冷水机组能量调节结构、能量调节方法以及冷水机组与流程

本发明涉及冷水机组领域，具体而言，涉及一种冷水机组能量调节结构、能量调节方法以及冷水机组。

背景技术：

目前，船用螺杆式冷水机组通过螺杆压缩机滑阀机构移动进行能量调节运行，其能量调节范围约20％～100％。随着客户需求的提高，要求冷水机组运行范围更宽，这时要求压缩机本身卸载到更低能力运行在技术上已经较为困难。

现有技术中采用热气旁通方式对冷水机组进行能量调节，船用螺杆式冷水机组为防止倾斜摇摆，蒸发器多采用干式蒸发器，其热气旁通的方式有两种：直接旁通到压缩机回气端和旁通到蒸发器入口。

然而，高温热气旁通到蒸发器入口会形成气液两相流，加剧了干式蒸发器进液分液不均，进而导致吸气温度波动大，电子膨胀阀开度随之波动，从而最终导致蒸发压力波动。同时，高温热气直接旁通到压缩机回气端会造成排气高温保护，且压缩机长期处在高温下运行会降低其寿命和可靠性。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种冷水机组能量调节结构、能量调节方法以及冷水机组，以至少解决现有技术中的冷水机组的热气旁通方式容易导致压缩机排气温度过高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种冷水机组能量调节结构，包括：气旁通管路，气旁通管路的一端与冷水机组的压缩机的排气端连通，气旁通管路的另一端与压缩机的回气端连通，以使压缩机的排气端排出的部分高温气态冷媒通过气旁通管路返回至压缩机的回气端；喷液冷却管路，喷液冷却管路的一端与冷水机组的冷凝器的排液端连通，喷液冷却管路的另一端与压缩机的回气端连通，以使由冷凝器的排液端排出的液态冷媒经喷液冷却管路降温后喷射至压缩机的回气端。

进一步地，气旁通管路上设置有第一调节阀门，以控制气旁通管路的通断。

进一步地，冷水机组能量调节结构还包括：第一温度传感器，设置在冷水机组的蒸发器的出水端，用于监测蒸发器的出水端的出水温度；其中，第一温度传感器通过控制器与第一调节阀门连接，控制器用于在蒸发器的出水端的出水温度的下降速率大于预设速率时，控制第一调节阀门打开气旁通管路。

进一步地，喷液冷却管路上设置有喷液节流阀，喷液节流阀用于对由冷凝器的排液端排出的液态冷媒进行降温。

进一步地，喷液冷却管路上还设置有第二调节阀门，以控制喷液冷却管路的通断。

进一步地，冷水机组能量调节结构还包括：第二温度传感器，设置在压缩机的排气端，用于监测压缩机的排气端的排气温度；其中，第二温度传感器通过控制器与第二调节阀门连接，控制器用于在压缩机的排气端的排气温度高于预设温度时，控制第二调节阀门打开喷液冷却管路。

根据本发明的第二个方面，提供了一种冷水机组，包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及冷水机组能量调节结构，冷水机组能量调节结构为上述内容的冷水机组能量调节结构。

根据本发明的第三个方面，提供了一种冷水机组能量调节方法，适用于上述内容的冷水机组能量调节结构，冷水机组能量调节方法包括：控制冷水机组的压缩机的排气端与压缩机的回气端连通以使压缩机的排气端排出的部分高温气态冷媒返回压缩机的回气端；控制冷水机组的冷凝器的排液端与压缩机的回气端的连通，以使由冷凝器的排液端排出的液态冷媒喷射至压缩机的回气端。

进一步地，在控制冷水机组的压缩机的排气端与压缩机的回气端连通以使压缩机的排气端排出的部分高温气态冷媒返回压缩机的回气端之前，冷水机组能量调节方法还包括：检测冷水机组的蒸发器的出水端的出水温度；根据出水温度计算压缩机的负荷偏差；当压缩机的实际负荷≤【a】且负荷偏差＜-【b】时，控制压缩机的排气端与压缩机的回气端连通以使压缩机的排气端的部分高温气态冷媒返回压缩机的回气端；当压缩机的实际负荷≤【a】且负荷偏差≥-【b】，或者，压缩机的实际负荷＞【a】时，控制压缩机的排气端与压缩机的回气端断开；其中，【a】为压缩机实际负荷的参考值，-【b】为负荷偏差的参考值。

进一步地，在控制冷水机组的冷凝器的排液端与压缩机的回气端的连通，以使由冷凝器的排液端排出的液态冷媒喷射至压缩机的回气端之前，冷水机组能量调节方法还包括：检测压缩机的排气端的排气温度；比较排气温度与预设温度的大小；其中，控制冷水机组的冷凝器的排液端与压缩机的回气端的连通，以使由冷凝器的排液端排出的液态冷媒喷射至压缩机的回气端包括：在排气温度大于预设温度时，控制冷水机组的冷凝器的排液端与压缩机的回气端的连通，以使由冷凝器的排液端排出的液态冷媒喷射至压缩机的回气端。

进一步地，当排气温度≥【c】℃时，控制冷水机组的冷凝器的排液端与压缩机的回气端的连通；当【c】℃＞排气温度＞【d】℃时，控制冷水机组的冷凝器的排液端与压缩机的回气端的通断状态保持原状；当排气温度＜【d】时，控制冷水机组的冷凝器的排液端与压缩机的回气端断开；其中，【c】为压缩机工作的高温阈值，【d】为压缩机工作的正常温度。

进一步地，在控制冷水机组的冷凝器的排液端与压缩机的回气端的连通，以使由冷凝器的排液端排出的液态冷媒喷射至压缩机的回气端之前，冷水机组能量调节方法还包括：对由冷凝器的排液端排出并喷射至压缩机的回气端的液态冷媒进行降温。

应用本发明技术方案的冷水机组能量调节结构，包括：气旁通管路和喷液冷却管路，气旁通管路的一端与冷水机组的压缩机的排气端连通，气旁通管路的另一端与压缩机的回气端连通，以使压缩机的排气端排出的部分高温气态冷媒通过气旁通管路返回至压缩机的回气端；喷液冷却管路的一端与冷水机组的冷凝器的排液端连通，喷液冷却管路的另一端与压缩机的回气端连通，以使由冷凝器的排液端排出的液态冷媒经喷液冷却管路降温后喷射至压缩机的回气端。从而在冷水机组运行过程中，在保证冷水机组具有更宽的调节范围的同时，确保压缩机的排气温度保持在正常温度范围内，解决了现有技术中为满足冷水机组宽范围运行的要求而直接将压缩机的排气端旁通至压缩机的回气端导致压缩机排气温度较高的问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例可选的冷水机组能量调节结构在冷水机组中的布置结构示意图；

图2是根据本发明实施例可选的冷水机组能量调节结构的其中一个控制结构框图；以及

图3是根据本发明实施例可选的冷水机组能量调节结构的另一个控制结构框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、气旁通管路；20、压缩机；30、喷液冷却管路；40、冷凝器；50、第一调节阀门；60、第一温度传感器；70、蒸发器；80、控制器；90、喷液节流阀；100、第二调节阀门；110、第二温度传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

根据本发明实施例的冷水机组能量调节结构，如图1所示，包括：气旁通管路10和喷液冷却管路30，气旁通管路10的一端与冷水机组的压缩机20的排气端连通，气旁通管路10的另一端与压缩机20的回气端连通，以使压缩机20的排气端排出的部分高温气态冷媒通过气旁通管路10返回至压缩机20的回气端；喷液冷却管路30的一端与冷水机组的冷凝器40的排液端连通，喷液冷却管路30的另一端与压缩机20的回气端连通，以使由冷凝器40的排液端排出的液态冷媒经喷液冷却管路30降温后喷射至压缩机20的回气端。

应用本发明本实施例的冷水机组能量调节结构，包括：气旁通管路10和喷液冷却管路30，气旁通管路10的一端与冷水机组的压缩机20的排气端连通，气旁通管路10的另一端与压缩机20的回气端连通，以使压缩机20的排气端排出的部分高温气态冷媒通过气旁通管路10返回至压缩机20的回气端；喷液冷却管路30的一端与冷水机组的冷凝器40的排液端连通，喷液冷却管路30的另一端与压缩机20的回气端连通，以使由冷凝器40的排液端排出的液态冷媒经喷液冷却管路30降温后喷射至压缩机20的回气端。从而在冷水机组运行过程中，在保证冷水机组具有更宽的调节范围的同时，确保压缩机20的排气温度保持在正常温度范围内，解决了现有技术中为满足冷水机组宽范围运行的要求而直接将压缩机20的排气端旁通至压缩机20的回气端导致压缩机20排气温度较高的问题。

具体实施时，为了能够根据冷水机组出水温度灵活调节冷水机组的能量输出，气旁通管路10上设置有第一调节阀门50，气旁通管路10用于控制气旁通管路10的通断；在冷水机组的蒸发器70的出水端设置第一温度传感器60，第一温度传感器60用于监测蒸发器70的出水端的出水温度。如图2所示，第一温度传感器60通过控制器80与第一调节阀门50连接，当蒸发器70的出水端的出水温度的下降速率大于预设速率时，即表示冷水机组的冷媒循环量较大，压缩机20的能量输出较大，此时，控制器80控制第一调节阀门50将气旁通管路10打开，使压缩机20的排气端排出的部分气态冷媒重新返回压缩机20的回气端，减小进入冷凝器40和蒸发器70的冷媒量，使整个冷水机组的冷媒循环量降低，从而使蒸发器70的出水端温度保持在适合的温度，从而解决压缩机20卸载到最小负荷时，蒸发器70的出水温度依然较低的问题，扩大冷水机组的能量调节范围。

而将压缩机20的排气端的气态冷媒重新返回压缩机20的回气端会导致压缩机20排气温度过高，引起排气高温保护，同时影响压缩机的可靠性和寿命。为解决此问题，通过喷液冷却管路30将冷凝器40的排液端排出的液态冷媒经喷液冷却管路30降温后喷射至压缩机20的回气端，能够有效解决压缩机20温度过热的问题。

具体地，喷液冷却管路30上设置有喷液节流阀90，喷液节流阀90用于对由冷凝器40的排液端排出的液态冷媒进行节流降温，并将节流降温的液态冷媒喷射至压缩机20的回气端，从而有效控制压缩机20的温度过热的问题，保证压缩机20在低负荷下长期运行。

为了实现对喷液冷却管路30工作过程的控制，喷液冷却管路30上还设置有第二调节阀门100，第二调节阀门100控制喷液冷却管路30的通断从而控制冷凝器40的排液端排出的液态冷媒向压缩机20的回气端的喷射的开启和停止。

为了能够根据压缩机20在工作过程中的排气温度控制是否向其回气端喷射来自冷凝器40的液态冷媒，在压缩机20的排气端设置第二温度传感器110，第二温度传感器110用于监测压缩机20的排气端的排气温度；其中，如图3所示，第二温度传感器110通过控制器80与第二调节阀门100连接，控制器80用于在压缩机20的排气端的排气温度高于预设温度时，控制第二调节阀门100打开喷液冷却管路30以向压缩机20的排气端喷射经过降温后的液态冷媒。预设温度为压缩机20工作过程中温度过高的临界点值。

在本实施例中，冷水机组主要由压缩机20、冷凝器40、蒸发器70、电子膨胀阀、电磁阀、球阀、干燥过滤器等部件组成，其中，压缩机20为半封闭式螺杆压缩机，冷凝器40为满液式冷凝器，蒸发器70为干式蒸发器。

此外还增加了气旁通管路10和喷液冷却管路30，气旁通管路10上设置有第一调节阀门50，第一调节阀门50为气旁通电磁阀；喷液冷却管路30上设置有第二调节阀门100，第二调节阀门100为喷液电磁阀。喷液冷却热气直接旁通到压缩机20的回气端的控制思路如下：

当压缩机20的实际负荷≤【a】且负荷偏差＜-【b】时，第一调节阀门50打开；

当压缩机20的实际负荷≤【a】且负荷偏差≥-【b】时，第一调节阀门50关闭；

当压缩机20的实际负荷＞【a】时，第一调节阀门50关闭。

其中，【a】为压缩机20实际负荷的参考值，-【b】为负荷偏差的参考值。

在实际操作中，压缩机20的实际负荷根据压缩机20内的滑阀的位置来确定，负荷偏差等于目标出水温度与实际出水温度的差值。

压缩机20开启后：当排气温度≥【c】℃时，第二调节阀门100打开；当【c】℃＞排气温度＞【d】℃时，第二调节阀门100保持原状；当【d】≥排气温度时，第二调节阀门100关闭。

其中，【c】为压缩机20工作的高温阈值，【d】为压缩机20工作的正常温度。

根据本发明的第二个实施例，提供了一种冷水机组，包括压缩机20、冷凝器40、蒸发器70以及冷水机组能量调节结构，冷水机组能量调节结构为上述实施例的冷水机组能量调节结构。应用上述实施例的冷水机组能量调节结构的冷水机组，在运行过程中，保证冷水机组具有更宽的调节范围的同时，确保压缩机20的排气温度保持在正常温度范围内，解决了现有技术中为满足冷水机组宽范围运行的要求而直接将压缩机20的排气端旁通至压缩机20的回气端导致压缩机20排气温度较高的问题。

根据本发明的第三个实施例，提供了一种冷水机组能量调节方法，该调节方法适用于上述实施例的冷水机组能量调节结构，冷水机组能量调节方法包括以下步骤：

步骤s103：控制冷水机组的压缩机20的排气端与压缩机20的回气端连通以使压缩机20的排气端排出的部分高温气态冷媒返回压缩机20的回气端；

步骤s106：控制冷水机组的冷凝器40的排液端与压缩机20的回气端的连通，以使由冷凝器40的排液端排出的液态冷媒喷射至压缩机20的回气端。

应用本实施例的冷水机组能量调节方法，通过使压缩机20的排气端排出的部分高温气态冷媒通过气旁通管路10返回至压缩机20的回气端，同时使冷凝器40的排液端排出的液态冷媒经喷液冷却管路30降温后喷射至压缩机20的回气端。从而在冷水机组运行过程中，在保证冷水机组具有更宽的调节范围的同时，确保压缩机20的排气温度保持在正常温度范围内，解决了现有技术中为满足冷水机组宽范围运行的要求而直接将压缩机20的排气端旁通至压缩机20的回气端导致压缩机20排气温度较高的问题。

具体地，在步骤s103：控制冷水机组的压缩机20的排气端与压缩机20的回气端连通以使压缩机20的排气端排出的部分高温气态冷媒返回压缩机20的回气端之前，本实施例的冷水机组能量调节方法还包括：

步骤s101：检测冷水机组的蒸发器70的出水端的出水温度；

步骤s102：根据出水温度计算压缩机20的负荷偏差；

当压缩机20的实际负荷≤【a】且负荷偏差＜-【b】时，控制压缩机20的排气端与压缩机20的回气端连通以使压缩机20的排气端的部分高温气态冷媒返回压缩机20的回气端；

当压缩机20的实际负荷≤【a】且负荷偏差≥-【b】，或者，压缩机20的实际负荷＞【a】时，控制压缩机20的排气端与压缩机20的回气端断开；

其中，【a】为压缩机20实际负荷的参考值，-【b】为负荷偏差的参考值。

在实际操作中，压缩机20的实际负荷根据压缩机20内的滑阀的位置来确定，负荷偏差等于目标出水温度与实际出水温度的差值。

在本发明实施中，在检测到蒸发器70的出水端的出水温度后，也可根据蒸发器70的出水端的出水温度的下降速率的大小控制冷水机组的压缩机20的排气端与压缩机20的回气端是否连通。

具体地，在出水温度的下降速率大于预设速率时，控制冷水机组的压缩机20的排气端与压缩机20的回气端连通以使压缩机20的排气端的部分高温气态冷媒返回压缩机20的回气端。

通过比较冷水机组的蒸发器70的出水端的出水温度与设定的预设速率进行比较，从而决定是否将压缩机20的排气端的气态冷媒返回其回气端，能够有效解决压缩机20卸载到最小负荷时，蒸发器70的出水温度依然较低的问题，扩大冷水机组的能量调节范围。

进一步地，在步骤s106：在控制冷水机组的冷凝器40的排液端与压缩机20的回气端的连通，以使由冷凝器40的排液端排出的液态冷媒喷射至压缩机20的回气端之前，冷水机组能量调节方法还包括：

步骤s104：检测压缩机20的排气端的排气温度；

步骤s105：比较排气温度与预设温度的大小；

其中，步骤s106具体为：在排气温度大于预设温度时，控制冷水机组的冷凝器40的排液端与压缩机20的回气端的连通，以使由冷凝器40的排液端排出的液态冷媒喷射至压缩机20的回气端。

具体地，压缩机20开启后：当排气温度≥【c】℃时，第二调节阀门100打开；当【c】℃＞排气温度＞【d】℃时，第二调节阀门100保持原状；当【d】≥排气温度时，第二调节阀门100关闭。

其中，【c】为压缩机20工作的高温阈值，【d】为压缩机20工作的正常温度。

通过检测压缩机20的排气端的排气温度，并根据排气温度与设定的预设温度的比较结果，确定是否将冷凝器40的排液端排出的液态冷媒喷射至压缩机20的回气端，能够在压缩机20的温度过高时对压缩机20进行降温，在压缩机20排气温度正常时，使冷凝器40的排液端的液态冷媒全部进入蒸发器70内，确保冷水机组运行过程中的冷媒的循环量，从而确保冷水机组工作的效能。

进一步地，由冷凝器40的排液端排出的液态冷媒温度较高，为了能够更好地对压缩机20进行降温，在将冷凝器40的排液端排出的液态冷媒喷射至压缩机20的回气端之前，还需要对由冷凝器40的排液端排出并喷射至压缩机20的回气端的液态冷媒进行降温。降温工作由设置在喷液冷却管路30上的喷液节流阀90进行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。