制冷剂蒸气压缩系统的运行的制作方法_3

文档序号:8940469阅读:来源:国知局
制冷剂蒸气或制冷剂液体喷入压缩过程的中间压力级内可以通过将制冷剂蒸气或制冷剂液体喷入从压缩设备20的第一压缩级20a流向第二压缩级20b的制冷剂内实现。在图2示出的制冷剂蒸气压缩系统10的示范性实施例中,将制冷剂蒸气或制冷剂液体喷入压缩过程的中间压力级内可以通过将制冷剂蒸气或制冷剂液体经中间压力端口 26喷入涡旋式压缩机20的压缩腔内实现。
[0037]聚集在闪蒸槽经济器40下部的液体制冷剂由此流过制冷剂管线4并横穿相对于制冷剂流位于蒸发器50上游地内置在制冷剂管线4内的制冷剂主回路膨胀阀55。随着该液体制冷剂横穿第一膨胀设备55,在进入蒸发器50之前液体制冷剂将膨胀为较低的压力和温度。蒸发器50构成了制冷剂蒸发换热器,膨胀的制冷剂与待冷却空气成换热关系地从中流过,制冷剂因此汽化并且通常都会过热。正如通常情况下那样,主膨胀阀55计量通过制冷剂管线4的制冷剂流量以保持离开蒸发器50的制冷剂蒸气内的期望过热水平,从而确保在离开蒸发器的制冷剂中没有液体存在。离开蒸发器50的低压制冷剂蒸气通过制冷剂管线6返回到图1所示实施例中的压缩设备20的第一压缩级或第一压缩机20a的吸入口,或者返回到图2所示实施例中的涡旋式压缩机20的吸入口 22。
[0038]在图2所示的实施例中,制冷剂蒸气压缩系统10包括排放压力到吸入压力的换热器60。换热器60包括内置在制冷剂主回路介于气体冷却器40和副膨胀设备45之间的制冷剂管线4中的第一通道62以及内置在主回路位于蒸发器50下游的制冷剂管线6中并且与第一通道62成换热关系设置的第二通道64。已经横穿过气体冷却器30的高压制冷剂蒸气与已经横穿过蒸发器50的吸入压力制冷剂蒸气成换热关系地流过第一通道62。用这种方式,流过制冷剂管线4的高压制冷剂蒸气被进一步冷却,并且流过制冷剂管线6的低压制冷剂蒸气因此被加热。
[0039]制冷剂蒸气压缩系统10还包括与其操作关联的控制系统用于控制制冷剂蒸气压缩系统10的运行。控制系统包括控制器100,其根据对制冷负载要求、环境条件和各种测量的系统运行参数的考量来确定用于运行制冷剂蒸气压缩系统10的期望运行模式。正如通常情况下那样,控制器100还包括与控制器100操作关联并且设置在遍布系统的选定位置处的各种传感器,用于通过与控制器操作关联的各种传感器来监测各种运行参数。作为示例而非限制性地,控制系统可以包括设置为与闪蒸槽经济器40操作关联以测量分离腔42内压力的压力传感器102,分别用于测量制冷剂吸入温度和压力的温度传感器103和压力传感器104,以及分别用于测量制冷剂排放温度和压力的温度传感器105和压力传感器106。在运输冷藏应用中,制冷剂蒸气压缩系统还可以包括用于测量从货舱200返回蒸发器的空气温度的温度传感器107,并且还可以包括用于监测外界环境条件例如外界空气温度和湿度的传感器(未示出)。压力传感器102,104,106可以是常规的压力传感器例如压力换能器,且温度传感器103,105可以是常规的温度传感器例如热电偶或热敏电阻。
[0040]控制器100处理从各个传感器接收的数据并控制压缩设备20的运行、与制冷剂放热换热器30相关联的风扇34的运行、与蒸发器50相关联的风扇50的运行、主膨胀设备55的运行、副膨胀设备45的运行以及吸入调节阀23的运行或变频驱动器的运行。控制器100还控制蒸气喷射阀43和液体喷射阀53的定位。控制器100将蒸气喷射阀43定位在打开位置用于选择性地允许制冷剂蒸气从闪蒸槽经济器40流动通过制冷剂蒸气喷射管线14以喷入压缩过程的中间级。类似地,控制器100将液体喷射阀53定位在打开位置用于选择性地允许制冷剂液体从闪蒸槽经济器40流动通过制冷剂液体喷射管线18以喷入压缩过程的中间压力级。在图1的实施例中,控制器100还控制卸载阀27的定位以在需要卸载压缩设备20的第一级时选择性地打开卸载阀27从而旁路制冷剂从压缩设备20的中间压力级经过旁路管线16返回到压缩设备20的吸入侧。
[0041]在通常情况下,当制冷剂蒸气压缩系统10处于停机时,也就是当压缩设备20以及风扇44和54均未运行时,控制器100将蒸气喷射流量控制阀43和液体喷射控制阀53定位在关闭位置,由此阻止制冷剂从闪蒸槽经济器40分别流过制冷剂蒸气喷射管线14和制冷剂液体喷射管线18。另外,控制器100将主膨胀阀55、副膨胀阀45和吸入调节阀23中每一个都定位成关闭。分别与经济器制冷剂蒸气喷射管线14和经济器制冷剂蒸气喷射管线18操作关联的流量控制阀43和53都必须要设计为完全密封并阻止所有的经过相应的管线14和18的制冷剂流。因此,如果设置在闪蒸槽经济器40上游的制冷剂管线4内的副膨胀设备45以及设置在闪蒸槽40下游的制冷剂管线4内的主膨胀设备55完全密封并阻止所有的制冷剂从中流过,那么就会在包括闪蒸槽40、位于主膨胀阀55和副膨胀阀45之间的部分制冷剂管线4以及管线14和18内相对于制冷剂流位于流量控制阀43,53上游的相应部分在内的制冷剂回路内形成隔离空间。留存在该隔离空间内的任何制冷剂在停机期间都会被截留。类似地,如果主膨胀设备55和吸入调节设备23完全密封并阻止所有的制冷剂从中流过,那么就会在包括蒸发器制冷剂盘管52、处于主膨胀设备55和蒸发器制冷剂盘管52的入口之间的部分制冷剂管线4以及处于蒸发器制冷剂盘管52的出口和吸入调节阀23之间的部分制冷剂管线6在内的制冷剂回路内形成第二隔离空间。留存在该隔离空间内的任何制冷剂在停机期间都会被截留。
[0042]相对于制冷剂流位于压缩设备20的制冷剂排放口下游并且相对于制冷剂流位于副膨胀阀45上游的制冷剂回路部分在本文中被称作制冷剂回路的高压侧。在运行期间存在于延伸在压缩设备20的制冷剂排放口和副膨胀阀45的入口之间的制冷剂回路部分中的制冷剂运行压力在本文中被称作高压侧运行压力。相对于制冷剂流位于主膨胀阀55下游并且相对于制冷剂流位于压缩设备20的制冷剂吸入口上游的制冷剂回路部分在本文中被称作制冷剂回路的低压侧。在运行期间存在于从主膨胀阀55向下游延伸至压缩设备20的制冷剂吸入口的制冷剂回路部分中的制冷剂运行压力在本文中被称作低压侧运行压力。相对于制冷剂流位于副膨胀阀45下游并且相对于制冷剂流位于副膨胀阀55上游的制冷剂主回路部分以处于低压侧运行压力和高压侧运行压力之间的范围内的制冷剂运行压力运行,并且在本文中被称作中间运行压力。因此,在关闭制冷剂蒸气压缩系统10时,气体冷却器/冷凝器盘管32内的制冷剂处于高压侧运行压力下,蒸发器盘管52内的制冷剂处于低压侧运行压力下,而闪蒸槽40的分离腔42内的制冷剂处于中间运行压力下。
[0043]界定制冷剂管线4,6和蒸发器制冷剂盘管52的管、闪蒸槽40的壳体以及位于制冷剂蒸气压缩系统10低压侧的任意其他制冷剂围阻结构都被设计为在其中容纳制冷剂最高至选定的围阻设计压力而不会发生结构故障和导致的制冷剂从系统中泄漏。在上述的隔离空间内,截留在隔离空间中的制冷剂压力在停机期间通常都会由于制冷剂温度的升高而增大。因此,存在隔离空间内的制冷剂压力超过围阻设计压力的可能。根据本发明的一种应用,制冷剂蒸气压缩系统10体现了降低或消除在停机期间的制冷剂压力超出隔离空间内的围阻设计压力的风险的一种或多种特征。
[0044]在制冷剂蒸气压缩系统10的一个实施例中,主膨胀阀55、副膨胀阀45和吸入调节阀23或变频驱动器均被设计或操作用于确保在处于阀关闭位置时存在穿过其中的最小流动通道。最小流动通道的存在可以通过机械地限制在阀体自身内的阀完全关闭或者通过在处于关闭位置时提供泄漏通路而得以保证。可选地,最小流动通道可以通过在关机时将阀定位在“关闭”位置时由控制器100将阀设定在最小流动面积开口而以电子方式保证。如果处于关闭位置时在每一个阀55,45,23内都存在最小流动通道,那么就会存在贯穿制冷剂主回路的连续的开放制冷剂流动路径而不会存在任何的隔离空间。因此,如图3所示,制冷剂蒸气压缩系统10中的制冷剂压力在停机期间将自然地平衡到位于关闭系统时存在的高压侧运行压力和低压侧运行压力之间的平衡压力PE(j。类似地,制冷剂温度将自然地平衡到位于关闭前的高压侧制冷剂运行温度和关闭前的低压侧制冷剂运行温度之间的平衡温度TE(j。只要制冷剂蒸气压缩系统10低压侧和中间压力部分中的制冷剂围阻部件以超过平衡压力的围阻设计压力进行设计,即可避免停机期间由于过压而损坏的风险。
[0045]在制冷剂蒸气压缩系统10的一个实施例中,第一泄压阀83被设置为与闪蒸槽40操作关联,且第二泄压阀85被设置为与蒸发器50的蒸发器盘管52操作关联。第一泄压阀83可操作以在闪蒸槽40的分离腔42内的压力超过预选最大压力极限时和出现这样的情况时打开。因此,如果在关闭阀45,55,43,53时形成的隔离空间内并且因此包括闪蒸槽40中的分离腔42内截留的制冷剂压力在停机期间超过预选的最大压力极限,那么第一泄压阀83就会打开以建立起与分离腔42和压力汇流体连通的排放通道,制冷剂由此即可从分离腔中排出。随着制冷剂从分离腔42通过打开的第一泄压阀83排出,包含分离腔42的隔离空间内的压力就会下降。一旦分离腔42内的压力降至低于最大压力极限,第一泄压阀83即可关闭
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