一种母管制溴化锂集中供冷系统及其负荷分配控制方法与流程

1.本发明涉及一种母管制溴化锂集中供冷系统及其负荷分配控制方法，属于溴化锂供冷系统技术领域。


背景技术：

2.溴化锂吸收式制冷机组，主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵等部分组成。当发生器内的溴化锂水溶液受热源加热后，溶液浓度随水的连续汽化而不断升高，进入吸收器；而汽化出的水蒸气进入冷凝器，被开式循环水冷却降温凝结后，通过节流阀进入蒸发器，迅速膨胀汽化，同时大量吸收需冷却热水的热量，制得冷水；吸收器内的溴化锂浓溶液则吸收低温水蒸气后，浓度降低，经循环泵送回发生器，就完成了一次制冷过程，如此不断循环，即可连续制得低温冷却水。
3.但传统的溴化锂吸收式制冷机组为单元制结构，应用于负荷多变的工况时，抗扰动能力差，运行效率较低，运行工况范围窄，并且不便于扩容、检修和维护。
4.进一步，传统的单元制集中供冷系统为应用于负荷多变的工况时，需要经常调整机组运行方式，且其负荷分配大多依靠人为操作，运行人员往往凭经验来调整运行方式，使得单元制集中制冷站的经济性和能源利用效率难以达到最优条件。


技术实现要素：

5.针对现有技术的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种母管制溴化锂集中供冷系统，设置溴化锂溶液循环系统、冷剂水循环系统，利用母管制结构有效提高供冷系统的抗扰动能力，扩大制冷系统的运行工况范围，并且便于扩建，检修和维护。
6.本发明的目的之二在于提供一种通过构建负荷调节模型以及动态补偿模型对溴化锂溶液、冷剂水进行循环控制，能够适用于负荷多变的工况环境，能够较为准确的调整机组运行方式，有效提高母管制溴化锂集中供冷系统的经济性和能源利用效率的母管制溴化锂集中供冷系统负荷分配控制方法。
7.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种母管制溴化锂集中供冷系统，包括溴化锂溶液循环系统、冷剂水循环系统。
8.溴化锂溶液循环系统，用于循环溴化锂溶液，并在循环过程中吸收溴化锂溶液的热量，并生成溴化锂水蒸气；其包括稀溶液高压热母管、高低压发生器冷凝器组件、浓溶液低压热母管、换热器及冷却器组件、浓溶液冷母管、吸收器蒸发器组件、稀溶液无压冷母管、溶液泵、稀溶液高压冷母管。
9.冷剂水循环系统，用于循环溴化锂水蒸气，并在循环过程中生成冷却水；其包括高压冷剂蒸汽母管、低压冷凝器、低低压冷凝器、冷剂水母管。
10.当溴化锂水溶液从稀溶液高压热母管流入高低压发生器冷凝器组件内，并在高低压发生器冷凝器组件内加热，溴化锂水溶液浓度随水的连续汽化而不断升高，并依次经过浓溶液低压热母管、换热器及冷却器组件、浓溶液冷母管、吸收器蒸发器组件、稀溶液无压
冷母管、溶液泵、稀溶液高压冷母管后，通过换热器及冷却器组件吸收低压浓溶液热量后回到稀溶液高压热母管完成一次循环，如此不断循环，实现溴化锂溶液热量的吸收以及溴化锂水蒸气连续生成。
11.从高低压发生器冷凝器组件内汽化出的溴化锂水蒸气依次流经高压冷剂蒸汽母管、低压发生器、低低压发生器、低低压冷凝器、冷剂水母管后，在吸收器蒸发器组件内成为稀溶液，并且与低压冷凝器产生的冷剂水也一同汇入冷剂水母管，完成冷却水的制作。
12.本发明经过不断探索以及试验，设置溴化锂溶液循环系统、冷剂水循环系统，利用母管制结构有效提高供冷系统的抗扰动能力，扩大制冷系统的运行工况范围，并且便于扩建，检修和维护，有效提高母管制溴化锂集中供冷系统的经济性和能源利用效率，方案简单实用，切实可行，便于生产制造。
13.作为优选技术措施：所述高低压发生器冷凝器组件，包括高压发生器、低压发生器冷凝器组件、低低压发生器冷凝器组件、射流泵；高压发生器、低压发生器冷凝器组件、低低压发生器冷凝器组件通过射流泵连接成一个完整的组件；射流泵的引射比介于0.2~0.45之间。
14.作为优选技术措施：高低压发生器冷凝器组件、换热器及冷却器组件、吸收器蒸发器组件、溶液泵的数量分别为n，其布置于相应母管之间，当负荷变化时，各组件投入数量为1~n台；n>1。
15.作为优选技术措施：低低压发生器冷凝器组件设有低低压发生器；低低压发生器，用于接收来自稀溶液高压热母管的溶液，其腔内压力小于或等于0.15mpa；溶液在稀溶液高压热母管内混合后通过射流泵被引射进入低低压发生器；高压发生器，利用热源将溶液加热至0.5~0.7mpa，然后将加压后的溶液汇入浓溶液低压热母管内，并维持母管压力稳定。
16.作为优选技术措施：还包括冷媒水进口母管和冷媒水出口母管。
17.作为优选技术措施：一种母管制溴化锂集中供冷系统负荷分配控制方法，应用于如上述的一种母管制溴化锂集中供冷系统；其分配控制方法通过构建负荷调节模型以及动态补偿模型对溴化锂溶液、冷剂水进行循环控制；所述负荷调节模型，用于对发生器模块溶液进口的流量进行调节控制；动态补偿模型，用于对发生器模块出口流量负荷分配定值与实际流量偏差进行实时补偿，其利用发生器热负荷q和出口流量d作为控制器输入偏差，从而实现对发生器进口流量dx负荷分配的稳定控制。
18.所述溴化锂溶液的循环控制方法，包括以下步骤：
第一步，吸收器蒸发器组件内产生的溴化锂稀溶液从稀溶液无压冷母管被溶液泵增压后汇入稀溶液高压冷母管；第二步，第一步中增压的溴化锂稀溶液经过换热器及冷却器组件将来自浓溶液低压热母管的浓溶液热量吸收后，进入稀溶液高压热母管；第三步，将第二步中的稀溶液高压热母管内溶液进行分配，通过负荷调节模型，并利用负荷分配阀将溶液分别送入不同的发生器组件中，吸收热源热量转化成浓溶液进入浓溶液低压热母管；第四步，第三步中的浓溶液低压热母管内溶液，经过换热器及冷却器组件后进入浓溶液冷母管；第五步，第四步中的浓溶液冷母管内溶液经吸收器蒸发器组件吸收冷剂后重新进入稀溶液无压冷母管完成一次溶液循环。
19.所述冷剂水的循环控制方法，包括以下步骤：步骤一，通过高压发生器产生高压冷剂蒸汽，并汇入高压冷剂蒸汽母管；步骤二，步骤一中的高压冷剂蒸汽母管内高压冷剂蒸汽，依次流经低压发生器、低低压发生器后被低低压发生器的冷凝器吸收转化成冷剂水；步骤三，低压发生器冷凝器组件中产生的冷剂水和步骤二中的冷剂水一起汇入冷剂水母管；步骤四，步骤三中的冷剂水母管内冷剂水进入吸收器蒸发器组件转化为稀溶液，完成冷剂水的循环，并制得冷却水。
20.本发明通过构建负荷调节模型以及动态补偿模型对溴化锂溶液、冷剂水进行循环控制，能够适用于负荷多变的工况环境，能够较为准确的调整机组运行方式，有效提高母管制溴化锂集中供冷系统的经济性和能源利用效率；同时，方案详尽，便于控制实现。
21.作为优选技术措施：所述负荷调节模型，对1~n个发生器模块的溶液进口流量进行分配，其分配方法为采用一台发生器大幅度调节，其余已投用的发生器满负荷运行的方式进行控制；单台发生器的质量平衡方程：式中，d
x
为发生器进口溶液流量，dd
i
/dτ为发生器出口流量微分，∑b
i
为发生器内溶液中冷剂的蒸发量，∑m
i
为发生器内溶液的积累量。
22.发生器模块包括高压发生器、低压发生器、低低压发生。
23.作为优选技术措施：单台发生器的能量平衡方程：式中，q
x
为发生器的热负荷，h1为发生器进口溶液比焓，h0为发生器出口溶液比焓，h
i
为发生器内冷剂蒸汽比焓，h
i
为发生器内溶液比焓。
24.转换得到：
则以出口流量计算的负荷分配定值d0如下式所示：其中，d
t
为所有发生器的出口流量总和，q
t
为总热负荷，k为发生器效率系数。
25.作为优选技术措施：所述动态补偿模型根据单台发生器的负荷分配定值与实际流量偏差，进行动态补偿，其计算公式如下：；稀溶液高压热母管与浓溶液低压热母管间n台发生器组件之间的进口流量分配及变化关系为：以发生器热负荷q和出口流量d作为控制器输入偏差，从而实现对发生器进口流量d
x
负荷分配的稳定控制。
26.作为优选技术措施：对来自稀溶液高压热母管的溶液，进行初步升压，低低压发生器压力小于等于0.15mpa；溶液在稀溶液高压热母管内混合，并经射流泵引射后进入低压发生器冷凝器组件，升压至0.2~0.3mpa；同时，溶液经射流泵被送入高压发生器内，经热源加热至0.5~0.7mpa，然后汇入浓溶液低压热母管内，并维持母管压力稳定；当维持高压发生器内部压力处于0.5~0.7mpa之间，且溶液温度不超过160℃时，高低压发生器冷凝器组件存在最低溶液流量负荷限值，最低溶液流量负荷为30%。
27.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明经过不断探索以及试验，设置溴化锂溶液循环系统、冷剂水循环系统，利用母管制结构有效提高供冷系统的抗扰动能力，扩大制冷系统的运行工况范围，并且便于扩建，检修和维护，有效提高母管制溴化锂集中供冷系统的经济性和能源利用效率，方案简单实用，切实可行，便于生产制造。
28.进一步，本发明通过构建负荷调节模型以及动态补偿模型对溴化锂溶液、冷剂水进行循环控制，能够适用于负荷多变的工况环境，能够较为准确的调整机组运行方式，有效提高母管制溴化锂集中供冷系统的经济性和能源利用效率，方案详尽，便于控制实现。
附图说明
29.图1为本发明溴化锂溶液循环系统示意图；图2为本发明冷剂水循环系统示意图；图3为本发明负荷分配控制方法示意图。
30.附图标记说明：1、稀溶液高压热母管；2、浓溶液低压热母管；3、浓溶液冷母管；4、稀溶液无压冷母管；5、稀溶液高压冷母管；6、高低压发生器冷凝器组件；7、换热器及冷却器组件；8、吸收器蒸发器组件；9、溶液泵；10、高压冷剂蒸汽母管；11、冷剂水母管；12、冷媒水进口母管；13、冷媒水出口母管；601、低低压冷凝器；602、低压冷凝器；603、高压发生器；604、射流泵。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
33.如图1
‑
图3所示，一种母管制溴化锂集中供冷系统，包括溴化锂溶液循环系统、冷剂水循环系统。
34.溴化锂溶液循环系统，用于循环溴化锂溶液，并在循环过程中吸收溴化锂溶液的热量，并生成溴化锂水蒸气；其包括稀溶液高压热母管1、高低压发生器冷凝器组件6、浓溶液低压热母管2、换热器及冷却器组件7、浓溶液冷母管3、吸收器蒸发器组件8、稀溶液无压冷母管4、溶液泵9、稀溶液高压冷母管5。
35.冷剂水循环系统，用于循环溴化锂水蒸气，并在循环过程中生成冷却水；其包括高压冷剂蒸汽母管10、低压冷凝器602、低低压冷凝器601、冷剂水母管11。
36.当溴化锂水溶液从稀溶液高压热母管1流入高低压发生器冷凝器组件6内，并在高低压发生器冷凝器组件6内加热，溴化锂水溶液浓度随水的连续汽化而不断升高，并依次经过浓溶液低压热母管2、换热器及冷却器组件7、浓溶液冷母管3、吸收器蒸发器组件8、稀溶液无压冷母管4、溶液泵9、稀溶液高压冷母管5后，通过换热器及冷却器组件7吸收低压浓溶液热量后回到稀溶液高压热母管1完成一次循环，如此不断循环，实现溴化锂溶液热量的吸收以及溴化锂水蒸气连续生成。
37.所述高低压发生器冷凝器组件6，包括高压发生器603、低压发生器冷凝器组件、低低压发生器冷凝器组件、射流泵604；高压发生器603、低压发生器冷凝器组件、低低压发生器冷凝器组件通过射流泵604连接成一个完整的组件；射流泵604的引射比介于0.2~0.45之间。
38.从高低压发生器冷凝器组件6内汽化出的溴化锂水蒸气依次流经高压冷剂蒸汽母管10、低压发生器、低低压发生器、低低压冷凝器601、冷剂水母管11后，在吸收器蒸发器组件8内成为稀溶液，并且与低压冷凝器602产生的冷剂水也一同汇入冷剂水母管11，完成冷
却水的制作。
39.本发明经过不断探索以及试验，设置溴化锂溶液循环系统、冷剂水循环系统，利用母管制结构有效提高供冷系统的抗扰动能力，扩大制冷系统的运行工况范围，并且便于扩建，检修和维护，有效提高母管制溴化锂集中供冷系统的经济性和能源利用效率，方案简单实用，切实可行，便于生产制造。
40.本发明制冷系统的一种最佳实施例：一种母管制溴化锂集中供冷系统包括溴化锂溶液循环系统和冷剂水循环系统。
41.其中溴化锂溶液循环系统依次包括：稀溶液高压热母管1，高低压发生器冷凝器组件6、浓溶液低压热母管2、换热器及冷却器组件7、浓溶液冷母管3、吸收器蒸发器组件8、稀溶液无压冷母管4、溶液泵9、稀溶液高压冷母管5。
42.冷剂水循环系统依次包括：高压发生器603、高压冷剂蒸汽母管10、低压冷凝器602、低低压冷凝器601、冷剂水母管11、吸收器蒸发器组件8；此外还包括冷媒水进口母管12和冷媒水出口母管13。
43.且高低压发生器冷凝器组件6、换热器及冷却器组件7、吸收器蒸发器组件8、溶液泵9均设置1~n台，布置于相应母管之间，当负荷变化时，各组件投入数量为1~n台。
44.本发明一种控制方法的实施例：一种母管制溴化锂集中供冷系统负荷分配控制方法，应用于上述的一种母管制溴化锂集中供冷系统；其分配控制方法通过构建负荷调节模型以及动态补偿模型对溴化锂溶液、冷剂水进行循环控制。
45.所述负荷调节模型，用于对发生器模块溶液进口的流量进行调节控制；动态补偿模型，用于对发生器模块出口流量负荷分配定值与实际流量偏差进行实时补偿，其利用发生器热负荷q和出口流量d作为控制器输入偏差，从而实现对发生器进口流量dx负荷分配的稳定控制。
46.所述溴化锂溶液的循环控制方法，包括以下步骤：第一步，吸收器蒸发器组件8内产生的溴化锂稀溶液从稀溶液无压冷母管4被溶液泵9增压后汇入稀溶液高压冷母管5；第二步，第一步中增压的溴化锂稀溶液经过换热器及冷却器组件7将来自浓溶液低压热母管2的浓溶液热量吸收后，进入稀溶液高压热母管1；第三步，将第二步中的稀溶液高压热母管1内溶液进行分配，通过负荷调节模型，并利用负荷分配阀将溶液分别送入不同的发生器组件中，吸收热源热量转化成浓溶液进入浓溶液低压热母管2；第四步，第三步中的浓溶液低压热母管2内溶液，经过换热器及冷却器组件7后进入浓溶液冷母管3；第五步，第四步中的浓溶液冷母管3内溶液经吸收器蒸发器组件8吸收冷剂后重新进入稀溶液无压冷母管4完成一次溶液循环。
47.所述冷剂水的循环控制方法，包括以下步骤：步骤一，通过高压发生器603产生高压冷剂蒸汽，并汇入高压冷剂蒸汽母管10；步骤二，步骤一中的高压冷剂蒸汽母管10内高压冷剂蒸汽，依次流经低压发生器、
低低压发生器后被低低压发生器的冷凝器吸收转化成冷剂水；步骤三，低压发生器冷凝器组件中产生的冷剂水和步骤二中的冷剂水一起汇入冷剂水母管11；步骤四，步骤三中的冷剂水母管11内冷剂水进入吸收器蒸发器组件8转化为稀溶液，完成冷剂水的循环，并制得冷却水。
48.由于负荷分配主要涉及到各发生器模块溶液进口流量分配问题，本发明的分配方法采用一台发生器大幅度调节，其他已投用发生器满负荷运行的方式进行控制，并增加了发生器出口流量负荷分配定值与实际流量偏差动态补偿，确保控制过程稳定可靠。
49.进一步，本发明通过构建负荷调节模型以及动态补偿模型对溴化锂溶液、冷剂水进行循环控制，能够适用于负荷多变的工况环境，能够较为准确的调整机组运行方式，有效提高母管制溴化锂集中供冷系统的经济性和能源利用效率，方案详尽，便于控制实现。
50.本发明负荷调节模型的一种具体实施例：所述负荷调节模型，对各发生器模块溶液进口流量进行分配，其分配方法为采用一台发生器大幅度调节，其余已投用的发生器满负荷运行的方式进行控制；发生器模块由高压发生器、低压发生器、低低压发生器等3个发生器共同组成。
51.单台发生器的质量平衡方程：式中，d
x
为发生器进口溶液流量，dd
i
/dτ为发生器出口流量微分，∑b
i
为发生器内溶液中冷剂的蒸发量，∑m
i
为发生器内溶液的积累量。
52.单台发生器的能量平衡方程：式中，q
x
为发生器的热负荷，h1为发生器进口溶液比焓，h0为发生器出口溶液比焓，h
i
为发生器内冷剂蒸汽比焓，h
i
为发生器内溶液比焓。
53.转换得到：则以出口流量计算的负荷分配定值d0如下式所示：其中，d
t
为所有发生器的出口流量总和，q
t
为总热负荷，k为发生器效率系数。
54.本发明动态补偿模型的一种具体实施例：单台发生器的负荷分配定值与实际流量偏差动态补偿的计算公式如下：；
稀溶液高压热母管与浓溶液低压热母管间n台发生器组件之间的进口流量分配及变化关系为：以发生器热负荷q和出口流量d作为控制器输入偏差，从而实现对发生器进口流量d
x
负荷分配的稳定控制。
55.本发明控制方法的最佳实施例：使用时，吸收器蒸发器组件8内产生的溴化锂稀溶液从稀溶液无压冷母管4被溶液泵9增压后汇入稀溶液高压冷母管5，随后经过换热器及冷却器组件7将来自浓溶液低压热母管2的浓溶液热量吸收后，进入稀溶液高压热母管1，经负荷分配阀分别送入不同的发生器组件中，吸收热源热量转化成浓溶液进入浓溶液低压热母管2，经过换热器及冷却器组件7后进入浓溶液冷母管3，最后经吸收器蒸发器组件8吸收冷剂后重新进入稀溶液无压冷母管4完成一次溶液循环。
56.高压冷剂蒸汽由高发生器中产生，一同汇入高压冷剂蒸汽母管10并依次流经低压发生器、低低压发生器最后被低低压发生器的冷凝器吸收转化成冷剂水和低压发生器冷凝器组件中产生的冷剂水一起汇入冷剂水母管11，最后进入吸收器蒸发器组件8转化为稀溶液；负荷分配方法以发生器热负荷q和出口流量d作为控制器输入偏差，从而实现对发生器进口流量dx负荷分配的稳定控制。
57.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。