CN115751750A

CN115751750A - 冷凝机组和控制方法

Info

Publication number: CN115751750A
Application number: CN202211526591.7A
Authority: CN
Inventors: 龙忠铿; 周巍; 罗炽亮; 练浩民; 李莹; 李紫豪
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2022-11-30
Filing date: 2022-11-30
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本申请涉及一种冷凝机组和控制方法，所述冷凝机组包括螺杆压缩机组、油分离器、油冷却器、冷凝器以及冷却罐，螺杆压缩机组包括第一入口和第一出口，油分离器包括第二入口和第二出口，油冷却器包括第三入口、第四入口、第三出口以及第四出口，第一出口、第二入口、第二出口、第三入口、第三出口以及第一入口依次连通，冷却罐包括第一出液口和第一进液口，第四出口、冷凝器、第一进液口、第一出液口以及第四入口依次连通，第一进液口的高度高于第一出液口的高度，第四出口的高度高于第四入口的高度。根据本发明的冷凝机组，能够使得使得冷却罐的高度较小即可实现气液分离，简化了冷却罐的结构，节约安装空间。

Description

冷凝机组和控制方法

技术领域

本申请涉及冷凝机组技术领域，尤其涉及一种冷凝机组和控制方法。

背景技术

喷油螺杆压缩机是通过油的润滑和冷却作用，对高速的转子进行润滑降温，同活塞压缩机相比，螺杆制冷压缩机易损件少、容积效率高、对液击不敏感，广泛的应用于冷库等低温场所中。传统的喷油螺杆压缩机内部的油和压缩气体是通过风扇或水实现冷却的，其冷却效果较差，且由风扇产生的风能不易回收利用，从而造成不必要的能源浪费，冷库内温度低，导致压缩机组的蒸发温度低，小型压缩冷凝机组通常配置风冷冷凝器，配置风冷凝温度高于配置水冷冷凝器的机组。

小型低温螺杆机组运行在低蒸发温度、高冷凝温度工况下，排气温度高，将排气温度控制在合理的范围内是机组设计的重要内容。大型喷油螺杆压缩机组润滑油通过冷媒冷却，系统需要安装虹吸罐，虹吸罐的作用是储存冷凝器冷却下的冷媒液体、建立液封，同时被油加热后的冷媒气液混合物在虹吸罐内气液分离，分离下来的液体继续进入油冷却循环，气体与压缩机排气一同进入冷凝器冷却。实现此功能，虹吸罐必须有足够的大小实现气液分离，并需要足够的安装高度。但小型螺杆机组没有足够的安装空间，因此亟需一种设置一种新的冷凝机组，能够使得虹吸管实现气液分离，同时利于排气温度的控制。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种冷凝机组，所述冷凝机组能够使得冷凝器中的液体进入冷却罐后在靠近下方的地方聚集，并进入到油冷却器的下部，与温度较高的润滑油换热之后形成的气液混合物由于密度差从第四出口进入到冷凝器中进行冷凝，从而使得冷却罐的高度较小即可实现气液分离，简化了冷却罐的结构，节约安装空间，利于排气温度的控制。

根据本发明的冷凝机组，包括螺杆压缩机组、油分离器、油冷却器、冷凝器以及冷却罐，螺杆压缩机组包括第一入口和第一出口，油分离器包括第二入口和第二出口，油冷却器包括第三入口、第四入口、第三出口以及第四出口，第三入口和第三出口连通，第四入口和第四出口连通，第一出口、第二入口、第二出口、第三入口、第三出口以及第一入口依次连通形成润滑油回路，冷却罐包括第一出液口和第一进液口，第四出口、冷凝器、第一进液口、第一出液口以及第四入口依次连通形成冷却液回路，油分离器还包括第五出口，第五出口和冷凝器通过第二管路连通，第一进液口的高度高于第一出液口的高度，第三入口的高度高于第三出口的高度，第四出口的高度高于第四入口的高度。

根据本发明的冷凝机组，能够使得冷凝器中的液体进入冷却罐后在靠近下方的地方聚集，并进入到油冷却器的下部，与温度较高的润滑油换热之后形成的气液混合物由于密度差从第四出口进入到冷凝器中进行冷凝，从而使得冷却罐的高度较小即可实现气液分离，简化了冷却罐的结构，节约安装空间，利于排气温度的控制。

根据本发明的冷凝机组，还包括：储液罐，冷却罐还包括第二出液口，第二出液口与储液罐连通，第二出液口的高度位于第一进液口和第一出液口之间。

可选地，第一进液口位于冷却罐的顶部，第一出液口位于冷却罐的底部，冷却罐的高度为H，第二出液口的高度为h，H和h满足：0.3H≤h≤0.7H。

根据本发明的冷凝机组，第一出液口和第四出口通过第一管路连通，第一管路上设有第一电磁阀。

根据本发明的冷凝机组，第二管路上设有开关阀。

可选地，冷凝器或储液罐还包括第六出口，压缩机还包括第二入口，第六出口和第二入口通过第三管路连通，第三管路上设有第三电磁阀。

根据本发明的冷凝机组，第一入口和第三出口通过第四管路连通，第四管路上设有第一温度传感器，第一温度传感器用于检测供油温度，第一出口和第二入口通过第五管路连通，第五管路上设有第二温度传感器，第二温度传感器用于检测排气温度。

可选地，冷凝器的设置高度高于冷却罐，冷却罐的设置高度高于油冷却器，储液罐的设置高度高于油冷却器。

根据本发明的控制方法，用于控制上述的冷凝机组，包括：检测排气温度T_排，并根据排气温度控制第三电磁阀的开度。

根据本发明的控制方法，能够在低蒸发温度、高冷凝温度等多种工况下仍然将排气温度控制在合理范围内，保障螺杆压缩机组的工作效率，降低能源损耗，防止耗油量的增加以及成本的增加。

可选地，检测排气温度，并根据排气温度控制第三电磁阀的开度，具体包括：

第K个采样周期的排气温度偏差ek为测得的排气温度Tk_排与预设排气温度t₀之差，即ek满足：ek＝Tk_排-t₀，第三电磁阀的初始开度为SV3₀，第三电磁阀的开度变化量为ΔUk，ΔUk满足：ΔUk＝K_p(e_k-e_k-1)+K_ie_k+K_d(e_k-2e_k-1+e_k-2)，其中，K_p、K_i、K_d为预设系数，在第K个采样周期，控制第三电磁阀的开度为SV3_k＝SV3₀₊ΔUk。

根据本发明的控制方法，还包括：实时检测供油温度，并将测得的供油温度与第一预设温度和第二预设温度比较，其中，第一预设温度小于第二预设温度；在供油温度大于或等于第二预设温度时，控制第一电磁阀开启，在供油温度小于第一预设温度时，控制第一电磁阀关闭。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的冷凝机组的示意图；

图2为根据本发明实施例的冷凝机组的冷却罐的示意图；

图3为根据本发明实施例的控制方法的流程步骤图；

图4为根据本发明再一个实施例的控制方法的流程步骤图。

附图标记：

冷凝机组1，螺杆压缩机组10，第一入口11，第四管路111，第一温度传感器112，第二出口12，第五管路121，第二温度传感器122，油分离器20，第二入口21，第二出口22，第五出口23，第二管路231，开关阀232，油冷却器30，第三入口31，第四入口32，第三出口33，第四出口34，冷凝器40，冷却罐50，第一出液口51，第一管路511，第一电磁阀512，第一进液口52，第二出液口53，储液罐60，第六出口61，第三管路611，第三电磁阀612。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面参考附图描述根据本发明实施例的冷凝机组1。

如图1所示，根据本发明实施例的冷凝机组1，包括螺杆压缩机组10、油分离器20、油冷却器30、冷凝器40以及冷却罐50。

具体地，螺杆压缩机组10包括第一入口11和第一出口，油分离器20包括第二入口21和第二出口2212，油冷却器30包括第三入口31、第四入口32、第三出口33以及第四出口34，第三入口31和第三出口33连通，第四入口32和第四出口34连通，第一出口、第二入口21、第二出口2212、第三入口31、第三出口33以及第一入口11依次连通形成润滑油回路，冷却罐50包括第一出液口51和第一进液口52，第四出口34、冷凝器40、第一进液口52、第一出液口51以及第四入口32依次连通形成冷却液回路，油分离器20还包括第五出口23，第五出口23和冷凝器40通过第二管路231连通，第一进液口52的高度高于第一出液口51的高度，第三入口31的高度高于第三出口33的高度，第四出口34的高度高于第四入口32的高度。

展开来说，来自蒸发器的制冷剂气体经过螺杆压缩机组10的压缩，压缩成高温高压的气体，油冷却器30中的低温润滑油经由第三出口33经过第一入口11进入到螺杆压缩机组10中，与高温高压的气体换热，降低了排气温度，润滑油的温度升高，与气体形成气液混合物经由第二入口21进入到油分离器20中，油水分离器主要作用是除去螺杆压缩机组10中的压缩空气中的油分，水分以保证气体的清洁度。

螺杆压缩机组10压缩空气中会含有大量油，水以及固体杂质当这些含有杂质的气体进入分离器后，会沿其内壁旋而下，所产生的离心作用，使油水从气流中析出并沿壁向下流到油分离器20的底部，然后再由滤芯进行精过滤之后液体进入油冷却器30中，冷凝器40中的经过冷却后的液体经过第一进液口52进入冷却罐50后在下部聚集，第四出口34的高度高于第四入口32的高度，冷却罐50下部的液体经过第一出液口51进入到油冷却器30的下部，与油冷却器30中的热的润滑油换热后形成的冷却液的气液混合物由于密度差从第四出口34回到冷凝器40中进行冷凝，油分离器20中的制冷剂气体也经由第二管路231进入冷凝器40中进行冷凝。

其中，如图2所示，第一进液口52的高度高于第一出液口51的高度，能够使得冷却罐50中建立液封，从而以较小的高度差即可实现气液分离，无需设置太大的冷却罐50，可以节省安装空间。第三入口31的高度高于第三出口33的高度，能够使得油分离器20堆油水和气体的分离更为充分。

根据本发明实施例的冷凝机组1，能够使得冷凝器40中的液体进入冷却罐50后在靠近下方的地方聚集，并进入到油冷却器30的下部，与温度较高的润滑油换热之后形成的气液混合物由于密度差从第四出口34进入到冷凝器40中进行冷凝，从而使得冷却罐50的高度较小即可实现气液分离，简化了冷却罐50的结构，节约安装空间。

在一些实施例中，冷却罐50的直径小于冷却罐50的高度，如此可以使得冷却罐50能够更好地实现液封。

在一些实施例中，油分离器20可以是撞击式和环形回转式中的一种；油冷却器30中的制冷剂为氨或氟。

如图1所示，根据本发明实施例的冷凝机组1，还包括储液罐60，冷却罐50还包括第二出液口53，第二出液口53与储液罐60连通，第二出液口53的高度位于第一进液口52和第一出液口51之间。聚集在冷却罐50中部的液体经过第二出液口53进入到储液罐60中，从而实现将存储和虹吸功能分离，使得冷却罐50实现液封满足虹吸，储液罐60能够对多余的冷却液进行存储，节省了安装空间。

如图2所示，在一些实施例中，第一进液口52位于冷却罐50的顶部，第一出液口51位于冷却罐50的底部，冷却罐50的高度为H，第二出液口53的高度为h，H和h满足：0.3H≤h≤0.7H。第二出液口53的高度过高，存储在冷却罐50中的制冷剂越多，第二出液口53的高度过低，在冷却罐50中无法实现有效的液封，因此需要设置合适的第二出液口53的高度，其中，h可以是0.3H、0.35H、0.4H、0.45H、0.5H、0.55H、0.6H、0.65H以及0.7H。

如图1所示，根据本发明实施例的冷凝机组1，第一出液口51和第四出口34通过第一管路511连通，第一管路511上设有第一电磁阀512。

根据本发明实施例的冷凝机组1，能够通过控制第一电磁阀512的开度来控制进入油冷却器30中进行换热的冷却液的流量，当测得的供油温度与第一预设温度和第二预设温度比较，其中，第一预设温度小于第二预设温度；在供油温度大于或等于第二预设温度时，控制第一电磁阀512开启，从而使得经由冷却罐50中流出的制冷剂经由第一管路511随第四出口34中排出的气液混合物回到冷凝器40中进行冷凝，在供油温度小于第一预设温度时，控制第一电磁阀512关闭，防止从冷却罐50中流出的制冷剂流经第一管路511，从而很好地控制润滑油的温度，维持润滑油温度的稳定性。

如图1所示，根据本发明实施例的冷凝机组1，第二管路231上设有开关阀232。通过调节开关阀232的开度，能够控制第二管路231中制冷剂气体的流量。

如图1所示，在一些实施例中，冷凝器40或储液罐60还包括第六出口61，压缩机还包括第二入口21，第六出口61和第二入口21通过第三管路611连通，第三管路611上设有第三电磁阀612。将温度较低的制冷剂经由第三管路611可以进入到螺杆压缩机组10中，从而降低螺杆压缩机组10的排气温度，通过设置第三电磁阀612，调节第三电磁阀612的开度，能够控制排气温度。

如图1所示，根据本发明实施例的冷凝机组1，第一入口11和第三出口33通过第四管路111连通，第四管路111上设有第一温度传感器112，第一温度传感器112用于检测供油温度，第一出口和第二入口21通过第五管路121连通，第五管路121上设有第二温度传感器122，第二温度传感器122用于检测排气温度。第一温度传感器112测得的供油温度可以为调节第一电磁阀512的开度提供依据，第二温度传感器122测得的排气温度，可以为调节第三电磁阀612的开度提供依据。

在一些实施例中，冷凝器40的设置高度高于冷却罐50，冷却罐50的设置高度高于油冷却器30，储液罐60的设置高度高于油冷却器30。这样，能够进一步地使得冷凝机组1中的冷凝器40流出的制冷剂依靠重力即可进入冷却罐50中，冷却罐50中的制冷剂依靠重力即可进入油冷却器30中，在冷却罐50中只需存贮少量的液体即可实现液封，即可实现虹吸效果，能够更好地控制润滑油的温度，使得润滑油的温度保持稳定，大大地所述了冷凝机组1整体的体积，降低了冷凝机组1的成本。

如图3所示，根据本发明实施例的控制方法，还包括：

S1:检测排气温度T_排，并根据排气温度控制第三电磁阀612的开度。

在一些实施例中，检测排气温度，并根据排气温度控制第三电磁阀612的开度，具体包括：

第K个采样周期的排气温度偏差ek为测得的排气温度Tk_排与预设排气温度t₀之差，即ek满足：ek＝Tk_排-t₀，第三电磁阀612的初始开度为SV3₀，第三电磁阀612的开度变化量为ΔUk，ΔUk满足：ΔUk＝K_p(e_k-e_k-1)+K_ie_k+K_d(e_k-2e_k-1+e_k-2)，其中，K_p、K_i、K_d为预设系数，在第K个采样周期，控制第三电磁阀612的开度为SV3_k＝SV3₀₊ΔUk。

根据本发明实施例的控制方法，能够根据测得的排气温度精准控制第三电磁阀612的开度，在低蒸发温度、高冷凝温度等多种工况下仍然将排气温度控制在合理范围内，保障螺杆压缩机组10的工作效率，降低能源损耗，防止耗油量的增加以及成本的增加。

如图4所示，根据本发明实施例的控制方法，用于控制上述的冷凝机组1，包括：

S2：实时检测供油温度，并将测得的供油温度与第一预设温度和第二预设温度比较，其中，第一预设温度小于第二预设温度；

S3：在供油温度大于或等于第二预设温度时，控制第一电磁阀512开启，在供油温度小于第一预设温度时，控制第一电磁阀512关闭。

根据本发明实施例的控制方法，能够较好地维持润滑油的温度，延长润滑油的使用寿命，节约能耗，节省安装占用空间。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims

1.一种冷凝机组，其特征在于，包括螺杆压缩机组、油分离器、油冷却器、冷凝器以及冷却罐，所述螺杆压缩机组包括第一入口和第一出口，所述油分离器包括第二入口和第二出口，所述油冷却器包括第三入口、第四入口、第三出口以及第四出口，所述第三入口和所述第三出口连通，所述第四入口和所述第四出口连通，所述第一出口、所述第二入口、所述第二出口、所述第三入口、所述第三出口以及所述第一入口依次连通形成润滑油回路，所述冷却罐包括第一出液口和第一进液口，所述第四出口、所述冷凝器、所述第一进液口、所述第一出液口以及所述第四入口依次连通形成冷却液回路，所述油分离器还包括第五出口，所述第五出口和所述冷凝器通过第二管路连通，所述第一进液口的高度高于所述第一出液口的高度，所述第三入口的高度高于所述第三出口的高度，所述第四出口的高度高于所述第四入口的高度。

2.根据权利要求1所述的冷凝机组，其特征在于，还包括：

储液罐，所述冷却罐还包括第二出液口，所述第二出液口与所述储液罐连通，所述第二出液口的高度位于所述第一进液口和所述第一出液口之间。

3.根据权利要求2所述的冷凝机组，其特征在于，所述第一进液口位于所述冷却罐的顶部，所述第一出液口位于所述冷却罐的底部，所述冷却罐的高度为H，所述第二出液口的高度为h，H和h满足：0.3H≤h≤0.7H。

4.根据权利要求1所述的冷凝机组，其特征在于，所述第一出液口和第四出口通过第一管路连通，所述第一管路上设有第一电磁阀。

5.根据权利要求1所述的冷凝机组，其特征在于，所述第二管路上设有开关阀。

6.根据权利要求2所述的冷凝机组，其特征在于，所述冷凝器或所述储液罐还包括第六出口，所述压缩机还包括第二入口，所述第六出口和所述第二入口通过第三管路连通，所述第三管路上设有第三电磁阀。

7.根据权利要求1所述的冷凝机组，其特征在于，所述第一入口和所述第三出口通过第四管路连通，所述第四管路上设有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测供油温度，所述第一出口和所述第二入口通过第五管路连通，所述第五管路上设有第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测排气温度。

8.根据权利要求2所述的冷凝机组，其特征在于，所述冷凝器的设置高度高于所述冷却罐，所述冷却罐的设置高度高于所述油冷却器，所述储液罐的设置高度高于所述油冷却器。

9.一种控制方法，用于控制如权利要求1-8任一项所述的冷凝机组，其特征在于，包括：检测排气温度T_排，并根据所述排气温度控制第三电磁阀的开度。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述检测排气温度，并根据所述排气温度控制第三电磁阀的开度，具体包括：

第K个采样周期的排气温度偏差ek为测得的排气温度Tk_排与预设排气温度t₀之差，即ek满足：ek＝Tk_排-t₀，所述第三电磁阀的初始开度为SV3₀，所述第三电磁阀的开度变化量为ΔUk，ΔUk满足：ΔUk＝K_p(e_k-e_k-1)+K_ie_k+K_d(e_k-2e_k-1+e_k-2)，其中，K_p、K_i、K_d为预设系数，在第K个采样周期，控制所述第三电磁阀的开度为SV3_k＝SV3₀₊ΔUk。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括：

实时检测供油温度，并将测得的所述供油温度与第一预设温度和第二预设温度比较，其中，第一预设温度小于第二预设温度；

在所述供油温度大于或等于所述第二预设温度时，控制第一电磁阀开启，在所述供油温度小于所述第一预设温度时，控制所述第一电磁阀关闭。