DE102004002772A1 - Screw compressor refrigeration system has a controlled economizer connection situated between an intermediate pressure separator and the compressor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage, bestehend aus mindestens einem Schraubenverdichter, der einen Economiseranschluss besitzt, der auf seiner Druckseite über andere Bauteile mit einem Verflüssiger srömungsmäßig verbunden ist, einer ersten Drosselstelle, einem Zwischendruckabscheider, der stromabwärts nach der ersten Drosselstelle angeordnet ist und an den sich eine Strömungsverbindung zum Economiseranschluss anschließt und eine andere Strömungsverbindung zu einer zweiten Drosselstelle, die stromabwärts mit einem Flüssigkeitsabscheider verbunden ist. Der Flüssigkeitsabscheider hat mindesten zwei Kältemittelrezirkulationsanschlüsse, die strömungsmäßig mit dem Verdampfer verbunden sind, und eine Strömungsverbindung zur Saugseite des Verdichters aufweist. Am Verdichter auf der Saugseite ist Ansaugdruck, auf der Druckseite Hochdruck und am Economiseranschluss Zwischendruck. Der Economiseranschluss ist so am Verdichter angeordnet, dass bei Volllastbetrieb des Verdichters die Zahnlückenräume des Schraubenverdichters, die Arbeitskammern für den Ansaugvorgang, den Verdichtungvorgang bilden und den Ausschub des Kältemittels infolge der Drehung der Rotoren bewerkstelligen, bei Volllastbetrieb keine Verbindung zur Saugseite besitzen, wenn die Verbindung zum Economiseranschluss besteht.The Invention relates to a refrigeration system, consisting of at least one screw compressor, which has an economizer connection has, on its pressure side via other components with a condenser fluidly connected is, a first throttle, a Zwischendruckabscheider, the downstream is arranged after the first throttle and to which a flow connection connects to the economizer connection and another flow connection to a second orifice downstream with a liquid separator connected is. The liquid separator has at least two refrigerant recirculation ports, the fluidly with connected to the evaporator, and a flow connection to the suction side having the compressor. At the compressor on the suction side is suction pressure, high pressure on the pressure side and intermediate pressure on the economizer connection. The economizer connection is arranged on the compressor that at Full load operation of the compressor the tooth gap spaces of the screw compressor, the working chambers for the suction process, the compression process form and the Ausschub of the refrigerant due to the rotation of the rotors, at full load have no connection to the suction side, if the connection to the Economizer connection exists.
Bei solchen Kälteanlagen ist der Schraubenverdichter zwecks Änderung des Ansaugvolumens mit einem Regelschieber ausgerüstet, der einen Umfangswandteil des die Rotoren umschließenden Gehäuses bildet, der durch Verschieben eine Rückströmöffnung, einen Bypassöffnung, zur Saugseite freigibt, durch die das angesaugte Arbeitsmedium ohne Verrichtung von Verdichtungsarbeit zur Saugseite zurückströmt. Wenn der Verdichter bei Vollast betrieben wird, ist diese Rückströmfläche geschlossen. Nach Abschluss des Ansaugvorganges wird Flashgas aus dem Zwischendruckabscheider in die geschlossenen Arbeitskammern geführt. Es wird gemeinsam mit dem angesaugten Arbeitsmedium auf Enddruck verdichtet. Das Flashgas entsteht durch eine erste Entspannung von Kältemittelflüssigkeit aus dem Verflüssiger über die erste Drosselstelle. Durch die Druckabsenkung entstehen im Nassdampfgebiet des Kältemittels Füssigkeit und Dampf, das Flashgas, die im Zwischendruckabcheider voneinander getrennt werden. Der Dampf, das Flashgas, wird am Economiseranschluss in den Verdichters eingespeist. Der Flashgasdruck, der Zwischendruck, ist größer als der Saugdruck des Verdichters. Es verdichtet das in der betrachteten geschlossenen Zahnlücke vorhandene Gas auf Zwischendruckniveau. Die Kälteleistung vergrößert sich durch diese Anlagenschaltung, und der COP-Wert verbessert sich deutlich. Die Aufnahmefähigkeit von Arbeitsmedium am Economiseranschluss hängt neben der konstruktiven Gestaltung des Verdichters und der Lage dieser Öffnung in Bezug auf die Größe der Arbeitskammern vom Ansaugdruck und vom Zwischendruck ab. Je niedriger der Ansaugdruck und je höher der Zwischendruck, desto mehr Arbeitsmedium kann am Economiseranschluss aufgenomen werden. Umgekehrt ändert sich bei der zweistufigen Entspannung der Kältemittelflüssigkeit der Flashgasanteil. Er nimmt ab wenn der Zwischendruck ansteigt. Deshalb gibt es ein Gleichgewicht zwischen „Schluckfähigkeit des Economiseranschlusses" und Flashgasaufkommen nach der ersten Entspannungsstufe, das den Punkt beschreibt, bei dem die Kälteanlage den größten Kälteleistungszuwachs durch Economiserbetrieb verbuchen kann. Die Vergrößerung der Kälteleistung im Economiserbetrieb kann durchaus 50% betragen, die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit bis zu 30%.at such refrigeration systems is the screw compressor for changing the intake volume with equipped with a control slide, which forms a circumferential wall part of the housing enclosing the rotors, the by sliding a return flow, a bypass opening, to the suction side releases, through which the sucked working medium without Performing compression work flows back to the suction side. If the compressor is operated at full load, this return flow is closed. After completion of the suction process, flash gas is released from the intermediate pressure separator led into the closed working chambers. It will be shared with the sucked working medium compressed to final pressure. The flashgas is created by a first expansion of refrigerant liquid from the condenser over the first throttle point. The pressure reduction results in the wet steam area of the refrigerant Füssigkeit and steam, the flash gas, in the Zwischendruckabcheider from each other be separated. The steam, the flash gas, is at the economizer connection fed into the compressor. The flash gas pressure, the intermediate pressure, is greater than the suction pressure of the compressor. It condenses that in the considered one closed tooth gap existing gas at intermediate pressure level. The cooling capacity increases through this plant circuit, and the COP value improves significantly. The receptiveness of working medium at the economiser connection depends on the constructive Design of the compressor and the location of this opening in relation to the size of the working chambers of Suction pressure and from the intermediate pressure. The lower the suction pressure and the higher the intermediate pressure, the more working fluid can be at the economizer connection be taken up. Conversely, changes In the two-stage expansion of the refrigerant liquid, the flash gas content. It decreases when the intermediate pressure rises. That's why there is one Balance between "swallowing capacity of the Economiser connection "and Flashgas after the first relaxation stage, which is the point describes where the refrigeration system the largest increase in cooling capacity can register through economizer operation. The enlargement of the Cooling capacity in Economizer operation can well be 50%, improving the Economy up to 30%.
Beim Betrieb einer solchen Kälteanlage wird der Druck im Zwischendruckabscheider durch ein Konstantdruck-Regelventil auf gleichbleibendem Druck gehalten.At the Operation of such a refrigeration system the pressure in the intermediate pressure separator is controlled by a constant pressure control valve maintained at constant pressure.
Nachteilig ist, dass im Bereich zwischen der Kälteleistung bei Volllast mit Economiserbetrieb und Vollast ohne Economiserbetrieb eine Lücke klafft, bei der keine stufenlose Leistungsregelung möglich ist. Wenn die volle Leistung nicht benötigt wird, wird der Verdichter in Teillast betrieben, das heißt, der Regelschieber wird aus seiner Volllaststellung herausgeschoben, die Bypassöffnung öffnet sich, und das Flashgas gelangt zur Saugseite, dem tiefsten Druckniveau der Kälteanlage, so wie beim Betrieb einer Kälteanlage ohne Economiser.adversely is that in the range between the cooling capacity at full load with Economizer operation and full load without Economisererbetrieb a gap, in which no continuous power control is possible. When the full power not required is, the compressor is operated in partial load, that is, the Control slide is pushed out of its full load position, the bypass opening opens, and the flash gas reaches the suction side, the lowest pressure level the refrigeration system, as when operating a refrigeration system without economiser.
Der Effekt der Verbesserung der Wirtschaftlichkeit geht dabei vollständig verloren, da das Flashgas vom untersten Druckniveau, dem Saugdruck des Verdichters, wieder auf Kondensationsdruck verdichtet werden muss. Die Kälteanlage arbeitet in diesem Bereich instabil, da der große Flashgasanteil unkontrolliert durch die Bypassöffung zur Saugseite zurückströmt.Of the Effect of improving economic efficiency is completely lost, because the flash gas from the lowest pressure level, the suction pressure of the compressor, must be compressed again to condensation pressure. The refrigeration system works in this area unstable because the large proportion of flash gas is uncontrolled through the bypass opening flows back to the suction side.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Übergangsbereich mit einer stufenlosen Leistungsanpassung zwischen dem Betrieb mit Economiser und ohne Economiser zu schaffen.The The aim of the invention is a transition region with a stepless Performance adjustment between operation with economizer and without To create economiser.
Gemäß der Erfindung wird eine steuerbare Drosselstelle zwischen einem Zwischendruckabscheider und einem Economiseranschluss angeordnet, deren Durchflussmenge durch einen Betriebsparameter, z. B. den Saugdruck des Kältemittels vor dem Verdichter der Kälteanlage geregelt wird.According to the invention becomes a controllable orifice between an intermediate pressure separator and an economizer connection arranged, whose flow rate by an operating parameter, e.g. B. the suction pressure of the refrigerant in front of the compressor of the refrigeration plant is regulated.
Beispielhaft steuert ein Dreipunktregler bei Abweichungen vom eingestellten Saugdruck-Sollwert ein Stellglied, z. B. ein Ventil, das die steuerbare Drosselstelle öffnet, wenn der Saugdruck zu groß ist (Dampfvolumenstrom vom Verdampfer steigt an), d. h. wenn mehr Kälteleistung erforderlich ist. Ist die steuerbare Drosselstelle vollständig geöffnet, sinkt der Druck im Zwischendruckabscheider so weit, dass Gleichgewicht zwischen „Schluckfähigkeit des Economiseranschlusses" und Flashgasaufkommen nach der ersten Entspannungsstufe erreicht ist.By way of example, a three-position controller controls deviations from the set suction pressure setpoint worth an actuator, z. As a valve that opens the controllable throttle point when the suction pressure is too high (vapor flow from the evaporator increases), ie, if more cooling capacity is required. If the controllable throttle point is fully open, the pressure in the intermediate pressure separator drops to such an extent that equilibrium is reached between the "economizer port absorption capacity" and the flash gas quantity after the first expansion stage.
Andererseits steuert der Dreipunktregler bei Abweichungen vom eingestellten Saugdruck-Sollwert das Ventil derart, das die steuerbare Drosselstelle sich mehr und mehr verkleinert, wenn der Saugdruck zu klein ist (Dampfvolumenstrom vom Verdampfer sinkt ab), d. h., wenn weniger Kälteleistung erforderlich ist, wodurch die Drosselwirkung an der steuerbaren Drosselstelle zunimmt und der Druck im Zwischendruckabscheider ansteigt. Es entsteht weniger Flashgas, und es strömt weniger Flashgas in den Verdichter am Economiseranschluss , die Kälteleistung sinkt. Ist die steuerbare Drosselstelle vollständig geschlossen, steigt der Druck im Zwischendruckabscheider so weit, bis das Flashgasaufkommen nach der ersten Entspannungsstufe gleich Null ist.on the other hand the three-position controller controls deviations from the set suction pressure setpoint the valve so that the controllable throttle more and more more reduced, if the suction pressure is too small (steam flow rate from the evaporator decreases), d. h., if less cooling capacity is required, whereby the throttle effect at the controllable throttle point increases and the pressure in the intermediate pressure separator increases. There is less Flashgas, and it's pouring less flash gas in the compressor at the economizer connection, the cooling capacity sinks. If the controllable throttle is completely closed, the Pressure in the intermediate pressure separator until the flash gas occurs after the first relaxation stage is equal to zero.
In dem beschriebenen Arbeitsbereich lässt sich die Kälteleistung kontinuierlich verändern, indem der Druck im Zwischendruckabscheider verändert wird. Die Wirtschaftlichkeit der Kälteanlage ist in diesem Bereich zwischen vollem Flashgasanteil, also Volllast der Kälteanlage mit Economiser, und reduziertem Flashgasanteil, also Teillastbetrieb des Economisers, höher als bei Kälteanlagen ohne Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung. Der Regelschieber des Verdichters bleibt in diesem Betriebsbereich, obwohl Teillastbetrieb der Kälteanlage, in der Volllastposition, also Bypassöffnung geschlossen. Die Kälteleistung der Kälteanlage läßt sich stufenlos regeln, indem der Druck im Zwischendruckabscheider geändert wird, also angehoben wird, um die Kälteleistung zu verkleinern oder abgesenkt wird, um die Kälteleistung zu vergrößern.In the described work area can be the cooling capacity continuously changing, by changing the pressure in the intermediate pressure separator. The economy the refrigeration system is in this area between full Flashgasanteil, ie full load the refrigeration system with economiser, and reduced proportion of flash gas, ie partial load operation of the economizer, higher as in refrigeration systems without application of the solution according to the invention. Of the Regulator of the compressor remains in this operating range, although partial load operation of the refrigeration system, in the full load position, ie bypass opening closed. The cooling capacity the refrigeration system let yourself infinitely variable by changing the pressure in the intermediate pressure separator, so is raised to the cooling capacity to be reduced or lowered to increase the cooling capacity.
Je nach geodätischer Anordnung der drei Bauteile Verflüssiger, Zwischendruckabscheider und Niederdruck-Flüssigkeitsabscheider können Einschränkungen im Druckbereich für den Zwischendruckabscheider erforderlich sein, damit der Flüssigkeitstransport in der Kälteanlage gewährleistet ist.ever after geodesic Arrangement of the three components condenser, intermediate pressure separator and low pressure liquid separator can restrictions in the printing area for the intermediate pressure separator may be required so that the liquid transport in the refrigeration system guaranteed is.
Die Zeichnung zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Kälteanlage gemäß der Erfindung.The Drawing shows a simplified block diagram of a refrigeration system according to the invention.
Die
Kälteanlage
hat einen ölüberfluteten Schraubenverdichter
Zwischen
Zwischendruckabscheider
Der
Schraubenverdichter
Gemäß der Erfindung
wird die steuerbare Drosselstelle
Beispielhaft
steuert ein Dreipunktregler
Andererseits
steuert der Dreipunktregler
In
dem beschriebenen Arbeitsbereich lässt sich die Kälteleistung
kontinuierlich verändern,
indem der Druck im Zwischendruckabscheider
Die
Kälteleistung
der Kälteanlage
läßt sich stufenlos
regeln, indem der Druck im Zwischendruckabscheider
- 11
- Schraubenverdichterscrew compressors
- 22
- Verflüssigercondenser
- 33
- Erste DrosselstelleFirst restriction
- 44
- ZwischendruckabscheiderZwischendruckabscheider
- 55
- Zweite DrosselstelleSecond restriction
- 66
- Flüssigkeitsabscheiderliquid separator
- 77
- VerdampferEvaporator
- 88th
- Steuerbare Drosselstellecontrollable restriction
- 99
- Economiseranschlußeconomizer
- 1010
- DreipunktreglerThree-point controller
- 1111
- Ölabscheideroil separator
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410002772 DE102004002772A1 (en) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Screw compressor refrigeration system has a controlled economizer connection situated between an intermediate pressure separator and the compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410002772 DE102004002772A1 (en) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Screw compressor refrigeration system has a controlled economizer connection situated between an intermediate pressure separator and the compressor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102004002772A1 true DE102004002772A1 (en) | 2005-08-04 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200410002772 Withdrawn DE102004002772A1 (en) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Screw compressor refrigeration system has a controlled economizer connection situated between an intermediate pressure separator and the compressor |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102004002772A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104457003A (en) * | 2013-09-12 | 2015-03-25 | 同方人工环境有限公司 | Water cooling cold water/heat pump set suitable for inland river ship |
CN111219900A (en) * | 2018-11-27 | 2020-06-02 | 斯凯孚公司 | Cooling system and method for operating a cooling system |
CN112710098A (en) * | 2021-01-17 | 2021-04-27 | 北京工业大学 | Air supplementing device and method for single-screw refrigeration compressor coupled with composite slide valve under partial load |
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2004
- 2004-01-20 DE DE200410002772 patent/DE102004002772A1/en not_active Withdrawn
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CN104457003A (en) * | 2013-09-12 | 2015-03-25 | 同方人工环境有限公司 | Water cooling cold water/heat pump set suitable for inland river ship |
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Legal Events
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---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |