CN211177531U - 一种载冷机控制单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种载冷机控制单元，包括注液区、气液分离器、循环泵、第一换热区、第二换热区、设备区和疏通机构，气液分离器、循环泵、第一换热区、第二换热区和设备区通过管路串联形成闭合回路，注液区中膨胀罐的介质出口通过第一单向阀与气液分离器的液相入口连通，膨胀罐的气相入口通过排气阀与气液分离器的气相出口连通。本实用新型通过两级换热使终端设备中的温度能够快速稳定地达到目标值，第二换热器中冷却水和蒸汽反向流通，使混合更高效、充分，且换热温度可实时调节，疏通机构可以按需打开，便于管道维护，注液区配套多个安全阀门，稳定性高，整个控制单元结构完整，能适用于多种设备，尤其适合用于多个并联设备的独立控制。

Description

一种载冷机控制单元

技术领域

本实用新型涉及换热设备技术领域，尤其是一种载冷机控制单元。

背景技术

在生产过程中，会涉及到快速升降温控制。例如大型的反应釜，随着反应物和反应阶段的不同，需要实时更改反应温度。传统的换热设备一般只具有升温功能或者降温功能，部分兼具升降温功能的设备速率较慢，无法跟上生产节拍。受限于冷却液的物理性质，如果升温过快且无保护措施可能产生暴沸现象，威胁生产安全，而剧烈降温可能使管路产生大幅热胀热缩而破裂。此外，需要控制的装置常会成组出现，单独定制的设备无法大面积使用和统一控制。

实用新型内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种载冷机控制单元，其线性循环回路结构合理，通过两级换热，使温度快速稳定地达到目标值，且温度能随需求实时更换，控制单元结构统一，可以辅助实现大型设备组的并联控制。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种载冷机控制单元，包括注液区、气液分离器、循环泵、第一换热区、第二换热区、设备区和疏通机构，所述气液分离器、循环泵、第一换热区、第二换热区和设备区通过管路串联形成闭合回路，注液区包括膨胀罐，膨胀罐的介质出口通过第一单向阀与气液分离器的液相入口连通，膨胀罐的气相入口通过排气阀与气液分离器的气相出口连通。

其进一步技术方案在于：

膨胀罐通过管路分别连接第一背压阀、加液口和安全阀，所述第一背压阀还与第一球阀连接；

气液分离器的液相出口通过循环泵连接第一换热区；

第一换热区包括第一换热器，所述第一换热器包括第一介质通道，所述第一介质通道的入口连接循环泵，所述第一介质通道的出口连接第二换热区，第一换热器还包括一条冷冻水通道，所述冷冻水通道的入口通过管路与冷冻水进水口连通，所述冷冻水通道的出口通过管路与冷冻水出水口连通；

第二换热区包括第二换热器，所述第二换热器包括第二介质通道，所述第二介质通道的入口通过管路与第一换热器的介质通道出口连通，所述第二介质通道的出口连接设备区，第二换热器还包括一条控温通道，所述控温通道入口的管路分叉形成支路A和支路B，所述支路A与冷却水入口连通，所述支路B 与蒸汽出口连通，所述控温通道出口的管路也分流形成支路C和支路D，所述支路C与蒸汽入口连通，所述支路D与冷却水出口连通；

设备区包括终端设备，所述终端设备为釜状结构，所述釜状结构的外壁内部包括可供导热介质流通的夹层，所述夹层的入口通过管路与第二换热器中第二介质通道的出口连通，于所述夹层的出口处设置管道，所述管道接入膨胀罐介质出口与气液分离器液相入口的连接管路中；

疏通机构包括气源，连接气源的管路分流形成两条支路，一条支路依次串联电磁阀和第三单向阀并接入第二换热区内的支路C上，另一条支路依次串联过滤减压阀和第四单向阀并连接膨胀罐；

于第一换热器与冷冻水进水口的连接管路上设置第一过滤器，于第一换热器与冷冻水出水口的连接管路上设置第一比例阀；

于第二换热区内的支路A上、自冷却水入口至第二换热器的控温通道入口依次设置第二球阀和第二单向阀，于支路B上、自蒸汽出口至第二换热器的控温通道入口依次设置疏水阀和第三球阀，于支路C上、自蒸汽入口至第二换热器的控温通道出口依次设置第二过滤器和第二比例阀，于支路D上设置第三比例阀；

于终端设备外壁夹层的入口与出口之间并联第二背压阀，于夹层入口处的管道上设置第二压力传感器和第一温度传感器，于夹层出口处的管道上设置第二温度传感器，于气液分离器液相出口和循环泵连接的管路上设置第一压力传感器。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构紧凑合理，通过两级换热使终端设备中的温度能够快速稳定地达到目标值，第二换热器中冷却水和蒸汽反向流通，使混合更高效、充分，且换热温度可实时调节，独立的疏通机构可以在需要时打开，便于管道维护，注液区配套多个安全阀门，稳定性高，整个控制单元结构系统、完整，能适用于多种设备，尤其适合用于多个并联设备的独立控制。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的注液区结构示意图。

图3为本实用新型的第一换热区结构示意图。

图4为本实用新型的第二换热区结构示意图。

图5为本实用新型的设备区结构示意图。

图6为本实用新型的疏通机构结构示意图。

其中：1、注液区；101、第一球阀；102、第一背压阀；103、加液口；104、安全阀；105、排气阀；106、膨胀罐；107、第一单向阀；2、气液分离器；201、第一压力传感器；3、循环泵；4、第一换热区；401、第一换热器；402、第一过滤器；403、第一比例阀；5、第二换热区；501、第二换热器；502、第二单向阀；503、第二球阀；504、第三球阀；505、疏水阀；506、第二比例阀；507、第二过滤器；508、第三比例阀；6、设备区；601、终端设备；602、第二背压阀；603、第二压力传感器；604、第一温度传感器；605、第二温度传感器；7、疏通机构；701、气源；702、电磁阀；703、第三单向阀；704、过滤减压阀； 705、第四单向阀。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～6所示，本实用新型包括注液区1、气液分离器2、循环泵3、第一换热区4、第二换热区5、设备区6和疏通机构7，气液分离器2、循环泵3、第一换热区4、第二换热区5和设备区6通过管路串联形成闭合回路，注液区1 包括膨胀罐106，膨胀罐106的介质出口通过第一单向阀107与气液分离器2 的液相入口连通，膨胀罐106的气相入口通过排气阀105与气液分离器2的气相出口连通。

膨胀罐106通过管路分别连接第一背压阀102、加液口103和安全阀104，第一背压阀102还与第一球阀101连接。气液分离器2的液相出口通过循环泵 3连接第一换热区4，第一换热区4包括第一换热器401，第一换热器401包括第一介质通道，第一介质通道的入口连接循环泵3，第一介质通道的出口连接第二换热区5，第一换热器401还包括一条冷冻水通道，冷冻水通道的入口通过管路与冷冻水进水口连通，冷冻水通道的出口通过管路与冷冻水出水口连通。第二换热区5包括第二换热器501，第二换热器501包括第二介质通道，第二介质通道的入口通过管路与第一换热器401的介质通道出口连通，第二介质通道的出口连接设备区6，第二换热器501还包括一条控温通道，控温通道入口的管路分叉形成支路A和支路B，支路A与冷却水入口连通，支路B与蒸汽出口连通，控温通道出口的管路也分流形成支路C和支路D，支路C与蒸汽入口连通，支路D与冷却水出口连通。设备区6包括终端设备601，终端设备601 为釜状结构，釜状结构的外壁内部包括可供导热介质流通的夹层，夹层的入口通过管路与第二换热器中第二介质通道的出口连通，于夹层的出口处设置管道，管道接入膨胀罐106介质出口与气液分离器2液相入口的连接管路中。疏通机构7包括气源701，连接气源701的管路分流形成两条支路，一条支路依次串联电磁阀702和第三单向阀703并接入第二换热区5内的支路C上，另一条支路依次串联过滤减压阀704和第四单向阀705并连接膨胀罐106。于第一换热器401与冷冻水进水口的连接管路上设置第一过滤器402，于第一换热器401 与冷冻水出水口的连接管路上设置第一比例阀403。于第二换热区5内的支路A上、自冷却水入口至第二换热器501的控温通道入口依次设置第二球阀503和第二单向阀502，于支路B上、自蒸汽出口至第二换热器501的控温通道入口依次设置疏水阀505和第三球阀504，于支路C上、自蒸汽入口至第二换热器 501的控温通道出口依次设置第二过滤器507和第二比例阀506，于支路D上设置第三比例阀508。于终端设备601外壁夹层的入口与出口之间并联第二背压阀602，于夹层入口处的管道上设置第二压力传感器603和第一温度传感器604，于夹层出口处的管道上设置第二温度传感器605，于气液分离器2液相出口和循环泵3连接的管路上设置第一压力传感器201。

本实用新型的具体工作过程如下：

通过加液口103在膨胀罐106中加注导热介质，如乙二醇水溶液等，导热介质可以根据终端设备601所需要的不同温度来确定，应避免导热介质在管路中沸腾。膨胀罐106上的安全阀104会在膨胀罐106内部压力过高时打开卸压，使设备在安全压力下工作，由于安全阀104的流量有限，当安全阀104不能及时卸除压力时，第一背压阀102会打开并通过第一球阀101上的卸压口辅助卸压。正常工作时，第一单向阀107处于常开状态，膨胀罐106中的导热介质通过第一单向阀107流入气液分离器2，在气液分离器2中液态的导热介质输送入循环泵3，并在该输送管道上设有第一压力传感器201，用于监测管路压力是否正常，气液分离器2中的气体会影响换热，因而通过排气阀105排出，少部分进入膨胀罐106内。导热介质通过循环泵3加速流经第一换热器401和第二换热器501，第一换热器401可选择板式换热器，导热介质在第一换热器401 中与冷冻水换热，冷冻水管路上的第一过滤器402和第一比例阀403分别用于过滤管路杂质和控制冷冻水的温度。第二换热器501可选择螺旋换热器，导热介质在第二换热器501中与冷却水、蒸汽或其混合气体换热，冷却水和蒸汽的通入比例分别受第三比例阀508和第二比例阀506控制，通过比例的调整可以实时调节换热温度，且结构简单，调节速度快。冷却水和蒸汽的流通方向相反，可以促进冷却水和蒸汽的混合。冷却水和蒸汽可以兼容，因而冷却水和蒸汽共用第二换热器501的控温通道(在描述时以冷却水的流动方向为参照确定控温通道的出入口，故如果只通入蒸汽的情况下出入口可能相反)。支路C上装有第二过滤器507用于过滤蒸汽中的杂质，支路B上装有疏水阀505用于防止管路中的冷却水进入蒸汽通道。达到预定温度的换热介质流经终端设备601，以釜状设备为例，釜状终端设备601的外壁一般有供导热介质流通的夹层，导热介质在夹层中与釜内的物料换热，反应釜的入口和出口会设置若干温度传感器和压力传感器用于监测换热状态是否异常,如图5所示，在入口处安装第二压力传感器603和第一温度传感器604，并在出口处安装第二温度传感器605，用于实时监测压力和温度等重要参数。与反应釜并联的第二背压阀602可以按需打开控制反应釜入口和出口管道内的压力平衡。导热介质于反应釜内完成换热后流回气液分离器2中，并在气液分离后继续进行下一轮换热过程，实现循环。

在初次使用时，打开气源701、过滤减压阀704和第四单向阀705，气体从气源701处通入并通过过滤减压阀704过滤洁净后进入膨胀罐106，带动管道内气体循环，气源701处一般通入惰性气体，可以辅助排出管道内的残余空气。此外打开电磁阀702和第三单向阀703可以向蒸汽管道输送气体，用于清理管壁内的凝结水，有利于设备的维护。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种载冷机控制单元，其特征在于：包括注液区(1)、气液分离器(2)、循环泵(3)、第一换热区(4)、第二换热区(5)、设备区(6)和疏通机构(7)，所述气液分离器(2)、循环泵(3)、第一换热区(4)、第二换热区(5)和设备区(6)通过管路串联形成闭合回路，注液区(1)包括膨胀罐(106)，膨胀罐(106)的介质出口通过第一单向阀(107)与气液分离器(2)的液相入口连通，膨胀罐(106)的气相入口通过排气阀(105)与气液分离器(2)的气相出口连通。

2.如权利要求1所述的一种载冷机控制单元，其特征在于：所述膨胀罐(106)通过管路分别连接第一背压阀(102)、加液口(103)和安全阀(104)，所述第一背压阀(102)还与第一球阀(101)连接。

3.如权利要求1所述的一种载冷机控制单元，其特征在于：所述气液分离器(2)的液相出口通过循环泵(3)连接第一换热区(4)。

4.如权利要求3所述的一种载冷机控制单元，其特征在于：所述第一换热区(4)包括第一换热器(401)，所述第一换热器(401)包括第一介质通道，所述第一介质通道的入口连接循环泵(3)，所述第一介质通道的出口连接第二换热区(5)；第一换热器(401)还包括一条冷冻水通道，所述冷冻水通道的入口通过管路与冷冻水进水口连通，所述冷冻水通道的出口通过管路与冷冻水出水口连通。

5.如权利要求4所述的一种载冷机控制单元，其特征在于：所述第二换热区(5)包括第二换热器(501)，所述第二换热器(501)包括第二介质通道，所述第二介质通道的入口通过管路与第一换热器(401)的介质通道出口连通，所述第二介质通道的出口连接设备区(6)；第二换热器(501)还包括一条控温通道，所述控温通道入口的管路分叉形成支路A和支路B，所述支路A与冷却水入口连通，所述支路B与蒸汽出口连通，所述控温通道出口的管路也分流形成支路C和支路D，所述支路C与蒸汽入口连通，所述支路D与冷却水出口连通。

6.如权利要求5所述的一种载冷机控制单元，其特征在于：所述设备区(6)包括终端设备(601)，所述终端设备(601)为釜状结构，所述釜状结构的外壁内部包括可供导热介质流通的夹层，所述夹层的入口通过管路与第二换热器(501)中第二介质通道的出口连通，于所述夹层的出口处设置管道，所述管道接入膨胀罐(106)介质出口与气液分离器(2)液相入口的连接管路中。

7.如权利要求1所述的一种载冷机控制单元，其特征在于：所述疏通机构(7)包括气源(701)，连接气源(701)的管路分流形成两条支路，一条支路依次串联电磁阀(702)和第三单向阀(703)并接入第二换热区(5)内的支路C上，另一条支路依次串联过滤减压阀(704)和第四单向阀(705)并连接膨胀罐(106)。

8.如权利要求4所述的一种载冷机控制单元，其特征在于：于第一换热器(401)与冷冻水进水口的连接管路上设置第一过滤器(402)，于第一换热器(401)与冷冻水出水口的连接管路上设置第一比例阀(403)。

9.如权利要求5所述的一种载冷机控制单元，其特征在于：于第二换热区(5)内的支路A上、自冷却水入口至第二换热器(501)的控温通道入口依次设置第二球阀(503)和第二单向阀(502)，于支路B上、自蒸汽出口至第二换热器(501)的控温通道入口依次设置疏水阀(505)和第三球阀(504)，于支路C上、自蒸汽入口至第二换热器(501)的控温通道出口依次设置第二过滤器(507)和第二比例阀(506)，于支路D上设置第三比例阀(508)。

10.如权利要求6所述的一种载冷机控制单元，其特征在于：于终端设备(601)外壁夹层的入口与出口之间并联第二背压阀(602)，于夹层入口处的管道上设置第二压力传感器(603)和第一温度传感器(604)，于夹层出口处的管道上设置第二温度传感器(605)，于气液分离器(2)液相出口和循环泵(3)连接的管路上设置第一压力传感器(201)。

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