用于平衡压缩机负荷的直冷式制冰系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及一种直冷式制冰系统及其控制方法。


背景技术：

2.作为现有技术的制冰系统，一种方式是直冷式制冰，即制冷剂直接蒸发式制冰系统。另一种方式是间接制冰方式，即由制冷剂冷却中间冷媒介质，再由冷媒介质进行冷却制冰，比如公开号为cn105674654a的中国发明专利申请所公开的“一种节能蓄冷制冰系统”，就是一种间接制冰系统。间接制冰方式的主要缺点是，制冰所需要的冷量均需要经过二次换热。因此制冷压缩机制冷效率低。其还存在制冰不均衡的现象。
3.现有的直冷式制冰系统，一般先将制冰的水注满组合冰模，然后开启压缩冷凝机组，对组合冰模制冷，开始制冰。制冰开始时，冰模中的水温较高，一般为20℃左右，有的地区的水温高达24℃以上，个别特殊情况达到30℃以上。制冰初期压缩机负荷过高，运行工况恶劣，吸汽压力和排汽压力过高，影响到压缩机的使用寿命。而在制冰的后期阶段，用冷负荷小，制冷压缩机控制困难，有回液现象发生。严重时影响制冷机的使用寿命。另外，制冰过程中，由于供冷不均匀，各冰模中的冻结速度差异较大。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于平衡压缩机负荷的直冷式制冰系统及其控制方法，使制冷压缩机的运行工况处于更加可控的平衡状态，制冷更稳定，制冰效率更高。
5.本发明的技术方案如下：用于平衡压缩机负荷的直冷式制冰系统，包括制冰装置，制冰装置包括一组复合冰模，所述的复合冰模包括内置有第一换热管的冰模侧板，制冰系统还包括压缩冷凝机组，压缩冷凝机组通过压缩机供液管连接有第一制冷剂供液集管，第一制冷剂供液集管通过第一制冷剂供液支管连接所述第一换热管的进液端，第一换热管的出液端通过制冷剂回气支管连接有制冷剂回气集管，制冷剂回气集管通过压缩机回气管连接压缩冷凝机组，其特征在于：所述的制冰系统还包括内置于复合冰模侧板中的第二换热管，第二换热管的进液端通过第二制冷剂供液支管连接有第二制冷剂供液集管，第二制冷剂供液集管连接有供液总管，供液总管通过带有冷媒供液控制阀和冷媒水泵的管路连接有冷媒箱；第二换热管的出液端通过制冷剂回液支管连接有制冷剂回液集管，制冷剂回液集管连接有回液总管，回液总管通过冷媒回液控制阀连接所述冷媒箱；制冰装置还包括上盖板和活动底板。
6.优选地，供液总管通过带有热水供水控制阀和热水水泵的管路连接有热水箱；回液总管通过热水回水控制阀连接所述热水箱。
7.优选地，所述的第一换热管和第二换热管均靠在所述冰模侧板上，并且第一换热管和第二换热管互相抵靠，以便于高效换热。
8.所述的制冰系统的控制方法，其特征在于：
第一批制冰的全过程或者第一批制冰前期，开启压缩冷凝机组，并开启冷媒回液控制阀、冷媒水泵和冷媒供液控制阀，边制冰边蓄冷，使冷媒箱中液体达到设定温度；自第二批制冰开始，每一批制冰的注水阶段开启冷媒回液控制阀、冷媒水泵和冷媒供液控制阀，关闭压缩冷凝机组，通过低温冷媒对陆续加注的水进行预冷却；然后开启压缩冷凝机组制冷，并使冷媒回液控制阀、冷媒水泵和冷媒供液控制阀处于开启状态；在制冰后期阶段，关闭压缩冷凝机组，单独由冷媒水泵供冷至制冰结束。
9.优选地，制冰结束后，关闭冷媒水泵，等冷媒回流到冷媒箱后，再关闭冷媒回液控制阀和冷媒供液控制阀；开启热水回水控制阀、热水供水控制阀和热水水泵，开始融冰脱模。
10.本发明的积极效果在于：本发明属于双效制冰方式。既具备直冷式换热效率高的优点，又具备间接制冰压缩机负荷均衡的优点。在制冰过程中压缩冷凝机组供冷与冷媒箱供冷互相配合提供制冰冷能，属于双效制冰方式。同时在制冰过程中冷媒箱的冷媒还具有均衡冷量的功能。
11.本发明系统开启压缩机制冷时，由于冷媒水泵也处于运行状态，所以制冷压缩机的运行工况处于可控的理想工作状态。制冷稳定，制冷效率高。制冷过程中，由于冷媒在冰模侧板内处于流动状态，使整套制冰冰模冷量供给处于相对均匀状态，提高了整体制冰效率。在制冰后期阶段，由于冷媒箱中的冷媒也达到了温度很低的情况，同时蓄冷冷媒水箱具有蓄冷功能。所以，可以停止压缩机，单位由冷媒水泵运行制冷即可。保护了压缩机，延长压缩机的使用寿命，提高整体制冰效率。
附图说明
12.图1是本发明实施例制冰系统的结构和工作原理示意图。
具体实施方式
13.下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
14.如图1，本发明用于平衡压缩机负荷的直冷式制冰系统实施例包括制冰装置1，制冰装置1包括一组复合冰模，所述的复合冰模包括内置有第一换热管的冰模侧板以及冰模上盖板和冰模活动式底板。所述的直冷式制冰系统实施例还包括压缩冷凝机组5，压缩冷凝机组5的压缩机供液管12连接有第一制冷剂供液集管6，第一制冷剂供液集管6通过第一制冷剂供液支管9连接所述第一换热管的进液端，第一换热管的出液端通过制冷剂回气支管2连接有制冷剂回气集管3，制冷剂回气集管3通过压缩机回气管4连接压缩冷凝机组5。
15.制冰装置1还包括位于冰模上端的上盖板1
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1和位于冰模下端的活动底板1
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2，其中上盖板1
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1用于保温，通常在上盖板1
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1上安装注水管，还可以不安装注水管，取下上盖板1
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1注水。注满水后再盖上。其中活动底板1
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2的作用是，制冰结束并且冰块侧壁融化后，打开该活动底板1
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2，冰块靠重力脱出。活动底板1
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2也可以被固定底板代替，这种情况下需要将侧壁融化后的冰块向上吊出。本实施例选择活动底板1
‑
2。
16.所述的直冷式制冰系统实施例还包括冷媒箱16和热水箱21。
17.所述的直冷式制冰系统实施例还包括内置于复合冰模侧板中的第二换热管，第二
换热管的进液端通过第二制冷剂供液支管10连接第二制冷剂供液集管11，第二制冷剂供液集管11连接有供液总管13，供液总管13通过带有冷媒供液控制阀18和冷媒水泵17的管路连接所述冷媒箱16，供液总管13还通过带有热水供水控制阀19和热水水泵20的管路连接所述热水箱21。第二换热管的出液端通过制冷剂回液支管8连接制冷剂回液集管7，制冷剂回液集管7连接有回液总管22，回液总管22通过冷媒回液控制阀15连接所述冷媒箱16，回液总管22还通过热水回水控制阀14连接所述热水箱21。
18.冰模侧板一般为双层金属板，第一换热管和第二换热管均靠在所述金属板上，并且第一换热管和第二换热管互相抵靠，以便于高效换热。
19.本发明实施例的控制方法如下：第一批制冰的全过程或者第一批制冰前期（比如自第一批制冰开始至结束之前2个小时的期间），开启压缩冷凝机组5，并开启冷媒回液控制阀15、冷媒水泵17和冷媒供液控制阀18，边制冰边蓄冷，使冷媒箱16中液体达到设定温度。
20.自第二批制冰开始，每一批制冰的注水阶段（此阶段一般持续30分钟左右）仅开启冷媒回液控制阀15、冷媒水泵17和冷媒供液控制阀18，通过低温冷媒对陆续加注的水进行预冷却。此时，压缩冷凝机组5、热水回水控制阀14、热水供水控制阀19和热水水泵20均处于关闭状态。等水注满时，一般情况下水温能降低5℃左右。
21.然后开启压缩冷凝机组5制冷，并使冷媒回液控制阀15、冷媒水泵17和冷媒供液控制阀18处于开启状态，使冷媒水泵17也处于运行状态。
22.在制冰后期阶段（比如距离制冰结束2小时时），关闭压缩冷凝机组5，单独由冷媒水泵17供冷至制冰结束。
23.制冰结束后，关闭冷媒水泵17，等冷媒回流到冷媒箱16后，再关闭冷媒回液控制阀15和冷媒供液控制阀18。开启热水回水控制阀14、热水供水控制阀19和热水水泵20，开始融冰脱模。
24.该系统还可以将冷媒介质设定上限温度和下限温度。压缩机在上限温度开，到下限温度停，而冷媒水泵17是常开的。此工况下压缩机始终在经济高效的制冷范围内运行，更加经济节能。
25.热水箱21中水的热能可以来源于压缩冷凝机组5，也可以通过其他方式获取。