调节部36，具体来说是泄压阀。通过设置泄压调节部36，在增压泵351增压后的冷却用液态制冷剂的压力超过泄压调节部36的设定压力后，泄压调节部36打开，部分液态制冷剂流入冷凝器32中，达到制冷剂泄压的目的，防止制冷剂压力过高而损坏压缩机31。同时，经泄压调节部36和制冷剂回流端323流回至冷凝器32中的液态制冷剂为经过冷却用换热器34过冷降温后的低温制冷剂，将会降低冷凝器32中的制冷剂温度。温度降低后的制冷剂再进入到蒸发器33后，能够提高蒸发器33的换热效率，进而有助于提升整个制冷剂循环系统的能效。

对于节流部37，优选为开度方便可调的电子膨胀阀。而且，压缩机冷却系统还包括有设置在第一部341的出端b与压缩机31之间的制冷剂流路中的压力传感器391和温度传感器392，分别用于检测第一部341的出端b流出的气态制冷剂的温度和压力，进而根据所检测的温度和压力调节电子膨胀阀37的开度。根据温度和压力调节电子膨胀阀开度的具体方法，可采用现有技术来实现。

对于上述结构的冷却用换热器34，可以为板式换热器或套管式换热器，或者为其他形式的换热器，只要能够实现上述的压缩机冷却过程即可。

在其他一些实施例中，冷却用换热器还可以为包括闪蒸筒的结构。在采用闪蒸筒式冷却用换热器时，闪蒸筒的进端通过节流部与冷凝器的一个制冷剂出端连通，闪蒸筒的第一出端与压缩机的补气端连通，闪蒸筒的第二出端输出过冷降温后的液态制冷剂进入压缩机的制冷剂冷却端。而且，闪蒸筒的第二出端可以是直接与压缩机的制冷剂冷却端连通，还可以是通过如图3所示的压力调节部间接与压缩机的制冷剂冷却端连通。进一步的，也还可以再设置如图3所示的泄压调节部对压力调节部调节后的液态制冷剂进行泄压处理。采用闪蒸筒形式的冷却用换热器，当压缩机的补气端从闪蒸筒内吸取气态制冷剂时，部分制冷剂吸热蒸发，而对闪蒸筒内剩余的制冷剂进行过冷降温，过冷降温后的液态制冷剂供应给压缩机实现对压缩机的冷却降温处理，同样能够达到提高压缩机冷却效果的目的。

在采用闪蒸筒的结构中，设置在冷凝器与闪蒸筒的进端之间的节流部优选为开度可调的电子膨胀阀。而且，压缩机冷却系统还包括用于检测闪蒸筒液位的液位传感器，电子膨胀阀的开度根据液位传感器的检测结果确定。根据液位调节电子膨胀阀开度的方法，采用现有技术来实现。

基于前述各压缩机冷却系统的结构，本发明还提出了压缩机冷却方法，具体来说，冷却方法包括：

设置冷却用换热器，接收来自冷凝器的液态制冷剂；

冷却用换热器将来自冷凝器的液态制冷剂的其中一部分制冷剂进行吸热蒸发，将另一部分制冷剂过冷降温；

将经冷却用换热器吸热蒸发后的气态制冷剂输入压缩机的补气端，将经冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂输入压缩机的制冷剂冷却端，对压缩机冷却。

在其他一些优选实施例中，经冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂经压力调节部进行压力调节后再输入压缩机的制冷剂冷却端。

对于压力调节部，优选包括有并联的单向阀和可控开启/关闭的制冷剂增压泵。参考图3所示的制冷剂循环系统示意图，制冷剂增压泵采用下述方法开启/关闭：

获取制冷剂冷却端的压力、与压缩机连通的蒸发器的蒸发压力以及压缩机的内部温度，计算制冷剂冷却端的压力与蒸发压力的压力比；

压缩机处于开机状态时，若压力比小于第一设定压力比，或者内部温度大于第一设定温度，控制制冷剂增压泵开启，以使得冷却降温后的液态制冷剂以足够的压力供应至压缩机进行强力冷却降温。

压缩机处于开机状态时，若压力比不小于第二设定压力比，且内部温度小于第二设定温度，控制制冷剂增压泵关闭，以较少的能耗即可维持压缩机达到所需的冷却降温性能。其中，第一设定压力比小于第二设定压力比，第一设定温度大于第二设定温度。

若压缩机处于关机状态，则也控制制冷剂增压泵关闭。

上述压缩机冷却方法所产生的其他技术效果及具体实现，可以进一步参考前述压缩机冷却系统的相应描述。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种压缩机冷却系统，包括冷凝器，所述冷凝器的制冷剂入端与所述压缩机的制冷剂排出端连通，其特征在于，所述压缩机冷却系统还包括冷却用换热器，所述冷却用换热器接收来自所述冷凝器的液态制冷剂，使得其中一部分制冷剂吸热蒸发，另一部分制冷剂过冷降温，经所述冷却用换热器吸热蒸发后的气态制冷剂进入所述压缩机的补气端，经所述冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂进入所述压缩机的制冷剂冷却端。

2.根据权利要求1所述的压缩机冷却系统，其特征在于，所述压缩机冷却系统还包括压力调节部，经所述冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂经所述压力调节部进行压力调节后进入所述压缩机的制冷剂冷却端。

3.根据权利要求2所述的压缩机冷却系统，其特征在于，所述压力调节部包括并联的单向阀和可控开启/关闭的制冷剂增压泵。

4.根据权利要求2所述的压缩机冷却系统，其特征在于，所述压缩机冷却系统还包括泄压调节部，所述泄压调节部一端与所述压力调节部连通，另一端与所述冷凝器的制冷剂回流端连通。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩机冷却系统，其特征在于，所述冷却用换热器包括制冷剂通道彼此独立的第一部和第二部，所述第一部的入端通过节流部与所述冷凝器的一个制冷剂出端连通，所述第一部的出端与所述压缩机的所述补气端连通，来自所述一个制冷剂出端的液态制冷剂的其中一部分进入所述第一部吸热蒸发；所述第二部的入端与所述一个制冷剂出端连通，来自所述一个制冷剂出端的液态制冷剂的另一部分进入所述第二部过冷降温，过冷降温后的液态制冷剂经所述第二部的出端进入所述压缩机的制冷剂冷却端。

6.根据权利要求5所述的压缩机冷却系统，其特征在于，所述节流部为电子膨胀阀，所述压缩机冷却系统还包括分别用于检测所述第一部的出端流出的气态制冷剂的温度和压力的温度传感器和压力传感器，所述电子膨胀阀的开度根据所述温度传感器和所述压力传感器的检测结果确定。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩机冷却系统，其特征在于，所述冷却用换热器包括闪蒸筒，所述闪蒸筒的进端通过节流部与所述冷凝器的一个制冷剂出端连通，所述闪蒸筒的第一出端与所述压缩机的所述补气端连通，所述闪蒸筒的第二出端输出过冷降温后的液态制冷剂进入所述压缩机的制冷剂冷却端。

8.一种压缩机冷却方法，所述压缩机的制冷剂排出端与冷凝器的制冷剂入端连通，其特征在于，所述冷却方法包括：

设置冷却用换热器，接收来自所述冷凝器的液态制冷剂；

所述冷却用换热器将来自所述冷凝器的液态制冷剂的其中一部分制冷剂进行吸热蒸发，将另一部分制冷剂过冷降温；

将经所述冷却用换热器吸热蒸发后的气态制冷剂输入所述压缩机的补气端，将经所述冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂输入所述压缩机的制冷剂冷却端，对所述压缩机冷却。

9.根据权利要求8所述的压缩机冷却方法，其特征在于，经所述冷却用换热器过冷降温后的液态制冷剂经压力调节部进行压力调节后再输入所述压缩机的所述制冷剂冷却端。

10.根据权利要求9所述的压缩机冷却方法，其特征在于，所述压力调节部包括并联的单向阀和可控开启/关闭的制冷剂增压泵，所述制冷剂增压泵采用下述方法开启/关闭：

获取所述制冷剂冷却端的压力、与所述压缩机连通的蒸发器的蒸发压力以及压缩机的内部温度，计算所述制冷剂冷却端的压力与所述蒸发压力的压力比；

所述压缩机处于开机状态时，若所述压力比小于第一设定压力比，或者所述内部温度大于第一设定温度，控制所述制冷剂增压泵开启；

所述压缩机处于开机状态时，若所述压力比不小于第二设定压力比，且所述内部温度小于第二设定温度，控制所述制冷剂增压泵关闭；所述第一设定压力比小于所述第二设定压力比，所述第一设定温度大于所述第二设定温度；

若所述压缩机处于关机状态，控制所述制冷剂增压泵关闭。

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