CN110671848A

CN110671848A - 一种二氧化碳高效制冷设备的控制***

Info

Publication number: CN110671848A
Application number: CN201910982732.8A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Binzhou Mashibin Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Foshan Nachi Electrical Equipment Co.,Ltd.
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2020-01-10
Anticipated expiration: 2039-10-16
Also published as: CN110671848B

Abstract

本发明公开了一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，包括二氧化碳循环回路、氨气循环回路和控制器，二氧化碳循环回路包括蒸发器、CO₂压缩机、过滤器和冷凝器，所述氨气循环回路包括氨气气液分离器、氨气单机双级压缩机、油气分离器、氨气冷凝器、氨气贮液器，所述二氧化碳循环回路内设置有液化二氧化碳冷凝控制装置，所述氨气循环回路内设有液化氨气冷凝控制装置。通过气压传感器一、气压传感器二、电磁流量阀一，保证二氧化碳液化时的气压的稳定性，同时通过使冷凝器内的二氧化碳液化速率与排放速率保持平衡，从而可以有效的精简制冷设备的结构，使制冷设备结构更加的简单。

Description

一种二氧化碳高效制冷设备的控制***

技术领域

本发明涉及二氧化碳制冷相关设备领域，特别是一种二氧化碳高效制冷设备的控制***。

背景技术

二氧化碳作为一种天然工质，是目前CFCs工质替代的一个重点研究方向。根据二氧化碳作为制冷剂的相关热物理和化学性质及二氧化碳制冷循环，说明采用二氧化碳作制冷剂、采用跨临界循环的优越性。介绍二氧化碳制冷循环***关键设备为压缩机、膨胀机、气体冷凝器、蒸发器的研究进展情况，并对采用二氧化碳作制冷剂的汽车空调、热泵***的应用进行综述，指出今后研究的发展方向。

在专利 CN201810603098.8 一种二氧化碳载冷剂制冷***及其制冷方法中，利用压缩机产生的高温高压制冷剂气体来加热二氧化碳载冷剂，对制冷蒸发器进行化霜，既充分利用制冷剂多余的热量，又无需利用额外的化霜介质，既降低能耗，又减少成本。

但是现有的二氧化碳制冷设备的控制***，在制冷控制上较为不足，虽然能够精确的进行制冷，但是制冷设备的结构较为复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，具有精确控制制冷的功能，解决了现有的制冷设备控制***较为复杂，成本较高的问题，通过在冷凝器内控制二氧化碳的气液转化，使二氧化碳液体以稳定的速度进行排放，从而有效的降低制冷设备的成本，同时也可以降低制冷设备的结构，从而使装置进行高效的制冷。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，包括二氧化碳循环回路、氨气循环回路和控制器，二氧化碳循环回路包括蒸发器、CO₂压缩机、过滤器和冷凝器，所述氨气循环回路包括氨气气液分离器、氨气单机双级压缩机、油气分离器、氨气冷凝器、氨气贮液器，所述二氧化碳循环回路内设置有液化二氧化碳冷凝控制装置，所述氨气循环回路内设有液化氨气冷凝控制装置；

所述液化二氧化碳冷凝控制装置包括所述冷凝器内部下方安装有冷却筒，所述冷却筒上安装有若干冷却管，所述冷却管均匀分布在冷却筒上，所述冷凝器上安装有高温高压二氧化碳气体进管，所述高温高压二氧化碳气体进管与冷却管固定连接，所述高温高压二氧化碳气体进管上安装有电磁流量阀一，所述电磁流量阀一一侧安装有气压传感器一，所述电磁流量阀一另一侧安装有气压传感器二，所述冷却筒内部上表面安装有液位传感器，所述冷却筒内部下表面上安装有温度传感器一，所述冷却筒内部下表面上安装有二氧化碳液体排放管，所述二氧化碳液体排放管上安装有电磁流量阀二，所述冷凝器内部下方安装有温度传感器二；

所述液化氨气冷凝控制装置包括所述氨气冷凝器内部下方安装有氨气冷却筒，所述氨气冷却筒上安装有蛇形氨气冷却管，所述蛇形氨气冷却管与氨气冷凝器固定连接，所述氨气冷却筒内部下方安装有温度传感器三，所述氨气冷却筒下表面上安装有液化氨气排放管，所述液化氨气排放管上安装有电磁流量阀三，所述氨气冷凝器一侧安装有固定支架，所述固定支架上安装有变频电机，所述变频电机的旋转端安装有吹风扇叶。

所述蒸发器、CO₂压缩机、过滤器和冷凝器依次通过管道进行连接，

所述氨气气液分离器、氨气单机双级压缩机、油气分离器、氨气冷凝器、氨气贮液器、冷凝器依次通过管道进行连接，

所述冷却筒内的二氧化碳液体始终处于一个稳定的液面。

所述冷却管内的高温高压二氧化碳气体的液化速度与二氧化碳液体排放管的二氧化碳液体排放速度相同。

所述控制器外设有遥控器，所述遥控器通过无线信号与控制器连接。

所述高温高压二氧化碳气体进管一侧安装有气体流量计。

所述二氧化碳液体排放管上安装有液体流量计。

利用本发明的技术方案制作的一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，具有以下有益效果：

本控制***，通过气压传感器一、气压传感器二、电磁流量阀一，进行高温高压二氧化碳气体的自动补充，从而有效的保证了二氧化碳液化时的气压的稳定性，使二氧化碳气体更加高效的进行液化，同时通过液位传感器进行检测二氧化碳液化的速率，并通过电磁流量阀二进行控制二氧化碳液体的排放速率，使冷凝器内的二氧化碳液化速率与排放速率保持平衡，从而可以有效的精简制冷设备的结构，使制冷设备结构更加的简单，同时通过温度传感器一、温度传感器二、温度传感器三的温度检测，从而精确的控制二氧化碳液体排放的温度，使制冷效果更加的精确。

附图说明

图1是本发明所述一种二氧化碳高效制冷设备的控制***的结构示意图；

图3是本发明所述液化二氧化碳冷凝控制装置的示意图；

图2是本发明所述液化氨气冷凝控制装置的示意图；

图中，1、二氧化碳循环回路；2、氨气循环回路；3、控制器；4、蒸发器；5、CO₂压缩机；6、过滤器；7、冷凝器；8、氨气气液分离器；9、氨气单机双级压缩机；10、油气分离器；11、氨气冷凝器；12、氨气贮液器；13、冷却筒；14、冷却管；15、高温高压二氧化碳气体进管；16、电磁流量阀一；17、气压传感器一；18、气压传感器二；19、液位传感器；20、温度传感器一；21、二氧化碳液体排放管；22、电磁流量阀二；23、温度传感器二；24、氨气冷却筒；25、蛇形氨气冷却管；26、温度传感器三；27、液化氨气排放管；28、电磁流量阀三；29、固定支架；30、变频电机；31、吹风扇叶；32、遥控器；33、气体流量计；34、液体流量计。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-3所示，在本实施方案中：

在本装置中，装置通过与外部电源连接进行供电，外部电源与控制器3、CO₂压缩机5、氨气单机双级压缩机9、电磁流量阀一16、电磁流量阀二22、电磁流量阀三28、变频电机30、气体流量计33、液体流量计34电性连接进行供电，控制器3的型号为FX1N-40MT-001型号的PLC控制器，控制器3的控制信号输出端通过晶体管分别与CO₂压缩机5、氨气单机双级压缩机9、电磁流量阀一16、电磁流量阀二22、电磁流量阀三28、变频电机30、气体流量计33、液体流量计34电性连接，控制器3的型号接受端通过晶体管分别与气压传感器一17、气压传感器二18、液位传感器19、温度传感器一20、温度传感器二23和温度传感器三26的信号发送端电性连接，从而控制装置的运行。

本申请的创造点在于液化二氧化碳冷凝控制装置和液化氨气冷凝控制装置结构设计，结合附图1、附图2和附图3，液化二氧化碳冷凝控制装置包括冷凝器7内部下方安装有冷却筒13，冷却筒13上安装有若干冷却管14，冷却管14均匀分布在冷却筒13上，冷凝器7上安装有高温高压二氧化碳气体进管15，高温高压二氧化碳气体进管15与冷却管14固定连接，高温高压二氧化碳气体进管15上安装有电磁流量阀一16，电磁流量阀一16一侧安装有气压传感器一17，电磁流量阀一16另一侧安装有气压传感器二18，冷却筒13内部上表面安装有液位传感器19，冷却筒13内部下表面上安装有温度传感器一20，冷却筒13内部下表面上安装有二氧化碳液体排放管21，二氧化碳液体排放管21上安装有电磁流量阀二22，冷凝器7内部下方安装有温度传感器二23；液化氨气冷凝控制装置包括氨气冷凝器11内部下方安装有氨气冷却筒24，氨气冷却筒24上安装有蛇形氨气冷却管25，蛇形氨气冷却管25与氨气冷凝器11固定连接，氨气冷却筒24内部下方安装有温度传感器三26，氨气冷却筒24下表面上安装有液化氨气排放管27，液化氨气排放管27上安装有电磁流量阀三28，氨气冷凝器11一侧安装有固定支架29，固定支架29上安装有变频电机30，变频电机30的旋转端安装有吹风扇叶31；通过电磁流量阀一16控制高温高压二氧化碳气体进管15的进气量，从而使冷却管14内部的高温高压二氧化碳气体保持在恒定的气压下，从而有效的提高二氧化碳气体的液化速度，通过液位传感器19进行检测冷却筒13内部的液化二氧化碳的液位变化量，检测二氧化碳气体的液化速度，从而通过电磁流量阀二22控制二氧化碳液体的排放速度，使二氧化碳的液化速度与排放速度相同，从而有效的降低了二氧化碳循环回路1的结构复杂性，使二氧化碳循环回路1更加的简洁，通过变频电机30的变频调节，从而根据实际情况调节氨气冷凝器11的冷却效率，调节氨气冷凝器11排放的液氨温度，从而调节冷凝器7内部的液氨温度，提高冷凝器的冷凝效果，通过温度传感器一20、温度传感器二23和温度传感器三26分别检测液化二氧化碳的温度、冷凝器7内部的温度和液化氨气的温度，从而精确的排放液化二氧化碳，使二氧化碳制冷效果更佳的精确。

本装置的工作原理为：首先二氧化碳气体通过CO₂压缩机5将低温低压的二氧化碳气体压缩成高温高压的二氧化碳气体，高温高压的二氧化碳气体通过过滤器6进行过滤，从而将高温高压的二氧化碳气体中的水分进行过滤，过滤后的高温高压的二氧化碳气体通过冷凝器7进行冷凝，使高温高压的二氧化碳气体冷凝成二氧化碳液体，二氧化碳液体通过冷凝器7排出，并通过高温高压的二氧化碳气体的气压推动，使二氧化碳液体进入到蒸发器4内，二氧化碳液体通过在蒸发器4内进行蒸发吸热，从而使蒸发器4吸收外部热冷，对外部进行制冷，二氧化碳液体在蒸发器4内进行蒸发后重新变成低温低压的二氧化碳气体，从而使二氧化碳气体在二氧化碳循环回路1内循环使用，从而对外部进行制冷；

而氨气通过氨气单机双级压缩机9的压缩，使氨气由低温低压的氨气变成高温高压的氨气，通过油气分离器10进行分离后，通过氨气冷凝器11进行冷凝，高温高压的氨气通过氨气冷凝器11的冷凝，使氨气变成低温液体进入到氨气贮液器12内，而低温液体氨气通过进入到冷凝器7内，从而吸收高温高压二氧化碳气体的热量，从而变成低温氨气，低温氨气从冷凝器7内排出，从而使氨气在氨气循环回路2内进行循环使用，从而对二氧化碳气体进行制冷；

而在二氧化碳进行第一次循环时，控制CO₂压缩机5开始工作，CO₂压缩机5通过将二氧化碳气体压缩成高温高压的二氧化碳气体，并完全打开电磁流量阀一16，此时高温高压的二氧化碳气体通过电磁流量阀一16进入到高温高压二氧化碳气体进管15内，并通过高温高压二氧化碳气体进管15进入到冷却管14和冷却筒13内，同时控制氨气单机双级压缩机9开始工作，使氨气开始循环进行二氧化碳气体的制冷；

高温高压的二氧化碳气体通过液化氨气的制冷而温度降低，使高温高压的二氧化碳气体进行液化，并存储在冷却筒13内部下方，当冷却筒13内部下方的二氧化碳液体的液位达到设定值时，此时控制装置停止工作；

当工作人员通过遥控器32设定好制冷温度时，遥控器32通过无线信号将设定好的制冷温度发送给控制器3，控制器3控制装置开始运行，控制器3控制CO₂压缩机5和氨气单机双级压缩机9开始工作，同时控制器3根据设定好的温度，进行设定温度传感器一20、温度传感器二23和温度传感器三26的设定值；

此时氨气通过氨气循环回路2开始对二氧化碳进行制冷，通过控制变频电机30的转速，从而控制吹风扇叶31的吹风量，并通过温度传感器三26进行检测氨气冷凝器11内部的氨气冷却筒24内氨气液体的温度，当氨气液体的温度达到设定值时，通过电磁流量阀三28控制氨气液体的排放，使氨气液体以一定的速率排放到冷凝器7内；

此时控制电磁流量阀一16打开，并控制电磁流量阀一16的流量范围逐渐增大，通过气体流量计33进行检测电磁流量阀一16的气体流量，当电磁流量阀一16的气体流量达到设定值时，此时控制电磁流量阀一16停止增大，此时通过液位传感器19进行检测二氧化碳液体的液位增长速度，并控制电磁流量阀三22打开，并逐渐的增大电磁流量阀22的流量范围，使液位传感器19检测到二氧化碳液体处于一个恒定的液位下；

此时高温高压的二氧化碳气体通过一个稳定的速率进入到冷却管14和冷却筒13内，保持气压的恒定型，同时高温高压的二氧化碳气体通过氨气液体的制冷而以一个恒定的速率进行液化，并且液化后的二氧化碳以一定的速率进行排放，从而使冷凝器7内部的二氧化碳液体保持平衡，从而使液化后的二氧化碳通过蒸发器4对外部环境进行制冷；

当工作人员通过遥控器32进行调节设定温度时，控制器3控制变频电机30、温度传感器三26进行相应的调节，并控制电磁流量阀一16、电磁流量阀二22调节到相应的流量范围，同时控制温度传感器一20、温度传感器二23调节到相应的范围，从而通过***的自动调节，使冷凝器7内的液化二氧化碳再次保持在一个恒定的液位；

通过二氧化碳液体保持在一个恒定的液位，从而通过高温高压二氧化碳气体的气压，能够快速的将二氧化碳液体压入到蒸发器4内进行蒸发，同时也可以节省装置的结构，使二氧化碳制冷设备的结构更加的简洁，降低制冷设备的成本，同时又能精确的控制制冷温度。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，包括二氧化碳循环回路（1）、氨气循环回路（2）和控制器（3），二氧化碳循环回路（1）包括蒸发器（4）、CO₂压缩机（5）、过滤器（6）和冷凝器（7），所述氨气循环回路（2）包括氨气气液分离器（8）、氨气单机双级压缩机（9）、油气分离器（10）、氨气冷凝器（11）、氨气贮液器（12），其特征在于，所述二氧化碳循环回路（1）内设置有液化二氧化碳冷凝控制装置，所述氨气循环回路（2）内设有液化氨气冷凝控制装置；

所述液化二氧化碳冷凝控制装置包括所述冷凝器（7）内部下方安装有冷却筒（13），所述冷却筒（13）上安装有若干冷却管（14），所述冷却管（14）均匀分布在冷却筒（13）上，所述冷凝器（7）上安装有高温高压二氧化碳气体进管（15），所述高温高压二氧化碳气体进管（15）与冷却管（14）固定连接，所述高温高压二氧化碳气体进管（15）上安装有电磁流量阀一（16），所述电磁流量阀一（16）一侧安装有气压传感器一（17），所述电磁流量阀一（16）另一侧安装有气压传感器二（18），所述冷却筒（13）内部上表面安装有液位传感器（19），所述冷却筒（13）内部下表面上安装有温度传感器一（20），所述冷却筒（13）内部下表面上安装有二氧化碳液体排放管（21），所述二氧化碳液体排放管（21）上安装有电磁流量阀二（22），所述冷凝器（7）内部下方安装有温度传感器二（23）；

所述液化氨气冷凝控制装置包括所述氨气冷凝器（11）内部下方安装有氨气冷却筒（24），所述氨气冷却筒（24）上安装有蛇形氨气冷却管（25），所述蛇形氨气冷却管（25）与氨气冷凝器（11）固定连接，所述氨气冷却筒（24）内部下方安装有温度传感器三（26），所述氨气冷却筒（24）下表面上安装有液化氨气排放管（27），所述液化氨气排放管（27）上安装有电磁流量阀三（28），所述氨气冷凝器（11）一侧安装有固定支架（29），所述固定支架（29）上安装有变频电机（30），所述变频电机（30）的旋转端安装有吹风扇叶（31）。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，其特征在于，所述蒸发器（4）、CO₂压缩机（5）、过滤器（6）和冷凝器（7）依次通过管道进行连接，

根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，其特征在于，所述氨气气液分离器（8）、氨气单机双级压缩机（9）、油气分离器（10）、氨气冷凝器（11）、氨气贮液器（12）、冷凝器（7）依次通过管道进行连接，

根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，其特征在于，所述冷却筒（13）内的二氧化碳液体始终处于一个稳定的液面。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，其特征在于，所述冷却管（14）内的高温高压二氧化碳气体的液化速度与二氧化碳液体排放管（21）的二氧化碳液体排放速度相同。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，其特征在于，所述控制器（3）外设有遥控器（32），所述遥控器（32）通过无线信号与控制器（3）连接。

5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，其特征在于，所述高温高压二氧化碳气体进管（15）一侧安装有气体流量计（33）。

6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备的控制***，其特征在于，所述二氧化碳液体排放管（21）上安装有液体流量计（34）。