一种大型模块化冷冻液制冷系统的制作方法

本发明属于制冷系统领域，具体涉及一种大型模块化冷冻液制冷系统。

背景技术：

螺杆式冷水机因其关键部件-压缩机采用螺杆式命名为螺杆式冷水机，机组由蒸发器出来的状态为气体的冷媒；经压缩机绝热压缩以后，变成高温高压状态，被压缩后的气体冷媒，在冷凝器中，等压冷却冷凝，经冷凝后变化成液态冷媒，再经节流阀膨胀到低压，变成气液混合物，其中低温低压下的液态冷媒，在蒸发器中吸收被冷物质的热量，重新变成气态冷媒，气态冷媒经管道重新进入压缩机，开始新的循环，这就是冷冻循环的四个过程，也是螺杆式冷水机的主要工作原理。

螺杆式冷水机的功率与涡旋式相比较大，主要应用于中央空调系统或大型工业制冷方面，包括双螺杆制冷压缩机和单螺杆制冷压缩机，双螺杆制冷压缩机是一种能量可调式喷油压缩机，其吸气、压缩、排气三个连续过程是靠机体内的一对相互啮合的阴阳转子旋转时产生周期性的容积变化来实现。单螺杆制冷压缩机利用一个主动转子和两个星轮的啮合产生压缩，其吸气、压缩、排气三个连续过程是靠转子、星轮旋转时产生周期性的容积变化来实现的。由于星轮对称布置，循环在每旋转一周时便发生两次压缩，排气量相应是一周循环排气量的两倍。排气过程包括压缩腔前沿转至排气口后开始排气，完成一个工作循环。

螺杆冷水系统主要由螺杆压缩机、油分离器、冷凝器、贮液器、节流阀、蒸发器等设备及相应的管道组成。现有螺杆冷水系统主要采用独立制冷系统。即：1台螺杆压缩机及油分离器、冷凝器、贮液器、节流阀、蒸发器各1台(只)组成。制冷能力较大时由几个独立系统组成。螺杆压缩机把低压制冷剂气体压缩成高压气体，油分离器对高压气体中的润滑油进行分离，冷凝器把高压气体冷凝成液体，高压液体经过节流阀变成低压进入蒸发器，低压液体在蒸发器内吸热对冷水降温并蒸发成低压气体，进而完成制冷循环、达到对冷水降温的目的。对于未来较大的冷负荷需求，或者一次性把制冷机组配齐，或者根据冷负荷的增，再逐步增加新的独立制冷系统。

现有技术方案存在的缺点包括：

1)能耗较大；

2)可靠性较差；

3)设备一次性投资较高；

4)后期增加设备不便于施工，与老系统合并时会影响正常生产；

5)系统完全独立，无法实现系统化的全自动控制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种大型模块化冷冻液制冷系统，本发明所述制冷系统具有节能、可靠性好、设备费用降低、安装灵活的优点。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种大型模块化冷冻液制冷系统，包括：制冷主机，冷凝器、虹吸器、贮液器和油冷却器；

制冷主机包括多台成套螺杆冷水机组，每台成套螺杆冷水机组包括螺杆压缩机、油分离器、节流阀和蒸发器；所述成套螺杆冷水机组采用模块化设计，能够单独拆卸；

多台成套螺杆冷水机组并联安装在共用的一套模块化制冷平台上；蒸发器、螺杆压缩机和油分离器依次连接，油分离器的气体出口与冷凝器上部的气体入口连接，冷凝器下部液体出口与虹吸器上方入口连接，虹吸器侧面出口与贮液器上方入口连接，贮液器下方出口与蒸发器连接，贮液器下方出口与蒸发器之间的连接管路上设有节流阀；虹吸器上方和冷凝器上部还有一根连通管路；所述连接均为管路连接。

所述油冷却器上方出口与虹吸器上方入口连接，油冷却器下方入口与虹吸器下方出口连接，油冷却器和虹吸器构成一个循环回路；

优选地，所述制冷主机还包括自动控制显示系统，多台成套螺杆冷水机组共用一个自动控制显示系统。

优选地，所述成套螺杆冷水机组为两台以上并联设置。

优选地，所述螺杆压缩机为单机双级半封闭螺杆压缩机，所述螺杆压缩机为两台以上并联设置。

优选地，所述螺杆压缩机和蒸发器均可单独拆卸。

优选地，所述冷凝器为两个以上并联设置，冷凝器采用蒸发式冷凝器。

优选地，所述蒸发器为两个以上并联设置，蒸发器采用不锈钢板式蒸发器。

优选地，所述冷凝器的水平位置高于虹吸器，虹吸器的水平位置高于系统中除冷凝器和虹吸器之外的其他设备。

所述模块化制冷平台上由可满足未来较大冷负荷使用的更多模块化冷水机组所需的辅助设备设施组成，所述辅助设备设施包括管道以及循环泵。

所述自动控制显示系统自动采集所述大型模块化冷冻液制冷系统内模块化设计的成套螺杆冷水机组、蒸发器和循环泵的数据，并根据设定值向相关设备发出运行指令，所述自动控制显示系统还具有故障报警、数据记录和数据远传功能，实现完全无人化运行。

本发明的有益效果：

1、节能，包括：采用并联蒸发式冷凝器获得节能效果以及采用不锈钢板式蒸发器得到的节能效果，蒸发器的总的传热性能大幅提高，制冷效率较传统单级压缩形式提高20％。

2、可靠性好：现有技术采用独立系统，当螺杆压缩机出现故障时，该冷水系统不能制冷，该系统对应的用冷场所将全部停止运行。本发明采用并联螺杆冷水系统，高压管道全部并联在一起，当部分螺杆压缩机出现故障时，其他螺杆压缩机仍能工作，可以满足或维持用冷场所的降温所需。

3、设备费用降低：与现有的独立系统相比，并联螺杆冷水系统的设备费用降低。

4、安装灵活：所述成套螺杆冷水机组采用模块化设计，能够单独拆卸；后期用户如需扩产，仅需简单地在现有系统上“填加”一台或多台机组即可，填加时现有机组可正常运行，对用户正常生产不会造成任何影响。

5、所述螺杆压缩机和蒸发器均可单独拆下而不会影响其他设备的正常运行。

附图说明

图1为本发明所述系统的结构示意图。

其中，1-螺杆压缩机；2-油分离器；3-冷凝器；4-虹吸器；5-贮液器；6-节流阀；7-蒸发器；8-油冷却器。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，一种大型模块化冷冻液制冷系统，包括：制冷主机，冷凝器3、虹吸器4、贮液器5和油冷却器8；

制冷主机包括多台成套螺杆冷水机组，每台成套螺杆冷水机组包括螺杆压缩机1、油分离器2、节流阀6和蒸发器7；所述成套螺杆冷水机组采用模块化设计，能够单独拆卸；

多台成套螺杆冷水机组并联安装在共用的一套模块化制冷平台上；蒸发器7、螺杆压缩机1和油分离器2依次连接，油分离器2的气体出口与冷凝器3上部的气体入口连接，冷凝器3下部液体出口与虹吸器4上方入口连接，虹吸器4侧面出口与贮液器5上方入口连接，贮液器5下方出口与蒸发器7连接，贮液器5下方出口与蒸发器7之间的连接管路上设有节流阀6；所述连接均为管路连接。

另外，虹吸器4上方和冷凝器3上部有一根连通管路，用于保持压力运行。

所述油冷却器8上方出口与虹吸器4上方入口连接，油冷却器8下方入口与虹吸器4下方出口连接，油冷却器8和虹吸器4构成一个循环回路；

所述冷凝器3的水平位置高于虹吸器4，虹吸器4的水平位置高于系统中除冷凝器3和虹吸器4之外的其他设备。

所述制冷主机还包括自动控制显示系统，多台成套螺杆冷水机组共用一个自动控制显示系统。

所述螺杆压缩机1为单机双级半封闭螺杆压缩机，所述螺杆压缩机1为3台并联设置。

所述冷凝器3采用蒸发式冷凝器，冷凝器3为2～4个并联设置。并联设置的冷凝器3，能够实现部分冷凝器3出现故障时，其它冷凝器3仍然可以工作，有效提高系统可靠性。

所述蒸发器7为2～4个并联设置，蒸发器7采用不锈钢板式蒸发器，制冷效率较传统单级压缩形式提高20％。并联蒸发器7是按满足全部螺杆压缩机1同时工作设计，当部分螺杆压缩机1工作时，相当于加大了蒸发器7的蒸发面积，缩小了蒸发温度与被冷却介质的换热温差，使蒸发温度升高，能耗降低，蒸发温度降低1摄氏度，单位制冷量的耗电量将增加4.5％。

所述螺杆压缩机1和蒸发器7等主要大型部件均考虑了充分的维修便利性，可单独拆下而不会影响其他设备的正常运行。

所述节流阀6的数量与蒸发器7的数量匹配，一个蒸发器7配备一个节流阀6。

所述模块化制冷平台上还包括可满足未来较大冷负荷使用的更多模块化成套螺杆冷水机组所需的辅助设备设施，所述辅助设备设施包括管道以及循环泵。

所述自动控制显示系统自动采集所述大型模块化冷冻液制冷系统内模块化设计的成套螺杆冷水机组、蒸发器7和循环泵的数据，并根据设定值向相关设备发出运行指令，所述自动控制显示系统还具有故障报警、数据记录和数据远传功能，实现完全无人化运行。

本发明所述系统的工作原理为：成套螺杆冷水机组的润滑油会进入到管路中，成套螺杆冷水机组的螺杆压缩机1将低压制冷剂气体压缩成高压气体送入共用的油分离器2，油分离器2对高压气体中的润滑油进行分离，油气分离后的气体进入并联的冷凝器3，冷凝器3把高压气体冷凝成液体，冷凝后的制冷剂液体流入共用的虹吸器4、贮液器5，再经节流阀6节流降压后进入各成套螺杆冷水机组独立的蒸发器7，低压液体在蒸发器7内吸热蒸发成低压气体被螺杆压缩机1吸走，进而完成制冷循环，同时达到对蒸发器7中冷水降温的目的，蒸发器7中被降温的冷冻水通入储水设备备用。

油冷却器8中存放成套螺杆冷水机组运行所需的冷冻机油，为了保证成套螺杆冷水机组的安全运行，首先要保证机油油温的正常。成套螺杆冷水机组开始运行后，当冷凝器3下来的液体量还不是很大的时候，制冷剂液体先从虹吸器4底部出来并进入油冷却器8，油冷却器8是个热交换器，在油冷却器8中，制冷剂液体被油加热，产生气体蒸发，气体回到虹吸器4中，同时油冷却器8中的油被降温。这样避免有的技术里面需要在这里额外增加一路冷却水的设置。随着成套螺杆冷水机组运转，冷凝器3下来的液体越来越多，虹吸器4中液位就会越来越高。达到一定高度的时候，从虹吸器4侧面管路出来，进入贮液器5缓冲一下再进入成套螺杆冷水机组。

本实施例的方案，具有以下几个方面的优点：

1、节能，包括：

(1)采用并联蒸发式冷凝器获得节能效果，蒸发式冷凝器是按满足全部螺杆压缩机同时工作选型的；当系统冷负荷较小、只有部分螺杆压缩机工作时，蒸发式冷凝器仍可全部投入运行。此时对工作螺杆压缩机而言，相当于加大了冷凝面积，缩小了冷凝温度与冷却介质的换热温差，使冷凝温度降低，能耗减少，冷凝温度升高1℃，单位制冷量的耗电量将增加3-3.5％。

(2)采用不锈钢板式蒸发器得到的节能：采用304不锈钢板式换热器。制冷剂出口为几近饱和状态的气液混合体，蒸发面积可以得到全部利用。换热效率大大提高，与载冷剂可进行充分有效的换热，故其换热系数较高。载冷剂为紊流状态，具有更高的传热系数。工质液体流速大大提高，其制冷剂侧的传热系数也大幅提高，因此，蒸发器的总的传热性能大幅提高。

2、可靠性好。

采用独立系统，当螺杆压缩机出现故障时，该冷水系统不能制冷，该系统对应的用冷场所将全部停止运行。采用并联螺杆冷水系统，高压管道全部并联在一起，当部分螺杆压缩机出现故障时，其他螺杆压缩机仍能工作，可以满足或维持用冷场所的降温所需。

3、设备费用降低。

与原独立系统相比，本发明的螺杆压缩机并联冷水系统的设备费用降低。以制冷能力相同的独立系统与螺杆压缩机并联冷水系统为例比较：

独立系统：螺杆压缩机、油分离器、冷凝器、虹吸器、贮液器、节流阀、蒸发器、自动控制显示设备等全部需要3台。

并联螺杆冷水系统：螺杆压缩机3台；冷凝器、蒸发器各需2～4台；油分离器、虹吸器、贮液器、自动控制显示设备、机组框架等仅需1台。制冷主机为1台，机房占地面积小。同时，考虑到冷负荷特性，并联螺杆冷水系统的冷凝器排热量、蒸发器制冷量一般情况下均小于3个独立系统之和，所以可适当缩小冷凝器、蒸发器的规格。

由此可以看出，辅助设备数量的减少、规格的变化等因素都可使得其设备费用降低。

4、安装灵活。

后期用户如需扩产，仅需简单地在现有系统上“填加”一台或多台机组即可。填加时现有机组可正常运行，对用户正常生产不会造成任何影响。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。