一种工业用、商用MW级跨临界二氧化碳热泵回油系统的制作方法与工艺

文档序号:13108680
技术领域本发明涉及热泵回油系统领域技术,尤其是指一种工业用、商用MW级跨临界二氧化碳热泵回油系统。

背景技术:
近年来,由于氯氟烃和含氢氯氟烷烃产生的臭氧层破坏和温室效应等问题,研究和寻求新的替代物是制冷领域面临的紧迫问题。目前西方发达国家已经成熟应用CO2自然工质为制冷剂的技术,德国、日本为代表的西方国家已经将该技术应用于工业、大型商场等领域,并受到发达国家的大力倡导和支持,也因此获得市场广泛认可。我国目前主要还应用于小型热水器、家用空调等,大型工业和商场应用目前还处于挖掘区域。跨临界二氧化碳热泵具有诸多优势,CO2是自然工质,安全无毒,制冷性能高,同时还具备制热功能,压比底,导热性能好等。但随着工业化需求,兆瓦级功率的跨临界二氧化碳热泵机组慢慢走上舞台,扩大化应用也将面临诸多新的挑战。其中平稳运行的回油系统就是解决兆瓦级跨临界二氧化碳热泵的首要问题。

技术实现要素:
有鉴于此,本发明针对现有技术存在之缺失,其主要目的是提供一种工业用、商用MW级跨临界二氧化碳热泵回油系统,其能有效解决现有之兆瓦级跨临界二氧化碳热泵运行不平稳的问题。为实现上述目的,本发明采用如下之技术方案:一种工业用、商用MW级跨临界二氧化碳热泵回油系统,包括有CO2压缩机、气体冷却器、油分离器、压差计、过滤器、回热器、第一储油罐、储备油罐、第二储油罐、视镜和雾沫分离器;该CO2压缩机的出口连接气体冷却器的入口,该油分离器与压差计并联,油分离器的入口和压差计的入口均连接气体冷却器的出口,油分离器的出气口和压差计的出气口均连接回热器的入口;油分离器连接第一排气管,油分离器的出油口连接过滤器的入口,过滤器的出口与第一储油罐连接,第一储油罐与储备油罐相连,第一储油罐与CO2压缩机的回油口相连,第一储油罐与油分离器进口主管连接,第一储油罐与储备油罐增加联通管连接,联通管连接第二排气管,储备油罐增加人工注油管,该雾沫分离器与视镜的一端连接,视镜的另一端与第二储油罐连接,第二储油罐与储备油罐连接。一种工业用、商用MW级跨临界二氧化碳热泵回油系统,包括有CO2压缩机、油分离器、压差计、过滤器、气体冷却器、回热器、油冷却器、第一储油罐、储备油罐、第二储油罐、视镜和雾沫分离器;该油分离器与压差计并联,油分离器的入口和压差计的入口均连接CO2压缩机的出口,油分离器的出气口和压差计的出气口均连接气体冷却器的入口,气体冷却器的出口连接回热器的入口;油分离器连接第一排气管,油分离器的出油口与油冷却器的入口,油冷却器的出口连接过滤器的入口,过滤器的出口连接第一储油罐,第一储油罐与储备油罐相连,第一储油罐与CO2压缩机的回油口相连,第一储油罐与油分离器进口主管连接,第一储油罐与储备油罐增加联通管连接,联通管连接第二排气管,储备油罐增加人工注油管,该雾沫分离器与视镜的一端连接,视镜的另一端与第二储油罐连接,第二储油罐与储备油罐连接。作为一种优选方案,所述油分离器为两套装置并联。作为一种优选方案,所述联通管上安装有阀门,该第二排气管上安装有泄压阀门,第一储油罐与油分离器进口主管相连接,进口主管上安装电动阀。作为一种优选方案,所述第一储油罐的安装位置低于储备油罐的安装位置。作为一种优选方案,所述第二储油罐的安装位置低于雾沫分离器的安装位置。作为一种优选方案,所述第一储油罐上设有高液位计和低液位计,该低液位计输出低液位信号控制第二排气管上的排气阀和储备油罐进口的电动阀关闭,同时延时打开联通管上的电动阀和储备油罐输油管上的电动阀,该高液位计输出高液位信号控制关闭联通管上的电动阀以及储备油罐出油管上的电动阀。作为一种优选方案,所述储备油罐设有高液位计和低液位计,该低液位计输出低液位信号控制关闭联通管上的电动阀和储备油罐出油管的电动阀,打开第二排气管上的排气阀和储备油罐进口的电动阀,高液位计输出高液位信号关闭排气阀和储备油罐油进口的电动阀。作为一种优选方案,所述第二储油罐设有高液位计和低液位计,该高液位计输出高液位信号控制第二储油罐出油管的电动阀打开,低液位信号控制第二储油罐出油管的电动阀关闭。作为一种优选方案,所述CO2压缩机上安装有液位计,设有液位信号,有油液位信号时,关闭CO2压缩机之回油管上的电动阀,并打开储备油罐与油分离器进口主管的联通管上的电动阀;无油信号时,打开CO2压缩机之回油管上的电动阀,关闭储备油罐与油分离器进口主管的联通管上的电动阀。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果,具体而言,由上述技术方案可知:本系统是在气体冷却器和回热器之间安装回油系统及在压缩出口与气体冷却器之间安装回油系统,同时在雾沫分离器底部设计二次回油系统,使得内部油在设备与管道之间循环使用、长周期平稳运行,本系统相对原有回油系统回油效率有明显提升10%-30%,回油运行稳定性增强。该系统采用液位信号与电动阀门联锁,相较原有系统,自动化程度高;运行维护更加方便。为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效,下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。附图说明图1是本发明之第一较佳实施例的结构示意图;图2是本发明之第二较佳实施例的结构示意图。具体实施方式请参照图1所示,其显示出了本发明之第一较佳实施例的具体结构,包括有包括CO2压缩机1、球阀2、电动阀3、油分离器4、泄压阀5、电动阀6、电动阀7、油分离器8、电动阀9、球阀10、过滤器11、球阀12、差压计13、球阀14、球阀15、电动阀16、电动阀17、球阀18、第一储油罐19、球阀20、高液位计21、低液位计22、电动阀23、液位计24、球阀25、球阀26、球阀27、视镜28、球阀29、第二储油罐30、高液位计31、低液位计32、电动阀33、球阀34、储备油罐35、电动阀36、低液位计37、高液位计38、球阀39、球阀40、电动阀41、减压阀42、电磁阀43、电动阀44。所述CO2压缩机1、球阀45、气体冷却器46、球阀2、球阀3、油分离器4、电动阀6、球阀15、回热器47依次连接;所述球阀2、电动阀7、油分离器8、电动阀9、球阀15、回热器47依次连接;所述球阀2、球阀12、差压计13、球阀14、球阀15、回热器47依次连接;所述油分离器4、电动阀17、篮式过滤器11、球阀18、第一储油罐19依次连接,所述油分离器8、电动阀16、篮式过滤器11、球阀18、第一储油罐19依次连接;所述第一储油罐19、球阀20、电动阀23、CO2压缩机1的回油口依次连接;所述第一储油罐19、电动阀43、电动阀41、减压阀42依次连接,所述第一储油罐19、电动阀43、球阀40、储备油罐35依次连接;所述第一储油罐19、电动阀44、油分离器(4、8)进口主管依次连接;所述第一储油罐19上设置高液位计21和低液位计22;所述储备油罐35、电动阀36、第一储油罐19依次连接;所述储备油罐35设有低液位计37和高液位计38;所述储备油罐35、球阀39依次连接;所述电动阀34、电动阀33、第二储油罐30依次连接;所述第二储油罐30上设置高液位计31和低液位计32;所述第二储油罐30、球阀29、视镜28、球阀27、雾沫分离器48依次连接;所述液位计24的液位信号控制电动阀44、23。所述差压计13的电信号与电动阀3、7、6、9、16、17连接,执行信号控制自动切换及更换警报器警报功能;第一储油罐19上的高液位计21输出高液位信号控制电动阀36和电磁阀43,低液位计22输出低液位信号控制球阀34、球阀41、电磁阀43、电动阀36;储备油罐35上的高液位计38输出高液位信号控制球阀34和电动阀41,低液位计37输出低液位信号控制电磁阀43、电动阀36、球阀34、电动阀41及警报器;高液位计31和低液位计32输出液位信号控制电动阀33;液位计24输出液位信号控制电动阀23和电动阀44。工作时,高温中压CO2和机油混合气体经气体冷却器46冷却之后,油颗粒集聚形成大颗粒,通过油分离器4分离,分离后CO2气体通过管道进入回热器47,油通过重力的作用下通过油分离器4外层集聚到底部排出,经过篮式过滤器11后进入第一储油罐19;当油分离器4进出口压差达到5bar时,触发差压计13电信号,发给电动阀3、6、7、9、16、17,电动阀7立即执行开启动作,延时5秒电动阀9执行打开动作,延时30秒打开电动阀16,然后继续延时5秒关闭电动阀3,继续延迟5秒关闭电动阀17、6;同时差压计13发送电信号给更换过滤器的警报器进行警报,通知现场人员更换油分离器4,更换完毕后,由现场人关闭警报器并复位,油分离器4(增加--与8)切换依次循环逻辑控制。存储在第一储油罐19的机油受高压侧压力,通过低压侧油缸液位计24发出缺油信号,关闭第一储油罐19与油分离器4进口连接管的电动阀44,延时5秒打开油缸进口电动阀,高压侧油自动注入油缸内部,待液位上涨到指定高度,油缸液位计24发出电信号,CO2压缩机1之回油口的电动阀23执行关闭动作,连接管的电动阀44延时5秒执行打开。当第一储油罐19回油不足时,即达到低液位计22,低液位信号触发,关闭球阀34,延时关闭3秒关闭电动阀41,继续延时3秒打开电磁阀43,然后延时5秒打开电动阀36,储备油罐35的机油在重力作用下注入第一储油罐19,当液位达到预定高液位计21,发出高位信号,立即执行关闭电动阀36,延时2秒关闭电磁阀43;当储备油罐35给予第一储油罐19加油时,触发低液位计37优先执行关闭电动阀36,延时两秒关闭电磁阀43,继续延时2秒打开电动阀41,接着延时30秒打开球阀34,同时发出缺油警报A,若120秒内储备油罐35液位依然低于高液位计38,警报继续,等待看管人员手动加油到高液位为止,若第二储油罐30有足够机油补充储备油罐35到高液位计38,警报自动解除;当储备油罐35油位达到高液位时,触发高液位计38给加油警报器、球阀34、电动阀41,加油警报器停止加油警报器警报,立即关闭球阀34、电动阀41;第二储油罐30运行过程中我们可以通过视镜28观察气液分离器回油时间和回油量大小,当气液分离器回油达到第二储油罐30高液位时,高液位计31发出信号,电动阀33执行打开动作,等待储备油罐35信号打开球阀34、电动阀41,第二储油罐30回油通过管道注入到储备油罐35,当第二储油罐30的油位触及低液位计32时,发出电信号,立即关闭电动阀33。请参照图2所示,其显示出了本发明之第二较佳实施例的具体结构,包括CO2压缩机1、球阀2、电动阀3、油分离器4、泄压阀5、电动阀6、电动阀7、油分离器8、电动阀9、泄压阀10、过滤器11、球阀12、差压计13、球阀14、球阀15、电动阀16、电动阀17、油冷却器18、球阀19、球阀20、球阀21、第一储油罐22、球阀23、高液位计24、低液位计25、电动阀26、液位计27、球阀28、球阀29、球阀30、视镜31、球阀32、第一储油罐33高液位计34、低液位计35、电动阀36、电动阀37、储备油罐38、电动阀39、低液位计40、高液位计41、球阀42、球阀43、电动阀44、减压阀45、电动阀46、电动阀47。所述CO2压缩机1、球阀2、电动阀3、油分离器4、电动阀6、球阀15、气体冷却器48依次连接;所述CO2压缩机1、球阀2、电动阀7、油分离器8、电动阀9、球阀15、气体冷却器48依次连接;所述CO2压缩机1、球阀2、球阀12、差压计13、球阀14、球阀15、气体冷却器48依次连接;所述油分离器4、电动阀17、油冷却器18、球阀19、球阀20、篮式过滤器11、球阀21、第一储油罐22依次连接;所述油分离器8、电动阀16、油冷却器18、球阀19、球阀20、篮式过滤器11、球阀21、第一储油罐22依次连接;所述第一储油罐22、球阀23、电动阀26、CO2压缩机1的回油口依次连接;所述第一储油罐22、电动阀46、电动阀44、减压阀45依次连接;所述第一储油罐22、电磁阀46、球阀43、储备油罐38依次连接;所述第一储油罐22设置高液位计24和低液位计25;所述储备油罐38、电动阀39、第一储油罐22依次连接;所述储备油罐38设有高液位计41和低液位计40;所述储备油罐38、球阀42依次连接;所述电动阀37、电动阀36、第二储油罐33依次连接;所述第二储油罐33设置有高液位计34和低液位计35;所述第二储油罐33、球阀32、视镜31、球阀30、球阀28、雾沫分离器49依次连接。所述差压计13的电信号与电动阀3、7、6、9、16、17连接,执行信号控制,油分离器4、8自动切换,并给予更换或者清洗警报信号;第一储油罐22设有高液位计24和低液位计25,低液位计25控制电磁阀46、电动阀39、电动阀37、电动阀44,高液位计24控制电磁阀46、电动阀39;储备油罐38上的低液位计40输出低液位信号控制电磁阀46、电动阀39、电动阀37、电动阀44及警报器;高液位计41输出高液位信号控制电动阀37、电动阀44,高液位计34和低液位计35分别输出高低液位信号控制电动阀36。工作时,高温中压CO2和机油混合气体通过油分离器4分离,分离后CO2气体经过气体冷却器48冷却后通过管道进入回热器50,油通过重力的作用下通过油分离器4外层集聚到底部排出,经油冷却器18冷却和蓝式过滤器11过滤后,进入第一储油罐22;当油分离器4进出口压差达到5bar时,触发差压计13电信号,发给电动阀3、6、7、9、16、17,电动阀7立即执行开启动作,延时5秒电动阀9执行打开动作,延时30秒打开电动阀16,然后延时5秒关闭电动阀3,继续延迟5秒关闭号电动阀17、6;同时差压计13发送电信号给更换过滤器的警报器进行警报,通知现场人员更换或者清洗油分离器4,更换完毕后,由现场人关闭警报器并复位,油分离器4、8切换依次循环逻辑控制。存储在第一储油罐22的机油受高压侧压力,通过低压侧油缸液位计27发出缺油信号,关闭第一储油罐22与油分离器4、8进口连接管的电动阀47,延时5秒打开油缸进口电动阀26,高压侧油自动注入油缸内部,待液位上涨到指定高度,油缸液位计27发出电信号,CO2压缩机1之回油口的电动阀26执行关闭动作,连接管的电动阀延时5秒执行打开。当第一储油罐22回油不足时,即达到低液位计25,低液位计25触发,关闭电动阀37,延时关闭3秒关闭电动阀44,继续延时3秒打开电动阀46,再继续延时5秒打开电动阀39,储备油罐38的机油在重力作用下注入第一储油罐22,当液位达到预定高位,该高液位计24发出高位信号,立即执行关闭电动阀39,延时2秒关闭电动阀46;当储备油罐38油位不足时,触发低液位计40,发出电信号立即逻辑优先关闭电动阀39,延时两秒关闭电动阀46,继续延时2秒打开电动阀44,接着延时30秒打开电动阀37,同时发出缺油警报,若120秒内储备油罐液位依然低于高液位计41,警报继续,等待看管人员手动加油到高液位为止,若第二储油罐33有足够机油补充储备油罐38到高液位计41,触发电信号给加油警报器、电动阀37、电动阀44,加油警报器停止加油警报器警报,立即关闭电动阀37、电动阀44;第二储油罐33运行过程中我们可以通过视镜31观察气液分离器回油时间和回油量大小,当气液分离器回油达到第二储油罐33高液位时,高液位计34发出信号,电动阀36执行打开动作,等待储备油罐38信号打开电动阀37、电动阀44,第二储油罐33回油通过管道注入到储备油罐38,当第二储油罐33的低液位计35触发时,发出电信号,立即关闭电动阀33。本发明的设计重点在于:本系统是在气体冷却器和回热器之间安装回油系统及在压缩出口与气体冷却器之间安装回油系统,同时在雾沫分离器底部设计二次回油系统,使得内部油在设备与管道之间循环使用、长周期平稳运行,本系统相对原有回油系统回油效率有明显提升10%-30%,回油运行稳定性增强,回油效率提升的同时也提高了换热器热交换效率。该系统采用液位信号与电动阀门联锁,相较原有系统,自动化程度高;运行维护更加方便。以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的技术范围作任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
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