EP0961091A2 - Verbund(kälte)anlage und Verfahren zum Betreiben einer Verbund(kälte)anlage - Google Patents

Verbund(kälte)anlage und Verfahren zum Betreiben einer Verbund(kälte)anlage Download PDF

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Rolf Dipl.-Ing. Seidel
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    • F04B41/06—Combinations of two or more pumps
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    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075—Details of compressors or related parts with parallel compressors

Definitions

  • the invention relates to a composite (cold) system with at least two different compressors working at different suction pressures.
  • the invention further relates to a method for operating such a system Composite (cold) system.
  • composite (cold) system is one as described below Composite refrigeration system as well as composite systems that compress any media serve for other purposes.
  • the object of the present invention is to provide a generic (cold) system and a generic method for operating such Compound (cold) system to specify, in which the disadvantages mentioned be avoided.
  • the composite (cold) system according to the invention is characterized in that an oil compensation line between the compressor oil sumps of the compressors at least one shut-off device is arranged.
  • the inventive method for operating a composite (cold) system with draws at least two compressors operating at different suction pressures is characterized by the fact that of the compressors between which an oil balance takes place the one (s) with the lower operating pressure is to be switched off (s) continue to operate while the one (s) with the higher operating pressure or is switched off, then via one between the compressor oil sumps the compressor arranged oil compensation line an oil compensation takes place and after oil equalization, an increase in pressure in the compressor that is on involved in oil balancing and at the lowest pressure becomes.
  • Figures 1 to 4 each show a composite (cold) system with two, with different Suction pressures working compressors V1 and V2.
  • Figures 1 and 3 - drawn in broken lines - are arranged parallel to the compressors V1 and V2 Compressor V1 'and V2' shown. In principle, one or more can be used for each pressure level compressors connected in parallel are used.
  • boost In the connection of the compressors V1 and V2 shown in FIGS. 1 and 2 it is a so-called “booster” arrangement, while in the Figures 3 and 4 shown interconnection of a so-called “satellite” arrangement speaks.
  • the term “booster” arrangement stems from the fact that the pressure side of the Compressor V2 is connected to the suction side of compressor V1; that too compressing and transportable medium through the compressor V2 in the Compressor V1 is "pushed in”.
  • Refrigeration systems of this type generally consist of at least two refrigerant circuits, wherein at least one refrigerant circuit of normal cooling and at least a refrigerant circuit is used for freezing. That relaxed with freezing Refrigerant is via line 1 of the suction side of the first compressor stage or the Compressor V2 supplied. In this, the refrigerant is pressurized Line 3 brought refrigerant relaxed for the purpose of normal cooling condensed. The refrigerant compressed in compressor V2 is fed via line 2 together with the refrigerant introduced via line 3 of the suction side of the 2. Compressor stage or the compressor V1 supplied. In the compressor V1 that is Refrigerant compressed to the final pressure and then again via line 4 fed to the condenser and evaporators.
  • the compressor V1 and V2 is between the compressor oil sumps an oil compensation line 5, in which at least one shut-off element 6 is provided, arranged.
  • the oil compensation line 5 is during normal operation by the Shut-off device 6 closed.
  • Compressor V2 is switched off from time to time and the shut-off device 6, which is preferably a valve open. Now there is a drain of the excess oil from the Oil reservoir of the compressor V1, in which the higher pressure prevails, into the oil reservoir of the compressor V2, which has a lower pressure.
  • FIG. 2 Another possibility for increasing the pressure in the compressor V2 is shown in FIG. 2 shown.
  • a check valve 8 is arranged in line 1.
  • the composite (cold) systems shown in Figures 3 and 4 and procedures to operate a composite (cold) system differ from that in the Figures 1 and 2 shown composite (cold) systems or procedures only characterized in that the refrigerant compressed in the compressor V2, the compressor V2 is supplied via line ii, is not supplied to the compressor V1, but via Line 12 is mixed with the refrigerant compressed in the compressor V1 in line 14 becomes.
  • the refrigerant to be compressed in the compressor V1 is fed to this via line 13 fed.
  • the oil compensation line 15 between the compressor oil sumps Compressor V1 and V2, which can be closed by means of a shut-off element 16, are met the same purpose as the oil compensation line 5 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the same applies to the connecting line 19 shown in FIG Shut-off device 20 is provided - it takes over the function of that in FIG. 2 connecting line 9 shown.

Abstract

Verbund(kälte)anlage mit wenigstens zwei, bei unterschiedlichen Saugdrücken arbeitenden Verdichtern, bei der zwischen den Verdichterölsümpfen der Verdichter (V1, V1', V2, V2') eine Ölausgleichsleitung (5, 15) mit wenigstens einem Absperrorgan (6, 16) angeordnet ist. Vorzugsweise ist wenigstens die Druckseite desjenigen Verdichters (V1, V1'), der den höchsten Verdichtungsdruck aufweist, mit der Saugseite desjenigen Verdichters (V2, V2'), der den niedrigsten Verdichtungsdruck aufweist, über wenigstens eine Verbindungsleitung (9,19), in der wenigstens ein Absperrorgan (10, 20) angeordnet ist, verbunden. Verfahren zum Betreiben einer Verbund(kälte)anlage mit wenigstens zwei, bei unterschiedlichen Saugdrücken arbeitenden Verdichtern, wobei von den Verdichtern, zwischen denen ein Ölausgleich stattfinden soll, der(die) jenige(n) mit dem niedrigeren Betriebsdruck abgestellt wird(werden), während der(die) jenige(n) mit dem höheren Betriebsdruck weiterbetrieben oder abgeschaltet wird(werden), anschließend über eine zwischen den Verdichterölsümpfen der Verdichter (V1, V1', V2, V2') angeordnete Ölausgleichsleitung (5, 15) ein Ölausgleich stattfindet und nach erfolgtem Ölausgleich eine Druckerhöhung in demjenigen Verdichter, der an dem Ölausgleich beteiligt war und in dem der niedrigste Druck herrscht, durchgeführt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbund(kälte)anlage mit wenigstens zwei, bei unterschiedlichen Saugdrücken arbeitenden Verdichtern.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Verbund(kälte)anlage.
Unter dem Begriff "Verbund(kälte)anlage" sei eine wie im folgenden beschriebene Verbundkälteanlage sowie Verbundanlagen, die der Verdichtung beliebiger Medien für andere Zwecke dienen, zu verstehen.
Bei Verbund(kälte)anlagen der gattungsgemäßen Art stellt die betriebssichere Ölversorgung der Verdichter, die in einem gemeinsamen (Kältemittel)Kreislauf bei unterschiedlichen Saugdrücken arbeiten, oftmals ein Problem dar. Zur Gewährleistung einer betriebssicheren Ölversorgung werden bisher unterschiedliche Ölstandsreguliersysteme, wie beispielsweise Ölspiegelregulatoren, verwendet. Diese unterliegen jedoch einem Verschleiß und erfordern bei anderen Systemen Einstellarbeiten am Ölsystem während der Inbetriebnahme.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Verbund(kälte)anlage sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer derartigen Verbund(kälte)anlage anzugeben, bei der bzw. bei dem die erwähnten Nachteile vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Verbund(kälte)anlage zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen den Verdichterölsümpfen der Verdichter eine Ölausgleichsleitung mit wenigstens einem Absperrorgan angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Verbund(kälte)anlage mit wenigstens zwei bei unterschiedlichen Saugdrücken arbeitenden Verdichtern zeichnet sich dadurch aus, daß von den Verdichtern, zwischen denen ein Ölausgleich stattfinden soll, der(die) jenige(n) mit dem niedrigeren Betriebsdruck abgestellt wird (werden), während der(die) jenige(n) mit dem höheren Betriebsdruck weiterbetrieben oder abgeschaltet wird(werden), anschließend über eine zwischen den Verdichterölsümpfen der Verdichter angeordnete Ölausgleichsleitung ein Ölausgleich stattfindet und nach erfolgtem Ölausgleich eine Druckerhöhung in demjenigen Verdichter, der an dem Ölausgleich beteiligt war und in dem der niedrigste Druck herrscht, durchgeführt wird.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbund(kälte)anlage sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Verbund(kälte)anlage sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer derartigen Verbund(kälte)anlage seien anhand der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen jeweils eine Verbund(kälte)anlage mit zwei, bei unterschiedlichen Saugdrücken arbeitenden Verdichtern V1 und V2. In den Figuren 1 und 3 sind - gestrichelt gezeichnet - zu den Verdichtern V1 und V2 parallel angeordnete Verdichter V1' und V2' dargestellt. Prinzipiell können je Druckstufe ein oder mehrere parallel geschaltete Verdichter Verwendung finden.
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Verschaltung der Verdichter V1 und V2 handelt es sich um eine sog. "Booster"-Anordnung, während man bei der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Verschaltung von einer sog. "Satelliten"-Anordnung spricht. Der Begriff "Booster"-Anordnung rührt daher, daß die Druckseite des Verdichters V2 mit der Saugseite des Verdichter V1 verbunden ist; das zu verdichtende und zu transportierende Medium durch den Verdichter V2 also in den Verdichter V1 "hineingedrückt" wird.
Kälteanlagen dieser Art bestehen im Regelfall aus wenigstens zwei Kältemittelkreisläufen, wobei wenigstens ein Kältemittelkreislauf der Normalkühlung und wenigstens ein Kältemittelkreislauf der Tiefkühlung dient. Das bei der Tiefkühlung entspannte Kältemittel wird über Leitung 1 der Saugseite der ersten Verdichterstufe bzw. dem Verdichter V2 zugeführt. In diesem wird das Kältemittel auf den Druck des über Leitung 3 herangeführten, zum Zwecke der Normalkühlung entspannten Kältemittels verdichtet. Das im Verdichter V2 verdichtete Kältemittel wird über Leitung 2 zusammen mit dem über Leitung 3 herangeführten Kältemittel der Saugseite der 2. Verdichterstufe bzw. des Verdichters V1 zugeführt. In dem Verdichter V1 wird das Kältemittel auf den Enddruck verdichtet und anschließend über Leitung 4 wiederum dem Verflüssiger und Verdampfern zugeführt.
Erfindungsgemäß ist zwischen den Verdichterölsümpfen der Verdichter V1 und V2 eine Ölausgleichsleitung 5, in der wenigstens ein Absperrorgan 6 vorgesehen ist, angeordnet. Die Ölausgleichsleitung 5 ist während des Normalbetriebes durch das Absperrorgan 6 verschlossen. Von Zeit zu Zeit wird der Verdichter V2 abgeschaltet und das Absperrorgan 6, bei dem es sich vorzugsweise um ein Ventil handelt, wird geöffnet. Nun kommt es zu einem Abfließen des überschüssigen Öls aus dem Ölreservoir des Verdichters V1, in dem der höhere Druck herrscht, in das Ölreservoir des Verdichters V2, der einen niedrigeren Druck aufweist.
Nach erfolgter Ölabgabe über die Ölausgleichsleitung 5 muß sichergestellt werden, daß evtl. vorhandenes überschüssiges Öl im Ölreservoir des Verdichters V2 wieder zu dem Verdichter V1 überströmen kann. Dies wird dadurch erreicht, daß im Verdichter V2 eine Druckerhöhung vorgenommen wird. Diese Druckerhöhung kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Wärme- und/oder Druckzufuhr erfolgen. Der Verdichter V1 kann während der Ölabgabe an den Verdichter V2 weiterbetrieben oder abgeschaltet werden.
Da in regelmäßigen Abständen ein (elektrisches) Abtauen der Kälteverbraucher erforderlich ist und es während der Abtauphase zu einer Erwärmung des Kältemittels kommt, macht es Sinn, die Stillstandsphase des Verdichters V2 zeitgleich mit diesen Abtauphasen ablaufen zu lassen. Durch das in der Leitung 1 sich erwärmende Kältemittel kommt es sodann im Verdichter V2 zu einer Druckerhöhung, wodurch der Druck im Ölreservoir des Verdichters V2 über den Druck im Ölreservoir des Verdichters V1 ansteigt und so evtl. vorhandenes überschüssiges Öl aus dem Ölreservoir des Verdichters V2 über die Ölausgleichsleitung 5 in das Ölreservoir des Verdichters V1 strömen kann. Vor der erneuten Wiederinbetriebnahme des Verdichters V2 ist das in der Ölausgleichsleitung 5 vorzusehende Absperrorgan 6 wieder zu schließen.
Eine weitere Möglichkeit der Druckerhöhung im Verdichter V2 ist in der Figur 2 dargestellt. Bei der in der Figur 2 dargestellten Verfahrensweise ist die Druckseite des Verdichters V1 über eine Verbindungsleitung 9, in der wiederum wenigstens ein Absperrorgan 10 angeordnet ist, saugseitig mit dem Verdichter V2 verbunden. Zusätzlich ist in der Leitung 1 ein Rückschlagventil 8 angeordnet.
Nach erfolgtem Ölausgleich zwischen den Verdichterölsümpfen der Verdichter V1 und V2 über die Ölausgleichsleitung 5 erfolgt bei geöffneter Leitung 9 mittels des Verdichters V1 ein Druckaufbau im Verdichter V2. Dieser Druckaufbau hat ein Überströmen von evtl. vorhandenem überschüssigen Öl aus dem Ölreservoir des Verdichters V2 über die Ölausgleichsleitung 5 in das Ölreservoir des Verdichters V1 zur Folge. Vor der erneuten Wiederinbetriebnahme des Verdichters V2 sind bei dieser Verfahrensweise die in der Ölausgleichsleitung 5 sowie der Verbindungsleitung 9 vorzusehenden Absperrorgan 6 bzw. 10 zu schließen.
Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Verbund(kälte)anlagen sowie Verfahrensweisen zum Betreiben einer Verbund(kälte)anlage unterscheiden sich von den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Verbund(kälte)anlagen bzw. Verfahrensweisen lediglich dadurch, daß das im Verdichter V2 verdichtete Kältemittel, das dem Verdichter V2 über Leitung ii zugeführt wird, nicht dem Verdichter V1 zugeführt wird, sondern über Leitung 12 dem im Verdichter V1 verdichteten Kältemittel in Leitung 14 zugemischt wird. Das im Verdichter V1 zu verdichtende Kältemittel wird diesem über Leitung 13 zugeführt. Die Ölausgleichsleitung 15 zwischen den Verdichterölsümpfen der Verdichter V1 und V2, die mittels eines Absperrorgans 16 verschließbar ist, erfüllt denselben Zweck, wie die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ölausgleichsleitung 5. Gleiches gilt für die in der Figur 4 dargestellte Verbindungsleitung 19, in der ein Absperrorgan 20 vorgesehen ist, - sie übernimmt die Funktion der in der Figur 2 gezeigten Verbindungsleitung 9.
Bei der erfindungsgemäßen Verbund(kälte)anlage sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer derartigen Verbund(kälte)anlage kann auf die Verwendung vergleichsweise teurer Ölspiegelregulatorsysteme verzichtet werden. Aufgrund des Entfalls mechanisch bewegter Teile, wie sie bei Ölspiegelregulatorsystemen vorhanden sind, läßt sich eine höhere Betriebssicherheit realisieren. Der erforderliche zusätzliche konstruktive Aufwand ist dabei vergleichsweise gering. Die Erfindung ermöglicht zudem das Kombinieren von gleichen und ungleichen Verdichtern.

Claims (6)

  1. Verbund(kälte)anlage mit wenigstens zwei, bei unterschiedlichen Saugdrücken arbeitenden Verdichtern, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verdichterölsümpfen der Verdichter (V1, V1', V2, V2') eine Ölausgleichsleitung (5, 15) mit wenigstens einem Absperrorgan (6,16) angeordnet ist.
  2. Verbund(kälte)anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Druckseite desjenigen Verdichters (V1, V1'), der den höchsten Verdichtungsdruck aufweist, mit der Saugseite desjenigen Verdichters (V2, V2'), der den niedrigsten Verdichtungsdruck aufweist, über wenigstens eine Verbindungsleitung (9, 19), in der wenigstens ein Absperrorgan (10, 20) angeordnet ist, verbunden ist.
  3. Verfahren zum Betreiben einer Verbund(kälte)anlage mit wenigstens zwei, bei unterschiedlichen Saugdrücken arbeitenden Verdichtern, dadurch gekennzeichnet, daß von den Verdichtern, zwischen denen ein Ölausgleich stattfinden soll, der(die) jenige(n) mit dem niedrigeren Betriebsdruck abgestellt wird(werden), während der(die) jenige(n) mit dem höheren Betriebsdruck weiterbetrieben oder abgeschaltet wird(werden), anschließend über eine zwischen den Verdichterölsümpfen der Verdichter (V1, V1', V2, V2') angeordnete Ölausgleichsleitung (5, 15) ein Ölausgleich stattfindet und nach erfolgtem Ölausgleich eine Druckerhöhung in demjenigen Verdichter, der an dem Ölausgleich beteiligt war und in dem der niedrigste Druck herrscht, durchgeführt wird.
  4. Verfahren zum Betreiben einer Verbund(kälte)anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhung in demjenigen Verdichter, der an dem Ölausgleich beteiligt war und in dem der niedrigste Druck herrscht, durch Wärme- und/oder Druckzufuhr erfolgt.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Verbund(kälte)anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhung über wenigstens eine Verbindungsleitung (9, 19), die die Druckseite desjenigen Verdichters (V1, V1'), der den höchsten Verdichtungsdruck aufweist, mit der Saugseite desjenigen Verdichters (V2, V2'), der den niedrigsten Verdichtungsdruck aufweist, verbindet, erfolgt.
  6. Verfahren zum Betreiben einer Verbund(kälte)anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhung durch Erwärmung des mittels des Verdichters (V2, V2') geförderten Mediums erfolgt.
EP99108909A 1998-05-26 1999-05-05 Verbund(kälte)anlage und Verfahren zum Betreiben einer Verbund(kälte)anlage Expired - Lifetime EP0961091B1 (de)

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