本实用新型涉及制冷技术领域，更具体的说，是涉及一种多循环变流量制冷系统。
背景技术：
在需要较低温度制冷时，制冷系统根据使用工况的不同，主要有三种循环制冷系统：
单级循环制冷系统：主要适用于冬季制冷需求。在冬季，室外环境温度不高，制冷系统工作的热源间温差较小，单级压缩可以实现，一般采用多机头并联方式，通过控制压缩机投入运行个数实现流量调节。
双级循环制冷系统：适用于夏季热源间温差较大的工况。在夏季，室外环境温度较高，制冷系统工作的热源间温差较大，冷凝压力与蒸发压力的压差也大，一次节流已经不能满足于压差较大的工况，对于传统的单级压缩系统而言，一般在节流阀后再串联一个节流阀，在单级压缩中进行两次节流，这样单级压缩就能适用于压差较大的工况，但由于单级压缩制冷系统由于受到压缩机吸排气压缩比的增大，由于压缩机余隙容积的存在，压力比提高到一定数值后，压缩机的容积系数变为零，压缩机不再吸气，制冷机虽然在不断运行，制冷量却变为零。单级压缩制冷系统不适用于压缩比(排气压力与吸气压力之比)大于12的低温制冷系统。在现有技术中，当压缩比大于12时通常采用双级压缩制冷系统。双级压缩制冷压缩机组可以由一个电机带动，也可以通过多机头配组实现。双级压缩制冷循环中，工质的压缩过程分为两个阶段进行，来自蒸发器的低压工质蒸气先进入低压压缩机，在其中压缩到中间压力，经过中间冷却后再进入高压压缩机，将其压缩到冷凝压力，排入冷凝器，这样，可使各级压力比适中，由于经过中间冷却，又可使压缩机耗工减少，可靠性、经济型均由提高，但是这种制冷系统复杂，控制系统复杂，很难实现变工质流量的控制。
复叠制冷系统：适用于夏季温差较大的工况。对于工作在温差较大的工况下的制冷系统，复叠制冷系统也是很好的解决方式。热量通过低温级制冷系统的工质吸热，传递给连接低温级制冷系统和高温级制冷系统的冷凝蒸发器，再由高温级制冷系统工质将热量传递到环境中。但是，首先这种传统的复叠制冷系统由于中间换热器的存在，高温级的蒸发温度与低温级的冷凝温度之间存在温差，且这一温差不易控制，这个温差是影响着复叠制冷系统的效率，其次这种传统的复叠制冷系统由两种工质组成，高温级制冷系统采用高温工质，低温级制冷系统采用低温工质。但由于低温工质在常温下处于超临界状态，通常在低温级制冷系统中设膨胀容器，系统复杂，控制系统复杂，而且很难实现变工质流量控制。
综上，对于低温的获取，可以采用多种制冷循环实现，每种循环既具有各自的优点，也具有相应的缺点。目前，一般都是根据主要需要采用相对应的制冷循环方式，不能根据工况的变化而变化，运行成本高、温度波动大。特别是对于实验系统的比较实验都是单独设计方案，实验效果受到系统组成的影响。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种多循环变流量制冷系统，根据工况的不同可以实现单级压缩并联、多机头的双级压缩制冷循环系统、多机头的复叠制冷循环系统的切换，降低初期投资和运行成本。
为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：
一种多循环变流量制冷系统，包括制冷压缩机组、三通阀、换热器、第一节流阀、第二节流阀、冷凝器、蒸发器、第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述制冷压缩机组的第一排气接口通过所述第二阀门与所述换热器的第二接口连接，所述换热器的第三接口与所述三通阀的第一接口连接，所述三通阀的第二接口分别与所述第二节流阀、第三阀门一端连接，所述第二节流阀的另一端通过所述蒸发器与所述制冷压缩机组的第一吸气接口连接，所述第三阀门另一端分别与所述换热器的第一接口和第一阀门的一端连接，所述第一阀门的另一端与所述三通阀的第三接口并联后与所述制冷压缩机组的第二吸气接口连接，所述换热器的第四接口通过所述第一节流阀和冷凝器与所述制冷压缩机组的第二排气接口连接。
所述制冷压缩机组包括多台压缩机，每台所述压缩机的排气端并联连接后分为第一排气接口和第二排气接口，每台所述压缩机的吸气端并联连接后分为第一吸气接口和第二吸气接口，相邻两台所述压缩机的吸气端之间及相邻两台所述压缩机的排气端之间分别串联有调节阀。
以单级压缩并联制冷循环运行时，所述制冷压缩机组中的所有调节阀打开，所述第一阀门、第二阀门关闭，第三阀门打开，所述三通阀的第一接口与第三接口相通，所述三通阀的第一接口与第二接口断开；压缩后的工质经所述制冷压缩机组的第二排气接口进入所述冷凝器中冷凝为高压液体，从所述冷凝器中流出的高压工质经所述第一节流阀节流后经所述换热器、第三阀门后进入第二节流阀节流至低压进入所述蒸发器中蒸发，产生制冷现象，从所述蒸发器出来的低压工质蒸气经所述制冷压缩机组的第一接口进入所述制冷压缩机组，完成单级压缩循环；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机的启停数量实现能量调节。
以两次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环运行时，所述第一阀门关闭，所述第二阀门和第三阀门打开，所述三通阀的第一接口与第三接口相通，所述三通阀的第一接口与第二接口断开；靠近所述制冷压缩机组第二排气接口一侧的压缩机作为高压级系统压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口一侧的压缩机作为低压级系统压缩机；高压级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级系统压缩机与高压级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；压缩至中压后的过热工质经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二阀门进入所述换热器冷却降低过热度后经所述三通阀、制冷压缩机组的第二吸气接口进入所述制冷压缩机组高压级系统压缩机；工质经压缩后经所述制冷压缩机组的第二排气接口进入到所述冷凝器中，从所述冷凝器中流出的高压工质液体经所述第一节流阀进入所述换热器，部分中压工质在所述换热器中蒸发吸热后经所述第三阀门、第二节流阀进入所述蒸发器中蒸发，产生制冷现象，从所述蒸发器出来的低压工质蒸气经所述制冷压缩机组的第一吸气接口进入所述制冷压缩机组的低压级系统压缩机，完成两次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩机的吸气端和排气端的一组调节阀的启闭实现高低压级的流量调节。
作为两次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环运行时，所述第一阀门、第二阀门和第三阀门打开，所述三通阀的第一接口与第三接口相通，所述三通阀的第一接口与第二接口断开；靠近所述制冷压缩机组第二排气接口一侧的压缩机作为高压级系统压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口一侧的压缩机作为低压级系统压缩机；高压级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级系统压缩机与高压级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；压缩至中压后过热工质经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二阀门、换热器进入所述三通阀，从所述三通阀出来的工质与来自所述第一阀门气液混合工质混合后变为中压饱和气体，之后，经所述制冷压缩机组的第二吸气接口进入所述制冷压缩机组的高压级系统压缩机；工质经压缩至高压后由所述制冷压缩机组的第二排气接口进入到所述冷凝器中冷凝为高压液体，从所述冷凝器中流出的高压工质液体经所述第一节流阀节流成中压工质进入所述换热器，在所述换热器中，中压工质液体蒸发吸热后从所述换热器的第一接口出来分为两部分，一部分工质经所述第一阀门与从所述三通阀出来的中压工质混合后经所述制冷压缩机组的第二吸气接口进入所述制冷压缩机组的高压级系统压缩机，另一部分经所述第三阀门、第二节流阀进入所述蒸发器中蒸发，产生制冷现象，从所述蒸发器出来的低压工质蒸气经所述制冷压缩机组的第一吸气接口进入所述制冷压缩机组的低压级系统压缩机，完成两次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩机的吸气端和排气端的一组调节阀的启闭实现高低压级的流量调节。
以复叠制冷循环运行时，所述第一阀门、第二阀门打开，所述第三阀门关闭，所述三通阀的第一接口与第二接口相通，所述三通阀的第一接口与第三接口断开；靠近所述制冷压缩机组第二排气接口一侧的压缩机作为高温级制冷压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口一侧的压缩机作为低温级制冷压缩机；高温级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低温级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低温级系统压缩机与高温级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；压缩至中压的工质经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二阀门进入所述换热器的一侧冷凝，将热量传递给高温级，冷凝后的中压液体经所述三通阀、进入第二节流阀进入所述蒸发器中蒸发，产生制冷现象，之后，工质经所述制冷压缩机组的第一吸气接口进入所述制冷压缩机组的低温级制冷压缩机吸气端；同时，压缩后的工质经所述制冷压缩机组的第二排气接口进入所述冷凝器中冷凝，冷凝后的高压液体经所述第一节流阀节流至中压后进入所述换热器的另一侧蒸发，吸收低温级热量后经所述第一阀门、制冷压缩机组的第二吸气接口进入所述制冷压缩机组的高温级制冷压缩机吸气端，完成复叠制冷循环；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩机的吸气端和排气端的一组调节阀的启闭实现高低温级的流量调节。
所述制冷压缩机组中的压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。
所述第一节流阀和第二节流阀为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型的制冷系统通过不同阀门的启闭，可以根据制冷工况的变化实现单级压缩并联、多机头的双级压缩制冷循环系统、多机头的复叠制冷循环系统的切换，系统切换灵活方便，有利于降低系统初投资，降低系统运行成本，系统运行更稳定。
2、本实用新型的制冷系统当作为单级压缩并联制冷系统运行时，制冷压缩机都可通过启停控制实现能量调节。本实用新型的实验台当作两次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环与两次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环运行时，制冷压缩机组中的压缩机都可以通过启停及对应压缩机调节阀组的开启与关闭改变高压级制冷压缩机与低压级制冷压缩机的投入运行台数与比例，即制冷压缩机组中间部分的任一台制冷压缩机都可以作为高压级制冷压缩机或低压级制冷压缩机使用，便于进行级间能量调节。本实用新型的实验台当作为复叠制冷系统运行时，制冷压缩机组中的压缩机都可以通过启停及对应压缩机调节阀阀组的开启与关闭改变高温级制冷压缩机与低温级制冷压缩机的投入运行台数与比例，即制冷压缩机组中间部分的任一台制冷压缩机都可以作为高温级制冷压缩机或低温级制冷压缩机使用，便于进行级间能量调节。
3、本实用新型系统结构简单，可以简单的进行四种制冷循环的切换。其中本实用新型的复叠制冷系统由单工质组成，不用膨胀容器等装置，系统结构简单。
4、机组转换成单级压缩并联系统运行，可以通过两次节流实现较低温度的获得，同时通过压缩机的启停实现能量调节，更能适用于多种工况的变化；机组转换成双级压缩循环运行，采用变工质流量方式实现控制，高压级制冷系统和低压级制冷系统工质流量配比合理，系统效率高，更能适用于多种工况的变化；机组转换成复叠机组运行，采用变工质流量方式实现控制，高温级制冷系统和低温级制冷系统工质流量配比合理，系统效率高，更能适用于多种工况的变化。
5、本实用新型系统作为实验台时能实现单级压缩两次节流并联制冷循环，能实现两次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环与两次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环，又能实现复叠制冷循环，可以在一个实验台上进行四种循环的比较实验，实验结果准确性高。
附图说明
图1所示为本实用新型多循环变流量制冷系统的结构示意图；
图2所示为制冷压缩机组的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
本实用新型多循环变流量制冷系统的示意图如图1-图2所示，包括制冷压缩机组1、三通阀2、换热器3、第一节流阀4-1、第二节流阀4-2、冷凝器6、蒸发器5、第一阀门7-1、第二阀门7-2和第三阀门7-3。本实施例中，所述制冷压缩机组1包括多台压缩机8，每台所述压缩机8的排气端并联连接后分为第一排气接口1-2和第二排气接口1-3，每台所述压缩机的吸气端并联连接后分为第一吸气接口1-1和第二吸气接口1-4，相邻两台所述压缩机的吸气端之间及相邻两台所述压缩机的排气端之间分别串联有调节阀9。同一台压缩机8相对应排气端与吸气端的调节阀同时打开或同时关闭。所述制冷压缩机组1的第一排气接口1-2通过所述第二阀门7-2与所述换热器3的第二接口连接，所述换热器3的第三接口与所述三通阀2的第一接口连接，所述三通阀2的第二接口分别与所述第二节流阀4-2、第三阀门7-3一端连接，所述第二节流阀4-2的另一端通过所述蒸发器5与所述制冷压缩机组的第一吸气接口1-1连接，所述第三阀门7-3的另一端分别与所述换热器3的第一接口和第一阀门7-1的一端连接，所述第一阀门7-1的另一端与所述三通阀2的第三接口并联后与所述制冷压缩机组的第二吸气接口1-4连接，所述换热器3的第四接口通过所述第一节流阀4-1和冷凝器6与所述制冷压缩机组的第二排气接口1-3连接。
本实用新型的系统可以实现变流量多机头单级压缩并联、多机头的双级压缩制冷循环系统和多机头的复叠制冷循环系统，优选用于实验室系统的比较实验及相关产品的开发。
以单级压缩并联制冷循环运行时，所述制冷压缩机组中的所有调节阀9打开，所述第一阀门7-1、第二阀门7-2关闭，第三阀门7-3打开，所述三通阀2的第一接口与第三接口相通，所述三通阀2的第一接口与第二接口断开。压缩后的工质经所述制冷压缩机组的第二排气接口1-3进入所述冷凝器6中冷凝为高压液体，从所述冷凝器6中流出的高压工质经所述第一节流阀4-1节流后经所述换热器3、第三阀门7-3后进入第二节流阀4-2节流至低压进入所述蒸发器5中蒸发，产生制冷现象，从所述蒸发器5出来的低压工质蒸气经所述制冷压缩机组的第一接口1-1进入所述制冷压缩机组，完成单级压缩循环。通过控制所述制冷压缩机组中压缩机的启停数量实现能量调节。
以两次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环运行时，所述第一阀门7-1关闭，所述第二阀门7-2和第三阀门7-3打开，所述三通阀2的第一接口与第三接口相通，所述三通阀2的第一接口与第二接口断开。靠近所述制冷压缩机组第二排气接口1-3一侧的压缩机作为高压级系统压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口1-2一侧的压缩机作为低压级系统压缩机。高压级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级系统压缩机与高压级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通。压缩至中压后的过热工质经所述制冷压缩机组的第一排气接口1-2、第二阀门7-2进入所述换热器3冷却降低过热度后经所述三通阀2、制冷压缩机组的第二吸气接口1-4进入所述制冷压缩机组高压级系统压缩机。工质经压缩后经所述制冷压缩机组的第二排气接口1-3进入到所述冷凝器6中，从所述冷凝器6中流出的高压工质液体经所述第一节流阀4-1进入所述换热器3，中压工质在所述换热器3中蒸发吸热后经所述第三阀门7-3、第二节流阀4-2进入所述蒸发器5中蒸发，产生制冷现象，从所述蒸发器5出来的低压工质蒸气经所述制冷压缩机组的第一吸气接口1-1进入所述制冷压缩机组1的低压级系统压缩机，完成两次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环。通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩机的吸气端和排气端的一组调节阀的启闭实现高低压级的流量调节。
作为两次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环运行时，所述第一阀门7-1、第二阀门7-2和第三阀门7-3打开，所述三通阀2的第一接口与第三接口相通，所述三通阀2的第一接口与第二接口断开。靠近所述制冷压缩机组第二排气接口1-3一侧的压缩机作为高压级系统压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口1-2一侧的压缩机作为低压级系统压缩机。高压级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级系统压缩机与高压级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通。压缩至中压后过热工质经所述制冷压缩机组的第一排气接口1-2、第二阀门7-2、换热器3进入所述三通阀2，从所述三通阀2出来的工质与来自所述第一阀门7-1的气液混合工质混合后变为中压饱和气体，之后，经所述制冷压缩机组的第二吸气接口1-4进入所述制冷压缩机组1的高压级系统压缩机；工质经压缩至高压后由所述制冷压缩机组的第二排气接口1-3进入到所述冷凝器6中冷凝为高压液体，从所述冷凝器6中流出的高压工质液体经所述第一节流阀4-1节流成中压工质进入所述换热器3，在所述换热器3中，中压工质液体蒸发吸热后从所述换热器3的第一接口出来分为两部分，一部分工质经所述第一阀门7-1与从所述三通阀3出来的中压工质混合后经所述制冷压缩机组的第二吸气接口1-4进入所述制冷压缩机组的高压级系统压缩机，另一部分经所述第三阀门7-3、第二节流阀4-2进入所述蒸发器5中蒸发，产生制冷现象，从所述蒸发器5出来的低压工质蒸气经所述制冷压缩机组的第一吸气接口1-1进入所述制冷压缩机组的低压级系统压缩机，完成两次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环。通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩机的吸气端和排气端的一组调节阀的启闭实现高低压级的流量调节。
以复叠制冷循环运行时，所述第一阀门7-1、第二阀门7-2打开，所述第三阀门7-3关闭，所述三通阀2的第一接口与第二接口相通，所述三通阀2的第一接口与第三接口断开。靠近所述制冷压缩机组第二排气接口1-3一侧的压缩机作为高温级制冷压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口1-2一侧的压缩机作为低温级制冷压缩机。高温级制冷压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低温级制冷压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低温级制冷压缩机与高温级制冷压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通。压缩至中压的工质经所述制冷压缩机组的第一排气接口1-2、第二阀门7-2进入所述换热器3的一侧冷凝，将热量传递给高温级，冷凝后的中压液体经所述三通阀2、第二节流阀4-2进入所述蒸发器5中蒸发，产生制冷现象，之后，工质经所述制冷压缩机组的第一吸气接口1-1进入所述制冷压缩机组的低温级制冷压缩机吸气端。同时，压缩后的工质经所述制冷压缩机组的第二排气接口1-3进入所述冷凝器6中冷凝，冷凝后的高压液体经所述第一节流阀4-1节流至中压后进入所述换热器3的另一侧蒸发，吸收低温级热量后经所述第一阀门7-1、制冷压缩机组的第二吸气接口1-4进入所述制冷压缩机组的高温级制冷压缩机吸气端，完成复叠制冷循环。通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩机的吸气端和排气端的一组调节阀的启闭实现高低温级的流量调节。
其中，所述制冷压缩机组1中的压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。
所述第一节流阀4-1和第二节流阀4-2为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置。
所述第一阀门7-1、第二阀门7-2和第三阀门7-3为电磁阀，或者由手动截止阀、球阀等代替。
本实用新型的制冷系统可实现单级压缩并联循环、两次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环、两次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环、复叠式制冷循环。其中双级压缩制冷循环与复叠制冷循环中制冷压缩机组可以通过控制压缩机的启停及对应压缩机调节阀的打开与关闭实现高低压(温)级压缩机投入台数与比例，级间匹配。
本实用新型多循环制冷系统在具体运用时，制冷压缩机可部分或全部采用定频制冷压缩机，以降低投资。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。