本发明涉及氨压缩制冷技术领域，特别是涉及一种具有爆炸预防功能的氨压缩制冷系统。
背景技术：
目前，氨压缩制冷系统广泛应用于大型制冷场所中，其具有制冷效果好、效率高、单机功率大的有点，并且在某些工况下热工性能优于氟系统。
对于大型的氨压缩制冷系统，其中的氨充注量可高达几十吨，而氨具有毒性、腐蚀性和易燃易爆性，在建筑防火领域中，其火灾危险性属于乙类，一旦出现大量的泄漏，将造成重大的人员伤亡和严重的经济财产损失。目前，国内因氨压缩制冷系统泄漏而造成爆炸的事故也较多，从而严重限制了氨系统的进一步推广应用。
因此，目前迫切需要开发出一种氨压缩制冷系统，其可以有效地减少氨泄漏可能造成的危害，安全性能高，能够保证用户的使用安全，从而促进氨压缩制冷系统的进一步推广普及。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有爆炸预防功能的氨压缩制冷系统，其可以有效地减少氨泄漏可能造成的危害，安全性能高，能够保证用户的使用安全，从而促进氨压缩制冷系统的进一步推广普及，有利于广泛地生产应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种具有爆炸预防功能的氨压缩制冷系统，包括氨压缩制冷单元和氨气探测报警单元；
所述氨压缩制冷单元，用于对外部的空气进行制冷降温处理；
所述氨压缩制冷单元包括多个功能部件，其中一个或者多个所述功能部件的预设距离处安装有氨气探测报警单元；
所述氨气探测报警单元用于实时检测所安装处的氨气含量，当所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设报警值时，向用户发出报警提示。
其中，每个所述氨气探测报警单元包括至少一个氨气探测器和一个主控制器，其中：
所述氨气探测器，用于实时检测所安装处的氨气含量，然后发送给主控制器；
所述主控制器，与所述氨气探测器相连接，用于当所述氨气探测器所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设报警值时，向用户发出报警提示。
其中，每个氨气探测报警单元还与一个喷水单元相连接，所述喷水单元用于根据用户输入的控制信号或者所连接的氨气探测报警单元发来的喷水控制信号，向外部进行喷水；
相应地，所述氨气探测报警单元还用于当所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设喷水值时，向所连接的喷水单元发出喷水控制信号。
其中，每个所述氨气探测报警单元包括至少一个氨气探测器和一个主控制器，其中：
所述氨气探测器，用于实时检测所安装处的氨气含量，然后发送给主控制器；
所述主控制器还与所述喷水单元相连接，所述喷水单元用于根据所连接的主控制器发来的喷水控制信号，向外部进行喷水；
所述主控制器还用于当所述氨气探测器所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设喷水值时，向所连接的喷水单元发出喷水控制信号。
其中，每个氨气探测报警单元还与一个喷水单元相连接，所述喷水单元用于根据用户输入的控制信号或者所连接的氨气探测报警单元发来的喷水控制信号，向外部进行喷水；
所述氨气探测报警单元用于当所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设喷水值，并且氨气含量值的上升速度大于或者等于预设速率时，向所连接的喷水单元发出喷水控制信号。
其中，每个所述氨气探测报警单元包括至少一个氨气探测器和一个主控制器，其中：
所述氨气探测器，用于实时检测所安装处的氨气含量，然后发送给主控制器；
所述主控制器还与所述喷水单元相连接，所述喷水单元用于根据所连接的主控制器发来的喷水控制信号，向外部进行喷水；
所述主控制器还用于当所述氨气探测器所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设喷水值，并且氨气含量值的上升速度大于或者等于预设速率时，向所连接的喷水单元发出喷水控制信号。
其中，每个所述喷水单元包括至少一个洒水喷头，每个所述洒水喷头的前端安装有水流截止阀，每个所述洒水喷头与同一个消防水泵相连通。
其中，所述氨压缩制冷单元包括压缩机、油分离器、水冷式冷凝器、储液器、节流阀、气液分离器、蒸发器、水箱和冷凝水泵；
所述压缩机依次与所述油分离器、所述水冷式冷凝器、所述储液器相连通，所述储液器通过所述节流阀与所述气液分离器相连通，所述气液分离器分别与所述蒸发器和压缩机相连通，所述水箱通过所述冷凝水泵与所述水冷式冷凝器相连通；
所述安装有所述氨气探测报警单元的功能部件包括压缩机、油分离器、水冷式冷凝器、储液器、节流阀、气液分离器和蒸发器中的一个或者任意多个。
其中，所述压缩机的正上方安装有两个所述氨气探测器和一个所述洒水喷头，所述油分离器上部和水冷式冷凝器上部之间的位置安装有两个所述氨气探测器和一个所述洒水喷头，所述蒸发器的上方安装有两个所述氨气探测器和一个所述洒水喷头，所述压缩机与所述气液分离器之间具有的管路接点上方装有两个所述氨气探测器和一个所述洒水喷头。
其中，所述消防水泵通过管路分别与四个所述洒水喷头相连通，所述消防水泵与所述水箱相连通，所述水箱还与一个冷却塔相连通，所述冷却塔与所述水冷式冷凝器相连通。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种具有爆炸预防功能的氨压缩制冷系统，其可以有效地减少氨泄漏可能造成的危害，安全性能高，能够保证用户的使用安全，从而促进氨压缩制冷系统的进一步推广普及，有利于广泛地生产应用，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种具有爆炸预防功能的氨压缩制冷系统一种具体实施例的结构示意简图；
图中，1为压缩机，2为油分离器，3为水冷式冷凝器，4为储液器，5为节流阀，6为气液分离器；
7为蒸发器，8为管路接点，9为水箱，10为冷凝水泵，11为消防水泵，13为冷却塔，16为水流截止阀，17为氨气探测器，24为洒水喷头。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种具有爆炸预防功能的氨压缩制冷系统，包括氨压缩制冷单元和氨气探测报警单元；
在本发明中，具体实现上，所述氨压缩制冷单元，用于对外部的空气进行制冷降温处理；
所述氨压缩制冷单元包括多个功能部件，其中一个或者多个所述功能部件的预设距离处(例如为上方0.5米的位置)安装有氨气探测报警单元(可以是预设的每个功能部件的预设距离处都分别安装有一个氨气探测报警单元，也可以是相邻的预设多个功能部件共用一个氨气探测报警单元)，所述氨气探测报警单元用于实时检测所安装处的氨气含量，当所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设报警值(例如预设安全值的25％)时，说明氨气发生泄漏，向用户发出报警提示。
需要说明的是，由于氨气是有毒的，对人体容易形成伤害，目前一般氨气在工业厂房中的允许含量不得超过40PPm。因此，在本发明中，所述预设安全值优选为40PPm(百万分之一)，当然根据用户的需要可以进行任意调整。
具体实现上，所述报警提示可以为声光报警提示，所述氨气探测报警单元可以通过向LED灯发送开启控制信号以及向预先录制一段音频的扬声器发出开启控制信号来实现。因此，可以有效提示用户及时采取安全处理措施，以保障安全生产。
对于本发明，具体实现上，为了在氨气发生泄漏时，能够及时对泄漏出来的氨气进行处理，每个氨气探测报警单元还与一个喷水单元相连接，所述喷水单元用于根据用户输入的控制信号或者所连接的氨气探测报警单元发来的喷水控制信号，向外部进行喷水；
相应地，所述氨气探测报警单元还用于当所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设喷水值(例如预设安全值的50％)时，向所连接的喷水单元发出喷水控制信号。
需要说明的是，具体实现上，所述喷水单元和氨气探测报警单元优选为是配套成对使用。
具体实现上，所述氨气探测报警单元还可以用于当所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设喷水值(例如预设安全值的50％)，并且氨气含量值的上升速度大于或者等于预设速率(例如每秒上升1PPm)时，向所连接的喷水单元发出喷水控制信号。
在本发明中，具体实现上，每个所述氨气探测报警单元包括至少一个氨气探测器和一个主控制器，其中：
所述氨气探测器，用于实时检测所安装处的氨气含量，然后发送给主控制器；
所述主控制器，与所述氨气探测器相连接，用于当所述氨气探测器所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设报警值(例如预设安全值的25％)时，说明氨气发生泄漏，向用户发出报警提示。
在本发明中，具体实现上，所述主控制器可以为中央处理器CPU、数字信号处理器DSP或者单片机MCU。
在本发明中，具体实现上，所述与氨气探测器相连接的主控制器具体可以采用西门子公司生产的型号为s7-200CPU224的可编程控制器。
在本发明中，具体实现上，所述氨气探测器可以为任意一种能够实时检测所安装处的氨气含量的探测器，具体可以采用深圳市元特科技有限公司生产的型号为YT-95H-NH3的氨气检测仪，也可以采用深圳市逸云天电子有限公司生产的型号为MIC-300-NH3的氨气变送器。
具体实现上，所述主控制器还与所述喷水单元相连接，所述喷水单元用于根据所连接的主控制器发来的喷水控制信号，向外部进行喷水；
所述主控制器还用于当所述氨气探测器所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设喷水值(例如预设安全值的50％)时，向所连接的喷水单元发出喷水控制信号。
具体实现上，所述主控制器还用于当所述氨气探测器所检测获得的氨气含量值大于或者等于预设喷水值(例如预设安全值的50％)，并且氨气含量值的上升速度大于或者等于预设速率(例如每秒上升1PPm)时，向所连接的喷水单元发出喷水控制信号。
在本发明中，具体实现上，参见图1，所述氨压缩制冷单元具体可以包括压缩机1、油分离器2、水冷式冷凝器3、储液器4、节流阀5、气液分离器6、蒸发器7、水箱9和冷凝水泵10；
所述压缩机1依次与所述油分离器2、所述水冷式冷凝器3、所述储液器4相连通，所述储液器4通过所述节流阀5与所述气液分离器6相连通，所述气液分离器6分别与所述蒸发器7和压缩机1相连通，所述水箱9通过所述冷凝水泵10与所述水冷式冷凝器3相连通。
具体实现上，所述储液器4优选为高压储液器(例如内部压力大于或者等于3.5Mpa的储液器)
需要说明的是，对于所述氨压缩制冷单元，其进行氨压缩制冷的工作流程为：压缩机1将低温低压的氨气(作为制冷剂)压缩成高温高压的过热气体后进入油分离器2，在油分离器2中将氨气和其中的液态油滴分离，然后油回流入压缩机1，而氨气进入水冷式冷凝器3进行冷凝放热，变成液体氨，再流入储液器4，然后液体氨经过节流阀5的节流作用变成两相态，进入气液分离器6，其中的液体进入蒸发器7吸热蒸发成为气体后再进入6气液分离器6，最后气体全部进入压缩机1中，最终完成一个制冷循环过程。
在本发明中，具体实现上，所述安装有所述氨气探测报警单元的功能部件的范围可以包括压缩机1、油分离器2、水冷式冷凝器3、储液器4、节流阀5、气液分离器6和蒸发器7中的一个或者任意多个。这些功能部件所在的区域是氨容易泄漏的区域。需要说明的是，对于现有的一台普通的氨压缩制冷系统来说，根据工程经验和系统结构特定，主要的氨泄漏探测区域为：压缩机及辅助部件(包括压缩机1及附近管路接口)、冷凝器及辅助部件(包括油分离器2，水冷式冷凝器3，储液器4、节流阀5及附近管路接口)、蒸发器及辅助部件(包括气液分离器6，蒸发器7及附近管路接口)和任意一个管路连接处。
在本发明中，具体实现上，每个所述喷水单元包括至少一个洒水喷头，每个所述洒水喷头的前端安装有水流截止阀，每个所述洒水喷头与同一个消防水泵相连通。
在本发明中，需要说明的是，所述水箱9用于储存冷凝水，一方面保证氨压缩制冷单元的冷却用水，另一方面用于提供喷水单元需要的消防用水；所述冷凝水泵10用于实现氨压缩制冷单元冷却用水的循环流动，并提高换热效率；所述消防水泵11用于将水箱9内的水输送到各个洒水喷头，保证喷水单元进行喷水动作时的水量充足；所述冷却塔13用于给循环水降温，降温后的水再流入到水箱9中。
具体实现上，如图1所示，所述压缩机1的正上方安装有两个所述氨气探测器17和一个所述洒水喷头24，所述油分离器2上部和水冷式冷凝器3上部之间的位置安装有两个所述氨气探测器17和一个所述洒水喷头24，所述蒸发器7的上方安装有两个所述氨气探测器17和一个所述洒水喷头24，所述压缩机1与所述气液分离器6之间具有的管路接点8上方装有两个所述氨气探测器17和一个所述洒水喷头24。
参见图1所示，在本发明中，具体实现上，所述消防水泵11通过管路分别与四个所述洒水喷头24相连通，所述消防水泵11与所述水箱9相连通，所述水箱9还与一个冷却塔13相连通，所述冷却塔13与所述水冷式冷凝器3相连通；
每个所述洒水喷头24的前端安装有所述水流截止阀16。
需要说明的是，在常温下，氨在水中的溶解度约为400g/kg，可见水能很好的吸收空气中游离的氨NH3分子。因此，本发明通过有效采用水喷雾的形式，来吸收泄漏的氨气，防止氨气在空气中的含量达到其爆炸下限后遇火源发生爆炸。
本发明针对现有氨压缩制冷系统存在的易泄漏、容易引起爆炸的问题，充分利用氨系统自带水箱，辅助设计能及时发现氨气泄漏的氨气探测报警单元和防止氨气含量超标的喷水单元。
以压缩机1及辅助部件区域为例，说明本发明提供的氨气探测报警单元和防止氨气含量超标的喷水单元的具体工作流程：
正常情况下，氨压缩制冷单元内的氨气不泄漏或者泄漏时间短量少，不会引起氨气探测器17的报警触发，氨气探测报警单元处于准工作状态。当压缩机1及辅助部件出现氨气的泄漏点，持续泄漏时，其附近的氨气会集聚，氨气含量不断上升，一旦达到预设报警值(例如预设安全值的25％)时，就会触发氨气探测报警单元中的主控制器向用户(如氨制冷压缩系统的管理人员)发出报警提示，由用户。如果氨气含量不断上升后大于或者等于预设喷水值(例如预设安全值的50％)，那么氨气探测报警单元中的主控制器会进一步向所连接的喷水单元发出喷水控制信号，由喷水单元进行喷水，防止出现安全隐患。对于图1所示的氨压缩制冷系统来说，将控制开启消防水泵11和洒水喷头24前端的截止阀16，从而水从洒水喷头24喷出，避免空气中的氨气含量继续升高而达到爆炸下限后遇明火爆炸；此时用户可以尽快采取应急措施，关闭氨压缩制冷单元并切断相关电源、禁止各种引火源进入报警区域，并采取措施减少因氨压缩制冷单元停运而可能造成的经济损失。
此外，对于本发明，当冷凝器及辅助部件区域、蒸发器及辅助部件区域以及管路连接处区域出现氨气泄漏时，氨气探测报警单元中的主控制器(例如西门子公司生产的型号为s7-200CPU224的可编程控制器)将向所连接的喷水单元相应发出喷水控制信号，由喷水单元进行喷水，防止出现安全隐患。
对于本发明，为加快水对空气中氨气的吸收作用，每个所述洒水喷头与所述消防水泵之间的连接管路经过氨压缩制冷单元中的蒸发器7(例如经过蒸发器7的背面)，使得水温下降，提高氨在水中的溶解度。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种具有爆炸预防功能的氨压缩制冷系统，其可以有效地减少氨泄漏可能造成的危害，安全性能高，能够保证用户的使用安全，从而促进氨压缩制冷系统的进一步推广普及，有利于广泛地生产应用，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。