CN215294852U

CN215294852U - 一种高效热泵

Info

Publication number: CN215294852U
Application number: CN202120869608.3U
Authority: CN
Inventors: 苏盈贺; 夏克盛; 张红岩; 刘明军; 陈涛; 徐长周; 徐成毅; 赵宇鹏; 王冠乔; 孔庆阳; 宫鹏举
Original assignee: Panasonic Appliances Air Conditioning and Refrigeration Dalian Co Ltd
Current assignee: Bingshan Songyang Refrigeration Dalian Co ltd
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2021-12-24
Anticipated expiration: 2031-04-26

Abstract

本实用新型属于空调设备技术领域，公开了一种高效热泵。包括吸收式热泵，一级闪发罐，二级闪发罐，热源水循环泵，热源水三通阀，热源水两通阀，补水控制阀，蒸汽控制阀A，蒸汽控制阀B，集成控制系统，冷却水调节阀，采用热源水分段降温和闪发罐两级闪蒸的结构和流程，实现了热源水梯级高效利用，提高了蒸汽的产出量，采用冷却水调节阀对冷却水进行调节控制，通过对进入机组的冷却水流量进行最佳调节，减少了热源被冷却水带走的热量，通过吸收式热泵的节能控制，提高了机组的换热效率，避免了能源的浪费，同时采用集成控制系统进行调节和多重保护设置，保障了机组的稳定运行，实现了机组的智能化控制。

Description

一种高效热泵

技术领域

本实用新型属于空调设备技术领域，本实用新型涉及一种高效热泵。

背景技术

在生产工艺中需要大量的高温蒸汽，同时又有大量低温余热资源，采用吸收式热泵机组提取低温余热热量，可制取出高温蒸汽，可节省高品位热源消耗，近年来得到了大量的应用，然而工厂生产排放的低温余热希望能够最大限度的回收利用，同时制取更多的高品位蒸汽，一方面满足低温余热资源的降温需求，另一方面满足工厂蒸汽使用的需求。采用常规吸收热泵的结构、流程和控制技术，制取的蒸汽量无法得到大幅提升，如何能够提高热泵机组的换热效率，使吸收式热泵能够高效、稳定的运行，且制取出大量压力恒定的蒸汽，同时采用有效控制确保闪发罐中的压力、液位保持稳定，避免蒸汽压力和产量的波动成为目前研究的重要课题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种高效热泵，采用热源水分段降温和闪发罐两级闪蒸的结构和流程，实现了热源水梯级高效利用，提高了蒸汽的产出量，采用冷却水调节阀对冷却水进行调节控制，通过对进入机组的冷却水流量进行最佳调节，减少了热源被冷却水带走的热量，通过吸收式热泵的节能控制，提高了机组的换热效率，避免了能源的浪费，同时采用集成控制系统进行调节和多重保护设置，保障了机组的稳定运行，实现了机组的智能化调控。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效热泵，包括吸收式热泵，一级闪发罐，二级闪发罐，热源水循环泵，热源水三通阀，热源水两通阀，补水控制阀，蒸汽控制阀A，蒸汽控制阀B，集成控制系统，冷却水调节阀，其中吸收式热泵由吸收器、蒸发器、冷凝器、再生器组成；一级闪发罐上设置压力传感器A，差压变送器A，安全排泄装置A；二级闪发罐上设置压力传感器B，差压变送器B，安全排泄装置B。一级闪发罐顶部与蒸汽管路A连接，蒸汽管路A上设置蒸汽控制阀A；二级闪发罐顶部与蒸汽管路B连接，蒸汽管路B上设置蒸汽控制阀B；蒸汽管路A和蒸汽管路B汇合连接到蒸汽出口管路，蒸汽出口管路上设置单向阀。一级闪发罐中部侧壁设置热源水入口管路，一级闪发罐底部设置热源水管路A，热源水入口管路和热源水管路A之间连接热源水管路B，热源水管路B上设置热源水两通阀；热源水管路A上设置热源水循环泵，热源水循环泵上设置变频控制器，热源水循环泵与蒸发器之间通过热源水管路C连接，蒸发器与再生器之间通过管道连接，再生器热源水出口设置热泵热源水出口管路，热泵热源水出口管路上设置热泵热源水出口温度传感器和热源水三通阀，热源水三通阀分别与热源水旁通管路和热源水出口管路连接，热源水旁通管路与热源水管路C连接。冷凝器连接冷却水入口管路和冷却水出口管路，冷却水入口管路上设置冷却水调节阀。吸收器与二级闪发罐之间通过热泵循环热水进口管路和热泵循环热水出口管路连接，热泵循环热水进口管路上连接补水管路，补水管路上设置补水控制阀，热泵循环热水出口管路上设置热泵循环热水出口温度传感器。

所述吸收式热泵、热源水三通阀、热源水两通阀、补水控制阀、蒸汽控制阀A、蒸汽控制阀B、冷却水调节阀、热泵热源水出口温度传感器、热泵循环热水出口温度传感器、压力传感器A、差压变送器A、压力传感器B、差压变送器B、变频控制器分别与集成控制系统相连接。

集成控制系统与吸收式热泵之间连接实现节能控制；集成控制系统分别与一级闪发罐的压力传感器A和差压变送器A连接实现压力控制和差压反馈液位控制；集成控制系统分别与二级闪发罐的压力传感器B和差压变送器B连接实现压力控制和差压反馈液位控制；集成控制系统与热源水循环泵之间通过连接变频控制器实现变频反馈控制；集成控制系统与热源水三通阀之间连接实现热源水旁通控制；集成控制系统与热源水两通阀之间连接实现热源水调节控制；集成控制系统与补水控制阀之间连接实现补水调节控制；集成控制系统分别与蒸汽控制阀A和蒸汽控制阀B之间连接实现蒸汽控制阀调节控制；集成控制系统与冷却水调节阀之间连接实现冷却水调节控制；集成控制系统分别与热泵热源水出口温度传感器和热泵循环热水出口温度传感器之间连接实现热源水出口温度控制和热源水过输入控制。

所述集成控制系统具体为PLC系统。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：

热源水在一级闪发罐中进行第一次降温，在蒸发器中进行第二次降温，在再生器中进行第三次降温，实现了热源水的梯级高效利用，同时高温热源水在一级闪发罐中一级闪蒸输出蒸汽，低温热源水在吸收式热泵的蒸发器和再生器中进行热量提取加热循环热水，热循环热水在二级闪发罐中二级闪蒸输出蒸汽，提高了蒸汽的产出量；采用冷却水调节阀对冷却水调节控制，通过对进入机组的冷却水流量进行最佳调节，减少了热源被冷却水带走的热量，同时通过吸收式热泵的节能控制实现机组内部溶液循环量和冷剂循环量的合理调节，提高了机组的换热效率，避免了能源的浪费。根据一级闪发罐的压力传感器A和差压变送器A反馈的压力和液位进行热源水循环泵、热源水两通阀、蒸汽控制阀A的调节控制，实现了一级闪发罐液位的稳定调节、液位低报警保护、液位高旁通保护、液位超高蒸汽控制阀A关断保护、蒸汽控制阀A的顺利启动和稳定调节；根据二级闪发罐的压力传感器B和差压变送器B反馈的压力和液位进行蒸汽控制阀B和补水控制阀的调节控制，实现了二级闪发罐液位的稳定调节、液位低报警保护、液位高蒸汽控制阀B关断保护、蒸汽控制阀B和补水控制阀的顺利启动和稳定调节；热源水三通阀根据热泵热源水出口温度和热泵循环热水出口温度进行PID双重调节控制，一方面防止热泵热源水出口温度过低而影响生产，实现了低温保护，另一方面防止热源水因过度输入而造成机组温度高异常或压力高异常报警停机的发生，实现了高温保护。采用集成控制系统进行调节和多重保护设置，保障了机组的稳定运行，实现了机组的智能化控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型一种高效热泵结构示意图。

图中1.吸收式热泵，2.一级闪发罐，3.二级闪发罐，4.热源水循环泵，5.热源水三通阀，6.热源水两通阀，7.补水控制阀，8.蒸汽控制阀A，9.蒸汽控制阀B，10.集成控制系统，11.冷却水调节阀，12.热源水入口管路，13.热源水管路A，14.热源水管路B，15.热源水管路C，16.热泵热源水出口管路，17.热源水旁通管路，18.热源水出口管路，19.补水管路，20.热泵循环热水进口管路，21.热泵循环热水出口管路，22.冷却水入口管路，23.冷却水出口管路，24.蒸汽管路A，25.蒸汽管路B，26.蒸汽出口管路，27.热泵热源水出口温度传感器，28.热泵循环热水出口温度传感器，29.单向阀，101.吸收器，102.蒸发器，103.冷凝器，104.再生器，201.压力传感器A，202.差压变送器A，203.安全排泄装置A，301.压力传感器B，302.差压变送器B，303.安全排泄装置B，401.变频控制器。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。下述实施例中与PLC系统相连接的吸收式热泵、热源水三通阀、热源水两通阀、补水控制阀、蒸汽控制阀A、蒸汽控制阀B、冷却水调节阀、热泵热源水出口温度传感器、热泵循环热水出口温度传感器、压力传感器A、差压变送器A、压力传感器B、差压变送器B、变频控制器均不限定某一具体型号，实现其具体功能即可。

实施例1

一种高效热泵，如图1所示，包括吸收式热泵1，一级闪发罐2，二级闪发罐3，热源水循环泵4，热源水三通阀5，热源水两通阀6，补水控制阀7，蒸汽控制阀A8，蒸汽控制阀B9，集成控制系统10，冷却水调节阀11组成，其中吸收式热泵1由吸收器101、蒸发器102、冷凝器103、再生器104组成；一级闪发罐2上设置压力传感器A201，差压变送器A202，安全排泄装置A203；二级闪发罐3上设置压力传感器B301，差压变送器B302，安全排泄装置B303。一级闪发罐2顶部与蒸汽管路A24连接，蒸汽管路A24上设置蒸汽控制阀A8；二级闪发罐3顶部与蒸汽管路B25连接，蒸汽管路B25上设置蒸汽控制阀B9；蒸汽管路A24和蒸汽管路B25汇合连接到蒸汽出口管路26，蒸汽出口管路26上设置单向阀29。一级闪发罐2中部侧壁设置热源水入口管路12，一级闪发罐2底部设置热源水管路A13，热源水入口管路12和热源水管路A13之间连接热源水管路B14，热源水管路B14上设置热源水两通阀6；热源水管路A13上设置热源水循环泵4，热源水循环泵4上设置变频控制器401，热源水循环泵4与蒸发器102之间通过热源水管路C15连接，蒸发器102与再生器104之间通过管道连接，再生器104热源水出口设置热泵热源水出口管路16，热泵热源水出口管路16上设置热泵热源水出口温度传感器27和热源水三通阀5，热源水三通阀5分别与热源水旁通管路17和热源水出口管路18连接，热源水旁通管路17与热源水管路C15连接。冷凝器103连接冷却水入口管路22和冷却水出口管路23，冷却水入口管路22上设置冷却水调节阀11。吸收器101与二级闪发罐3之间通过热泵循环热水进口管路20和热泵循环热水出口管路21连接，热泵循环热水进口管路20上连接补水管路19，补水管路19上设置补水控制阀7，热泵循环热水出口管路21上设置热泵循环热水出口温度传感器28。

所述热源水通过热源水入口管路12进入一级闪发罐2中由于压力变化发生闪蒸，闪蒸出的蒸汽进入蒸汽管路A24；热源水温度降低后经热源水管路A13通过热源水循环泵4送入吸收式热泵1，热源水的热量被吸收式热泵1中的蒸发器102和再生器104依次吸收，热源水降温后依次通过热泵热源水出口管路16和热源水出口管路18重新回到生产工艺中；吸收式热泵1的蒸发器102和再生器104吸收的热源水热量一部分被冷凝器103中的冷却水带走，一部分热源水热量被吸收器101中的循环热水吸收，循环热水升温后通过热泵循环热水出口管路21进入二级闪发罐3中，由于压力变化发生闪蒸，闪蒸出的蒸汽进入蒸汽管路B25，同时通过补水管路19进行补水；一级闪发罐2和二级闪发罐3闪蒸的蒸汽汇合后通过蒸汽出口管路26送入生产工艺中，蒸汽出口管路26上设置的单向阀29防止外部蒸汽倒流回一级闪发罐2和二级闪发罐3。热源水在一级闪发罐2中进行第一次降温，在蒸发器102中进行第二次降温，在再生器104中进行第三次降温，实现了热源水的梯级高效利用，避免了能源的浪费，同时高温热源水在一级闪发罐2中一级闪蒸输出蒸汽，低温热源水在吸收式热泵1的蒸发器102和再生器104中进行热量提取加热循环热水，热循环热水在二级闪发罐3中二级闪蒸输出蒸汽，提高了蒸汽的产出量。

所述吸收式热泵1、热源水三通阀5、热源水两通阀6、补水控制阀7、蒸汽控制阀A8、蒸汽控制阀B9、冷却水调节阀11、热泵热源水出口温度传感器27、热泵循环热水出口温度传感器28、压力传感器A201、差压变送器A202、压力传感器B301、差压变送器B302、变频控制器401分别与集成控制系统10相连接。

集成控制系统10与吸收式热泵1之间连接实现节能控制；集成控制系统10分别与一级闪发罐2的压力传感器A201和差压变送器A202连接实现压力控制和差压反馈液位控制；集成控制系统10分别与二级闪发罐3的压力传感器B301和差压变送器B302连接实现压力控制和差压反馈液位控制；集成控制系统10与热源水循环泵4之间通过连接变频控制器401实现变频反馈控制；集成控制系统10与热源水三通阀5之间连接实现热源水旁通控制；集成控制系统10与热源水两通阀6之间连接实现热源水调节控制；集成控制系统10与补水控制阀7之间连接实现补水调节控制；集成控制系统10分别与蒸汽控制阀A8和蒸汽控制阀B9之间连接实现蒸汽控制阀调节控制；集成控制系统10与冷却水调节阀11之间连接实现冷却水调节控制；集成控制系统10分别与热泵热源水出口温度传感器27和热泵循环热水出口温度传感器28之间连接实现热源水出口温度控制和热源水过输入控制。

所述集成控制系统10具体为PLC系统。

所述的压力控制根据压力传感器A201反馈控制一级闪发罐2的压力，蒸汽控制阀调节控制设定蒸汽控制阀A8的启停压力和PID调节压力参数，根据蒸汽控制阀调节控制的压力设定参数和压力控制反馈的一级闪发罐2的实际压力进行蒸汽控制阀A8的启停和PID调节控制，实现了蒸汽控制A8的自动调节和输出蒸汽压力的稳定。差压反馈液位控制根据差压变送器A202测量的差压值、电流信号、液位反馈之间的关系进行反馈控制一级闪发罐2的液位，差压反馈液位控制设定液位低报警液位、液位高保护第一液位、液位高保护第二液位、PID调节液位参数，当一级闪发罐2的液位达到液位低报警液位时，集成控制系统10发出一级闪发罐2液位低报警，机组停机自检，实现了一级闪发罐2的液位低保护；当一级闪发罐2的液位达到液位高保护第一液位时，热源水两通阀6通过热源水调节控制进行启动和调节，热源水通过热源水管路B14和热源水两通阀6直接进入热源水管路A13，实现一级闪发罐2的液位高保护；当一级闪发罐2的液位达到液位高保护第二液位时，蒸汽控制阀A8通过蒸汽控制阀调节控制进行关断，防止热源水通过蒸汽管路A24进入蒸汽系统造成事故，蒸汽控制阀A8关闭后，一级闪发罐2压力升高达到安全起跳压力，安全排泄装置A203启动将热源水排出，保障了蒸汽系统的安全；当一级闪发罐2的液位处于液位低报警液位和液位高保护第一液位之间时，热源水循环泵4通过变频反馈控制和PID调节液位参数进行变频调节，保证了一级闪发罐2中液位的稳定。

所述的压力控制根据压力传感器B301反馈控制二级闪发罐3的压力，蒸汽控制阀调节控制设定蒸汽控制阀B9的启停压力和PID调节压力参数，根据蒸汽控制阀调节控制的压力设定参数和压力控制反馈的二级闪发罐3的实际压力进行蒸汽控制阀B9的启停和PID调节控制，实现了蒸汽控制阀B9的自动调节和输出蒸汽压力的稳定。差压反馈液位控制根据差压变送器B302测量的差压值、电流信号、液位反馈之间的关系进行反馈控制二级闪发罐3的液位，差压反馈液位控制设定液位低报警液位、补水启动液位、补水停止液位、液位高保护液位，当二级闪发罐3的液位达到液位低报警液位时，集成控制系统10发出二级闪发罐3液位低报警，机组停机自检，实现了二级闪发罐3的液位低保护；当二级闪发罐3的液位达到液位高保护液位时，蒸汽控制阀B9通过蒸汽控制阀调节控制进行关断，防止循环热水通过蒸汽管路B25进入蒸汽系统造成事故，蒸汽控制阀B9关闭后，二级闪发罐3压力升高达到安全起跳压力，安全排泄装置B303启动将循环热水排出，保障了蒸汽系统的安全；当二级闪发罐3的液位处于补水启动液位和补水停止液位之间时，补水控制阀7根据补水调节控制PID调节液位参数设定值及其控制程序进行二级闪发罐3的液位调节补水，保证了二级闪发罐3中液位的稳定。

所述的热泵热源水出口温度传感器27通过热源水出口温度控制检测热泵热源水出口温度，热源水三通阀5通过热源水旁通控制和热泵热源水出口温度进行PID旁通调节，防止热泵热源水出口温度过低影响生产，实现了低温保护；热泵循环热水出口温度传感器28通过热源水过输入控制检测热泵循环热水出口温度，热源水三通阀5通过热源水旁通控制和热泵循环热水出口温度进行PID旁通调节，防止热泵热源水过输入，造成机组温度高或压力高异常报警停机的发生，实现了高温保护。

所述的热源水热量一部分被冷凝器103中的冷却水带走，这部分热量白白浪费掉，采用冷却水调节阀11对冷却水调节控制，根据冷却水调节控制和机组的实际运行参数进行冷却水调节阀11的调节控制，通过对进入机组的冷却水流量进行最佳调节，减少了热源被冷却水带走的热量，同时通过吸收式热泵1的节能控制实现机组内部溶液循环量和冷剂循环量的合理调节，提高了机组的换热效率，避免了能源的浪费。

所述的集成控制系统10，根据一级闪发罐2的压力传感器A201和差压变送器A202反馈的压力和液位进行热源水循环泵4、热源水两通阀6、蒸汽控制阀A8的调节控制，实现了一级闪发罐2液位的稳定调节、液位低报警保护、液位高旁通保护、液位超高蒸汽控制阀A8关断保护、蒸汽控制阀A8的顺利启动和稳定调节；根据二级闪发罐3的压力传感器B301和差压变送器B302反馈的压力和液位进行蒸汽控制阀B9和补水控制阀7的调节控制，实现了二级闪发罐3液位的稳定调节、液位低报警保护、液位高蒸汽控制阀B9关断保护、蒸汽控制阀B9和补水控制阀7的顺利启动和稳定调节；热源水三通阀5根据热泵热源水出口温度和热泵循环热水出口温度进行PID双重调节控制，防止热泵热源水出口温度过低而影响生产，实现了低温保护，防止热源水因过输入而造成机组温度高异常或压力高异常报警停机的发生，实现了高温保护，采用集成控制系统10进行调节和多重保护设置，保障了机组的稳定运行，实现了机组的智能化控制。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims

1.一种高效热泵，其特征是，包括吸收式热泵(1)，一级闪发罐(2)，二级闪发罐(3)，热源水循环泵(4)，热源水三通阀(5)，热源水两通阀(6)，补水控制阀(7)，蒸汽控制阀A(8)，蒸汽控制阀B(9)，集成控制系统(10)，冷却水调节阀(11)，其中吸收式热泵(1)由吸收器(101)、蒸发器(102)、冷凝器(103)、再生器(104)组成；一级闪发罐(2)上设置压力传感器A(201)，差压变送器A(202)，安全排泄装置A(203)；二级闪发罐(3)上设置压力传感器B(301)，差压变送器B(302)，安全排泄装置B(303)；一级闪发罐(2)顶部与蒸汽管路A(24)连接，蒸汽管路A(24)上设置蒸汽控制阀A(8)；二级闪发罐(3)顶部与蒸汽管路B(25)连接，蒸汽管路B(25)上设置蒸汽控制阀B(9)；蒸汽管路A(24)和蒸汽管路B(25)汇合连接到蒸汽出口管路(26)，蒸汽出口管路(26)上设置单向阀(29)；一级闪发罐(2)中部侧壁设置热源水入口管路(12)，一级闪发罐(2)底部设置热源水管路A(13)，热源水入口管路(12)和热源水管路A(13)之间连接热源水管路B(14)，热源水管路B(14)上设置热源水两通阀(6)；热源水管路A(13)上设置热源水循环泵(4)，热源水循环泵(4)上设置变频控制器(401)，热源水循环泵(4)与蒸发器(102)之间通过热源水管路C(15)连接，蒸发器(102)与再生器(104)之间设有管道，再生器(104)热源水出口设置热泵热源水出口管路(16)，热泵热源水出口管路(16)上设置热泵热源水出口温度传感器(27)和热源水三通阀(5)，热源水三通阀(5)分别与热源水旁通管路(17)和热源水出口管路(18)连接，热源水旁通管路(17)与热源水管路C(15)连接；冷凝器(103)连接冷却水入口管路(22)和冷却水出口管路(23)，冷却水入口管路(22)上设置冷却水调节阀(11)；吸收器(101)与二级闪发罐(3)之间通过热泵循环热水进口管路(20)和热泵循环热水出口管路(21)连接，热泵循环热水进口管路(20)上连接补水管路(19)，补水管路(19)上设置补水控制阀(7)，热泵循环热水出口管路(21)上设置热泵循环热水出口温度传感器(28)。

2.如权利要求1所述的一种高效热泵，其特征是，所述吸收式热泵(1)、热源水三通阀(5)、热源水两通阀(6)、补水控制阀(7)、蒸汽控制阀A(8)、蒸汽控制阀B(9)、冷却水调节阀(11)、热泵热源水出口温度传感器(27)、热泵循环热水出口温度传感器(28)、压力传感器A(201)、差压变送器A(202)、压力传感器B(301)、差压变送器B(302)、变频控制器(401)分别与集成控制系统（10）相连接。

3.如权利要求2所述的一种高效热泵，其特征是，所述集成控制系统(10)具体为PLC系统。