宽温高精度冷液制冷系统

技术领域

本发明涉及冷液制冷系统领域，具体是一种宽温高精度冷液制冷系统。

背景技术

特种行业配套的液冷制冷系统要求在环境温度（－45℃-55℃）正常工作，负载对制冷装置的供液温度精度要求在±0.3℃，同时负载存在启停状态的变化。由于需要在环境温度很低的情况下制冷工作，现有特种行业配套液冷制冷系统的供液机组在低温情况下大部分采用的是风冷凝水实现，此种制冷需要在冷凝器部分并联风冷散热器，此方式对于散热量大的系统存在难以准确控温、制冷工作温度范围小，以及要求的散热器大、风机风量大、管路接头多、重量增加、制冷成本高、系统寿命减少、可靠性降低等缺陷；另外分体式冷液机组采用风冷凝水制造更复杂，可靠性更低。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽温高精度冷液制冷系统，以解决现有技术特种行业配套的液冷制冷系统存在难以实现宽范围高低温制冷和精确控温、可靠性差的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

宽温高精度冷液制冷系统，包括压缩机（1）、冷凝器（2）、储液器（5）、过滤器（6）、膨胀阀（7）、板式换热器（8）、气液分离器（10），所述压缩机（1）出口端通过管路与冷凝器（2）进口端连接，冷凝器（2）配置有轴流风机（13），冷凝器（2）出口端通过管路与储液器（5）进口端连接，储液器（5）出口端通过管路与过滤器（6）进口端连接，过滤器（6）出口端通过管路与膨胀阀（7）进口端连接，膨胀阀（7）出口端通过管路与板式换热器（8）进口端连接，板式换热器（8）出口端通过管路与压缩机（1）进口端连接，由此形成制冷剂循环回路，所述冷凝器（2）出口端与储液器（5）进口端之间管路连通接入有冷凝压力调节器（3）；所述冷凝器（2）进口端引出一路旁路管路与一个电子膨胀阀（9）进口端连接，电子膨胀阀（9）出口端通过管路与板式换热器（8）进口端旁路连接；所述冷凝器（2）进口端还引出一路旁路管路与一个NRD阀（4）的进口端连接，所述NRD阀（4）的出口端通过管路旁路连接于所述冷凝压力调节器（3）、储液器（5）之间管路；所述过滤器（6）出口端、膨胀阀（7）进口端之间管路旁路连接安装有压力传感器（19），基于压力传感器（19）测量数据反馈控制所述轴流风机（13）转速。

进一步的，所述压缩机（1）上缠绕有压缩机曲柄加热带（14），所述储液器（5）上缠绕有储液器加热带（15），还包括温度控制器（12），所述温度控制器（12）的感温探头与储液器（5）接触，温度控制器（12）分别与压缩机曲柄加热带（14）、储液器加热带（15）控制连接。

进一步的， 所述压缩机（1）出口端还旁路连接有高压压力表（16），所述气液分离器（17）进口端还旁路连接有低压压力表（17），压缩机（1）出口端、气液分离器（17）进口端之间还通过管路连接有高低压控制器（11）。

进一步的，所述过滤器（6）出口端、膨胀阀（7）进口端之间管路旁路连接安装有第一针阀（18），所述压力传感器（19）集成安装于第一针阀（18）。

进一步的，所述板式换热器（8）出口端还旁路连接有第二针阀（20）。

进一步的，所述轴流风机（13）为无级调速轴流风机。

本发明在冷凝器（2）进口与膨胀阀（7）出口之间设置电子膨胀阀（9），作为热气旁通量的调节器件，将实际供液温度与设定温度的差值及其变化趋势作为判断依据，采用智能控制手段来实现对供液温度的精确控制。

本发明在冷凝器（2）出口处加装冷凝压力调节器（3），冷凝压力调节器（3）出口一路进入储液器，另一路通过NRD阀（4）连通到压缩机与冷凝器中的管路上，实现低温制冷。

本发明在压缩机（1）出口分一路通过管路加装高压压力表（16），在气液分离器（10）进口分－路通过管路加装低压压力表（17），在压缩机（1）出口与气液分离器（10）进口之间加装高低压控制器（11）。通过对制冷系统的高压及低压进行控制，保护制冷系统。

本发明在过滤器（6）出口分一路通过管路进入第一针阀（18），压力传感器（19）固定在第一针阀（18）上，便于压力传感器（19）维护及维修。板式换热器（ 8）出口分一路通过管路进入第二针阀（20），方便系统充注制冷剂。

本发明轴流风机（13）为无级调速风机，方便冷凝压力变化进行调节。

本发明在压缩机（1）上加装压缩机曲柄加热带（14），在储液器（5）上加装储液器加热带（15），在储液器（5）上包裹温度控制器（12）的感温头，有利于在低温制冷时提高压缩机（1）工作的可靠性。

与现有技术相比，本发明的优点为：

1）能够实现对供液温度的精确控制

2）能够实现宽温制冷工作。

3）结构简单、使用方便，维修方便，充注制冷剂方便，可靠性高。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明压力传感器反馈控制曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明宽温高精度制冷系统，包括压缩机1、冷凝器2、冷凝压力调节器3、NRD阀4、储液器5、过滤器6、膨胀阀7、板式换热器8、电子膨胀阀9、气液分离器10、高低压控制器11、温度控制器12、轴流风机13、压缩机曲柄加热带14、储液器加热带15、高压表16、低压表17、针阀18、压力传感器19、针阀20。

压缩机1、冷凝器2、冷凝压力调节器3、储液器5、过滤器6、膨胀阀7、板式换热器8、气液分离器10依次通过管路连接成制冷剂循环回路。其中，压缩机1出口端通过管路与冷凝器2进口端连接，冷凝器2配置有轴流风机13，冷凝器2出口端通过管路与冷凝压力调节器3进口端连接，冷凝压力调节器3出口端通过管路与储液器5进口端连接，储液器5出口端通过管路与过滤器6进口端连接，过滤器6出口端通过管路与膨胀阀7进口端连接，膨胀阀7出口端通过管路与板式换热器8进口端连接，板式换热器8出口端通过管路与压缩机1进口端连接。

NRD阀4通过管路连接在冷凝器2进口端与冷凝压力调节器3出口端之间。电子膨胀阀9通过管路连接在冷凝器2进口端与膨胀阀7出口端之间。压缩机1出口端分一路通过管路进入高压压力表16。气液分离器10进口端分一路通过管路进入低压压力表17。过滤器6出口分一路通过管路进入第一针阀18。板式换热器8出口分一路通过管路进入第二针阀20。压力传感器19集成连接在第一针阀18上。高低压控制器11通过管路连接在压缩机1出口端与气液分离器10进口端上。压缩机曲柄加热带14缠绕在压缩机1上。储液器加热带15缠绕在储液器5上。温度控制器12感温头包裹在储液器5上，并且温度控制器12分别与压缩机曲柄加热带14、储液器加热带15控制连接。冷凝器2配置的轴流风机13将冷凝器2的热负荷排向外部空间。

制冷系统工作流程：压缩机1→冷凝器2→冷凝压力调节器3→储液器5→过滤器6→膨胀阀7→板式换热器8→气液分离器10→压缩机1。高温的制冷剂通过冷凝器2与冷凝器2中流通的空气进行热交换后，通过轴流风机13排向周围的大气中完成对制冷剂的冷却降温，低温的制冷剂通过板式换热器8进行热交换，冷却液被降温。

本发明中，工作模式如下：

1）制冷工作时，除完成上述制冷系统工作流程外，在压缩机1排气管路和进入板式换热器8管路之间设置电子膨胀阀9，作为热气旁通量的调节器件，热气旁通是将压缩机1排出的部分高温高压气体不经过冷凝器2冷凝，而直接送入板式换热器8入口，与经过膨胀阀7节流后的低温低压制冷剂混合（相当于给板式换热器8一个除了实际负载之外的热负荷），用于提高蒸发温度和回气温度，用于实时调节来稳定供液温度。将实际供液温度与设定温度的差值及其变化趋势作为判断依据，当检测到供液温度高于设定温度时，电子膨胀阀9全部关闭，此时没有旁通量全部用于制冷；在检测到供液温度低于设定温度时，打开电子膨胀阀9使得一部分高温高压气体进入板式换热器8，从而提高板式换热器8内部温度，进而提高供液温度；以供液温度与设定温度的差值及该差值变化趋势作为判断依据，实时调节旁通电子膨胀阀9的开度，进而实时调节旁通量，最终实现供液温度的精确控制。

2）低温制冷时，除完成上述制冷系统工作流程外，压缩机1分一路进入NRD阀4中，从NRD阀4出来的制冷剂与冷凝压力调节器3出来的制冷剂混合后进入储液器5中，冷凝压力调节器3的开启量受外环境温度控制，当环境温度较低时，有较多的制冷剂进入NRD阀4中，维持制冷系统高低压差，实现制冷。当环境温度很低时，还需要对轴流风机13进行调速控制，通过压力传感器19反馈冷凝压力控制轴流风机13转速，例如控制曲线可如图2所示，当冷凝压力大于16bar时，轴流风机13为最高速运转；当冷凝压力小于10bar时，轴流风机13不转；当冷凝压力小于介于10bar至16bar时，轴流风机13转速按下图曲线上升，维持制冷系统冷凝压力，实现超低温制冷，当然也可根据实际控制目标设定其他控制曲线。

3） 低温制冷时，除完成上述低温制冷2）工作流程外，压缩机曲柄加热带14缠绕在压缩机1上，储液器加热带15缠绕在储液器5上，通过温度控制器12控制压缩机曲柄加热带14、储液器加热带15的工作。当制冷剂温度高时压缩机曲柄加热带14、储液器加热带15不工作。当制冷制冷剂温度低时，压缩机曲柄加热带14、储液器加热带15工作。从而防止制冷剂很低时对压缩机造成损坏。

4） 高低压控制时，除完成上述制冷系统1）工作流程外，另外高低压控制器11通过管路连接在压缩机1出口与气液分离器10进口上，当高压压力表16显示高压或低压压力表17显示低压时, 高低压控制器11控制制冷系统中压缩机1、轴流风机13的工作。

5） 针阀安装，除完成上述制冷系统1）工作流程外，过滤器6出口分一路通过管路进入第一针阀18，压力传感器19固定在第一针阀18上，第一针阀18的安装有利于压力传感器19的维护，板式换热器8出口分一路通过管路进入第二针阀20。第二针阀20的安装方便系统充注。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。