本發(fā)明涉及冷水機組領域，具體而言，涉及一種冷水機組能量調(diào)節(jié)結構、能量調(diào)節(jié)方法以及冷水機組。

背景技術：

目前，船用螺桿式冷水機組通過螺桿壓縮機滑閥機構移動進行能量調(diào)節(jié)運行，其能量調(diào)節(jié)范圍約20％～100％。隨著客戶需求的提高，要求冷水機組運行范圍更寬，這時要求壓縮機本身卸載到更低能力運行在技術上已經(jīng)較為困難。

現(xiàn)有技術中采用熱氣旁通方式對冷水機組進行能量調(diào)節(jié)，船用螺桿式冷水機組為防止傾斜搖擺，蒸發(fā)器多采用干式蒸發(fā)器，其熱氣旁通的方式有兩種：直接旁通到壓縮機回氣端和旁通到蒸發(fā)器入口。

然而，高溫熱氣旁通到蒸發(fā)器入口會形成氣液兩相流，加劇了干式蒸發(fā)器進液分液不均，進而導致吸氣溫度波動大，電子膨脹閥開度隨之波動，從而最終導致蒸發(fā)壓力波動。同時，高溫熱氣直接旁通到壓縮機回氣端會造成排氣高溫保護，且壓縮機長期處在高溫下運行會降低其壽命和可靠性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種冷水機組能量調(diào)節(jié)結構、能量調(diào)節(jié)方法以及冷水機組，以至少解決現(xiàn)有技術中的冷水機組的熱氣旁通方式容易導致壓縮機排氣溫度過高的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種冷水機組能量調(diào)節(jié)結構，包括：氣旁通管路，氣旁通管路的一端與冷水機組的壓縮機的排氣端連通，氣旁通管路的另一端與壓縮機的回氣端連通，以使壓縮機的排氣端排出的部分高溫氣態(tài)冷媒通過氣旁通管路返回至壓縮機的回氣端；噴液冷卻管路，噴液冷卻管路的一端與冷水機組的冷凝器的排液端連通，噴液冷卻管路的另一端與壓縮機的回氣端連通，以使由冷凝器的排液端排出的液態(tài)冷媒經(jīng)噴液冷卻管路降溫后噴射至壓縮機的回氣端。

進一步地，氣旁通管路上設置有第一調(diào)節(jié)閥門，以控制氣旁通管路的通斷。

進一步地，冷水機組能量調(diào)節(jié)結構還包括：第一溫度傳感器，設置在冷水機組的蒸發(fā)器的出水端，用于監(jiān)測蒸發(fā)器的出水端的出水溫度；其中，第一溫度傳感器通過控制器與第一調(diào)節(jié)閥門連接，控制器用于在蒸發(fā)器的出水端的出水溫度的下降速率大于預設速率時，控制第一調(diào)節(jié)閥門打開氣旁通管路。

進一步地，噴液冷卻管路上設置有噴液節(jié)流閥，噴液節(jié)流閥用于對由冷凝器的排液端排出的液態(tài)冷媒進行降溫。

進一步地，噴液冷卻管路上還設置有第二調(diào)節(jié)閥門，以控制噴液冷卻管路的通斷。

進一步地，冷水機組能量調(diào)節(jié)結構還包括：第二溫度傳感器，設置在壓縮機的排氣端，用于監(jiān)測壓縮機的排氣端的排氣溫度；其中，第二溫度傳感器通過控制器與第二調(diào)節(jié)閥門連接，控制器用于在壓縮機的排氣端的排氣溫度高于預設溫度時，控制第二調(diào)節(jié)閥門打開噴液冷卻管路。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種冷水機組，包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器以及冷水機組能量調(diào)節(jié)結構，冷水機組能量調(diào)節(jié)結構為上述內(nèi)容的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構。

根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種冷水機組能量調(diào)節(jié)方法，適用于上述內(nèi)容的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構，冷水機組能量調(diào)節(jié)方法包括：控制冷水機組的壓縮機的排氣端與壓縮機的回氣端連通以使壓縮機的排氣端排出的部分高溫氣態(tài)冷媒返回壓縮機的回氣端；控制冷水機組的冷凝器的排液端與壓縮機的回氣端的連通，以使由冷凝器的排液端排出的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機的回氣端。

進一步地，在控制冷水機組的壓縮機的排氣端與壓縮機的回氣端連通以使壓縮機的排氣端排出的部分高溫氣態(tài)冷媒返回壓縮機的回氣端之前，冷水機組能量調(diào)節(jié)方法還包括：檢測冷水機組的蒸發(fā)器的出水端的出水溫度；根據(jù)出水溫度計算壓縮機的負荷偏差；當壓縮機的實際負荷≤【a】且負荷偏差＜-【b】時，控制壓縮機的排氣端與壓縮機的回氣端連通以使壓縮機的排氣端的部分高溫氣態(tài)冷媒返回壓縮機的回氣端；當壓縮機的實際負荷≤【a】且負荷偏差≥-【b】，或者，壓縮機的實際負荷＞【a】時，控制壓縮機的排氣端與壓縮機的回氣端斷開；其中，【a】為壓縮機實際負荷的參考值，-【b】為負荷偏差的參考值。

進一步地，在控制冷水機組的冷凝器的排液端與壓縮機的回氣端的連通，以使由冷凝器的排液端排出的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機的回氣端之前，冷水機組能量調(diào)節(jié)方法還包括：檢測壓縮機的排氣端的排氣溫度；比較排氣溫度與預設溫度的大??；其中，控制冷水機組的冷凝器的排液端與壓縮機的回氣端的連通，以使由冷凝器的排液端排出的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機的回氣端包括：在排氣溫度大于預設溫度時，控制冷水機組的冷凝器的排液端與壓縮機的回氣端的連通，以使由冷凝器的排液端排出的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機的回氣端。

進一步地，當排氣溫度≥【c】℃時，控制冷水機組的冷凝器的排液端與壓縮機的回氣端的連通；當【c】℃＞排氣溫度＞【d】℃時，控制冷水機組的冷凝器的排液端與壓縮機的回氣端的通斷狀態(tài)保持原狀；當排氣溫度＜【d】時，控制冷水機組的冷凝器的排液端與壓縮機的回氣端斷開；其中，【c】為壓縮機工作的高溫閾值，【d】為壓縮機工作的正常溫度。

進一步地，在控制冷水機組的冷凝器的排液端與壓縮機的回氣端的連通，以使由冷凝器的排液端排出的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機的回氣端之前，冷水機組能量調(diào)節(jié)方法還包括：對由冷凝器的排液端排出并噴射至壓縮機的回氣端的液態(tài)冷媒進行降溫。

應用本發(fā)明技術方案的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構，包括：氣旁通管路和噴液冷卻管路，氣旁通管路的一端與冷水機組的壓縮機的排氣端連通，氣旁通管路的另一端與壓縮機的回氣端連通，以使壓縮機的排氣端排出的部分高溫氣態(tài)冷媒通過氣旁通管路返回至壓縮機的回氣端；噴液冷卻管路的一端與冷水機組的冷凝器的排液端連通，噴液冷卻管路的另一端與壓縮機的回氣端連通，以使由冷凝器的排液端排出的液態(tài)冷媒經(jīng)噴液冷卻管路降溫后噴射至壓縮機的回氣端。從而在冷水機組運行過程中，在保證冷水機組具有更寬的調(diào)節(jié)范圍的同時，確保壓縮機的排氣溫度保持在正常溫度范圍內(nèi)，解決了現(xiàn)有技術中為滿足冷水機組寬范圍運行的要求而直接將壓縮機的排氣端旁通至壓縮機的回氣端導致壓縮機排氣溫度較高的問題。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本發(fā)明的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例可選的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構在冷水機組中的布置結構示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例可選的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構的其中一個控制結構框圖；以及

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例可選的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構的另一個控制結構框圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、氣旁通管路；20、壓縮機；30、噴液冷卻管路；40、冷凝器；50、第一調(diào)節(jié)閥門；60、第一溫度傳感器；70、蒸發(fā)器；80、控制器；90、噴液節(jié)流閥；100、第二調(diào)節(jié)閥門；110、第二溫度傳感器。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。

根據(jù)本發(fā)明實施例的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構，如圖1所示，包括：氣旁通管路10和噴液冷卻管路30，氣旁通管路10的一端與冷水機組的壓縮機20的排氣端連通，氣旁通管路10的另一端與壓縮機20的回氣端連通，以使壓縮機20的排氣端排出的部分高溫氣態(tài)冷媒通過氣旁通管路10返回至壓縮機20的回氣端；噴液冷卻管路30的一端與冷水機組的冷凝器40的排液端連通，噴液冷卻管路30的另一端與壓縮機20的回氣端連通，以使由冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒經(jīng)噴液冷卻管路30降溫后噴射至壓縮機20的回氣端。

應用本發(fā)明本實施例的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構，包括：氣旁通管路10和噴液冷卻管路30，氣旁通管路10的一端與冷水機組的壓縮機20的排氣端連通，氣旁通管路10的另一端與壓縮機20的回氣端連通，以使壓縮機20的排氣端排出的部分高溫氣態(tài)冷媒通過氣旁通管路10返回至壓縮機20的回氣端；噴液冷卻管路30的一端與冷水機組的冷凝器40的排液端連通，噴液冷卻管路30的另一端與壓縮機20的回氣端連通，以使由冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒經(jīng)噴液冷卻管路30降溫后噴射至壓縮機20的回氣端。從而在冷水機組運行過程中，在保證冷水機組具有更寬的調(diào)節(jié)范圍的同時，確保壓縮機20的排氣溫度保持在正常溫度范圍內(nèi)，解決了現(xiàn)有技術中為滿足冷水機組寬范圍運行的要求而直接將壓縮機20的排氣端旁通至壓縮機20的回氣端導致壓縮機20排氣溫度較高的問題。

具體實施時，為了能夠根據(jù)冷水機組出水溫度靈活調(diào)節(jié)冷水機組的能量輸出，氣旁通管路10上設置有第一調(diào)節(jié)閥門50，氣旁通管路10用于控制氣旁通管路10的通斷；在冷水機組的蒸發(fā)器70的出水端設置第一溫度傳感器60，第一溫度傳感器60用于監(jiān)測蒸發(fā)器70的出水端的出水溫度。如圖2所示，第一溫度傳感器60通過控制器80與第一調(diào)節(jié)閥門50連接，當蒸發(fā)器70的出水端的出水溫度的下降速率大于預設速率時，即表示冷水機組的冷媒循環(huán)量較大，壓縮機20的能量輸出較大，此時，控制器80控制第一調(diào)節(jié)閥門50將氣旁通管路10打開，使壓縮機20的排氣端排出的部分氣態(tài)冷媒重新返回壓縮機20的回氣端，減小進入冷凝器40和蒸發(fā)器70的冷媒量，使整個冷水機組的冷媒循環(huán)量降低，從而使蒸發(fā)器70的出水端溫度保持在適合的溫度，從而解決壓縮機20卸載到最小負荷時，蒸發(fā)器70的出水溫度依然較低的問題，擴大冷水機組的能量調(diào)節(jié)范圍。

而將壓縮機20的排氣端的氣態(tài)冷媒重新返回壓縮機20的回氣端會導致壓縮機20排氣溫度過高，引起排氣高溫保護，同時影響壓縮機的可靠性和壽命。為解決此問題，通過噴液冷卻管路30將冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒經(jīng)噴液冷卻管路30降溫后噴射至壓縮機20的回氣端，能夠有效解決壓縮機20溫度過熱的問題。

具體地，噴液冷卻管路30上設置有噴液節(jié)流閥90，噴液節(jié)流閥90用于對由冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒進行節(jié)流降溫，并將節(jié)流降溫的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機20的回氣端，從而有效控制壓縮機20的溫度過熱的問題，保證壓縮機20在低負荷下長期運行。

為了實現(xiàn)對噴液冷卻管路30工作過程的控制，噴液冷卻管路30上還設置有第二調(diào)節(jié)閥門100，第二調(diào)節(jié)閥門100控制噴液冷卻管路30的通斷從而控制冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒向壓縮機20的回氣端的噴射的開啟和停止。

為了能夠根據(jù)壓縮機20在工作過程中的排氣溫度控制是否向其回氣端噴射來自冷凝器40的液態(tài)冷媒，在壓縮機20的排氣端設置第二溫度傳感器110，第二溫度傳感器110用于監(jiān)測壓縮機20的排氣端的排氣溫度；其中，如圖3所示，第二溫度傳感器110通過控制器80與第二調(diào)節(jié)閥門100連接，控制器80用于在壓縮機20的排氣端的排氣溫度高于預設溫度時，控制第二調(diào)節(jié)閥門100打開噴液冷卻管路30以向壓縮機20的排氣端噴射經(jīng)過降溫后的液態(tài)冷媒。預設溫度為壓縮機20工作過程中溫度過高的臨界點值。

在本實施例中，冷水機組主要由壓縮機20、冷凝器40、蒸發(fā)器70、電子膨脹閥、電磁閥、球閥、干燥過濾器等部件組成，其中，壓縮機20為半封閉式螺桿壓縮機，冷凝器40為滿液式冷凝器，蒸發(fā)器70為干式蒸發(fā)器。

此外還增加了氣旁通管路10和噴液冷卻管路30，氣旁通管路10上設置有第一調(diào)節(jié)閥門50，第一調(diào)節(jié)閥門50為氣旁通電磁閥；噴液冷卻管路30上設置有第二調(diào)節(jié)閥門100，第二調(diào)節(jié)閥門100為噴液電磁閥。噴液冷卻熱氣直接旁通到壓縮機20的回氣端的控制思路如下：

當壓縮機20的實際負荷≤【a】且負荷偏差＜-【b】時，第一調(diào)節(jié)閥門50打開；

當壓縮機20的實際負荷≤【a】且負荷偏差≥-【b】時，第一調(diào)節(jié)閥門50關閉；

當壓縮機20的實際負荷＞【a】時，第一調(diào)節(jié)閥門50關閉。

其中，【a】為壓縮機20實際負荷的參考值，-【b】為負荷偏差的參考值。

在實際操作中，壓縮機20的實際負荷根據(jù)壓縮機20內(nèi)的滑閥的位置來確定，負荷偏差等于目標出水溫度與實際出水溫度的差值。

壓縮機20開啟后：當排氣溫度≥【c】℃時，第二調(diào)節(jié)閥門100打開；當【c】℃＞排氣溫度＞【d】℃時，第二調(diào)節(jié)閥門100保持原狀；當【d】≥排氣溫度時，第二調(diào)節(jié)閥門100關閉。

其中，【c】為壓縮機20工作的高溫閾值，【d】為壓縮機20工作的正常溫度。

根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例，提供了一種冷水機組，包括壓縮機20、冷凝器40、蒸發(fā)器70以及冷水機組能量調(diào)節(jié)結構，冷水機組能量調(diào)節(jié)結構為上述實施例的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構。應用上述實施例的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構的冷水機組，在運行過程中，保證冷水機組具有更寬的調(diào)節(jié)范圍的同時，確保壓縮機20的排氣溫度保持在正常溫度范圍內(nèi)，解決了現(xiàn)有技術中為滿足冷水機組寬范圍運行的要求而直接將壓縮機20的排氣端旁通至壓縮機20的回氣端導致壓縮機20排氣溫度較高的問題。

根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例，提供了一種冷水機組能量調(diào)節(jié)方法，該調(diào)節(jié)方法適用于上述實施例的冷水機組能量調(diào)節(jié)結構，冷水機組能量調(diào)節(jié)方法包括以下步驟：

步驟s103：控制冷水機組的壓縮機20的排氣端與壓縮機20的回氣端連通以使壓縮機20的排氣端排出的部分高溫氣態(tài)冷媒返回壓縮機20的回氣端；

步驟s106：控制冷水機組的冷凝器40的排液端與壓縮機20的回氣端的連通，以使由冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機20的回氣端。

應用本實施例的冷水機組能量調(diào)節(jié)方法，通過使壓縮機20的排氣端排出的部分高溫氣態(tài)冷媒通過氣旁通管路10返回至壓縮機20的回氣端，同時使冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒經(jīng)噴液冷卻管路30降溫后噴射至壓縮機20的回氣端。從而在冷水機組運行過程中，在保證冷水機組具有更寬的調(diào)節(jié)范圍的同時，確保壓縮機20的排氣溫度保持在正常溫度范圍內(nèi)，解決了現(xiàn)有技術中為滿足冷水機組寬范圍運行的要求而直接將壓縮機20的排氣端旁通至壓縮機20的回氣端導致壓縮機20排氣溫度較高的問題。

具體地，在步驟s103：控制冷水機組的壓縮機20的排氣端與壓縮機20的回氣端連通以使壓縮機20的排氣端排出的部分高溫氣態(tài)冷媒返回壓縮機20的回氣端之前，本實施例的冷水機組能量調(diào)節(jié)方法還包括：

步驟s101：檢測冷水機組的蒸發(fā)器70的出水端的出水溫度；

步驟s102：根據(jù)出水溫度計算壓縮機20的負荷偏差；

當壓縮機20的實際負荷≤【a】且負荷偏差＜-【b】時，控制壓縮機20的排氣端與壓縮機20的回氣端連通以使壓縮機20的排氣端的部分高溫氣態(tài)冷媒返回壓縮機20的回氣端；

當壓縮機20的實際負荷≤【a】且負荷偏差≥-【b】，或者，壓縮機20的實際負荷＞【a】時，控制壓縮機20的排氣端與壓縮機20的回氣端斷開；

其中，【a】為壓縮機20實際負荷的參考值，-【b】為負荷偏差的參考值。

在實際操作中，壓縮機20的實際負荷根據(jù)壓縮機20內(nèi)的滑閥的位置來確定，負荷偏差等于目標出水溫度與實際出水溫度的差值。

在本發(fā)明實施中，在檢測到蒸發(fā)器70的出水端的出水溫度后，也可根據(jù)蒸發(fā)器70的出水端的出水溫度的下降速率的大小控制冷水機組的壓縮機20的排氣端與壓縮機20的回氣端是否連通。

具體地，在出水溫度的下降速率大于預設速率時，控制冷水機組的壓縮機20的排氣端與壓縮機20的回氣端連通以使壓縮機20的排氣端的部分高溫氣態(tài)冷媒返回壓縮機20的回氣端。

通過比較冷水機組的蒸發(fā)器70的出水端的出水溫度與設定的預設速率進行比較，從而決定是否將壓縮機20的排氣端的氣態(tài)冷媒返回其回氣端，能夠有效解決壓縮機20卸載到最小負荷時，蒸發(fā)器70的出水溫度依然較低的問題，擴大冷水機組的能量調(diào)節(jié)范圍。

進一步地，在步驟s106：在控制冷水機組的冷凝器40的排液端與壓縮機20的回氣端的連通，以使由冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機20的回氣端之前，冷水機組能量調(diào)節(jié)方法還包括：

步驟s104：檢測壓縮機20的排氣端的排氣溫度；

步驟s105：比較排氣溫度與預設溫度的大?。?/p>

其中，步驟s106具體為：在排氣溫度大于預設溫度時，控制冷水機組的冷凝器40的排液端與壓縮機20的回氣端的連通，以使由冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機20的回氣端。

具體地，壓縮機20開啟后：當排氣溫度≥【c】℃時，第二調(diào)節(jié)閥門100打開；當【c】℃＞排氣溫度＞【d】℃時，第二調(diào)節(jié)閥門100保持原狀；當【d】≥排氣溫度時，第二調(diào)節(jié)閥門100關閉。

其中，【c】為壓縮機20工作的高溫閾值，【d】為壓縮機20工作的正常溫度。

通過檢測壓縮機20的排氣端的排氣溫度，并根據(jù)排氣溫度與設定的預設溫度的比較結果，確定是否將冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機20的回氣端，能夠在壓縮機20的溫度過高時對壓縮機20進行降溫，在壓縮機20排氣溫度正常時，使冷凝器40的排液端的液態(tài)冷媒全部進入蒸發(fā)器70內(nèi)，確保冷水機組運行過程中的冷媒的循環(huán)量，從而確保冷水機組工作的效能。

進一步地，由冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒溫度較高，為了能夠更好地對壓縮機20進行降溫，在將冷凝器40的排液端排出的液態(tài)冷媒噴射至壓縮機20的回氣端之前，還需要對由冷凝器40的排液端排出并噴射至壓縮機20的回氣端的液態(tài)冷媒進行降溫。降溫工作由設置在噴液冷卻管路30上的噴液節(jié)流閥90進行。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。