实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种能够克服低温,满足-40℃环境温度正常运行的低温风冷冷水机组。用于低温环境下能够持续制冷,确保核电机组冷却水的供应。该机组采用干式蒸发器与二次油分离器相结合的方式,对机组温度、油压进行有效控制,从而保证风冷冷水机组克服低温持续制冷,为核电机组循环提供冷水,其可靠性高,制冷效率高,使核电机组运行更为安全稳定。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下:
一种低温风冷冷水机组,其中,包括:
用于与机组电性连接并控制机组运行的电控箱;
用于将低温低压气态冷媒压缩为高温高压气态冷媒的压缩机;
用于通过与外界热交换将所述压缩机排除的高温高压气态冷媒降温成为低温高压液态或气液混合物的冷凝器,及用于加速冷凝器散热的风机,所述冷凝器入口端与所述压缩机的出口端相连;
用于将冷凝器排出的液态或气液混合状态的低温高压冷媒降压的膨胀阀,所述压力膨胀阀的入口端与所述冷凝器的出口端相连;
用于使低温低压液态冷媒吸热汽化为低温低压的气态冷媒的蒸发器,所述蒸发器的入口端与所述压力膨胀阀的出口端相连,所述蒸发器的出口端与所述压缩机的入口端相连;
所述压缩机出口端与所述冷凝器的入口端之间还设有用于快速建立压差的压力维持阀,所述压力维持阀的入口端与所述压缩机出口端之间还设有二次油分离器;所述二次油分离器的入口端与所述压缩机的出口端相连,所述二次油分离器的出口端与所述维持阀的入口端相连,所述二次油分离器还设有回油端,所述二次油分离器的回油端与所述压缩机入口端通过第一电磁阀相连。
一种低温风冷冷水机组,其中,所述压缩机进口端与出口端之间连接有用于通过所述压缩机两端的油压差控制所述第一电磁阀打开或闭合的第一油压差开关;
所述压缩机进口端与出口端之间连接有用于通过所述压缩机两端的油压差控制所述压缩机启停的第二油压差开关;
所述蒸发器的进口端与所述压缩机的出口端之间设有用于调节蒸发器内冷媒流速的第二电磁阀;
所述压缩机表面设有隔热罩,所述隔热罩与电控箱内均设有电加热装置及散热风扇;
一种低温风冷冷水机组,其中,所述冷凝器为多个相互并联。
一种低温风冷冷水机组,其中,所述蒸发器的外壳缠绕有用于加热的电绊加热带,所述蒸发器的外壳还设有用于检测所述蒸发器出口端温度的温度传感器。
一种低温风冷冷水机组,其中,所述蒸发器出口端与所述压缩机入口端之间还设有用于对压缩机低压保护的第一低压开关,以及用于调节压缩机低负荷运行的第二低压开关。
一种低温风冷冷水机组,其中,所述蒸发器为干式蒸发器;
所述所述膨胀阀为电子膨胀阀;
所述压缩机包括螺杆压缩机或变频压缩机;
所述第一油压差开关为第一电磁阀控制开关;
所述第二油压差开关为压缩机油压保护开关。
本实用新型所提供的一种风冷冷水机组,由于采用了干式蒸发器与二次油分离器相结合的方式,并设有低压保护开关、第一、第二油压差开关,能够使系统回油效率更高,克服低温压缩机回油困难的问题,从而保证压缩机的正常运转。并且在压缩机的出口端设有压力维持阀,能够保证机组启动时,压缩机两端快速建立压差,缩短机组启动时间。机组可根据蒸发器的出水温度来调节压缩机的加载或卸载,保证机组处在高效节能的状态运行,大大节省功率,减少运营成本;采用隔热罩对压缩机周围环境进行温度控制,保证压缩机部件的安全,延长压缩机寿命;采用电加热保温措施,保证电控箱内电气元器件的安全、可靠;采用冷凝器换热面积调节与通过风机电机变频调节风量,即根据工况的变化,通过冷凝压力的控制来调节冷凝器的换热面积与风量,保证机组处在一个安全可靠的状态下运行。本实用新型采用的上述技术方案,使所述的低温风冷冷水机组客服低温环境下机组无法启动、压缩机不能快速建立压差、压缩机回油困难等问题,机组能够在-40℃低温环境下持续制冷,为核电设备提供充足的循环冷却水,确保核电设备的正常、安全运转。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
请参见图1、及图3所示的一种低温风冷冷水机组,包括:用于控制机组运行的电控箱1;
用于将低温低压气态冷媒压缩为高温高压气态冷媒的压缩机2;
用于通过与外界热交换将所述压缩机2排除的高温高压气态冷媒降温成为低温高压液态或气液混合物的冷凝器;
以及位于机组外壳上端用于加速冷凝器散热的风机4,所述压缩机2的出口端与所述冷凝器的入口端通过管路相连通;
用于将冷凝器排出的液态或气液混合状态的低温高压冷媒降压的膨胀阀5,所述膨胀阀5的入口端与所述冷凝器的出口端通过管路相相连;
用于使低温低压液态冷媒吸热汽吸热变为低温低压的气态冷媒的蒸发器6,所述蒸发器6的入口端与所述膨胀阀5的出口端通过管路相连,所述蒸发器6的出口端与所述压缩机2的入口端相连。所述压缩机2出口端与所述冷凝器的入口端之间还设有用于快速建立压差的压力维持阀7,所述压力维持阀7的入口端与所述压缩机2的出口端之间还设有二次油分离器8。
进一步地,如图3所示,所述二次油分离器8的入口端与所述压缩机2的出口端相连说述二次油分离器8的出口端与所述压力维持阀7的入口端相连,压缩机2出口端流出的高温高压冷媒中含有部分润滑油,经过二次油分离器8将润滑油与冷媒分离后由二次油分离器8的出口端留出。所述二次油分离器8的回油端与所述压缩机2入口端通过第一电磁阀91相连。所述压缩机2进口端与出口端之间连接有第一油压差开关110,所述当一电磁阀91打开时,滑油经所述二次油分离器8的回油端流向压缩机2口端。当压缩机2两端油压差低于F1时,所述第一油压差开关110动作,所述第一电磁阀91打开,润滑油从二次油分离器8回油端流向压缩机入口端。所述压缩机2的入口端为低压端,出口端为高压端,即软化油由高压端流回高压端,完成压缩机2的回油过程。当压缩机2两端的油压差高于F1时,第一电磁阀91按设定时间间隔进行开、关,以便实现压缩机运行过程中自动回油。为起到对压缩机2低油压状态的保护作用,在所述压缩机2的出口端与入口端之间还设有第二油压差开关120。当压缩机2两端的油压差由F1继续降低至F2时,第二油压差开关120动作,压缩机2停机。F1和F2值得设定,依据具体情况,根据压缩机2功率大小,及正常运行时的油压大小而定。
进一步地,所述蒸发器6的进口端与所述压缩机2的出口端之间还设有第二电磁阀92。当所述压缩机2以低于50%负荷运行时,所述第二电磁阀92动作,此时压缩机2出口端部分高温高压的气态冷媒通过第二电磁阀92流入所述蒸发器6的入口端,使蒸发器6内部的冷媒流速增加。因为当压缩机处于低于50%负荷运行时,流经压缩机2的冷媒速度降低,导致压缩机2的回油不及时,容易造成停机等问题。冷媒从压缩机2的出口端到蒸发器6的入口端由于是由于高压端流向低压端,因此该支路冷媒流速比蒸发器6入口端的冷媒流速大,这样就促使冷媒整体流速增加,便于压缩机2及时回油。当压缩机2高于或等于50%负荷运行时,第二电磁阀92关闭。
本实施例所述的低温风冷冷水机组,其中所述压缩机2为无段容调螺杆压缩机或有段容调螺杆压缩机,所述压缩机2长期运行调节范围为25%~100%无段容调或者25%、50%、75%、100%有段容调。
较佳的,如图1所示,在所述压缩机2的表面设有隔热罩12,用于隔绝压缩机2与外界环境的热交换,所述隔热罩12及所述电控箱1内均设有电加热装置以及制冷风扇。具体的:当隔热罩12内环境温度低于设定值t11时,隔热罩12内电加热装置启动,并进行加热;当隔热罩12内环境温度高于设定值t12时,隔热罩12内电加热装置关闭,停止加热;当电控箱1内环境温度低于设定值t21时,电控箱1内电加热装置启动,并进行加热;当电控箱2内环境温度高于设定值t22时,电控箱1内电加热装置关闭,停止加热;当隔热罩12内环境温度高于设定值t13时,隔热罩12内散热风扇启动,并进行排风冷却;当隔热罩内环境温度低于设定值t14时,隔热罩12内散热风扇关闭,停止排风;当电控箱1内环境温度高于设定值t23时,电控箱1内散热风扇启动,并进行排风冷却;当电控箱1内环境温度低于设定值t24时,电控箱1内散热风扇关闭,停止排风。
进一步地,如图2及图3所示,本实施例所述的风冷冷水机组采用四个冷凝器并联的方式。具体为:所述压力维持阀7的出口端与相互并联的第三电磁阀93、第四电磁阀94、第五电磁阀95、第六电磁阀96相连。所述第三电磁阀93与第一冷凝器31相连;所述第四电磁阀94与所述第二冷凝器32相连;所述第五电磁阀95与所述第三冷凝器33相连;所述第六电磁阀96与所述第四冷凝器34相连。所述第一冷凝器31、第二冷凝器32、第三冷凝器33、第四冷凝器34均为翅片式换热器,翅片材质为铝或铜。机组通过压缩机2的启、停控制第三电磁阀91的开、关,从而控制第一冷凝器31的启、停。通过冷凝压力来控制第四电磁阀94、第五电磁阀95、第六电磁阀96的开关,从而分别实现对第二冷凝器31、第三冷凝器33第四冷凝器34的控制,保证压缩机2能够安全、稳定运行。并且,机组用于加速冷凝器散热的风机4的电机5为变频电机,机组根据冷凝压力的变化,调整电机5的频率。具体的:当冷凝压力总体逐渐上升时,启动风机4并调节电机5频率直至满频,根据冷凝压力变化范围增加冷凝器并联的数量:
当冷凝压力达到设定值K1~K2之间时,启动风机4,并调节电机5的频率,直至电机5的频率达到满频。
当电机5的频率达到满频,系统冷凝压力达到设定值K3时,打开第四电磁阀94,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到满频。
当电机5的频率又达到满频,系统冷凝压力达到设定值K4时,打开第五电磁阀95,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到满频。
当电机5的频率再次达到满频,系统冷凝压力达到设定值K5时,打开第六电磁阀96,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到满频。
当冷凝压力总体逐渐下降时,启动风机4并调节电机5频率直至最低频,根据冷凝压力的变化范围减少冷凝器并联的数量以及控制电机5的启停:当冷凝压力达到设定值K6~K7之间时,调节电机5的频率,直至电机5的频率达到最低频率,但此时电机5一直运行。
当电机5的频率达到最低频率,系统冷凝压力达到设定值K8时,关闭第六电磁阀,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到最低频率。
当电机5的频率又达到最低频率,系统冷凝压力达到设定值K9时,关闭第第五电磁阀,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到最低频率。
当电机5的频率再次达到最低频率,系统冷凝压力达到设定值K10时,关闭第四电磁阀,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到最低频率。
当电机5的频率又再次达到最低频率,系统冷凝压力达到设定值K11时,关闭电机5,此时系统中第三电磁阀是常开的。根据系统的设计,此时系统一直可以稳定运行。
进一步地,如图3所示,冷媒按照图3中箭头方向在机组内循环流动,第一冷凝器31、第二冷凝器32、第三冷凝器33第四冷凝器34并联干路的另一端与贮液器13连接;四个冷凝器与贮液器13之间连接有针阀14;所述针阀14上设有检测冷凝压力的压力传感器141;贮液器13另一端连接有干燥过滤器15连接,干燥过滤器15的另一端与第七电磁阀97的一端连接;第七电磁阀97的另一端连接有膨胀阀16,膨胀阀16的另一端与蒸发器6的进液口连接。其中,所述膨胀阀16为电子膨胀阀。
进一步地,如图3所示,所述蒸发器6为干式蒸发器,所述蒸发器6的外壳一侧缠绕有电绊加热带17,并装有温度传感器18,机组根温度传感器18的设定值控制电绊加热带17的启、停。为确保机组的安全运行,在所述蒸发器6的出口端与所述压缩机2的入口端之间还设有第一低压开关130、第二低压开关140,在所述压缩机2的出口端与所述二次油分离器8的入口端之间还设有高压保护开关150。当蒸发压力低于设定值P1时,第一低压开关130动作,压缩机2强制卸载75%运行。当蒸发压力高于设定值P1时,所述第一压力开关130按照蒸发器6出口温度来控制加载或卸载。蒸发压力低于设定值P2时,所述第二低压开关140动作,所述压缩机2停机;当所述压缩机2出口压力高于设定值P3时,所述高压保护开关150动作,压缩机2停机。
为更好地解释本实用新型,下面结合本实用新型一种低温风冷冷水机组的控制方法进一步说明,如图4所示,具体包括以下步骤:
S100、机组通电后,机组根据隔热罩12内部环境温度通过温控器控制隔热罩12内部的电加热装置与散热风扇的启停;根据电控箱1内温度控制电控箱1内部电加热器与散热风扇的启停;根据蒸发器6壳侧温度传感器18的设定值来控制电绊热带17的启停。具体为:
当隔热罩12内环境温度低于设定值t11时,隔热罩12内电加热装置启动,并进行加热;当隔热罩12内环境温度高于设定值t12时,隔热罩内电加热装置关闭,停止加热;当电控箱1内环境温度低于设定值t21时,电控箱1内电加热装置启动,并进行加热;当电控箱1内环境温度高于设定值t22时,电控箱1内电加热装置关闭,停止加热;
当隔热罩12内环境温度高于设定值t13时,隔热罩内散热风扇启动,并进行排风冷却;当隔热罩12内环境温度低于设定值t14时,隔热罩12内散热风扇关闭,停止排风;当电控箱1内环境温度高于设定值t23时,电控箱1内散热风扇启动,并进行排风冷却;当电控箱1内环境温度低于设定值t24时,电控箱1内散热风扇关闭,停止排风;
当蒸发器6出口端的出水温度达到壳侧温度传感器18的设定值T1时启动电绊热带17,或者可根据不同的温度点来分级控制电绊热带17。
当蒸发器6出口端的出水温度达到壳侧温度传感器18的设定值T2时关闭电绊热带17,或者可根据不同的温度点来分级控制电绊热带17。
S120、机组根据输入指令启动机组,当压缩机2的出口端压力达到压力维持阀7的设定值后,压力维持阀7打开。机组刚启动时压力维持阀7处于关闭状态,这样压缩机2两端就可以快速建立压差,当压差超过压力维持阀7设定值后,压力维持阀7打开,高温高压的气态冷媒通过压力维持阀7进入冷凝器。
S130、机组通过与冷凝器相连接的电磁阀控制对应冷凝器的启、停,以及根据冷凝压力调节风机4的电机5的输出功率。具体为:
当冷凝压力总体逐渐上升时,启动风机4并调节电机5频率直至满频,根据冷凝压力变化范围增加冷凝器并联的数量:
当冷凝压力达到设定值K1~K2之间时,启动风机4,并调节电机5的频率,直至电机5的频率达到满频。
当电机5的频率达到满频,系统冷凝压力达到设定值K3时,打开第四电磁阀94,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到满频。
当电机5的频率又达到满频,系统冷凝压力达到设定值K4时,打开第五电磁阀95,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到满频。
当电机5的频率再次达到满频,系统冷凝压力达到设定值K5时,打开第六电磁阀96,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到满频。
当冷凝压力总体逐渐下降时,启动风机4并调节电机5频率直至最低频,根据冷凝压力的变化范围减少冷凝器并联的数量以及控制电机5的启停:当冷凝压力达到设定值K6~K7之间时,调节电机5的频率,直至电机5的频率达到最低频率,但此时电机5一直运行。
当电机5的频率达到最低频率,系统冷凝压力达到设定值K8时,关闭第六电磁阀,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到最低频率。
当电机5的频率又达到最低频率,系统冷凝压力达到设定值K9时,关闭第第五电磁阀,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到最低频率。
当电机5的频率再次达到最低频率,系统冷凝压力达到设定值K10时,关闭第四电磁阀,同时根据冷凝压力的变化调节电机5的频率,直至电机5的频率达到最低频率。
当电机5的频率又再次达到最低频率,系统冷凝压力达到设定值K11时,关闭电机5,此时系统中第三电磁阀是常开的。根据系统的设计,此时系统一直可以稳定运行。
S140、当压缩机2低于预定负荷运行或压缩机两端油压差过低时,系统通过控制第一电磁阀91、第二电磁阀92、第一油压差开关110、第二油压差开关120加速压缩机回油,具体的:
当所述压缩机2以低于50%负荷运行时,所述第二电磁阀92打开,压缩机2出口端部分高温高压的气态冷媒通过第二电磁阀92流入所述蒸发器6的入口端,使蒸发器6内冷媒流速增加,从而加快压缩机2回油。当所述压缩机2高于50%负荷运行时,第二电磁阀92关闭。
当压缩机2两端油压差低于F1时,所述第一油压差开关110动作,所述第一电磁阀91打开,润滑油从二次油分离器8回油端流向压缩机入口端。
当压缩机2两端的油压差高于F1时,第一电磁阀91按设定时间间隔进行开、关,以便实现压缩机2运行过程中自动回油。
当压缩机2两端的油压差由F1继续降低至F2时,第二油压差开关120动作,压缩机2停机。
S150、机组根据第一低压开关130的设定值以及蒸发器6出口端的出水温度来控制压缩机2的加载或强制卸载,根据第二低压开关140控制压缩机2的启、停。具体的:
当蒸发压力低于设定值P1时,第一低压开关130动作,压缩机2强制卸载75%运行。当蒸发压力高于设定值P1时,所述第一压力开关130按照蒸发器6出口温度来控制加载或卸载。蒸发压力低于设定值P2时,所述第二低压开关140动作,所述压缩机2停机;当所述压缩机2出口压力高于设定值P3时,所述高压保护开关150动作,压缩机2停机。
本实用新型由于采用了干式蒸发器与二次油分离器相结合的方式,并设有第一低压保护开关130、第一油压差开关110,能够使压缩机2回油效率更高,客服低温压缩机2回油困难的问题,从而保证压缩机2的正常运转。并且在压缩机2的出口端设有压力维持阀7,能够保证机组启动时,压缩机2两端快速建立压差,缩短机组启动时间。此外,本实用新型还设有相应的加热装置,使机组各组成器件所处环境温度为正常工作温度。本实用新型采用的上述技术方案,使所述的低温风冷冷水机组克服低温环境下机组无法启动、压缩机不能快速建立压差、压缩机回油困难等问题,机组能够在-40℃低温环境下持续制冷,为核电设备提供充足的循环冷却水,确保核电设备的正常、安全运转。
应当理解的是,本实用新型的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。