CN218379960U - 一种多机双级离心式冷水机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多机双级离心式冷水机组，包括蒸发器、低压级双级压缩机和冷凝器，还包括控制箱、气体平衡管路、高压级双级压缩机和至少一个中压级双级压缩机，蒸发器通过蒸发器出气口与低压级双级压缩机的进气口连接，低压级双级压缩机的出气口通过三通管路一端与冷凝器的低压级进气口连接，另一端与中压级双级压缩机的进气口连接；中压级双级压缩机的出气口与高压级双级压缩机的进气口连接，高压级双级压缩机的出气口与冷凝器的高压级进气口连接；气体平衡管路的一端与冷凝器连接，另一端与蒸发器连接，气体平衡管路上设有控制阀；控制箱与蒸发器、低压级双级压缩机、冷凝器、中压级双级压缩机、高压级双级压缩机和控制阀电连接。

Description

一种多机双级离心式冷水机组

技术领域

本实用新型涉及离心式冷水机组技术领域，具体涉及一种适用于超低温、超高温的多机双级离心式冷水机组。

背景技术

国家越来越重视节能减排，离心式冷水机组具有制冷/热量大、噪音低、能效高的特点，因此得到大力的推广和使用，并替代了部分螺杆式冷水机组的市场。常规的空调用离心式冷水机组已经适用于-5℃的蓄冰或7℃的制冷或45℃的热水。

普通双级离心式冷水机组由单个压缩机或多个压缩机并联组成，只能扩大冷量或热量。而通过对两个单级压缩机进行串联只能达到4～6的压比，对其压缩比并无突破性的帮助，无法适用于超低温和超高温场景。利用水源或地源制热时，无法达到65℃以上的水温，无法替代锅炉进行供热；利用冷却塔制冰或超低温制冷时，无法达到-5℃以下的温度，不适用于工业级特殊应用，且储冰槽体积巨大。

复叠式机组是解决当前高压缩比应用的主要手段。但其实际上是由两台机组组成，需要一套额外的水或其它载冷剂系统，将载冷剂一般是水，由低压级机组的冷凝器出口供入高压级机组的蒸发器进口，再由高压级的蒸发器出口进入低压级机组冷凝器的进口。这是为了使复叠机组运行而白耗的功，复叠系统还有占地面积大的弊端。

单个多级压缩机设计复杂，由于级数过多，电机轴粗且长，临界转速、承载力不能够有突破，设计结构及制造趋于复杂，由于级数增多导致高故障率且振动较大，使用寿命短。由于多级压缩机的级数不能分离，变工况使用时无法节能。

因此需要制冷、制热、热回收多功能一体的机器。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题的一种或多种，提供一种多机双级离心式冷水机组。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种多机双级离心式冷水机组，包括蒸发器、低压级双级压缩机和冷凝器，还包括控制箱、气体平衡管路、高压级双级压缩机和至少一个中压级双级压缩机，所述蒸发器通过蒸发器出气口与所述低压级双级压缩机的进气口连接，所述低压级双级压缩机的出气口通过三通管路一端与所述冷凝器的低压级进气口连接，另一端与所述中压级双级压缩机的进气口连接；

所述中压级双级压缩机的出气口与所述高压级双级压缩机的进气口连接，所述高压级双级压缩机的出气口与所述冷凝器的高压级进气口连接；

所述气体平衡管路的一端与所述冷凝器连接，另一端与所述蒸发器连接，所述气体平衡管路上设有控制阀；

所述控制箱与所述蒸发器、低压级双级压缩机、冷凝器、中压级双级压缩机、高压级双级压缩机和控制阀电连接。

本实用新型的有益效果是：单个双级压缩机可达到4-6的压比，通过多个双级压缩机串联，可达到6-18的压比，多机双级功能，拓展运行工况，拓展了冷冻和制热的工况范围，使适用范围更广，可将制冷剂气体进行四级压缩、六级压缩或八级压缩，极限可在蒸发器制出-40℃的超低温，减小储冰槽的体积，同时能够利用水源、地源、余热等，实现大压比高温工况的应用，冷凝器可利用余热制出85℃的热水，可直接代替锅炉用于取暖，单台机组制热量可达10MW。当需要运行空调工况或其它小压缩比的工况时，通过气体平衡管路自动的、稳定的切除高压级双级压缩机和中压级双级压缩机，只运行低压级双级压缩机。增减压缩机时无需停机，解决了多级压缩机无法分离级数的问题，自动运行，更加节能。

在上述技术方案的基础上，本实用新型为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，还包括经济器，所述经济器包括经济器进液口和经济器出液口，所述冷凝器包括冷凝器出液口，所述冷凝器出液口通过管路与所述经济器进液口连接，所述经济器出液口通过管路与蒸发器进液口连接。

进一步，所述经济器包括经济器出气口，所述经济器出气口与所述低压级双级压缩机与所述中压级双级压缩机之间的管路连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，通过在两个或多个压缩机之间设计有经济器，补气增焓，节能约3％～5％。

进一步，所述中压级双级压缩机设有多个。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，根据使用工况，可增加中压级双级压缩机的数量，提高压比，满足不同工况下的使用需求。

进一步，所述蒸发器和所述冷凝器并列设置，所述低压级双级压缩机和所述控制箱安装在所述蒸发器上，所述中压级双级压缩机安装在所述蒸发器与所述冷凝器之间，所述高压级双级压缩机安装在所述冷凝器上，所述经济器安装在冷凝器的下部。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，方便进行热交换，减少管路长度，使整体更加紧凑，减少占地面积，方便搬运。

进一步，所述低压级双级压缩机为磁悬浮双级离心压缩机或气悬浮双级离心压缩机。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，运行可靠、节能高效，运行噪音低，使用环保冷媒，不会损害臭氧层。

进一步，所述蒸发器还包括蒸发器进水口和蒸发器出水口，所述蒸发器进水口和所述蒸发器出水口为自由端。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，蒸发器的进水口连接客户使用侧的回水管路，蒸发器的出水口连接客户使用侧的供水管路，蒸发器用于持续的输出制冷量。

进一步，所述冷凝器还包括冷却水进水口、冷却水出水口、热回收进水口和热回收出水口，所述冷却水进水口、所述冷却水出水口、所述热回收进水口和所述热回收出水口为自由端。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，冷却水进水口连接冷却塔的回水管路；冷却水出水口连接冷却塔的进水管管路，冷却塔将热量散发在空气中；热回收进水口连接客户热量使用侧的回水管路；热回收出水口连接客户热量使用侧的进水管路，客户根据是否有热量需求，选择切换水管路。

附图说明

图1为本实用新型多机双级离心式冷水机组的原理图；

图2为本实用新型多机双级离心式冷水机组安装的示意图。

附图标记记录如下：1、蒸发器；1-1、蒸发器出气口；1-2、蒸发器进液口；1-3、蒸发器进水口；1-4、蒸发器出水口；

2、低压级双级压缩机；3、高压级双级压缩机；

4、冷凝器；4-1、低压级进气口；4-2、冷凝器出液口；4-3、高压级进气口；4-4、平衡管路接口；4-5、冷却水进水口；4-6、冷却水出水口；4-7、热回收进水口；4-8、热回收出水口；

5、经济器；5-1、经济器出气口；5-2、经济器出液口；5-3、经济器进液口；

6、气体平衡管路；6-1、控制阀；7、控制箱；8、中压级双级压缩机；9、节流管路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1至图2所示，本实用新型公开了一种多机双级离心式冷水机组，包括蒸发器1、低压级双级压缩机2和冷凝器4，还包括控制箱7、气体平衡管路6、高压级双级压缩机3和至少一个中压级双级压缩机8，所述蒸发器1通过蒸发器出气口1-1与所述低压级双级压缩机2的进气口连接，所述低压级双级压缩机2的出气口通过三通管路一端与所述冷凝器4的低压级进气口4-1连接，另一端与所述中压级双级压缩机8的进气口连接；

所述中压级双级压缩机8的出气口与所述高压级双级压缩机3的进气口连接，所述高压级双级压缩机3的出气口与所述冷凝器4的高压级进气口4-3连接；

所述气体平衡管路6的一端与所述冷凝器4的平衡管路接口4-4连接，另一端与所述蒸发器1连接，所述气体平衡管路6上设有控制阀6-1；

所述控制箱7与所述蒸发器1、低压级双级压缩机2、冷凝器4、中压级双级压缩机8、高压级双级压缩机3和控制阀6-1电连接，所述控制箱7为微电脑控制箱，用于控制冷水机组内所有的电气件，保证正常运行。

蒸发器1内制冷剂蒸发吸热，载冷剂通过换热管与制冷剂进行换热，进入蒸发器1的载冷剂温度降低后供给用户使用或进入环境释放冷量；冷凝器4内制冷剂冷凝放热，载冷剂通过换热管和制冷剂进行换热，进入冷凝器4的载冷剂温度升高后进入环境散热或供给客户使用；其中，水、乙二醇溶液、盐溶液都属于载冷剂，根据工况需求选择相应冰点或沸点的载冷剂。

本实用新型通过多个双级压缩机串联，可达到6-18的压比，其中压比是指冷凝压力和蒸发压力的比值，用于衡量压缩机的压缩能力；冷凝压力具体指冷凝器内的制冷剂的压力；蒸发压力是指蒸发器内制冷剂的压力。通过增加压比，可在蒸发器1制出-40℃的超低温的同时，冷凝器4可利用余热制出85℃的热水，拓展了冷冻和制热的工况范围，若超过这个范围，机组会自动停机保护。与复叠机组相比，节约一套水系统或其它载冷剂系统，更加节能，同时低压级双级压缩机2和高压级双级压缩机3共用一个冷凝器4和一个蒸发器1，可节约一套低压级机组的冷凝器和高压级机组的蒸发器，成本更低，能效高；同时带有热回收功能，当客户既需要冷量，又需要使用热量的时候，比如数据中心，既常年需要冷量来冷却计算机，又在冬天需要热量给启动柜等设备除湿，也可用于生活用水，扩大了使用场景。

多机双级离心式冷水机组还包括经济器5，所述经济器5包括经济器进液口5-3和经济器出液口5-2，所述冷凝器4包括冷凝器出液口4-2，所述冷凝器出液口4-2通过管路与所述经济器进液口5-3连接，所述经济器出液口5-2通过管路与蒸发器进液口1-2连接。

所述经济器5包括经济器出气口5-1，所述经济器出气口5-1与所述低压级双级压缩机2与所述中压级双级压缩机8之间的管路连接。通过在压缩机之间设置经济器进行补气增焓，可节能约3％～5％。

所述中压级双级压缩机8设有多个。根据工况需要增加中压级双级压缩机8的数量，并将所有压缩机按压力级从低到高依次串联，提高冷水机组的压比，满足各种工况下的使用需求。

所述蒸发器1和所述冷凝器4并列设置，所述低压级双级压缩机2和所述控制箱7安装在所述蒸发器1上，所述中压级双级压缩机8安装在所述蒸发器1与所述冷凝器4之间，所述高压级双级压缩机3安装在所述冷凝器4上，所述经济器5安装在冷凝器4的下部。

所述低压级双级压缩机2为磁悬浮双级离心压缩机或气悬浮双级离心压缩机或常规压缩机。

可选的，所述低压级双级压缩机2也可为常规的双级离心式压缩机。

所述蒸发器1还包括蒸发器进水口1-3和蒸发器出水口1-4，所述蒸发器进水口1-3和所述蒸发器出水口1-4为自由端。

所述冷凝器4还包括冷却水进水口4-5、冷却水出水口4-6、热回收进水口4-7和热回收出水口4-8，所述冷却水进水口4-5、所述冷却水出水口4-6、所述热回收进水口4-7和所述热回收出水口4-8为自由端。

本实用新型的工作原理如下：

低压比模式，冷媒经蒸发器1进入低压级双级压缩机2，然后进入冷凝器4冷凝，冷凝器4内的冷媒经过节流管路9节流进入蒸发器1蒸发，完成制冷循环；低压比模式适用于常规制冷、-5℃及以上温度蓄冰或45℃以下制热工况，在低压比场景时，只运行一个压缩机，更加节能，并且可以同时使用变频调节。

高压比模式：气体平衡管路6上的控制阀6-1关闭，冷媒经蒸发器1依次进入低压级双级压缩机2、中压级双级压缩机8和高压级双级压缩机3，然后进入冷凝器4冷凝，冷凝后经冷凝器出液口4-2进入经济器5闪发，闪发后气态冷媒通过经济器出气口5-1为中压级双级压缩机8和高压级双级压缩机3补气，液体冷媒经过经济器出液口5-2进入蒸发器1内，完成整个循环；高压比模式适用于45℃以上、80℃以下的高温制热或-5℃以下、-40℃以上的低温制冷。

当冷凝器4与经济器5之间的管路发生故障时，可切换至节流管路9运行，实现不停机维修，保证整个机组正常运行。

低压比模式及高压比模式根据实时工况由微电脑控制箱计算并实现自动控制和自由切换。切换时首先打开气体平衡管路6上的控制阀6-1，冷凝器4内的一部分高压气体通过气体平衡管6进入蒸发器1，以减小冷凝器4与蒸发器1之间的压力差值；然后中压级双级压缩机8和高压级双级压缩机3关闭；当由在低压比向高压比切换时，中压级双级压缩机8和高压级双级压缩机3启动；在设定的时间内完成加、减压缩机后，气体平衡管路6上的控制阀6-1关闭；所有在运行的压缩机根据客户设定的水温目标值自动调节负载。即当高压比向低压比切换，或者，低压比向高压比切换时，均打开控制阀6-1平衡冷凝器4与蒸发器1之间的压力差，实现无需停机就可增减压缩机，提高操作及使用的便利性，非加、减压缩机时，控制阀6-1保持关闭。

喘振是离心机的固有特性，喘振会损坏压缩机，在冷凝器4与蒸发器1压力不平衡时加、减压缩机会产生喘振现象。气体平衡管路6的作用是实现加机、减机功能，通过平衡冷凝器4与蒸发器1的压力差值，避免出现加机、减机时气流震荡窜动导致离心机喘振的现象，提高压缩机的使用寿命。

在实际使用时，在微电脑控制箱上的显示屏中有制热模式和制冷模式、蓄冰模式三个选项，供客户选择。当用户冬天需要热水，不需要制冷时，选择制热模式，冷凝器4内的热水经过热回收出水口4-8流出并通过水系统管路给客户供热，机组的负载根据客户设定的热水出水温度目标值来自动调节；当用户夏天需要制冰但不需要热量时，选择制冷模式，蒸发器1中的低温载冷剂通过蒸发器出水口1-4流出并通过对应的水系统管路供给客户使用，机组的负载根据客户设定的冷水出水温度目标值来自动调节，其中调节过程可采用现有技术实现。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多机双级离心式冷水机组，包括蒸发器(1)、低压级双级压缩机(2)和冷凝器(4)，其特征在于，还包括控制箱(7)、气体平衡管路(6)、高压级双级压缩机(3)和至少一个中压级双级压缩机(8)，所述蒸发器(1)通过蒸发器出气口(1-1)与所述低压级双级压缩机(2)的进气口连接，所述低压级双级压缩机(2)的出气口通过三通管路一端与所述冷凝器(4)的低压级进气口(4-1)连接，另一端与所述中压级双级压缩机(8)的进气口连接；

所述中压级双级压缩机(8)的出气口与所述高压级双级压缩机(3)的进气口连接，所述高压级双级压缩机(3)的出气口与所述冷凝器(4)的高压级进气口(4-3)连接；

所述气体平衡管路(6)的一端与所述冷凝器(4)连接，另一端与所述蒸发器(1)连接，所述气体平衡管路(6)上设有控制阀(6-1)；

所述控制箱(7)与所述蒸发器(1)、低压级双级压缩机(2)、冷凝器(4)、中压级双级压缩机(8)、高压级双级压缩机(3)和控制阀(6-1)电连接。

2.根据权利要求1所述的多机双级离心式冷水机组，其特征在于，还包括经济器(5)，所述经济器(5)包括经济器进液口(5-3)和经济器出液口(5-2)，所述冷凝器(4)包括冷凝器出液口(4-2)，所述冷凝器出液口(4-2)通过管路与所述经济器进液口(5-3)连接，所述经济器出液口(5-2)通过管路与蒸发器进液口(1-2)连接。

3.根据权利要求2所述的多机双级离心式冷水机组，其特征在于，所述经济器(5)包括经济器出气口(5-1)，所述经济器出气口(5-1)与所述低压级双级压缩机(2)与所述中压级双级压缩机(8)之间的管路连接。

4.根据权利要求1所述的多机双级离心式冷水机组，其特征在于，所述中压级双级压缩机(8)设有多个。

5.根据权利要求2所述的多机双级离心式冷水机组，其特征在于，所述蒸发器(1)和所述冷凝器(4)并列设置，所述低压级双级压缩机(2)和所述控制箱(7)安装在所述蒸发器(1)上，所述中压级双级压缩机(8)安装在所述蒸发器(1)与所述冷凝器(4)之间，所述高压级双级压缩机(3)安装在所述冷凝器(4)上，所述经济器(5)安装在所述冷凝器(4)的下部。

6.根据权利要求1所述的多机双级离心式冷水机组，其特征在于，所述低压级双级压缩机(2)为磁悬浮双级离心压缩机或气悬浮双级离心压缩机或常规压缩机。

7.根据权利要求1所述的多机双级离心式冷水机组，其特征在于，所述蒸发器(1)还包括蒸发器进水口(1-3)和蒸发器出水口(1-4)，所述蒸发器进水口(1-3)和所述蒸发器出水口(1-4)为自由端。

8.根据权利要求1所述的多机双级离心式冷水机组，其特征在于，所述冷凝器(4)还包括冷却水进水口(4-5)、冷却水出水口(4-6)、热回收进水口(4-7)和热回收出水口(4-8)，所述冷却水进水口(4-5)、所述冷却水出水口(4-6)、所述热回收进水口(4-7)和所述热回收出水口(4-8)为自由端。

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