CN202092395U - 具有自控功能的低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置 - Google Patents

Abstract

具有自控功能的低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置，包括有蒸发器、主冷凝器、主喷射器、辅助冷凝器、辅助喷射器、冷冻水池和冷却水池，其特点是还包括有由自动控制系统控制器、现场显示操作屏单元、远程监控单元、安装在各设备上的电子仪表传感器和电动气动执行元件组成的自控系统单元，其中安装在各设备上的电子仪表传感器和电动气动执行元件均通过导线与自动控制系统控制器相连接，自动控制系统控制器与远程监控单元和现场显示操作屏单元通讯连接。本实用新型通过自控系统单元对低压蒸汽喷射制冷机设备主体进行设备运行的集中控制、数据分析，并设置了连锁与保护，增强被控设备运行的可靠性与安全性。

Description

具有自控功能的低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置

技术领域

本实用新型涉及一种制冷设备,特别是涉及一种采用低压蒸汽做介质,水为制冷剂的具有自控功能的低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置，是对现有蒸汽制冷设备的改进，属于工业制冷技术。

背景技术

传统的高中压蒸汽制冷工艺一般认为经济工作蒸汽压力为07～1．4Mpa，考虑到蒸汽管路损失和供汽锅炉的具体情况，选用的工作蒸汽压力至少在0．5Mpa以上，而工业中存在的0．3Mpa以下低压蒸汽则不能被利用，存在着制冷效率低，动力消耗大，工作汽源有限等缺点。

公开号为CN2145352的中国实用新型专利《一种低压蒸汽制冷装置》和公开号为CN2425328的中国实用新型专利《蒸汽喷射真空制冷水装置》,针对目前各行业放空的工业乏汽资源，开发出一种可以利用0．3Mpa以下低压蒸汽或工业乏汽做工作介质的制冷装置，解决了以往工业乏汽资源放空的问题。但是在实践中发现也存在着一些缺陷，例如给出的这种制冷装置均是采用蒸发器\主冷器直径1.5米、蒸发器\主冷器之间主喷射器连接为3组的结构,存在着蒸发空间小,而导致制冷量小的问题,欲得大的制冷量,得采用多套机组方式并联才能完成,故而配套设施投资及占地面积均大。本申请人对上述低压蒸汽制冷装置结构进行了改进，给出了公开号为201517869U的实用新型专利《一种多效蒸汽喷射水吸收式制冷机》，该多效蒸汽喷射水吸收式制冷机包括有蒸发器、主冷凝器、主喷射器、辅助冷凝器和辅助喷射器,其特点是所述蒸发器的直径和主冷凝器的直径均至少为2米,所述蒸发器和主冷凝器之间采用5组以上多效主喷射器连接，具有水在设备内的蒸发空间大、制冷量大(可达500万大卡/时以上)、工作蒸汽压力低(0.1-0.25Mpa)、占地空间小和整体配套投资少的特点。

然而,现有的低压蒸汽喷射制冷机均处于手动装置调节，如公开号为CN2145352的实用新型专利《一种低压蒸汽制冷装置》、公开号为CN2425328的实用新型专利《蒸汽喷射真空制冷水装置》和公开号为201517869U的实用新型专利《一种多效蒸汽喷射水吸收式制冷机》等，在实践应用中具有以下缺陷: 1.设备各环节都需要安装有机械就地显示表，调试开机过程要观察每个点的数据，正常运行按时查看被测点，造成管理不便及开机繁锁。

在冶金行业,尤其是轧钢加热炉所产生的余热压力极其不稳定,给传统的手动调节蒸汽制冷机造成运行不稳定,影响了制冷效率。

由于手动调节不能根据季节昼夜温差变化而瞬时调节,使得动力蒸汽、冷却水、冷水耗费量大,节能效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有的蒸汽制冷机采用手动装置调节存在的问题，提供一种新的具有自控功能的低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置。该具有自控功能的低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置是一种采用低压蒸汽做介质,水为制冷剂的大型制冷装置,采用的是蒸发器\主冷器之间连接采用多效主喷射器的设备结构，通过自控系统单元对低压蒸汽喷射制冷机设备主体进行设备运行的集中控制、数据分析，并设置了连锁与保护，增强被控设备运行的可靠性与安全性。

本实用新型给出的技术方案是：这种具有自控功能的低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置，包括有蒸发器、主冷凝器、主喷射器、辅助冷凝器、辅助喷射器、冷冻水池和冷却水池，蒸发器和主冷凝器之间采用多组主喷射器连接，蒸发器、主冷凝器、主喷射器、辅助冷凝器、辅助喷射器、冷冻水池和冷却水池之间通过水管道或蒸汽管道相连接，其特点是该低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置中还包括有由自动控制系统控制器、现场显示操作屏单元（触摸式大屏显示流程数据与设定操作）、远程监控单元（计算机远程监控与数据整理）、安装在各设备上的电子仪表传感器和电动气动执行元件组成的自控系统单元，其中安装在各设备上的电子仪表传感器和电动气动执行元件均通过导线与自动控制系统控制器相连接，自动控制系统控制器与远程监控单元和现场显示操作屏单元通讯连接。

为更好的实现本实用新型的目的，所述安装在各设备上的电子仪表传感器由第一温度传感器T1～第七温度传感器T7、第一流量计F1～第五流量计F5、第一蒸汽压力传感器P1～第二蒸汽压力传感器P2、第三蒸汽压力传感器P3～第九蒸汽压力传感器P9、第一真空压力传感器-P1～第七真空压力传感器-P7、第一液位开关LK1～第三液位开关LK3、第四液位开关LK4～第八液位开关LK8、液位传感器LE组成。

为更好的实现本实用新型的目的，所述安装在各设备上的电动气动执行元件由气动阀QK、第一电动调节阀PV1～第七电动调节阀PV7、第一流量调节阀FC1～第二流量调节阀FC2、减压阀JY、电动补水阀FB、机械补水阀JX组成。

为更好的实现本实用新型的目的，计算机的控制程序为：步骤001：开机启动主程序。

步骤002：判断现场采集的数据是否有故障或严重错误，如果有错误系统弹出故障原因及故障位置，严重错误故障则返回步骤001重新启动主程序，如果无故障10秒后进行步骤003。

步骤003：根据安装在各喷射器上的真空压力传感器反馈数据开启冷凝器系统水流量调节阀。

步骤004：根据冷冻水池和冷却水池中的水位传感器反馈的模拟水位控制水泵系统的运行方式，从而恒定水位。

步骤005：检测喷射器真空压力是否达标，如果达标30秒以上时，进行步骤006，如果不达标继续调节流量调使达标后再进行步骤006。

步骤006：开启喷射嘴的启动条件，进入系统手动控制/自动控制的选择模式，选择自动控制时运用PID模拟运算方式自动调节喷嘴开度将蒸发器出水温度恒定于设定值；选择手动控制时可以在控制屏上手动输入喷射嘴开度，将现场喷射嘴达到指定开度来调节蒸发器出水温度；此时步骤006已是设备正常运转中，如果这个阶段发生故障，系统会自动判断,是致命级错误故障还是普通级错误故障，致命级错误故障自动进入步骤007停机，弹出故障观检点的位置，普通级错误故障只发出报警，弹出故障观检点的位置，设备正常运行。

步骤007：停机，点动停机按扭，关闭喷射嘴-关闭流量阀-水泵-停止程序控制。

以上技术方案未提及的本实用新型的其它组成部分与公开号为201517869U的实用新型专利《一种多效蒸汽喷射水吸收式制冷机》相同。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：对低压蒸汽喷射制冷机进行设备运行的集中控制、数据分析，并设置了连锁与保护，增强被控设备运行的可靠性与安全性，在对设备全方位的监控管理及运行安全保障的同时还做到了一键式服务：设备启停控制与运行状态监测；系统运行及状态动态图象显示；根据液位设定控制冷冻水泵及冷却水泵使水池液位恒定；设备最佳启停的节能运行；参数超限报警，设备运行状态异常故障报警和设备维修预报警；数据采集，能量管理，事件记录和报表及其打印；设备设定温度以PID的方式控制喷嘴阀门喷气量达到出水温度恒定于设定值。

附图说明

图1为本实用新型的设备连接示意图。

图2为本实用新型电子仪表传感器和电动气动执行元件安装示意图。

图3为本实用新型的计算机控制程序流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步阐述本实用新型的技术方案。

给出的实施例为安装在大型炼钢加热炉设备的循环冷却系统上，利用该炼钢加热炉设备产生的余热做为工作介质的制冷装置（余热压力为0．2Mpa、余热量最高为 15T／时）。设计参数为：制冷量 200万大卡／小时，制冷水温差：10℃＋1，工作余热压力：0．2MPa。

如图1～图2所示，这种多效蒸汽喷射水吸收式制冷机包括有蒸发器ZFQ、主冷凝器ZLQ、主喷射器ZPS、第一辅助冷却器1FLQ和第二辅助冷却器2FLQ、第一辅助喷射器1FPS和第二辅助喷射器2FPS，其中蒸发器ZFQ的直径和主冷凝器ZLQ的直径均为2米，蒸发器ZFQ和主冷凝器ZLQ之间采用 5组多效主喷射器ZPS连接，蒸发器ZFQ、主冷凝器ZLQ、主喷射器ZPS、第一辅助冷却器1FLQ和第二辅助冷却器2FLQ、第一辅助喷射器1FPS和第二辅助喷射器2FPS、冷冻水池COOL和冷却水池HEAR之间通过水管道或蒸汽管道相连接，该低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置中还包括有由自动控制系统控制器02、现场显示操作屏单元04（触摸式大屏显示流程数据与设定操作）、远程监控单元05（计算机远程监控与数据整理）、安装在各设备上的电子仪表传感器01和电动气动执行元件03组成的自控系统单元，其中安装在各设备上的电子仪表传感器01和电动气动执行元件03均通过导线与自动控制系统控制器02相连接，自动控制系统控制器02与远程监控单元05和现场显示操作屏单元04通讯连接。

图2中可见，安装在各设备上的电子仪表传感器由第一温度传感器T1～第七温度传感器T7、第一流量计F1～第五流量计F5、第一蒸汽压力传感器P1～第二蒸汽压力传感器P2、第三蒸汽压力传感器P3～第九蒸汽压力传感器P9、第一真空压力传感器-P1～第七真空压力传感器-P7、第一液位开关LK1～第三液位开关LK3、第四液位开关LK4～第八液位开关LK8、液位传感器LE组成，其中：第一温度传感器T1, 检测总蒸汽温度，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态，系统做出综合分析，做出节能的控制方式。

第二温度传感器T2, 检测用户冷冻回水温度，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态，系统做出综合分析，做出节能的控制方式。

第三温度传感器T3, 检测冷却系统供水温度，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态，系统做出综合分析，做出节能的控制方式。

第四温度传感器T4, 检测设备制冷出水温度，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，利用此值进行PID模拟运算输出信号控制喷射嘴开度，达到恒定设定值。

第五温度传感器T5,检测冷凝器出水温度，显示瞬时数值系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态，系统做出综合分析做出节能的控制方式。

第六温度传感器T6, 检测冷却水池出水温度，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态。

第七温度传感器T7, 检测至用户冷冻水温度，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态。

第一流量计F1，检测蒸汽进汽总流量，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态，及能量消耗累计。

第二流量计F2，检测用户冷冻回水流量，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态。

第三流量计F3，检测冷却系统供水总流量，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态，调节流量阀门，恒定水池液位。

第四流量计F4，检测冷却水返至冷却系统流量，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态。

第五流量计F5，检测冷冻水至用户流量，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态。

第一蒸汽压力传感器P1，检测总蒸汽压力，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态。

第二蒸汽压力传感器P2，检测分气缸压力，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态。

第三蒸汽压力传感器P3～第九蒸汽压力传感器P9，检测喷射嘴管道压力，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态，反应蒸汽参数及分析喷射嘴开度。

第一真空压力传感器-P1～第七真空压力传感器-P7，检测喷射器监测点真空压力状态，显示瞬时数值，系统做出趋势记录图形，反应设备运行状态，用来判断是否有制冷条件。

第一液位开关LK1-第三液位开关LK3，检测冷冻水池水位状态，开机时逻辑性判断开启冷冻水泵。

第一液位开关LK4-第八液位开关LK8，检测冷却池水位状态，开机时逻辑性判断开启冷却水泵。

液位传感器LE，检测冷却池水位模拟深度，开机时控制冷却系统供水流量阀，精却恒定液位。

图2中还可见，安装在各设备上的电动气动执行元件由气动阀QK、第一电动调节阀PV1～第七电动调节阀PV7、第一流量调节阀FC1～第二流量调节阀FC2、减压阀JY、电动补水阀FB、机械补水阀JX组成，其中：气动阀QK，在系统出现意外停电，使设备无法正常运行时，自动关闭气动阀，防止冷却池溢流。

第一电动调节阀PV1～第七电动调节阀PV7，用于调节喷射嘴开度，调节蒸汽流量，达到制冷效果。

第一流量调节阀FC1，调节冷却系统供水流量，达到液位恒定及系统制冷要求。

第二流量调节阀FC2，调节冷却系统至辅助冷却器供水流量及制冷要求；

减压阀JY，系统蒸汽减压装置。

电动补水阀FB，根据液位反馈实现冷冻池补水，在机械补水阀失控下投入。

机械补水阀JX，根据液位的反馈，实现给冷冻池补水。

工作时，现场配备的拥有DI，DO，AI，AO处理性能的自动控制系统控制器02及现场显示操作屏单元04用信号硬线连接方式将现场所有的采集仪表和执行机构的信号传输到自动控制系统控制器02内，自动控制系统控制器02发出执行命令传至电动气动执行元件03，通过数据处理传输到现场显示操作屏单元04的触摸屏内，做为现场显示。自动控制系统控制器02再通过以太网口用光纤将所有数据信号传输到远程监控单元05的计算机内，

图中标记：FF-D为分汽缸，COOL为冷冻水池，HEAR为冷却水池，COOLPUMP为冷冻水泵，HEARPUMP为冷却水泵，ZQGL为蒸汽管道， ZZ-C为进入系统的蒸汽总管路，WW-B为冷却系统至主冷凝器的水管，CC-A为用户返回至蒸发器的水管，ZY为至用户水管，ZL为至冷却系统水管。

如图3所示，本实用新型的计算机控制程序流程图有如下步骤：步骤001：开机启动主程序。

步骤002：判断现场采集的数据是否有故障或严重错误，如果有错误系统弹出故障原因及故障位置，严重错误故障则返回步骤001重新启动主程序，如果无故障10秒后进行步骤003。

步骤003：根据安装在各喷射器上的真空压力传感器反馈数据开启冷凝器系统水流量调节阀。

步骤004：根据冷冻水池和冷却水池中的水位传感器反馈的模拟水位控制水泵系统的运行方式，从而恒定水位。

步骤005：检测喷射器真空压力是否达标，如果达标30秒以上时，进行步骤006，如果不达标继续调节流量调使达标后再进行步骤006。

步骤006：开启喷射嘴的启动条件，进入系统手动控制/自动控制的选择模式，选择自动控制时运用PID模拟运算方式自动调节喷嘴开度将蒸发器出水温度恒定于设定值；选择手动控制时可以在控制屏上手动输入喷射嘴开度，将现场喷射嘴达到指定开度来调节蒸发器出水温度；此时步骤006已是设备正常运转中，如果这个阶段发生故障，系统会自动判断,是致命级错误故障还是普通级错误故障，致命级错误故障自动进入步骤7停机，弹出故障观检点的位置，普通级错误故障只发出报警，弹出故障观检点的位置，设备正常运行。

步骤007：停机，点动停机按扭，关闭喷射嘴-关闭流量阀-水泵-停止程序控制。

Claims (3)

1.一种具有自控功能的低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置，包括有蒸发器、主冷凝器、主喷射器、辅助冷凝器、辅助喷射器、冷冻水池和冷却水池，蒸发器和主冷凝器之间采用多组主喷射器连接，蒸发器、主冷凝器、主喷射器、辅助冷凝器、辅助喷射器、冷冻水池和冷却水池之间通过水管道或蒸汽管道相连接，其特征在于该低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置中还包括有由自动控制系统控制器（02）、现场显示操作屏单元（04）、远程监控单元（05）、安装在各设备上的电子仪表传感器（01）和电动气动执行元件（03）组成的自控系统单元，其中安装在各设备上的电子仪表传感器（01）和电动气动执行元件（03）均通过导线与自动控制系统控制器（02）相连接，自动控制系统控制器（02）与远程监控单元（05）和现场显示操作屏单元（04）通讯连接。

2.根据权利要求1所述的具有自控功能的低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置，其特征在于所述安装在各设备上的电子仪表传感器由第一温度传感器（T1）～第七温度传感器（T7）、第一流量计（F1）～第五流量计（F5）、第一蒸汽压力传感器（P1）～第二蒸汽压力传感器（P2）、第三蒸汽压力传感器（P3）～第九蒸汽压力传感器（P9）、第一真空压力传感器（-P1）～第七真空压力传感器（-P7）、第一液位开关（LK1）～第三液位开关（LK3）、第四液位开关（LK4）～第八液位开关（LK8）、液位传感器LE组成。

3.根据权利要求1所述的具有自控功能的低压蒸汽喷射水吸收式制冷装置，其特征在于所述安装在各设备上的电动气动执行元件由气动阀（QK）、第一电动调节阀（PV1）～第七电动调节阀（PV7）、第一流量调节阀（FC1）～第二流量调节阀（FC2）、减压阀（JY）、电动补水阀（FB）、机械补水阀（JX）组成。

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