[發明專利]提高雙機雙級螺桿制冷機組運行效率的方法

有效

• 申請號: 201310260060.2
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103344058A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 李軍;劉聰;霍正齊;丁杰;馬志杰;蘇應春;普杰;夏航
• 申請（專利權）人: 武漢新世界制冷工業有限公司
• 主分類號: F25B1/047
• 分類號: F25B1/047;F25B1/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

技術領域

本發明涉及雙機雙級螺桿制冷機組調控技術，具體地指一種提高雙機雙級螺桿制冷機組運行效率的方法。

背景技術

傳統的雙機雙級螺桿制冷機組主要由微機控制柜、低壓級壓縮機、低壓級聯軸器、低壓級電機、低壓級電機控制柜、高壓級壓縮機、高壓級聯軸器、高壓級電機、高壓級電機控制柜、臥式油分離器、油冷卻器、供油系統、中間冷卻器、低壓級經濟器、相配套的閥門及連接管道組成。該機組采用兩級壓縮一級節流中間不完全冷卻制冷循環，制冷劑液體依次通過中間冷卻器和低壓級經濟器進行一級和二級過冷，在低溫工況下相對于單級帶經濟器和單機雙級螺桿式制冷機組制冷系數更高，是國內外首創的創新節能產品，具備結構緊湊、成本低廉、占地面積小、操作簡單方便、制冷量覆蓋范圍大、制冷效率高等特點，廣泛應用于食品、乳品、冷庫、化工、多晶硅、PVC、制藥、煤炭等行業，成為蒸發溫度在-30℃~-55℃低溫工況制冷領域的首選產品。

目前，該制冷機組的低壓級壓縮機和高壓級壓縮機均采用螺桿式壓縮機，所配電機的額定頻率為50Hz，額定轉速為3000r/min，在電機轉速一定的情況下，低、高壓級壓縮機運行能量的大小是通過壓縮機內能量滑閥來調節的，一般可進行10%~100%的無級調節。根據用戶使用低溫工況和制冷量的要求，選配合理的低壓級壓縮機和高壓級壓縮機并分別配置合理的電機，需要特別指出的是：雙機雙級螺桿制冷機組的制冷量產生于低壓級壓縮機，低壓級壓縮機運行在低溫工況（例如-25℃）以下時，實際運行軸功率較小，但考慮到低壓級壓縮機較大，且在高溫工況（例如-5℃）時就開始啟動，此時負荷較大，所需啟動扭矩較大，故低壓級電機功率不能按實際使用低溫工況下配置，一般是按蒸發溫度-25℃滿載運行配置電機功率，比在低溫工況下運行的實際軸功率大兩檔以上。高壓級壓縮機一直處于高溫工況下運行，電機功率按高溫工況配置，較為合理。低壓級經濟器的作用是一方面向低壓級壓縮機補氣，增大低壓級壓縮機的制冷劑流量，另一方面二級過冷制冷劑液體的溫度，使其焓值降低，從而提高低壓級壓縮機的單位容積制冷量，但其限制條件是它的低壓級能量滑閥必須達到滿載，即低壓級壓縮機的能量達到100%，因為如果低壓級能量滑閥不能達到滿載，補進的氣體會通過滑閥和機體間的通道泄露到低壓級壓縮機吸氣口，導致既不能增加低壓級壓縮機的制冷劑流量，又不能過冷制冷劑液體的溫度。因此，必須在低壓級壓縮機能量滑閥達到滿載時開啟低壓級經濟器，才能提高制冷機組的制冷量。

對雙機雙級螺桿制冷機組而言，蒸發溫度越低，低壓級壓縮機和高壓級壓縮機排量比越大，制冷系數越高。以氨制冷劑為例，一般在蒸發溫度-30℃時，最佳排量比為3∶1，蒸發溫度-35℃時，最佳排量比為3.5∶1，蒸發溫度-40℃時，最佳排量比為4∶1。現有雙機雙級螺桿制冷機組中的排量比在用戶使用低溫工況下是固定不變的，當用戶使用工況發生改變時也是不可調節的。

上述雙機雙級螺桿制冷機組根據降溫運行時蒸發溫度的變化基本上分成三個階段：

第一個降溫運行階段：蒸發溫度由室溫至-5℃，屬于高溫狀態。此時接通高壓級電機控制柜50Hz電源，通過微機控制柜觸摸屏上的按鈕啟動高壓級電機，通過高壓級聯軸器帶動高壓級壓縮機開始運行，如前所述，高壓級電機功率是按高溫工況配置的，不必考慮高壓級壓縮機滿載運行而導致高壓級電機過載，所以高壓級壓縮機的能量調節滑閥可快速增載到100%。

該運行階段高壓級壓縮機單獨迅速滿載運行，高壓級電機運行效率高。

第二個降溫運行階段：蒸發溫度由-5℃至-25℃，屬于高溫到中低溫狀態。當蒸發溫度至-5℃時，接通低壓級電機控制柜50Hz電源，通過微機控制柜觸摸屏上的按鈕啟動低壓級電機，通過低壓級聯軸器帶動低壓級壓縮機開始運行，接著開啟中間冷卻器供液去一級過冷制冷劑液體，提高機組制冷量和降溫速度。如前所述，低壓級電機功率是按中低溫工況配置的，在蒸發溫度到達-25℃才能滿載運行，因此低壓級壓縮機啟動后不能像高壓級壓縮機那樣快速通過能量滑閥增載到滿負荷運行，而只能隨著蒸發溫度的逐步降低，低壓級能量滑閥逐步增載，并且只能增載到低壓級電機額定電流允許范圍內。當低壓級能量滑閥增載到滿載時，才能開啟經濟器供液去二級過冷制冷劑液體，進一步提高機組制冷量和降溫速度，直到蒸發溫度到達-25℃，低壓級能量滑閥增載到100%。

該運行階段高壓級壓縮機始終滿載運行，高壓級電機運行效率高。低壓級壓縮機開始運行后，由于低壓級壓縮機能量滑閥沒有達到滿載，低壓級經濟器供液開啟滯后，導致不能提前進一步提高機組制冷量和降溫速度。