CN115875865B - 一种可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统 - Google Patents

Abstract

一种可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统，属于制冷技术领域。系统包括高温级回路、低温级回路以及控制器回路。高低温级压缩机均采用单螺杆复合滑阀压缩机，控制器调节滑阀移动可以对压缩机进行容量及内容积比调节。控制器同时连接压缩机电机，调节电机及螺杆转速，进一步增大输气量调节范围。各级系统设置补气、喷液回路连接各级压缩机对其进行增焓、降温。同时，各级系统对回热器增加了旁通回路，更好的调节制冷剂过冷、过热温度，以优化系统性能。此方法解决了变环境温度运行工况及变制冷量条件下系统不能更好匹配的问题，并且为此单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统增加了多种调节方法来进行优化。

Description

一种可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，生物工程、医药医学、水产品速运储存、能源、通讯及军工高科技领域的高速发展，对于低温温区的制冷产品的需求越来越大。在食品加工业，工业生产和制药领域内，低温通常是指-50℃～-100℃的温度范围，低温制冷系统的应用领域广泛，如高附加值的海产品金枪鱼的速冻，就需要-75℃的低温环境。从环境温度下制取-50℃～-100℃低温的主要方式为复叠式制冷循环系统，复叠式制冷系统由高、低温两级复叠组成，经典的复叠式制冷系统是将两种不同制冷剂的单级循环进行叠加，高温级循环通过与环境温度换热制取一定的低温温度，用于冷凝低温循环的制冷剂，又低温级循环进一步换热，从而获得更低的温度。由于蒸发工况较低，环境温度较高，因此各级压缩机压缩比高，对制冷系统核心设备技术要求高，对各级的调节匹配程度要求高。复叠式制冷系统结构更复杂，当运行工况所处环境温度或所需的低温温度偏离设计工况时系统效率降低明显。

对于复叠式制冷循环系统而言，一般以低温级达到最低温度来匹配两台压缩机，进而对系统进行设计。但由于传统的压缩机排气量固定，不能根据工况进行相应调节。并且，当运行工况改变，各级系统高低压压比改变，传统压缩机内容积比固定，使得压缩机内容积比与外压比不匹配，因此导致压缩机性能降低。复叠式低温制冷系统各级压缩机均在较高压比的条件下运行，经常出现排气温度较高情况，不利于系统高效稳定运行。

在复叠式制冷系统中，回热器的使用可以在一定程度上提高系统性能系数，但回热器回热量过大会导致系统功耗增加，回热量太小又会增加压缩机受到制冷剂液击的风险。回热器根据设计工况选型，回热面积固定，并不能根据工况变化进行有效调节。

发明内容

本发明目的在于提供一种可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统。系统包括高温级回路、低温级回路以及控制器回路。高低温级压缩机均采用单螺杆复合滑阀压缩机，控制器调节滑阀移动可以对压缩机进行容量及内容积比调节。控制器同时连接压缩机电机，调节电机及螺杆转速，进一步增大输气量调节范围。各级系统设置补气、喷液回路连接各级压缩机对其进行增焓、降温。同时，各级系统对回热器增加了旁通回路，更好的调节制冷剂过冷、过热温度，以优化系统性能。此方法解决了变环境温度运行工况及变制冷量条件下系统不能更好匹配的问题，并且为此单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统增加了多种调节方法来进行优化。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统主要组成：高温级压缩机(1)出口a经由冷凝器(2)与高温级制冷剂储液罐(3)进口连接，高温级制冷剂储液罐(3)出口分为两路，一路与高温级过冷器(5)进口a连接，另一路经由高温级一次节流元件(4)与高温级过冷器(5)进口b连接，高温级过冷器(5)出口d经由高温级一级流量计(6)与高温级压缩机(1)补气进口b连接：高温级过冷器(5)出口c分为两路，一路与高温级回热器液体旁通元件(7)进口连接，另一路与高温级回热器(8)进口a连接，则对应的高温级回热器(8)出口b以及高温级回热器液体旁通元件(7)出口又汇总到同一管路上，此管路又分为两路，一路经高温级二次节流元件(10)与冷凝蒸发器(13)进口a连接，另一路经高温级喷液控制元件(9)与高温级压缩机(1)进口c连接；冷凝蒸发器(13)出口b分为两路，一路经高温级回热器气体旁通元件(11)与高温级二级流量计(12)进口连接，另一路与高温级回热器(8)进口c连接，高温级回热器(8)出口d与高温级二级流量计(12)进口连接，高温级二级流量计(12)出口与高温级压缩机(1)进口d连接；低温级压缩机(18)出口a与冷凝蒸发器(13)进口c连接，冷凝蒸发器(13)出口d与低温级制冷剂储液罐(14)进口连接，低温级制冷剂储液罐(14)出口分为两路，一路与低温级过冷器(16)进口a连接，另一路经由低温级一次节流元件(15)与低温级过冷器(16)进口b连接；低温级过冷器(16)出口d经低温级一级流量计(17)与低温级压缩机(18)补气进口b连接；低温级过冷器(16)出口c分为两路，一路与低温级回热器液体旁通元件(19)进口连接，另一路与低温级回热器(20)进口a连接；然后对应的低温级回热器(20)出口b以及低温级回热器液体旁通元件(19)出口合并到一个管道中，此管道又分为两路，一路与低温级二次节流元件(22)进口连接，另一路经低温级喷液控制元件(21)与低温级压缩机(18)进口c连接；低温级二次节流元件(22)出口与蒸发器(23)进口连接，蒸发器(23)出口又分为两路，一路经低温级回热器气体旁通元件(24)与低温级二级流量计(25)进口连接，另一路与低温级回热器(20)进口c连接，低温级回热器(20)出口d与低温级二级流量计(25)进口连接；低温级二级流量计(25)出口与低温级压缩机(18)进口d连接；

冷凝蒸发器(13)中，冷凝蒸发器(13)进口a与冷凝蒸发器(13)出口b对应连接连通，冷凝蒸发器(13)进口c与冷凝蒸发器(13)出口d连接连通；采用逆流的方式交换热量；

高温级过冷器(5)中，对应的高温级过冷器(5)进口a与高温级过冷器(5)出口c连接连通，高温级过冷器(5)进口b与高温级过冷器(5)出口d连接连通；采用逆流的形式交换热量；

低温级过冷器(16)中，低温级过冷器(16)进口a与低温级过冷器(16)出口c对应连接连通，低温级过冷器(16)进口b和低温级过冷器(16)出口d连接连通；采用逆流的形式交换热量；

高温级回热器(8)中，高温级回热器(8)进口a与高温级回热器(8)出口b连接连通，高温级回热器(8)进口c与高温级回热器(8)出口d连接连通；采用逆流的形式交换热量；

低温级回热器(20)中，低温级回热器(20)进口a与低温级回热器(20)出口b连接连通，低温级回热器(20)进口c与低温级回热器(20)出口d连接连通；采用逆流的形式交换热量；

本发明还设有控制器(26)实现系统控制，进一步包括环境温度传感器T1、制冷温度传感器T2；环境温度传感器T1、制冷温度传感器T2、高温级压缩机(1)、高温级一次节流元件(4)、高温级一级流量计(6)、高温级回热器液体旁通元件(7)、高温级喷液控制元件(9)、高温级二次节流元件(10)、高温级回热器气体旁通元件(11)与高温级二级流量计(12)、低温级一次节流元件(15)、低温级过冷器(16)、低温级一级流量计(17)、低温级压缩机(18)、低温级回热器液体旁通元件(19)、高低级喷液控制元件(21)、低温级二次节流元件(22)、低温级回热器气体旁通元件(24)、低温级二级流量计(25)均与控制器(26)电连接；高温级压缩机(1)和低温级压缩机(18)均为使用复合滑阀的单螺杆压缩机；控制器电连接分别调控容量及内容积比、输气量。

制冷剂回路物质连接关系分为高温级和低温级两个主要回路。

高温级回路主要分为三个回路：高温级制冷剂主回路、高温级一次节流回路、高温级喷液回路；

高温级制冷剂主回路主要组成及连接关系：高温级压缩机(1)出口a经由冷凝器(2)与高温级制冷剂储液罐(3)进口连接，高温级制冷剂储液罐(3)出口与高温级过冷器(5)进口a连接，高温级过冷器(5)出口c分为两路，一路与高温级回热器液体旁通元件(7)进口连接，一路与高温级回热器(8)进口a连接，对应的高温级回热器液体旁通元件(7)出口以及高温级回热器(8)出口b均与高温级二次节流元件(10)进口连接，高温级二次节流元件(10)出口与冷凝蒸发器(13)进口a连接，冷凝蒸发器(13)出口b分为两路，一路与高温级回热器气体旁通元件(11)进口连接，另一路与高温级回热器(8)进口c连接，对应的高温级回热器气体旁通元件(11)出口以及高温级回热器(8)出口d均与高温级二级流量计(12)进口连接，高温级二级流量计(12)出口与高温级压缩机(1)进口d连接；这一回路高温级压缩机(1)出口制冷剂气体经冷凝器(2)与环境换热成为制冷剂液体，制冷剂液体经过高温级回热器液体旁通元件(7)和高温级回热器(8)进一步换热，成为具有一定过冷度的制冷剂液体，通过高温级二次节流元件(10)节流，进入冷凝蒸发器(13)蒸发成制冷剂气体，经过高温级回热器气体旁通元件(11)和高温级回热器(8)进一步的换热，成为具有一定过热度的制冷剂气体，通过高温级二级流量计(12)测量后进入高温级压缩机(1)；

高温级一次节流回路主要组成及连接关系：高温级压缩机(1)出口a经由冷凝器(2)与高温级制冷剂储液罐(3)进口连接，高温级制冷剂储液罐(3)出口经高温级一级节流元件(4)与高温级过冷器(5)进口b连接，高温级过冷器(5)出口d经高温级一级流量计(6)与高温级压缩机(1)补气进口b连接；这一回路高温级压缩机(1)出口制冷剂气体经冷凝器(2)与环境换热成为制冷剂液体，通过高温级一级节流元件(4)及高温级过冷器(5)成为具有一定温度压力的制冷剂气体，补入高温级压缩机(1)；

高温级喷液回路主要组成及连接关系：高温级压缩机(1)出口a经由冷凝器(2)与高温级制冷剂储液罐(3)进口连接，高温级制冷剂储液罐(3)出口与高温级过冷器(5)进口a连接，高温级过冷器(5)出口c分为两路，一路与高温级回热器液体旁通元件(7)进口连接，一路与高温级回热器(8)进口a连接，则对应的高温级回热器(8)出口b以及高温级回热器液体旁通元件(7)出口均经高温级喷液控制元件(9)与高温级压缩机(1)进口c连接；这一回路高温级压缩机(1)出口制冷剂气体经冷凝器(2)与环境换热成为制冷剂液体，通过高温级回热器液体旁通元件(7)和高温级回热器(8)进一步的换热，成为具有一定过冷度的制冷剂液体，通过高温级喷液控制元件(9)喷入高温级压缩机(1)；

低温级回路主要分为三个回路：低温级制冷剂主回路、低温级一次节流回路、低温级喷液回路；

低温级制冷剂主回路主要组成及连接关系：低温级压缩机(18)出口a与冷凝蒸发器(13)进口c连接，冷凝蒸发器(18)出口d经低温级制冷剂储液罐(14)与低温级过冷器(16)进口a连接，低温级过冷器(16)出口c分为两路，一路与低温级回热器液体旁通元件(19)进口连接，一路与低温级回热器(20)进口a连接，对应的低温级回热器液体旁通元件(19)出口以及低温级回热器(20)出口b均经由低温级二次节流元件(22)与蒸发器(23)进口连接，蒸发器(23)出口分为两路，一路与低温级回热器气体旁通元件(24)进口连接，另一路与低温级回热器(20)进口c连接，对应的低温级回热器气体旁通元件(24)出口以及低温级回热器(20)出口d均与低温级二级流量计(25)进口连接，低温级二级流量计(25)出口与低温级压缩机(18)进口d连接；这一回路低温级压缩机(18)出口制冷剂气体经冷凝蒸发器(13)与高温级回路换热成为制冷剂液体，制冷剂液体经过低温级回热器液体旁通元件(19)和低温级回热器(20)进一步换热，成为具有一定过冷度的制冷剂液体，通过低温级二次节流元件(22)节流，进入蒸发器(13)蒸发成制冷剂气体，经过低温级回热器气体旁通元件(24)和低温级回热器(20)进一步的换热，成为具有一定过热度的制冷剂气体，通过低温级二级流量计(25)测量后进入低温级压缩机(18)；

低温级一次节流回路主要组成及连接关系：低温级压缩机(18)出口a与冷凝蒸发器(13)进口c连接，冷凝蒸发器(18)出口d依次经低温级制冷剂储液罐(14)、低温级一级节流元件(15)与低温级过冷器(16)进口b连接，低温级过冷器(16)出口d经低温级一级流量计(17)与低温级压缩机(18)补气进口b连接；这一回路低温级压缩机(18)出口制冷剂气体，经过冷凝蒸发器(13)与高温级回路换热成为制冷剂液体，通过低温级一级节流元件(15)及低温级过冷器(16)，成为具有一定温度压力的气体，补入低温级压缩机(18)；

低温级喷液回路主要组成及连接关系：低温级压缩机(18)出口a与冷凝蒸发器(13)进口c连接，冷凝蒸发器(18)出口d经低温级制冷剂储液罐(14)与低温级过冷器(16)进口a连接，低温级过冷器(16)出口c分为两路，一路与低温级回热器液体旁通元件(19)进口连接，另一路与低温级回热器(20)进口a连接，则对应的低温级回热器(20)出口b以及低温级回热器液体旁通元件(19)出口均与低温级喷液控制元件(21)进口连接，低温级喷液控制元件(21)出口与低温级压缩机(18)进口c连接；这一回路低温级压缩机(18)出口制冷剂气体经冷凝蒸发器(13)与高温级回路换热成为制冷剂液体，通过低温级回热器液体旁通元件(19)和低温级回热器(20)进一步的换热，成为具有一定过冷度的制冷剂液体，通过低温级喷液控制元件(21)喷入低温级压缩机(18)。

进一步在各压缩机进出口、各节流元件进出口、各过冷器进出口、各回热器进出口、各旁通进出口、各冷凝器进出口、各蒸发器进出口均布置温度传感器、压力传感器，温度传感器、压力传感器均与控制器(26)电连接。

对于复叠式低温制冷系统来说，各级压缩机是系统中最重要的做功部件，压缩机性能优化对复叠式低温制冷系统来说至关重要。由于制冷系统在不同季节及应用条件下所需的制冷量不同，因此需要对压缩机容量进行调节。变频是一种对单螺杆压缩机容量调节方式，通过对电机转速的调节，改变螺杆转速，可以有效改变压缩机输气量。各级压缩机分别按需调节可以优化复叠式系统级间输气量以达到系统性能最佳的效果。复合滑阀使用在单螺杆压缩机中可以在不同工况下对压缩机性能优化，复合滑阀是一种能同时实现容量和内容比的压缩机调节装置，滑阀对容量的调节可以分为固定档位，即调节运行容量至理论容量的固定百分比，滑阀对内容积比的调节可提高压缩机在系统不同外压比下的匹配程度。控制器(26)对高温级回路、低温级回路的控制调节通过与各部件的调节元件电路连接来实现。控制器(26)连接高温级压缩机(1)电路入口e，用于调节高温级压缩机滑阀动力装置，进而控制高温级压缩机(1)调节容量及内容积比。控制器(26)连接高温级压缩机(1)电路入口f，用于调节高温级压缩机电机转速，进而调节高温级压缩机(1)输气量。控制器(26)连接低温级压缩机(18)电路入口e，用于调节低温级压缩机滑阀动力装置，进而控制低温级压缩机(18)调节容量及内容积比。控制器(26)连接低温级压缩机(18)电路入口f，用于调节低温级压缩机电机转速，进而调节低温级压缩机(18)输气量。

回热器式复叠式制冷系统中，回热器的根据设计工况选定后，由于回热面积及换热量固定，并不能根据工况变化进行有效调节。较高回热温度导致压缩机耗功增加，对系统产生负影响；较低回热温度增大压缩机吸气液击风险，为系统增加不确定性危险。对固定型号回热器增加液体和气体旁通回路，通过对参与换热的液体及气体量进行调节，从而准确调节过冷、过热温度，达到优化系统性能的效果。控制器(26)连接高温级回热器液体旁通元件(7)电路入口，用于调节高温级液体换热温度；连接高温级回热器气体旁通元件(11)电路入口，用于调节高温级气体换热温度。控制器(26)连接低温级回热器液体旁通元件(19)电路入口，用于调节低温级液体换热温度；连接低温级回热器气体旁通元件(24)电路入口，用于调节低温级气体换热温度。

当在复叠式制冷系统长时间在恶劣工况下运行时，各级压缩机排气温度会显著增加，使压缩机性能大幅降低，通常会通过对压缩机进行补气喷液的方式进行降温。在系统中增加一种过冷器式经济器系统向压缩机内进行补气，同时增加一路喷液旁通回路对压缩机进行喷液，便可以实现降低排气温度的目的。根据不同实际需求及运行工况调节补气和喷液，对优化系统性能有很重要的作用。控制器(26)连接高温级一级节流元件(4)电路入口、高温级喷液控制元件(9)电路入口，控制器(26)连接低温级一级节流元件(15)电路入口、低温级喷液控制元件(21)电路入口。

控制器(26)连接高温级二次节流元件(10)电路入口，连接低温级二次节流元件(22)电路入口。控制器(26)连接环境温度传感器T1电路入口，连接制冷温度传感器T2电路入口。控制器(26)连接高温级一级流量计(6)电路入口，连接高温级二次节流元件(10)电路入口。控制器(26)连接低温级一级流量计(17)电路入口，连接低温级二次节流元件(25)电路入口。

本发明可同时对压缩机及系统各回路部分进行调节，系统通过环境温度传感器和制冷温度传感器实时测量，进行准确判断和调整，提升高、低温两级系统回路的匹配度，更加高效适配多种环境温度及制冷需求。

附图说明

图1，可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统示意图；

高温级压缩机1、冷凝器2、高温级制冷剂储液罐3、高温级一级节流元件4、高温级过冷器5、高温级一级流量计6、高温级回热器液体旁通元件7、高温级回热器8、高温级喷液控制元件9、高温级二次节流元件10、高温级回热器气体旁通元件11、高温级二级流量计12、冷凝蒸发器13、低温级制冷剂储液罐14、低温级一级节流元件15、低温级过冷器16、低温级一级流量计17、低温级压缩机18、低温级回热器液体旁通元件19、低温级回热器20、低温级喷液控制元件21、低温级二次节流元件22、蒸发器23、低温级回热器气体旁通元件24、低温级二级流量计25、环境温度传感器T1、制冷温度传感器T2。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

单螺杆压缩机采用的滑阀可参加ZL 2016 1 0729709.4。

以下实施例的可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统结构见图1；

高温级使用高温类或中温类制冷剂，低温级使用中温类或低温类制冷剂。

高温级压缩机(1)以及低温级压缩机(18)均采用复合滑阀单螺杆压缩机，该复合滑阀压缩机上设有进口b与各级一次节流回路连接，使得一次节流后制冷剂通过所述进口流入压缩机调节压缩机内制冷剂温度及压缩机制冷量。该复合滑阀单螺杆压缩机上设有进口c与各级喷液回路连接，使得喷液回路中具有一定过冷度的制冷剂通过所述进口流入压缩机调节压缩机内制冷剂温度及压缩机制冷量。该复合滑阀压缩机上设有电路入口e与控制器(26)连接，使得控制器(26)调节压缩机滑阀动力装置前后移动，从而控制压缩机复合滑阀滑块移动。复合滑阀移动可以调节容量变化，进而调节压缩机制冷剂流量及压缩机制冷量，复合滑阀移动可以调节压缩机内容积比变化，进而调节压缩机匹配系统不同运行工况的各级压比。该复合滑阀压缩机上设有电路入口f与控制器(26)连接，使得控制器(26)调节压缩机电机输入信号，控制压缩机电机及螺杆转速，调节压缩机制冷剂流量及压缩机制冷量。

所述控制器(26)出口与高温级压缩机(1)第一控制电路入口e连接，用于控制电机及螺杆转速。

所述控制器(26)出口与高温级压缩机(1)第二控制电路入口f连接，用于控制复合滑阀移动。

所述控制器(26)出口与高温级一次节流元件(4)电路入口连接，用于控制补入高温级压缩机(1)入口b的气态高温级制冷剂状态。

所述控制器(26)出口与高温级喷液控制元件(9)电路入口连接，用于控制喷入高温级压缩机(1)入口c的液态高温级制冷剂状态。

所述控制器(26)出口与高温级回热器液体旁通元件(7)电路入口连接，用于控制高温级制冷剂液体的过冷温度。

所述控制器(26)出口与高温级回热器气体旁通元件(11)电路入口连接，用于控制流入高温级压缩机(1)入口d的高温级制冷剂气体的过热温度。

所述控制器(26)出口与低温级压缩机(18)第一控制电路入口e连接，用于控制电机及螺杆转速。

所述控制器(26)出口与低温级压缩机(18)第二控制电路入口f连接，用于控制复合滑阀移动。

所述控制器(26)出口与低温级一次节流元件(15)电路入口连接，用于控制补入低温级压缩机(18)入口b的气态低温级制冷剂状态。

所述控制器(26)出口与低温级喷液控制元件(21)电路入口连接，用于控制喷入低温级压缩机(18)入口c的液态低温级制冷剂状态。

所述控制器(26)出口与低温级回热器液体旁通元件(19)电路入口连接，用于控制低温级制冷剂液体的过冷温度。

所述控制器(26)出口与低温级回热器气体旁通元件(24)电路入口连接，用于控制流入低温级压缩机(18)入口d的高温级制冷剂气体的过热温度。

控制器(26)出口与高温级二次节流元件(10)电路入口连接，用于控制流入冷凝器(2)高温级制冷剂状态，控制流入冷凝蒸发器(13)高温级制冷剂状态。

所述控制器(26)出口与低温级二次节流元件(22)电路入口连接，用于控制流入蒸发器(23)低温级制冷剂状态，控制流入冷凝蒸发器(13)低温级制冷剂状态。

环境温度传感器T1、制冷温度传感器T2分别用于采集相应测点温度值，高温级一级流量计6、高温级二级流量计12、低温级一级流量计17、低温级一级流量计25用于采集相应测点流量值，进而控制各级压缩机复合滑阀移动调整压缩机容量、内容积比、调整各级压缩机电机转速、调节各级一次节流元件、调节各级喷液元件、调节各级二次节流元件、调节各级回热液体及气体旁通元件。

实施例1：

当单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统在较低制冷量需求下运行时，由环境温度传感器T1测试环境温度。控制器(26)控制高温级二次节流元件(10)及低温级二次节流元件(22)开度，控制器(26)控制高温级压缩机(1)电路入口f及低温级压缩机(18)电路入口f输入信号实现压缩机电机转动，实现开机过程。进而由控制器(26)控制高温级压缩机(1)电路入口e及低温级压缩机(18)电路入口e输入信号使滑阀移动到低容量状态。由控制器(26)控制高温级一次节流元件(4)及低温级一次节流元件(15)电路入口的输入信号，调节补入高温级压缩机(1)及低温级压缩机(18)入口b的气态制冷剂状态。由控制器(26)控制高温级喷液控制元件(9)及低温级喷液元件(21)电路入口的输入信号，调节喷入各级压缩机入口c的液体制冷剂状态。同时，控制器(26)控制高温级回热器液体旁通元件(7)、高温级回热器气体旁通元件(11)、低温级回热器液体旁通元件(19)、低温级回热器气体旁通元件(24)电路入口的输入信号，通过控制旁通回路来对各级回路的过热、过冷温度进行相应调整，进而使系统运行性能系数达到该需求下的最佳。当制冷需求进一步下降时，在以上的基础上，控制器(26)控制高温级压缩机(1)电路入口f及低温级压缩机(18)电路入口f输入信号实现电机低转速运行。同时，控制器(26)控制各级一次节流元件、喷液控制元件、回热器液体旁通元件、回热器液体旁通元件电路入口的输入信号，对补入、喷入各级压缩机的制冷剂参数及各级回路的过热、过冷温度进行相应调整，进而使系统运行性能系数达到该需求下的最佳。

实施例2：

当单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统在较低蒸发温度或较高环境温度或两者兼有的情况下运行时，由环境温度传感器T1测试环境温度、制冷温度传感器T2测试制冷温度。控制器(26)控制高、低温级二次节流元件开度以及高、低温级压缩机电机转动实现开机过程，后由控制器(26)控制高温级压缩机(1)电路入口e及低温级压缩机(18)电路入口e输入信号使滑阀移动到中内容积比状态。当蒸发温度进一步下降或环境温度进一步上升或两者兼有时，控制器(26)控制高温级压缩机(1)电路入口e及低温级压缩机(18)电路入口e输入信号使滑阀移动到高内容积比状态；同时，控制器(26)控制各级一次节流元件、喷液控制元件、回热器液体旁通元件、回热器液体旁通元件电路入口的输入信号，对补入、喷入各级压缩机的制冷剂参数及各级回路的过热、过冷温度进行相应调整，进而使系统运行性能系数达到该需求下的最佳。

实施例1和2中的高温级压缩机及低温级压缩机容量和高温级压缩机及低温级压缩机中、高内容积比调节可根据需要设计，各级一次节流、二次节流和喷液压力、温度调节范围可根据实际工况设计，各级过热、过冷温度变化范围可根据实际工况设计。

Claims (6)

1.可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统，其特征在于，可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统组成包括：高温级压缩机（1）出口a经由冷凝器（2）与高温级制冷剂储液罐（3）进口连接，高温级制冷剂储液罐（3）出口分为两路，一路与高温级过冷器（5）进口a连接，另一路经由高温级一次节流元件（4）与高温级过冷器（5）进口b连接，高温级过冷器（5）出口d经由高温级一级流量计（6）与高温级压缩机（1）补气进口b连接；高温级过冷器（5）出口c分为两路，一路与高温级回热器液体旁通元件（7）进口连接，另一路与高温级回热器（8）进口a连接，高温级回热器（8）出口b以及高温级回热器液体旁通元件（7）出口又汇总到同一管路上，此管路又分为两路，一路经高温级二次节流元件（10）与冷凝蒸发器（13）进口a连接，另一路经高温级喷液控制元件（9）与高温级压缩机（1）进口c连接；冷凝蒸发器（13）出口b分为两路，一路经高温级回热器气体旁通元件（11）与高温级二级流量计（12）进口连接，另一路与高温级回热器（8）进口c连接，高温级回热器（8）出口d与高温级二级流量计（12）进口连接，高温级二级流量计（12）出口与高温级压缩机（1）进口d连接；低温级压缩机（18）出口a与冷凝蒸发器（13）进口c连接，冷凝蒸发器（13）出口d与低温级制冷剂储液罐（14）进口连接，低温级制冷剂储液罐（14）出口分为两路，一路与低温级过冷器（16）进口a连接，另一路经由低温级一次节流元件（15）与低温级过冷器（16）进口b连接；低温级过冷器（16）出口d经低温级一级流量计（17）与低温级压缩机（18）补气进口b连接；低温级过冷器（16）出口c分为两路，一路与低温级回热器液体旁通元件（19）进口连接，另一路与低温级回热器（20）进口a连接；低温级回热器（20）出口b以及低温级回热器液体旁通元件（19）出口合并到一个管道中，此管道又分为两路，一路与低温级二次节流元件（22）进口连接，另一路经低温级喷液控制元件（21）与低温级压缩机（18）进口c连接；低温级二次节流元件（22）出口与蒸发器（23）进口连接，蒸发器（23）出口又分为两路，一路经低温级回热器气体旁通元件（24）与低温级二级流量计（25）进口连接，另一路与低温级回热器（20）进口c连接，低温级回热器（20）出口d与低温级二级流量计（25）进口连接；低温级二级流量计（25）出口与低温级压缩机（18）进口d连接；

冷凝蒸发器（13）中，冷凝蒸发器（13）进口a与冷凝蒸发器（13）出口b对应连接连通，冷凝蒸发器（13）进口c与冷凝蒸发器（13）出口d连接连通；冷凝蒸发器（13）采用逆流的方式交换热量；

高温级过冷器（5）中，高温级过冷器（5）进口a与高温级过冷器（5）出口c连接连通，高温级过冷器（5）进口b与高温级过冷器（5）出口d连接连通；高温级过冷器（5）采用逆流的形式交换热量；

低温级过冷器（16）中，低温级过冷器（16）进口a与低温级过冷器（16）出口c对应连接连通，低温级过冷器（16）进口b和低温级过冷器（16）出口d连接连通；低温级过冷器（16）采用逆流的形式交换热量；

高温级回热器（8）中，高温级回热器（8）进口a与高温级回热器（8）出口b连接连通，高温级回热器（8）进口c与高温级回热器（8）出口d连接连通；高温级回热器（8）采用逆流的形式交换热量；

低温级回热器（20）中，低温级回热器（20）进口a与低温级回热器（20）出口b连接连通，低温级回热器（20）进口c与低温级回热器（20）出口d连接连通；低温级回热器（20）采用逆流的形式交换热量；

还设有控制器（26）实现系统控制，环境温度传感器T1、制冷温度传感器T2、高温级压缩机（1）、高温级一次节流元件（4）、高温级一级流量计（6）、高温级回热器液体旁通元件（7）、高温级喷液控制元件（9）、高温级二次节流元件（10）、高温级回热器气体旁通元件（11）与高温级二级流量计（12）、低温级一次节流元件（15）、低温级过冷器（16）、低温级一级流量计（17）、低温级压缩机（18）、低温级回热器液体旁通元件（19）、高低级喷液控制元件（21）、低温级二次节流元件（22）、低温级回热器气体旁通元件（24）、低温级二级流量计（25）均与控制器（26）电连接；高温级压缩机（1）和低温级压缩机（18）均为使用复合滑阀的单螺杆压缩机；控制器电连接分别调控高温级压缩机（1）和低温级压缩机（18）的容量及内容积比、输气量；

控制器（26）连接高温级压缩机（1）电路入口e，用于调节高温级压缩机滑阀动力装置，进而控制高温级压缩机（1）调节容量及内容积比；控制器（26）连接高温级压缩机（1）电路入口f，用于调节高温级压缩机电机转速，进而调节高温级压缩机（1）输气量；控制器（26）连接低温级压缩机（18）电路入口e，用于调节低温级压缩机滑阀动力装置，进而控制低温级压缩机（18）调节容量及内容积比；控制器（26）连接低温级压缩机（18）电路入口f，用于调节低温级压缩机电机转速，进而调节低温级压缩机（18）输气量。

2.按照权利要求1所述的可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统，其特征在于，物质连接关系分为高温级和低温级两个回路；

高温级回路分为三个回路：高温级制冷剂主回路、高温级一次节流回路、高温级喷液回路；

高温级制冷剂主回路的组成及连接关系包括：高温级压缩机（1）出口a经由冷凝器（2）与高温级制冷剂储液罐（3）进口连接，高温级制冷剂储液罐（3）出口与高温级过冷器（5）进口a连接，高温级过冷器（5）出口c分为两路，一路与高温级回热器液体旁通元件（7）进口连接，一路与高温级回热器（8）进口a连接，高温级回热器液体旁通元件（7）出口以及高温级回热器（8）出口b均与高温级二次节流元件（10）进口连接，高温级二次节流元件（10）出口与冷凝蒸发器（13）进口a连接，冷凝蒸发器（13）出口b分为两路，一路与高温级回热器气体旁通元件（11）进口连接，另一路与高温级回热器（8）进口c连接，高温级回热器气体旁通元件（11）出口以及高温级回热器（8）出口d均与高温级二级流量计（12）进口连接，高温级二级流量计（12）出口与高温级压缩机（1）进口d连接；在高温级制冷剂主回路中，高温级压缩机（1）出口制冷剂气体经冷凝器（2）与环境换热成为制冷剂液体，制冷剂液体经过高温级回热器液体旁通元件（7）和高温级回热器（8）进一步换热，成为具有一定过冷度的制冷剂液体，通过高温级二次节流元件（10）节流，进入冷凝蒸发器（13）蒸发成制冷剂气体，经过高温级回热器气体旁通元件（11）和高温级回热器（8）进一步的换热，成为具有一定过热度的制冷剂气体，通过高温级二级流量计（12）测量后进入高温级压缩机（1）；

高温级一次节流回路的组成及连接关系包括：高温级压缩机（1）出口a经由冷凝器（2）与高温级制冷剂储液罐（3）进口连接，高温级制冷剂储液罐（3）出口经高温级一级节流元件（4）与高温级过冷器（5）进口b连接，高温级过冷器（5）出口d经高温级一级流量计（6）与高温级压缩机（1）补气进口b连接；在高温级一次节流回路，高温级压缩机（1）出口制冷剂气体经冷凝器（2）与环境换热成为制冷剂液体，通过高温级一级节流元件（4）及高温级过冷器（5）成为具有一定温度压力的制冷剂气体，补入高温级压缩机（1）；

高温级喷液回路的组成及连接关系包括：高温级压缩机（1）出口a经由冷凝器（2）与高温级制冷剂储液罐（3）进口连接，高温级制冷剂储液罐（3）出口与高温级过冷器（5）进口a连接，高温级过冷器（5）出口c分为两路，一路与高温级回热器液体旁通元件（7）进口连接，一路与高温级回热器（8）进口a连接，高温级回热器（8）出口b以及高温级回热器液体旁通元件（7）出口均经高温级喷液控制元件（9）与高温级压缩机（1）进口c连接；在高温级喷液回路中，高温级压缩机（1）出口制冷剂气体经冷凝器（2）与环境换热成为制冷剂液体，通过高温级回热器液体旁通元件（7）和高温级回热器（8）进一步的换热，成为具有一定过冷度的制冷剂液体，通过高温级喷液控制元件（9）喷入高温级压缩机（1）；

低温级回路分为三个回路：低温级制冷剂主回路、低温级一次节流回路、低温级喷液回路；

低温级制冷剂主回路的组成及连接关系包括：低温级压缩机（18）出口a与冷凝蒸发器（13）进口c连接，冷凝蒸发器（18）出口d经低温级制冷剂储液罐（14）与低温级过冷器（16）进口a连接，低温级过冷器（16）出口c分为两路，一路与低温级回热器液体旁通元件（19）进口连接，一路与低温级回热器（20）进口a连接，低温级回热器液体旁通元件（19）出口以及低温级回热器（20）出口b均经由低温级二次节流元件（22）与蒸发器（23）进口连接，蒸发器（23）出口分为两路，一路与低温级回热器气体旁通元件（24）进口连接，另一路与低温级回热器（20）进口c连接，低温级回热器气体旁通元件（24）出口以及低温级回热器（20）出口d均与低温级二级流量计（25）进口连接，低温级二级流量计（25）出口与低温级压缩机（18）进口d连接；在低温级制冷剂主回路中，低温级压缩机（18）出口制冷剂气体经冷凝蒸发器（13）与高温级回路换热成为制冷剂液体，制冷剂液体经过低温级回热器液体旁通元件（19）和低温级回热器（20）进一步换热，成为具有一定过冷度的制冷剂液体，通过低温级二次节流元件（22）节流，进入蒸发器（13）蒸发成制冷剂气体，经过低温级回热器气体旁通元件（24）和低温级回热器（20）进一步的换热，成为具有一定过热度的制冷剂气体，通过低温级二级流量计（25）测量后进入低温级压缩机（18）；

低温级一次节流回路的组成及连接关系包括：低温级压缩机（18）出口a与冷凝蒸发器（13）进口c连接，冷凝蒸发器（18）出口d依次经低温级制冷剂储液罐（14）、低温级一级节流元件（15）与低温级过冷器（16）进口b连接，低温级过冷器（16）出口d经低温级一级流量计（17）与低温级压缩机（18）补气进口b连接；在低温级一次节流回路中，低温级压缩机（18）出口制冷剂气体，经过冷凝蒸发器（13）与高温级回路换热成为制冷剂液体，通过低温级一级节流元件（15）及低温级过冷器（16），成为具有一定温度压力的气体，补入低温级压缩机（18）；

低温级喷液回路的组成及连接关系包括：低温级压缩机（18）出口a与冷凝蒸发器（13）进口c连接，冷凝蒸发器（18）出口d经低温级制冷剂储液罐（14）与低温级过冷器（16）进口a连接，低温级过冷器（16）出口c分为两路，一路与低温级回热器液体旁通元件（19）进口连接，另一路与低温级回热器（20）进口a连接，低温级回热器（20）出口b以及低温级回热器液体旁通元件（19）出口均与低温级喷液控制元件（21）进口连接，低温级喷液控制元件（21）出口与低温级压缩机（18）进口c连接；在低温级喷液回路中，低温级压缩机（18）出口制冷剂气体经冷凝蒸发器（13）与高温级回路换热成为制冷剂液体，通过低温级回热器液体旁通元件（19）和低温级回热器（20）进一步的换热，成为具有一定过冷度的制冷剂液体，通过低温级喷液控制元件（21）喷入低温级压缩机（18）。

3.按照权利要求1或2所述的可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统，其特征在于，控制器（26）连接高温级回热器液体旁通元件（7）电路入口，用于调节高温级液体换热温度；控制器（26）连接高温级回热器气体旁通元件（11）电路入口，用于调节高温级气体换热温度；控制器（26）连接低温级回热器液体旁通元件（19）电路入口，用于调节低温级液体换热温度；连接低温级回热器气体旁通元件（24）电路入口，控制器（26）用于调节低温级气体换热温度。

4.按照权利要求1或2所述的可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统，其特征在于，控制器（26）连接高温级一级节流元件（4）电路入口、高温级喷液控制元件（9）电路入口，控制器（26）连接低温级一级节流元件（15）电路入口、低温级喷液控制元件（21）电路入口。

5.按照权利要求1或2所述的可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统，其特征在于，控制器（26）连接高温级二次节流元件（10）电路入口、连接低温级二次节流元件（22）电路入口；控制器（26）连接环境温度传感器T1电路入口、连接制冷温度传感器T2电路入口；控制器（26）连接高温级一级流量计（6）电路入口、连接高温级二次节流元件（10）电路入口；控制器（26）连接低温级一级流量计（17）电路入口、连接低温级二次节流元件（25）电路入口。

6.按照权利要求1或2所述的可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统，其特征在于，在各压缩机进出口、各节流元件进出口、各过冷器进出口、各回热器进出口、各旁通进出口、冷凝器进出口、蒸发器进出口均布置温度传感器、压力传感器，温度传感器、压力传感器均与控制器（26）电连接。