一种基于过热度控制的油分离系统及控制方法与流程

1.本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种基于过热度控制的油分离系统及控制方法。


背景技术：

2.在制冷系统中，为确保制冷压缩机安全高效运行，通常需要为压缩机提供适量润滑油，这些润滑油会与制冷剂接触而相溶,而在制冷系统各部件中，只有压缩机需要用到润滑油，因此为防止大量润滑油随制冷剂进入系统的其它部分，压缩机一般会单独配置油分离器，使其排出的制冷剂中携带的润滑油被过滤而分离出来，经冷却后回至吸气端再次使用，然而该油分离器不能将全部的润滑油过滤出来，有部分润滑油被带到系统中其它部位。这些润滑油大多聚集在低压循环桶和蒸发器等低压侧，一方面导致它们的效率降低，另一方面，过量润滑油从压缩机进入系统，压缩机部位中润滑油随之减少，使压缩机长期运行面临缺油损坏危险。
3.针对此方面问题，现有技术一般是在系统低压侧另设一个油分离器，起到定期再次过滤润滑油作用，这种油分离器无自动化控制设计，需要工作人员依据可靠经验手动操作。在制冷系统实际运行维护中，由于工作人员很难对油分离器制冷剂与润滑油是否充分分离做出准确判断，分离器放出的润滑油中往往夹杂着大量制冷剂物质，近些年，多起氨泄露事故都是在氨制冷系统放油过程中发生，对人员与环境造成危害；另外，制冷剂的泄露会导致制冷系统中制冷剂量有所减少，制冷效率降低；再者不能对制冷剂与润滑油是否充分分离做出准确判断也会导致加热源持续加热液体，进而带来更多的制冷负荷和能源消耗。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于过热度控制的油分离系统，用以解决现有的制冷系统中的油分离器存在的压缩机润滑油分离不彻底，制冷效率低，能耗高和操作安全性低的问题。
5.本发明提供一种基于过热度控制的油分离系统，包括油分离器、低压循环桶、加热组件、第一电控阀、第二电控阀、恒压阀、压力传感器、温度传感器、第一液位开关、第二液位开关、第三液位开关和控制模块，所述油分离器的进液口通过第一管路与所述低压循环桶的出液口连通，所述第一电控阀设置于所述第一管路上，所述油分离器的第一出气口通过第二管路与所述低压循环桶的回气口连通，所述第二电控阀设置于所述第二管路上，所述油分离器的第二出气口通过第三管路与所述低压循环桶的回气口连通，所述恒压阀设置于所述第三管路上，所述加热组件设置于所述油分离器内部，所述压力传感器和所述温度传感器分别设置于所述油分离器；所述第一液位开关、所述第二液位开关、所述第三液位开关从上至下依次设置于所述油分离器，所述控制模块分别与所述第一电控阀、所述第二电控阀、所述加热组件、所述压力传感器、所述第一液位开关、所述第二液位开关、所述第三液位开关以及所述温度传感器电连接。
6.根据本发明实施例提供的一种所述的基于过热度控制的油分离系统，还包括油桶
和第四电控阀，所述第四电控阀的进液口与所述油分离器的出液口连通，所述第四电控阀的出液口与所述油桶连通，所述第四电控阀与所述控制模块电连接。
7.根据本发明实施例提供的一种所述的基于过热度控制的油分离系统，还包括快速关闭阀，所述快速关闭阀的进液口与所述第四电控阀的出液口连通，所述快速关闭阀的出液口与所述油桶连通。
8.根据本发明实施例提供的一种所述的基于过热度控制的油分离系统，所述加热组件包括加热源管和第三电控阀，所述加热源管设置于所述油分离器的内部，所述第三电控阀设置于所述加热源管的进气口，所述第三电控阀与所述控制模块电连接。
9.根据本发明实施例提供的一种所述的基于过热度控制的油分离系统，还包括输入模块，所述输入模块与所述控制模块电连接，所述输入模块包括触摸屏、键盘或者鼠标。
10.根据本发明实施例提供的一种所述的基于过热度控制的油分离系统，所述第一电控阀、所述第二电控阀、所述第三电控阀和所述第四电控阀均为电磁阀。
11.本发明还提供一种基于过热度控制的油分离控制方法，所述控制方法基于上述任意一项所述的基于过热度控制的油分离系统，包括以下步骤：
12.步骤s100，控制第一电控阀和第二电控阀打开，以使低压循环桶底部的制冷剂与润滑油的混合液体进入油分离器内部；
13.步骤s110，在获取到所述第一液位开关的信号时，控制第一电控阀和第二电控阀关闭，控制加热组件工作，以对混合液进行加热；
14.步骤s120，根据获取混合液体的温度值和油分离器内制冷剂压力值计算实时过热度；
15.步骤s130，将实时过热度与最小过热度参数进行比较，在确定实时过热度大于最小过热度参数的情况下，确定是否获取到第二液位开关的信号；
16.步骤s140，在确定获取到第二液位开关信号的情况下，执行放油步骤。
17.根据本发明实施例提供的一种基于过热度控制的油分离控制方法，所述放油步骤包括：
18.步骤s150，控制加热组件关闭，第四电控阀打开，并输出放油警示信号；
19.步骤s160，在确定获取到第三液位开关信号的情况下，控制第四电控阀关闭，并开始计时；
20.步骤s170，在计时时间达到预定时间后返回所述步骤s100。
21.根据本发明实施例提供的一种基于过热度控制的油分离控制方法，在步骤s130之后还执行以下步骤：
22.在确定未获取到第二液位开关信号的情况下，控制加热组件关闭并开始计时，在计时时间达到预定时间后返回所述步骤s100。
23.根据本发明实施例提供的一种基于过热度控制的油分离控制方法，所述步骤s120包括以下步骤：
24.获取混合液体的温度值和油分离器内制冷剂压力值；
25.根据所述制冷剂压力值计算对应的制冷剂饱和温度；
26.将所述混合液体的温度值与饱和温度做差得到实时过热度。
27.本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离系统具有以下优点：
28.1、本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离系统，增加了自动控制系统，无需配置专业的运维人员人工进行操作，减少了制冷系统运行的人力成本。
29.2、本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离系统，通过温度传感器检测混合液体的温度值，通过压力传感器检测油分离器内部制冷剂压力值，进而计算得到实时过热度。通过利用过热度来判断液体内部制冷剂含量，决定油分离器是否可以放油，避免分离过程不充分导致放出的润滑油携带着大量制冷剂而造成大量制冷剂泄漏，放油过程更加安全，降低了操作人员在系统放油操作过程中的事故率。
30.3、本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离系统，通过油分离器内部液体的过热度来判断是否分离充分可以做到及时放油，及时终止加热，不过度加热，不浪费额外的无效加热能源，同时也不增加低压循环桶工作过程中额外的制冷负荷。
31.4、本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离系统，油分离器内混合液体分离效率更高，使制冷系统低压侧如低压循环桶和蒸发器的积油更少，减小对低压循环桶和蒸发器工作效率的影响，提高了制冷效率。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离系统的原理示意图；
34.图2是本发明实施例提供的控制模块与各个模块的连接关系示意图；
35.图3是本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离控制方法的流程示意图。
36.附图标记：
37.1、油分离器；2、低压循环桶；3、加热源管；4、第一电控阀；5、第二电控阀；6、恒压阀；7、压力传感器；8、温度传感器；9、第一液位开关；10、第二液位开关；11、第三液位开关；12、控制模块；13、油桶；14、第四电控阀；15、快速关闭阀；16、第三电控阀；17、输入模块。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
39.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领
域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
41.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
43.图1示例了本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离系统的原理示意图，图2示例了本发明实施例提供的控制模块与各个模块的连接关系示意图，如图1和图2所示，基于过热度控制的油分离系统包括油分离器1、低压循环桶2、加热组件、第一电控阀4、第二电控阀5、恒压阀6、压力传感器7、温度传感器8、第一液位开关9、第二液位开关10、第三液位开关11和控制模块12，油分离器1的进液口通过第一管路与低压循环桶2的出液口连通，第一电控阀4设置于第一管路上，第一电控阀4用于控制第一管路的导通与断开。油分离器1的第一出气口通过第二管路与低压循环桶2的回气口连通，第二电控阀5设置于第二管路上，第二电控阀5用于控制第二管路的导通与断开。油分离器1的第二出气口通过第三管路与低压循环桶2的回气口连通，恒压阀6设置于第三管路上。
44.加热组件设置于油分离器1的内部，优选地，加热组件位于油分离器1的下部。压力传感器7和温度传感器8分别设置于油分离器1，压力传感器7用于采集油分离器1内部制冷剂的压力，优选地，压力传感器7位于油分离器1的顶部，温度传感器8用于采集混合液体的温度，优选地，温度传感器8设置于油分离器1的底部。
45.第一液位开关9、第二液位开关10、第三液位开关11从上至下依次设置于油分离器1，三个液位传感器监测三个不同高度的液位高度，当混合液体的液位达到第三液位时，第三液位开关11向控制模块12发送信号；当混合液体的液位达到第二液位时，第二液位开关10向控制模块12发送信号；当混合液体的液位达到第一液位时，第一液位开关9向控制模块12发送信号。控制模块12分别与第一电控阀4、第二电控阀5、加热组件、压力传感器7、第一液位开关9、第二液位开关10、第三液位开关11以及温度传感器8电连接。通过设置控制模块12实现了基于过热度控制的油分离系统的自动控制，无需配置专业的运维人员进行人工操作，减少了制冷系统运行的人力成本。
46.本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离系统，通过温度传感器8检测混合液体的温度值，通过压力传感器7检测油分离器1内部制冷剂压力值，进而计算得到实时过热度。通过利用过热度来判断液体内部制冷剂含量，决定油分离器1是否可以放油，避免了分离过程不充分导致放出的润滑油携带着大量制冷剂而造成大量制冷剂泄漏，放油过程更
加安全，降低了操作人员在系统放油操作过程中的事故率。
47.本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离系统，通过油分离器1内部液体的过热度来判断是否分离充分可以做到及时放油，及时终止加热，不过度加热，不浪费额外的无效加热能源，同时也不增加低压循环桶2工作过程中额外的制冷负荷。
48.本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离系统，油分离器1内混合液体分离效率更高，使制冷系统低压侧如低压循环桶2和蒸发器的积油更少，减小对低压循环桶和蒸发器工作效率的影响，提高了制冷效率。
49.本发明的实施例中，低压循环桶2可以为中间冷却器、高压储液器、排液桶、气液分离器等所有具有储液和气液分离功能的容器，低压循环桶2可以为立式或者卧式的容器。低压循环桶2的取油口位于低压循环桶2的底部或中部位置。
50.本发明的实施例中，压力传感器7可以为应变式、压阻式、电容式、压电式、振频式、光电式、光纤式、超声式及其它压力传感器7或变送器中的任意一种。
51.本发明的实施例中，温度传感器8可以为热电阻式、热电偶式、热敏电阻式、ic式及其它温度传感器8或变送器中的任意一种。
52.本发明的实施例中，如图1和图2所示，基于过热度控制的油分离系统还包括油桶13和第四电控阀14，第四电控阀14的进液口与油分离器1的出液口连通，第四电控阀14的出液口与油桶13连通，第四电控阀14与控制模块12电连接。第四电控阀14用于控制油桶13与油分离器1的导通与断开，第四电控阀14打开时，油桶13与油分离器1导通，此时，油分离器1底部的润滑油被放入油桶13。
53.本发明的实施例中，如图1和图2所示，基于过热度控制的油分离系统还包括快速关闭阀15，快速关闭阀15的进液口与第四电控阀14的出液口连通，快速关闭阀15的出液口与油桶13连通。快速关闭阀15由人工进行控制，设置快速关闭阀15与第四电控阀14形成双阀门控制，提高了放油过程中的安全性，防止第四电控阀14因为错误指令自动打开。
54.本发明的实施例中，如图1和图2所示，加热组件包括加热源管3和第三电控阀16，加热源管3设置于油分离器1的内部，第三电控阀16设置于加热源管3的进气口，第三电控阀16与控制模块12电连接。加热源管3的加热源可以为制冷系统压缩机的制冷剂排气，还可以为热乙二醇或其它载冷剂。当然，加热组件也可以为电加热器，此时，电加热器与控制模块12电连接。
55.本发明的实施例中，如图2所示，基于过热度控制的油分离系统还包括输入模块17，输入模块17用于实现人机交互，输入模块17与控制模块12电连接，输入模块17包括触摸屏、键盘或者鼠标。
56.本发明的实施例中，第一电控阀4、第二电控阀5、第三电控阀16和第四电控阀14均为电磁阀，当然，也可以为气动阀或者手动截止阀。控制模块12可以为plc、单片机、计算机或者数字控制模块中的任意一种。
57.图3示例了本发明实施例提供的基于过热度控制的油分离控制方法的流程示意图，如图3所示，本发明还提供一种基于过热度控制的油分离控制方法，所述控制方法基于上述任意一项实施例所述的基于过热度控制的油分离系统，包括以下步骤：
58.若控制模块是初次上电，需要初始化参数，通过输入模块17输入预定时间和最小过热度参数等参数。
59.步骤s100，控制第一电控阀4和第二电控阀5打开，以使低压循环桶2底部的制冷剂与润滑油的混合液体进入油分离器1内部；
60.步骤s110，在获取到第一液位开关9的信号时，控制第一电控阀4和第二电控阀5关闭，控制加热组件工作，以对混合液进行加热；
61.在控制模块12获取到第一液位开关9的信号时，即油分离器1内混合液体的液位上升到第一液位处时，控制模块12控制第一电控阀4和第二电控阀5关闭，并控制加热组件工作，当加热组件包括加热源管3和第三电控阀16时，控制模块12控制第三电控阀16打开；当加热组件包括电加热器时，控制模块12控制电加热器工作。加热组件对混合液进行加热，加热使润滑油留在底部，制冷剂液体蒸发，蒸发产生的气体经恒压阀6回流至低压循环桶2内。
62.步骤s120，根据获取混合液体的温度值和油分离器1内制冷剂压力值计算实时过热度；
63.计算实时过热度的目的在于判断液体内部含有制冷剂的比例及是否分离充分，通过利用过热度来判断液体内部制冷剂含量，决定油分离器1是否可以放油，避免了分离过程不充分导致放出的润滑油携带着大量制冷剂而造成大量制冷剂泄漏，放油过程更加安全，降低了操作人员在系统放油操作过程中的事故率。
64.步骤s130，将实时过热度与最小过热度参数进行比较，在确定实时过热度大于最小过热度参数的情况下，确定是否获取到第二液位开关10的信号；
65.步骤s140，在确定获取到第二液位开关10信号的情况下，执行放油步骤。
66.本发明的一个实施例中，在步骤s130之后还执行以下步骤：
67.在确定未获取到第二液位开关10信号的情况下，控制加热组件关闭，并开始计时，在计时时间达到预定时间后返回步骤s100。
68.由于在确定未获取到第二液位开关10信号的情况下，说明油分离器1中分离出润滑油的累计量较少，因此在计时时间达到预定时间后返回步骤s100，再次执行步骤s100至步骤s130，以增加油分离器1中润滑油的量。
69.本发明的实施例中，放油步骤包括：
70.步骤s150，控制加热组件关闭，第四电控阀14打开，并输出放油警示信号；
71.输出放油警示信号，用于提醒操作人员润滑油的量已达到排出标准，操作人员打开快速关闭阀15，油分离器1中分离出的润滑油被放入油桶13。
72.步骤s160，在确定获取到第三液位开关11信号的情况下，控制第四电控阀14关闭，并开始计时；
73.随着润滑油的液位降低，液位到达第三液位开关11时，控制模块12接收到第三液位开关11的信号，此时，控制第四电控阀14关闭，第四电控阀14关闭后，放油警示消失。
74.步骤s170，在计时时间达到预定时间后返回步骤s100。
75.由于制冷系统产生制冷剂与润滑油的混合液体需要一定时间，每次分离结束后，需要等待预定时间，到达预定时间后再返回执行步骤s100，预定时间的长短具体根据实际需要进行设定。
76.本发明的实施例中，步骤s120包括以下步骤：
77.步骤s121，获取混合液体的温度值和油分离器1内制冷剂压力值；
78.步骤s122，根据制冷剂压力值计算对应的制冷剂饱和温度；
79.步骤s123，将混合液体的温度值与饱和温度做差得到实时过热度。
80.控制模块12通过温度传感器8采集到油分离器1底部的混合液体的温度，通过压力传感器7采集到油分离器1内制冷剂的压力，并将此制冷剂压力值换转为对应的制冷剂饱和温度，计算出温度值与饱和温度的差值得到混合液体的实时过热度。
81.在本发明的实施例中，基于过热度控制的油分离控制方法包括以下步骤：
82.若控制模块是初次上电，需要初始化参数，通过输入模块17输入预定时间和最小过热度参数等参数。
83.步骤s200，控制第一电控阀4和第二电控阀5打开，以使低压循环桶2底部的制冷剂与润滑油的混合液体进入油分离器1内部；
84.步骤s210，确定是否获取到第一液位开关9的信号，即液位是否高于第一液位处，若获取到第一液位开关9的信号，则控制第一电控阀4和第二电控阀5关闭，控制加热组件工作；否则继续执行步骤s200；
85.步骤s220，根据获取混合液体的温度值和油分离器1内制冷剂压力值计算实时过热度；
86.步骤s230，将实时过热度与最小过热度参数进行比较，若实时过热度小于最小过热度参数，则返回执行步骤s210，若实时过热度大于最小过热度参数的情况下，确定是否获取到第二液位开关10的信号，即确定液位是否高于第二液位处；
87.步骤s240，若获取到第二液位开关10信号的情况下，执行步骤s250，否则控制加热组件关闭，并开始计时，在计时时间达到预定时间后返回步骤s100；
88.步骤s250，控制加热组件关闭，第四电控阀14打开，并输出放油警示信号；
89.步骤s260，确定是否获取到第三液位开关11的信号，即确定液位是否低于第三液位处；若获取到第三液位开关11的信号，则控制第四电控阀14关闭；否则返回执行步骤s250；同时开始计时；
90.步骤s270，在计时时间达到预定时间后返回执行步骤s200。
91.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。