CN106595104A - 磁悬浮冷水机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于制冷设备，磁悬浮冷水机组，包括有一个壳管式冷凝器、一个满液式蒸发器及磁悬浮压缩机，磁悬浮压缩机上设有一个连接口、回气口和入液口，磁悬浮压缩机的连接口用连接管与壳管式冷凝器相互连接，壳管式冷凝器的下端设有出液口和回液口，回液口上连接有氟泵，氟泵连接在所述磁悬浮压缩机的所述入液口上。磁悬浮机组设计一个主动供液冷却氟泵***，解决压比与冷却存在的矛盾，使磁悬浮压缩机得到冷却的前提下，机组在低压比下更高能效的运行，实现冬季模式运行，变频磁悬浮压缩机启动低频运转模式，在满足制需求的情况下最低负荷运行，大大节约能耗。

Description

磁悬浮冷水机组及其控制方法

技术领域

本发明属于制冷设备，尤其涉及一种冷却专用磁悬浮冷水机组。

背景技术

现有冷水机技术根据国家现行的相关规定，冷冻水的设计工况为12℃进，7℃出，载冷剂清水为介质，冷却水设计工况30℃进，35℃出，夏天机组运行制冷模式，冬季为机组停用。而在表面处理工艺冷却专用冷水机冷却的介质为硫酸溶液。并且为全年制冷运行，或如食用菌类种植等需全年制冷现场所。

蒸气压缩制冷原理，当冷却水温低时，冷凝温度就低，压缩机的运行功率就低，反之冷却水温高时冷凝温度高，压缩机的运行功率就高。总之机组的运行功率与冷凝温度、冷却水温度、环境温度成正比。冷冻水温高时蒸发温度就高，机组的制冷量就大，反之冷冻水温低时蒸发温度就低，制冷量就会小，总之机组的制冷量大小与蒸发温度、冷冻水温度成正比，怎样去使机组在低凝温度和高蒸发温度下运行是提高机组能效的关键所在。而普通的冷水机组只为天气热的季节而设计，冷却水温是受环境的温度限制的，当冬季或过渡季节时冷却水温就可以较低，而在冷却水温越低时机组的能效就会越高。

磁悬浮冷水机组是一种高效节能的冷水机组，机组配备磁悬浮压缩机，而磁悬浮压缩机采用的变频控制。但是磁悬浮压缩机配置的变频器，逆变器等电子原件需要制冷***的液态制冷剂进行冷却，然而冷却制冷剂要在一定的压力比的前提才可以进入到电子原件的冷却***。而磁悬机组在压比越低其能效就会越高。但这一点与冷却***存在着矛盾。想降低压比提高能效，但电子***无法保证冷却。保证了电子***的冷却又无法实现最高的能效。特别是在冬季制冷因外部环境温度低，冷却水温低，这时降低冷却水的温度可大大减少压缩机的运行功率。当冷却水温≤冷冻水温时，压缩机转为气泵循环模式，最低频率运行，使冷凝器与蒸发器的制冷剂行进入气流热交换的模式。最低的功率可低至总功率的1/10左右。如果处理其中的矛盾是本发明专利需解决的问题之一。

磁悬浮压缩机是一种高精密的设备，在制冷压缩过程中，不允许有液态制冷剂进入压缩机，因为液态是不可以压缩。液态制冷剂进入压缩机就会造成磁悬浮压缩机离心叶轮损坏。并且会使高速运行磁悬浮轴承***的偏离，压缩机进行保护或损坏。（磁悬浮压缩机运行转速约3万转/分钟）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种提高机组的能效，保障机组的安全的磁悬浮冷水机组。

本发明的第一目的，采用以下技术方案予以实现：磁悬浮冷水机组，包括有一个壳管式冷凝器、一个满液式蒸发器及磁悬浮压缩机，磁悬浮压缩机上设有一个连接口、回气口和入液口，磁悬浮压缩机的连接口用连接管与壳管式冷凝器相互连接，壳管式冷凝器的下端设有出液口和回液口，回液口上连接有氟泵，氟泵连接在所述磁悬浮压缩机的所述入液口上，出液口上连接有干燥筒，干燥筒上连接有电子膨胀阀，电子膨胀阀连接在满液式蒸发器下端设置的制冷剂进液口上，满液式蒸发器的上端设有与磁悬浮压缩机对应连接的吸气口，吸气口上连接有吸气管，吸气管连接在所述磁悬浮压缩机侧边的所述回气口上。

作为优选方案：所述满液式蒸发器的内部设有壳体，在壳体内从下而上依次设有防腐内外螺纹换热管、均气板和吸气挡板，壳体的侧壁上还设有壁板，壁板处于所述均气板下方的两侧边上，所述吸气挡板两侧均匀分布有设有两排吸气挡孔。

作为优选方案：所述制冷剂进液口与所述防腐内外螺纹换热管之间设有三角形的进液挡板，进液挡板的两侧壁上均匀分布设有两排进液挡孔。

作为优选方案：所述壳体的侧壁上还设有浮球式液位传感器，浮球式液位传感器的一端设置在所述均气板和所述吸气档板之间的空隙处，浮球式液位传感器的另一端设置在所述防腐内外螺纹换热管中的空隙处。

作为优选方案：所述均气板分为上层多孔板、下层多孔板和中间的丝网层，上层多孔板和下层多孔板上分别均匀分布有上层多孔和下层多孔，上层多孔和下层多孔呈错位分布排列，丝网层采用304材料。

作为优选方案：所述磁悬浮压缩机1的数量为两个，两个磁悬浮压缩机均固定在所述满液式蒸发器上。

作为优选方案：所述满液式蒸发器的水平位置高于所述壳管式冷凝器。

本发明的第二目的，磁悬浮冷水机组的控制方法为：磁悬浮压缩机中在高压高温状态下产生的冷煤通过连接管进入壳管式冷凝器内，在正常温度下，壳管式冷凝器内转变成中温高压的液体，中温高压的液体进入满液式蒸发器内，液体从制冷剂进液口进入，再从满液式蒸发器通过特有结构设计可以完全的把液体转换成气体，气体上升从吸气口经过吸气管回到磁悬浮压缩机内；

磁悬浮压缩机内装有逆变器，逆变器上装有温度传感器，温度传感器设置的温度为一预定值，当磁悬浮压缩机内的温度超过这一预定值时，开启磁悬浮压缩机内置冷却电磁阀，由于内外压力差的方式，壳管式冷凝器中的液态制冷剂由连接管回流从连接口供给磁悬浮压缩机；当在低环境温度运行时因压差变小，液态制冷剂供应不上或供液不足时温度就会上升，当温度到高于预定值的一定数值时，电控箱接通氟泵电源启动氟泵，采用主动供液的方式，液态制冷剂从氟泵进入磁悬浮压缩机内，冷却磁悬浮压缩机内部的电子元件。

作为优选方案：所述的预定值为45℃，温度到高于预定值的一定数值为55℃。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：磁悬浮机组设计一个主动供液冷却氟泵***，解决压比与冷却存在的矛盾，使磁悬浮压缩机得到冷却的前提下，机组在低压比下更高能效的运行，实现冬季模式运行，变频磁悬浮压缩机启动低频运转模式，此时的压缩机运行功率只有满转运行的10%-25%，高低压比可在1-1.5，机组依然可以安全运行，并且能效比是原来的1.5-3倍，在满足制需求的情况下最低负荷运行，大大节约能耗；本发明的第二目的是满液式蒸发器内设有均气板、挡液挡板和吸气挡板，三层均液装置可将液态制冷剂均匀的喷向换热管，有效提高换热面积的利用率，从而提高机组的制冷量，使机组的能效更高，三层挡液装置还可以改变蒸发器内的气液流动的方向，可克服制冷剂液体爬壁现象，使液态制冷剂不会爬壁进入压缩机，影响压缩机的运行安全；其中吸气档板可将气态制冷剂分散从态制冷剂蒸发现来并回到吸气端，使得液态制冷剂保持一定的平面，减少液面的波动性；此设计方案有效的防止吸气回液的装置***，杜绝压缩压回液损坏的风险；本发明的第三目的根据表面处理特殊的运行工况、运行时间、冷冻介质。保障机组的安全，提高机组的能效。

附图说明

图1 是本发明的结构示意图；

图2 是本发明的侧面结构示意图；

图3是本发明图2的A向结构示意图；

图4是本发明的满液式蒸发器3的内部结构示意图；

图5是本发明的均气板3-6的内部结构示意图；

图6是本发明的上层多孔14-1和下层多孔15-1的分布示意图；

图7是本发明的吸气挡板3-7的结构示意图；

图8是本发明的进液挡板12的结构示意图；

图9是本发明的原理示意图。

1、磁悬浮压缩机；2、壳管式冷凝器；3、满液式蒸发器；4、电控箱；5、氟泵；6、干燥筒；7、电子膨胀阀；8、出液口；9、回液口；10、浮球式液位传感器；11、吸气管；3-2、壳体；3-3、防腐内外螺纹换热管；3-4、制冷剂进液口；3-5、壁板；3-6、均气板；3-7、吸气挡板；3-8、吸气口；12、进液挡板；12-1、进液挡孔；13、吸气挡孔；14、上层多孔板；15、下层多孔板；16、丝网层；14-1、上层多孔；15-1、下层多孔； 1-2、连接口；1-3、回气口； 1-4、入液口；1-5连接管。

具体实施方式

实施例1

磁悬浮冷水机组，包括有一个壳管式冷凝器2、一个满液式蒸发器3及磁悬浮压缩机1，磁悬浮压缩机1上设有一个连接口1-2、回气口1-3和入液口1-4，磁悬浮压缩机1的连接口1-2用连接管1-5与壳管式冷凝器2相互连接，壳管式冷凝器2的下端设有出液口8和回液口9，回液口9上连接有氟泵5，氟泵5连接在所述磁悬浮压缩机1的所述回气口1-3上，出液口8上连接有干燥筒6，干燥筒6上连接有电子膨胀阀7，电子膨胀阀7连接在满液式蒸发器3下端设置的制冷剂进液口3-4上，满液式蒸发器3的上端设有与磁悬浮压缩机1对应连接的吸气口3-8，吸气口3-8上连接有吸气管11，吸气管11连接在所述磁悬浮压缩机1侧边的所述回气口1-3上，所述满液式蒸发器3的内部设有壳体3-2，在壳体3-2内从下而上依次设有均液板3-9、防腐内外螺纹换热管3-3、均气板3-6和吸气挡板3-7，壳体3-2的侧壁上还设有壁板3-5，壁板3-5处于所述均气板3-6下方的两侧边上，所述吸气挡板3-7两侧均匀分布有设有两排吸气挡孔13，所述制冷剂进液口3-4与所述防腐内外螺纹换热管3-3之间设有三角形的进液挡板12，进液挡板12的两侧壁上均匀分布设有两排进液挡孔12-1，所述均气板3-6分为上层多孔板14、下层多孔板15和中间的丝网层16，上层多孔板14和下层多孔板15上分别均匀分布有上层多孔14-1和下层多孔15-1，上层多孔14-1和下层多孔15-1呈错位分布排列，中间的丝网层16采用304材料，所述磁悬浮压缩机1的数量为两个，所述磁悬浮压缩机1均固定在满液式蒸发器3上，所述满液式蒸发器3的水平位置高于壳管式冷凝器2。

磁悬浮冷水机组的控制方法，如下：

磁悬浮压缩机1中在高压高温状态下产生的冷煤从连接口1-2向下，通过连接管1-3进入壳管式冷凝器2内，在正常温度下，壳管式冷凝器2内转变成中温高压的液体，中温高压的液体从出液口8经过干燥筒6及电子膨胀阀7，最后从制冷剂进液口3-4进入满液式蒸发器3内，再从满液式蒸发器3通过特有结构设计可以完全的把液体转换成气体，气体上升从吸气口3-8经过吸气管11回到磁悬浮压缩机1内。

实施例2

在使用过程中，磁悬浮压缩机1内装有逆变器，逆变器上装有温度传感器，温度传感器设置的温度为45℃，当磁悬浮压缩机1内的温度超过45℃时，开启磁悬浮压缩机1内置冷却电磁阀，由于内外压力差的方式，壳管式冷凝器2中的液态制冷剂从连接管1-5流入连接口1-3，从连接口1-3供给到磁悬浮压缩机1内部，液态制冷剂冷却磁悬浮压缩机1内部电子元件，使温度下降；在低环境温度运行时因压差变小，液态制冷剂供应不上或供液不足时温度还会上升，当温度高于55℃时，电控箱内为控制***，控制***启动主动接通氟泵5，电源启动氟泵5，采用主动供液的方式，液态制冷剂从回液口9被吸入氟泵5，再从氟泵5从入液口1-4进入磁悬浮压缩机1内，液态制冷剂冷却磁悬浮压缩机1内部电子元件，使温度下降。

实施例3

在实施例1的基础上，满液式蒸发器3上还设有浮球式液位传感器10，浮球式液位传感器10的一端设置在所述均气板3-6和所述吸气档板3-7之间的空隙处，浮球式液位传感器10的另一端设置在所述防腐内外螺纹换热管3-3中的空隙处，也可以只要两根分别插在上方和下方，只需要测量准确液位。浮球式液位传感器10可以检测满液式蒸发器3内部的液位高度，浮球式液位传感器10将检测到的数据传输给控制***，一般情况下，液体控制在均气板3-6以下位置，这个位置的液位处于一个安全并且换热高效液位高度，液位刚好将换热管浸泡，可以通过电控箱4控制液面高度不超过均气板3-6。

同时由于满液式蒸发器3和壳管式冷凝器2内液位高度是有关联的，满液式蒸发器3的液位和壳管式冷凝器2的高度总和是固定的，满液式蒸发器3的液位高则壳管式冷凝器2内液位就低，对壳管式冷凝器2内液位高度的要求是抹过平面位，可以通过与氟泵5连接处的玻璃透明口进行观察，这样就能确保进入磁悬浮空压缩机冷却电子元件的制冷剂必须是液态制冷剂，对蒸发器液位高的控制就尤为重要，制冷***中的制冷剂充注量是一定，只有液态制冷剂节流后通过氟泵5进入磁悬浮压缩机1内，电子无件冷却通道才能产生冷量，才能有效的冷却电子无件。如电子元件得不得冷却，磁悬浮压缩机1就会出现故障，磁悬浮压缩机1内部造成损坏；同时满液式蒸发器3的液位高度比较高，但浮球式液位传感器10保证液位高度不末过防腐内外螺纹换热管3-3，这样在防腐内外螺纹换热管3-3的作用下，才能真正的都处于气态制冷剂状况下，竟然减少其中有液态制冷剂的几率，从防腐内外螺纹换热管3-3上去的气态制冷剂均匀的通过均气板3-6，使得满液式蒸发器3的上部吸气口3-8的动力不会对满液式蒸发器3的液位态制冷剂产生扰动。这样满液式蒸发器3液位控制精准性就得到了保障，传热均匀性和效率就是会提高。由于上层多孔板14和下层多孔板15的孔错位的方向改变，制冷剂受到阻隔，不会直接上升，中间丝网层16的二次阻挡，可以确保液位制冷剂难以通过均气板3-6，这样可以大大减少液态制冷剂进入压缩机的风险，因满液式蒸发器3的壳体3-2为圆管形，吸气口3-8也必须设计在顶部，液位制冷剂会因为吸气动力而产生一种爬壁现象，使液态制冷剂两侧（直径方向）液位会高于中间（圆心）。这种现象可称之为“滚浪现象”，此种现象会容易增加压缩机回液风险，另外会导致中间防腐内外螺纹换热管3-3的的浪费。所以增加如此多的后防范结构以防止此风险的发生。

Claims (9)

1.磁悬浮冷水机组，其特征在于：包括有一个壳管式冷凝器、一个满液式蒸发器及磁悬浮压缩机，磁悬浮压缩机上设有一个连接口、回气口和入液口，磁悬浮压缩机的连接口用连接管与壳管式冷凝器相互连接，壳管式冷凝器的下端设有出液口和回液口，回液口上连接有氟泵，氟泵连接在所述磁悬浮压缩机的所述入液口上；另一侧出液口上连接有干燥筒，干燥筒上连接有电子膨胀阀，电子膨胀阀连接在满液式蒸发器下端设置的制冷剂进液口上，满液式蒸发器的上端设有与磁悬浮压缩机对应连接的吸气口，吸气口上连接有吸气管，吸气管连接在所述磁悬浮压缩机侧边的所述回气口上。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮冷水机组，其特征在于：所述满液式蒸发器的内部设有壳体，在壳体内从下而上依次设有防腐内外螺纹换热管、均气板和吸气挡板，壳体的侧壁上还设有壁板，壁板处于所述均气板下方的两侧边上，所述吸气挡板两侧均匀分布有设有两排吸气挡孔。

3.据权利要求1或2所述的磁悬浮冷水机组，其特征在于：所述制冷剂进液口与所述防腐内外螺纹换热管之间设有三角形的进液挡板，进液挡板的两侧壁上均匀分布设有两排进液挡孔。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮冷水机组，其特征在于：所述壳体的侧壁上还设有浮球式液位传感器，浮球式液位传感器的一端设置在所述均气板和所述吸气档板之间的空隙处，浮球式液位传感器的另一端设置在所述防腐内外螺纹换热管中的空隙处。

5.根据权利要求2所述的磁悬浮冷水机组，其特征在于：所述均气板分为上层多孔板、下层多孔板和中间的丝网层，上层多孔板和下层多孔板上分别均匀分布有上层多孔和下层多孔，上层多孔和下层多孔呈错位分布排列，丝网层采用304材料。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮冷水机组，其特征是：所述磁悬浮压缩机的数量为两个，两个磁悬浮压缩机均固定在所述满液式蒸发器上。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮冷水机组，其特征在于：所述满液式蒸发器的水平位置高于所述壳管式冷凝器。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮冷水机组的控制方法，其特征在于：磁悬浮压缩机中在高压高温状态下产生的冷煤通过连接管进入壳管式冷凝器内，在正常温度下，壳管式冷凝器内转变成中温高压的液体，中温高压的液体进入满液式蒸发器内，液体从制冷剂进液口进入，再从满液式蒸发器通过特有结构设计可以完全的把液体转换成气体，气体上升从吸气口经过吸气管回到磁悬浮压缩机内；

磁悬浮压缩机内装有逆变器，逆变器上装有温度传感器，温度传感器设置的温度为一预定值，当磁悬浮压缩机内的温度超过这一预定值时，开启磁悬浮压缩机内置冷却电磁阀，由于内外压力差的方式，壳管式冷凝器中的液态制冷剂由连接管回流从连接口供给磁悬浮压缩机；当在低环境温度运行时因压差变小，液态制冷剂供应不上或供液不足时温度就会上升，当温度到高于预定值的一定数值时，电控箱接通氟泵电源启动氟泵，采用主动供液的方式，液态制冷剂从氟泵进入磁悬浮压缩机内。

9.根据权利要求8所述的磁悬浮冷水机组的控制方法，其特征在于：所述的预定值为45℃，温度到高于预定值的一定数值为55℃。