冷水机组及其控制方法与流程

本发明涉及冷水机组技术领域，特别是涉及一种冷水机组及其控制方法。

背景技术：

部分冷水机组在运行时带有热回收功能，而冷媒在热回收器内过度冷凝会导致液态冷媒产生，液态冷媒被高速气态冷媒带入翅片冷凝器后，会在翅片冷凝器中蒸发，从而导致翅片冷凝器的出口无过冷度，影响性能。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种冷水机组及其控制方法，能够保证冷水机组的性能。

其技术方案如下：

一种冷水机组，包括：压缩机、热回收器、气液分离器及冷凝器，所述压缩机的排气端、所述热回收器、所述气液分离器、所述冷凝器及所述压缩机的进气端连通并配合形成第一循环回路，所述压缩机的排气端、所述热回收器、所述气液分离器及所述压缩机的进气端连通并配合形成第二循环回路；其中，所述气液分离器包括相互连通的气液进口、出气口及出液口，所述热回收器与所述气液分离器通过所述气液进口连通，所述冷凝器与所述气液分离器通过所述出气口连通，所述压缩机的进气端与所述气液分离器通过所述出液口连通。

上述的冷水机组中，当冷媒在热回收器中过度冷凝并产生液态冷媒后，气液两相的冷媒通过气液分离器的气液进口进入到气液分离器中，然后，液态冷媒通过气液分离器的出液口直接流出，气态冷媒通过气液分离器的出气口进入到冷凝器中。上述的冷水机组中，由于在热回收器与冷凝器之间设置了气液分离器，气液两相的冷媒经过分离后只有气态冷媒进入到冷凝器中，如此，冷凝器内不会出现蒸发现象，从而保证冷凝器的出口具有一定的过冷度，保证性能。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述气液分离器包括筒体，所述筒体上开设有间隔设置的所述气液进口、所述出气口及所述出液口。

在其中一个实施例中，所述气液进口及所述出气口位于所述出液口沿重力方向的上方。

在其中一个实施例中，所述气液分离器还包括设置于所述筒体内的导管，所述导管设有弯折通道，所述弯折通道的进口与所述气液进口连通，所述弯折管道的出口与所述筒体的内部连通。

在其中一个实施例中，所述的冷水机组还包括第一阀门及第二阀门，所述第一阀门设置于所述第一循环回路上并位于所述气液分离器与所述冷凝器之间的支路上，所述第二阀门设置于所述第二循环回路上并位于所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路上。

在其中一个实施例中，所述冷凝器为至少两个，至少两个所述冷凝器相互并联，且每个所述冷凝器的进口均与所述出气口连通，每个所述冷凝器的出口均与所述压缩机的进气端连通。

在其中一个实施例中，所述的冷水机组还包括至少两个第一阀门，且至少两个所述第一阀门与至少两个所述冷凝器一一对应，每个所述冷凝器与所述气液分离器之间的支路上均设置有所述第一阀门。

在其中一个实施例中，所述的冷水机组还包括蒸发器，所述蒸发器设置于所述第一循环回路上并位于所述冷凝器与所述压缩机的进气端之间的支路上，且所述蒸发器设置于所述第二循环回路上并位于所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路上。

在其中一个实施例中，所述的冷水机组还包括膨胀阀，所述膨胀阀设置于所述第一循环回路上并位于所述冷凝器与所述蒸发器之间的支路上，且所述膨胀阀设置于所述第二循环回路上并位于所述气液分离器与所述蒸发器之间的支路上。

在其中一个实施例中，所述的冷水机组还包括换热量检测元件，所述换热量检测元件用于检测所述热回收器回收的热量。

在其中一个实施例中，所述冷凝器为翅片冷凝器。

本技术方案还提供了一种如上所述的冷水机组的控制方法，包括：

获取所述热回收器回收的热量；

根据所述热回收器回收的热量控制所述气液分离器与所述冷凝器之间的支路的通断状态、以及所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路的通断状态。

在其中一个实施例中，所述根据所述热回收器回收的热量控制所述气液分离器与所述冷凝器之间的支路的通断状态、以及所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路的通断状态包括：

当所述热回收器回收的热量小于或等于第一预设值时，控制所述气液分离器与所述冷凝器之间的支路导通，并控制所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路断开；

当所述热回收器回收的热量大于第一预设值时，控制所述气液分离器与所述冷凝器之间的支路导通，并控制所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路导通。

在其中一个实施例中，所述根据所述热回收器回收的热量控制所述气液分离器与所述冷凝器之间的支路的通断状态、以及所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路的通断状态还包括：

当所述热回收器回收的热量大于第二预设值时，控制所述气液分离器与所述冷凝器之间的支路断开，并控制所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路导通，其中，所述第二预设值大于所述第一预设值。

在其中一个实施例中，所述冷凝器为两个，两个所述冷凝器相互并联，且每个所述冷凝器的进口均与所述出气口连通，每个所述冷凝器的出口均与所述压缩机的进气端连通；

所述根据所述热回收器回收的热量控制所述气液分离器与所述冷凝器之间的支路的通断状态、以及所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路的通断状态包括：

当所述热回收器回收的热量小于或等于第一预设值时，控制所述气液分离器与所有的所述冷凝器之间的支路导通，并控制所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路断开；

当所述热回收器回收的热量大于所述第一预设值且小于或等于第二预设值时，控制所述气液分离器与其中一个所述冷凝器之间的支路断开，且控制所述气液分离器与另一个所述冷凝器之间的支路导通，并控制所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路导通；

当所述热回收器回收的热量大于第二预设值时，控制所述气液分离器与所有的所述冷凝器之间的支路断开，并控制所述气液分离器与所述压缩机的进气端之间的支路导通。

附图说明

图1为本发明一实施例中的冷水机组的结构示意图；

图2为本发明一实施例中的气液分离器的结构示意图；

图3为本发明一实施例中的冷水机组的控制方法的原理图一；

图4为本发明一实施例中的冷水机组的控制方法的原理图二；

图5为本发明一实施例中的冷水机组的控制方法的原理图三。

附图标记说明：

10、冷水机组，100、压缩机，200、热回收器，300、气液分离器，310、筒体，311、气液进口，312、出气口，313、出液口，320、导管，400、冷凝器，500、膨胀阀，600、蒸发器，700、换热量检测元件，800、第一阀门，900、第二阀门。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1所示，一实施例涉及的一种冷水机组10，包括：压缩机100、热回收器200、气液分离器300及冷凝器400，压缩机100的排气端、热回收器200、气液分离器300、冷凝器400及压缩机100的进气端连通并配合形成第一循环回路，压缩机100的排气端、热回收器200、气液分离器300及压缩机100的进气端连通并配合形成第二循环回路；其中，气液分离器300包括相互连通的气液进口311、出气口312及出液口313，热回收器200与气液分离器300通过气液进口311连通，冷凝器400与气液分离器300通过出气口312连通，压缩机100的进气端与气液分离器300通过出液口313连通。

具体地，压缩机100的排气端、热回收器200的进口、热回收器200的出口、气液分离器300的气液进口311、气液分离器300的出气口312、冷凝器400的进口、冷凝器400的出口及压缩机100的进气端通过管道连通；气液分离器300的出液口313与压缩机100的进气端可以通过管道直接连通；或气液分离器300的出液口313与压缩机100的进气端之间的支路上可以设置一段换热面积很小的换热器，当液态冷媒经过该换热器时并不会发生蒸发。

其中，以上所述的冷凝器400可以为翅片冷凝器400，以上所述的热回收器200可以为热回收壳管。

上述的冷水机组10中，当冷媒在热回收器200中过度冷凝并产生液态冷媒后，气液两相的冷媒通过气液分离器300的气液进口311进入到气液分离器300中，然后，液态冷媒通过气液分离器300的出液口313流出，气态冷媒通过气液分离器300的出气口312进入到冷凝器400中。上述的冷水机组10中，由于在热回收器200与冷凝器400之间设置了气液分离器300，气液两相的冷媒经过分离后只有气态冷媒进入到冷凝器400中，如此，冷凝器400不会出现蒸发现象，从而保证冷凝器400的出口具有一定的过冷度，保证性能。

在其中一个实施例中，冷水机组10还包括蒸发器600，蒸发器600设置于第一循环回路上并位于冷凝器400与压缩机100的进气端之间的支路上，且蒸发器600设置述第二循环回路上并位于气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路上。其中，所述的蒸发器600可以是壳管蒸发器600

进一步地，冷水机组10还包括膨胀阀500，膨胀阀500设置于第一循环回路上并位于冷凝器400与蒸发器600之间的支路上，且膨胀阀500设置于第二循环回路上并位于气液分离器300与蒸发器600之间的支路上。膨胀阀500能够将从气液分离器300的出液口313流出的液态冷媒及从冷凝器400的出口流出的液态冷媒进行节流，使中温高压的液态冷媒通过其节流作用成为低温低压的湿蒸汽。

上述的冷水机组10中，当冷媒在热回收器200中过度冷凝并产生液态冷媒后，气液两相的冷媒通过气液分离器300的气液进口311进入到气液分离器300中，然后，液态冷媒通过气液分离器300的出液口313进入到蒸发器600，气态冷媒通过气液分离器300的出气口312进入到冷凝器400中、并在冷凝器400中冷凝成液体后进入到蒸发器600中。上述的冷水机组10中，由于在热回收器200与冷凝器400之间设置了气液分离器300，气液两相的冷媒经过分离后只有气态冷媒进入到冷凝器400中，如此，冷凝器400不会出现蒸发现象，从而保证冷凝器400的出口具有一定的过冷度，从而避免出现进入到蒸发器600的液态冷媒不足的现象，保证性能。

如图2所示，在其中一个实施例中，气液分离器300包括筒体310，筒体310上开设有间隔设置的气液进口311、出气口312及出液口313。筒体310的内部中空，且筒体310上开设有贯穿筒体310的气液进口311、贯穿筒体310出气口312及贯穿筒体310出液口313，且气液进口311、出气口312及出液口313在筒体310上相互间隔。

进一步地，气液进口311及出气口312位于出液口313沿重力方向的上方。如此，当气液两相的冷媒通过气液进口311进入到气液分离器300的内部时，液态冷媒受重力影响降落，通过出液口313流出，气态冷媒从上方的出气口312排出，有利于气态冷媒和液态冷媒的分离。

具体地，气液进口311及出气口312开设于筒体310的顶部，出液口313开设于筒体310的底部。所有的液态冷媒受重力影响必将落到筒体310的底部，通过将出液口313开设在筒体310的底部，有利于将所有的液态冷媒排出。

更进一步地，气液分离器300还包括设置于筒体310内的导管320，导管320设有弯折通道，弯折通道的进口与气液进口311连通，弯折管道的出口与筒体310的内部连通。由于气态冷媒在冷水机组10中的运动速率高，当液态冷媒被高速的气态冷媒带入到气液分离器300中后，液态冷媒的运动速率也比较高，当高速的液态冷媒进入到导管320的弯折通道后，弯折通道能够给液态冷媒施加阻力，降低液态冷媒的运动速度。

如图1所示，在其中一个实施例中，冷水机组10还包括第一阀门800及第二阀门900，第一阀门800设置于第一循环回路上并位于气液分离器300与冷凝器400之间的支路上，第二阀门900设置于第二循环回路上并位于气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路上。第一阀门800用于控制气液分离器300与冷凝器400之间的支路的通断，第二阀门900用于控制气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路的通断。

具体到本实施例中，第二阀门900设置于第二循环回路上并位于气液分离器300与膨胀阀500之间的支路上。

上述的冷水机组10中，当热回收器200回收的热量小于或等于第一预设值时，此时热回收器200内的冷媒不会过度冷凝导致液态冷媒的产生，这时可以打开第一阀门800，使气液分离器300与冷凝器400之间的支路导通，关闭第二阀门900，使气液分离器300与膨胀阀500之间的支路断开。如此，冷媒可以经过气液分离器300进入到冷凝器400中，然后再通过膨胀阀500进入到蒸发器600中。当热回收器200回收的热量大于第一预设值时，此时热回收器200内的冷媒过度冷凝从而导致液态冷媒产生，这时可以打开第一阀门800，使气液分离器300与冷凝器400之间的支路导通，打开第二阀门900，使气液分离器300与膨胀阀500之间的支路导通。如此，气液两相的冷媒通过气液分离器300的气液进口311进入到气液分离器300中，然后，液态冷媒通过气液分离器300的出液口313再经过膨胀阀500进入到蒸发器600，气态冷媒通过气液分离器300的出气口312进入到冷凝器400中、并在冷凝器400中冷凝成液体后再通过膨胀阀500进入到蒸发器600中。

其中，所述的第一预设值可以是热回收器200的设计额定值的0.75-0.85倍，具体地，所述的第一预设值是热回收器200的设计额定值的0.8倍。

在其中一个实施例中，冷凝器400为至少两个，至少两个冷凝器400相互并联，且每个冷凝器400的进口均与气液分离器300的出气口312连通，每个冷凝器400的出口均与压缩机100的进气端连通。通过至少两个冷凝器400相互并联，可以增大整个冷水机组10的换热面积。

具体到本实施例中，每个冷凝器400的出口均与膨胀阀500的进口连通

进一步地，第一阀门800为至少两个，且至少两个第一阀门800与至少两个冷凝器400一一对应，每个冷凝器400与气液分离器300之间的支路上均设置有第一阀门800。如此，每个冷凝器400与气液分离器300之间的支路的通断都可以通过该支路上的第一阀门800控制，从而改变整个冷水机组10的换热面积。

具体到本实施例中，冷凝器400及第一阀门800均为两个。当热回收器200回收的热量小于第一预设值时，此时从热回收器200出来的冷媒均为气态冷媒，且气态冷媒的温度都比较高，可以将两个第一阀门800都打开，使得整个冷水机组10的换热面积增大，以保障在冷凝器400的出口具有一定的过冷度，其中，该过冷度可以是5℃-10℃。当热回收器200回收的热量大于第一预设值且小于或等于第二预设值时，此时从热回收器200出来的冷媒为气液两相冷媒，且气态冷媒的温度相对较低，可以打开其中一个第一阀门800，关闭另一个第一阀门800，以保障在冷凝器400的出口具有一定的过冷度。

其中，所述的第二预设值可以是热回收器200的设计额定值的1.15-1.3倍，具体地，所述的第一预设值是热回收器200的设计额定值的1.2倍。

进一步地，当热回收器200回收的热量大于第二预设值时，此时从热回收器200中出现大量的液态冷媒，这时可以关闭第一阀门800，打开第二阀门900，使液态冷媒直接通过膨胀阀500进入到蒸发器600中。

在其中一个实施例中，冷水机组10还包括换热量检测元件700，换热量检测元件700用于检测热回收器200回收的热量。上述的第一阀门800及第二阀门900均为电子阀，冷水机组10还包括控制元件，第一阀门800、第二阀门900及换热量检测元件700均与控制元件电性连接，如此，整个冷水机组10可以实现自动控制，智能化程度高。

具体地，控制元件的处理芯片可以但不限于单片机、arm(advancedriscmachine：高端精简指令集机器)和fpga(field－programmablegatearray：现场可编程门阵列)；换热量检测元件700包括设置在热回收器200的进口处的第一温度传感器、设置在热回收器200的出口处的第二温度传感器、及用于检测经过热回收器200的水的水流量计，控制元件可以根据第一温度传感器、第二温度传感器及水流量计的检测值计算出热回收器200回收的热量。

如图1、图3所示，一实施例还涉及一种冷水机组10的控制方法，包括：

s100，获取热回收器200回收的热量。

具体地，控制元件通过如上的换热量检测元件700获取热回收器200回收的热量。

s200，根据热回收器200回收的热量控制气液分离器300与冷凝器400之间的支路的通断状态、以及气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路的通断状态。

具体地，控制元件根据热回收器200回收的热量控制第一阀门800及第二阀门900的开闭状态来控制气液分离器300与冷凝器400之间的支路的通断状态、以及气液分离器300与膨胀阀500之间的支路的通断状态。

如图1、图4所示，进一步地，根据热回收器200回收的热量控制气液分离器300与冷凝器400之间的支路的通断状态、以及气液分离器300与蒸发器600之间的支路的通断状态包括：

s210，当热回收器200回收的热量小于或等于第一预设值时，控制气液分离器300与冷凝器400之间的支路导通，并控制气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路断开。

具体地，当热回收器200回收的热量小于或等于第一预设值时，此时热回收器200内的冷媒不会过度冷凝导致液态冷媒的产生，这时控制元件控制第一阀门800打开，使气液分离器300与冷凝器400之间的支路导通，且控制第二阀门900关闭，使气液分离器300与膨胀阀500之间的支路断开，从而使气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路断开。如此，冷媒可以经过气液分离器300进入到冷凝器400中，然后再通过膨胀阀500进入到蒸发器600中。

当热回收器200回收的热量大于第一预设值时，控制气液分离器300与冷凝器400之间的支路导通，并控制气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路导通。

具体地，当热回收器200回收的热量大于第一预设值时，此时热回收器200内的冷媒过度冷凝从而导致液态冷媒产生，这时控制元件控制第一阀门800打开，使气液分离器300与冷凝器400之间的支路导通，且控制第二阀门900打开，使气液分离器300与膨胀阀500之间的支路导通，从而使气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路导通。如此，气液两相的冷媒通过气液分离器300的气液进口311进入到气液分离器300中，然后，液态冷媒通过气液分离器300的出液口313通过膨胀阀500进入到蒸发器600，气态冷媒通过气液分离器300的出气口312进入到冷凝器400中、并在冷凝器400中冷凝成液体后再通过膨胀阀500进入到蒸发器600中，然后经过转变后再进入到压缩机100中。

更进一步地，当热回收器200回收的热量大于第二预设值时，控制气液分离器300与冷凝器400之间的支路断开，并控制气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路导通，

其中，第二预设值大于第一预设值。以上所述的第一预设值可以是热回收器200的设计额定值的0.75-0.85倍，以上所述的第二预设值可以是热回收器200的设计额定值的1.15-1.5倍。

具体地，当热回收器200回收的热量大于第二预设值时，此时从热回收器200中出现大量的液态冷媒，这时控制元件可以控制第一阀门800关闭，并控制第二阀门900打开，使液态冷媒直接通过膨胀阀500进入到蒸发器600中，然后经过转变后再进入到压缩机100中。

上述的冷水机组10的控制方法可以根据热回收器200回收的热量控制气液分离器300与冷凝器400之间的支路的通断状态、以及气液分离器300与蒸发器600之间的支路的通断状态。从而避免冷凝器400中出现蒸发现象，从而保证冷凝器400的出口具有一定的过冷度，保证性能。

如图1、图5所示，在其中一个实施例中，冷水机组10的冷凝器400为两个，两个冷凝器400相互并联，且每个所述冷凝器400的进口均与出气口312连通，每个冷凝器400的出口均与压缩机100的进气端连通；根据热回收器200回收的热量控制气液分离器300与冷凝器400之间的支路的通断状态、以及气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路的通断状态包括：

s220，当热回收器200回收的热量小于或等于第一预设值时，控制气液分离器300与所有的冷凝器400之间的支路导通，并控制气液分离器300与压缩100机的进气端之间的支路断开。

具体地，每个冷凝器400与气液分离器300之间的支路上均设置有第一阀门800，当热回收器200回收的热量小于第一预设值时，此时从热回收器200出来的冷媒均为气态冷媒，且气态冷媒的温度都比较高，可以通过控制元件将两个第一阀门800都打开，使得整个冷水机组10的换热面积增大，以保障在冷凝器400的出口具有一定的过冷度，其中，该过冷度可以是5℃-10℃。

当热回收器200回收的热量大于第一预设值，且小于或等于第二预设值时，控制气液分离器300与其中一个冷凝器400之间的支路关闭，且控制气液分离器300与另一个冷凝器400之间的支路打开，并控制气液分离器300与压缩100机的进气端之间的支路导通。

具体地，当热回收器200回收的热量大于第一预设值且小于或等于第二预设值时，此时从热回收器200出来的冷媒为气液两相冷媒，且气态冷媒的温度相对较低，可以通过控制元件打开其中一个第一阀门800，关闭另一个第一阀门800，以保障在冷凝器400的出口具有一定的过冷度。

当热回收器200回收的热量大于第二预设值时，控制气液分离器300与所有的冷凝器400之间的支路关闭，并控制气液分离器300与压缩机100的进气端之间的支路导通。

具体地，当热回收器200回收的热量大于第二预设值时，此时从热回收器200中出现大量的液态冷媒，这时可以通过控制所有的第一阀门800关门，并控制第二阀门900打开，使液态冷媒进入直接通过蒸汽阀进入到蒸发器600中，然后经过转变后再进入到压缩机100中。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。