本發(fā)明涉及熱能工程熱泵技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種工業(yè)超高溫熱泵機組。

背景技術(shù)：

在工業(yè)生產(chǎn)過程本身對熱能品位要求較低(低于150℃)的加熱環(huán)節(jié)上，例如石油煉化過程、冶金生產(chǎn)過程、建材生產(chǎn)過程、食品加工過程、化工生產(chǎn)過程等，一方面，傳統(tǒng)的供熱方式以燃燒化石燃料、甚至直接電加熱的方式供熱，造成巨大的可用能耗散。另一方面，各類工業(yè)生產(chǎn)過程中，伴生大量的余熱資源，溫度多在50℃以上，這些低品位熱能若不能得到有效利用，不僅會造成大量的能源資源浪費，排向環(huán)境還會造成對環(huán)境的熱污染。為充分回收利用工業(yè)生產(chǎn)過程中的余熱資源，熱泵裝置已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程中。

目前，普通熱泵裝置的制熱出水溫度多在80℃以下，對于要求制熱出水溫度較高，例如100℃以上的情況，熱泵裝置主要面臨壓縮機排氣溫度高、潤滑油高溫分解、壓縮機電機冷卻差等諸多問題，導致熱泵機組不能穩(wěn)定可靠運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種電機冷卻效果好的工業(yè)超高溫熱泵機組，確保熱泵機組運行穩(wěn)定可靠。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：工業(yè)超高溫熱泵機組包括壓縮機、冷凝器、增效器、主節(jié)流裝置、蒸發(fā)器；

所述壓縮機、所述冷凝器、所述增效器、所述主節(jié)流裝置、所述蒸發(fā)器相連接形成主制冷劑循環(huán)回路；所述主制冷劑循環(huán)回路中，所述冷凝器的出液口與所述增效器的主制冷劑進口相連接，所述增效器的主制冷劑出口與所述主節(jié)流裝置相連接；

所述熱泵機組設(shè)置有電機冷卻循環(huán)回路，所述電機冷卻循環(huán)回路中設(shè)置有冷卻器，所述增效器的主制冷劑出口與所述冷卻器的進口相連接，所述冷卻器的出口與所述壓縮機的電機殼進液口相連接。

以下為對本發(fā)明的工業(yè)超高溫熱泵機組的多項進一步改進：

其中，所述電機冷卻循環(huán)回路中還設(shè)置有引射器，所述引射器的被引射介質(zhì)進口與所述壓縮機的電機殼出口相連接，所述引射器的引射源進口與所述壓縮機的排氣口相連接，所述引射器的出口與所述蒸發(fā)器的進口相連接。

其中，所述電機殼出口包括出液口和出氣口；所述引射器并聯(lián)設(shè)置有兩個，其中一個所述引射器的被引射介質(zhì)進口與所述電機殼的出液口相連接，另一個所述引射器的被引射介質(zhì)進口與所述電機殼的出氣口相連接。

其中，所述主制冷劑循環(huán)回路中設(shè)置有油分離器，所述油分離器的進氣口與所述壓縮機的排氣口相連接，所述油分離器的出氣口與所述冷凝器的進氣口相連接；

所述熱泵機組設(shè)置有油冷卻循環(huán)回路，所述油冷卻循環(huán)回路中設(shè)置有油冷卻器，所述增效器的主制冷劑出口與所述油冷卻器的進液口相連接，所述油冷卻器的出氣口與所述壓縮機的吸氣口相連接；所述油冷卻器的進油口與所述油分離器的出油口相連接，所述油冷卻器的出油口與所述壓縮機的進油口相連接。

其中，所述油冷卻器的進油口與所述油分離器的出油口相連接的油路中設(shè)置有油循環(huán)泵。

其中，所述油冷卻器的出油口與所述壓縮機的進油口相連接的油路中設(shè)置有干燥過濾器，所述干燥過濾器并聯(lián)有油差壓開關(guān)。

其中，所述干燥過濾器與所述壓縮機之間的油路并聯(lián)有兩條，其中一條油路與所述壓縮機的主進油口相連接，另一條油路與所述壓縮機的螺桿噴油口相連接。

其中，所述增效器的主制冷劑出口與所述增效器的副制冷劑進口相連接，所述增效器的副制冷劑出口與所述壓縮機的中壓進口相連接，形成制冷劑增效回路。

其中，所述主節(jié)流裝置為主節(jié)流閥組，所述主節(jié)流閥組包括兩個或兩個以上并聯(lián)的組合閥單元，每個所述組合閥單元包括串聯(lián)的電磁閥和節(jié)流閥。

其中，所述冷凝器包括重沸器。

采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果如下：

(1)由于熱泵機組設(shè)置有電機冷卻循環(huán)回路，電機冷卻循環(huán)回路中設(shè)置有冷卻器，制冷劑經(jīng)過冷卻器進一步降溫過冷后，由壓縮機的電機殼進液口直接噴入電機殼內(nèi)，對壓縮機電機線圈的冷卻采用直接噴液的蒸發(fā)冷卻方式，利用了制冷劑的相變換熱，換熱系數(shù)高、冷卻效果好，解決了傳統(tǒng)的吸氣冷卻方式換熱系數(shù)低、冷卻效果差的問題；由于電機冷卻循環(huán)回路中設(shè)置有引射器，通過引射器的引射作用，使電機殼內(nèi)的壓力降到蒸發(fā)壓力以下，電機殼內(nèi)的制冷劑具有較低的蒸發(fā)溫度，從而使更多的制冷劑相變蒸發(fā)，保證了電機線圈的冷卻效果，延長了壓縮機電機使用壽命，保證了機組可靠穩(wěn)定運行。

(2)由于熱泵機組設(shè)置有油冷卻循環(huán)回路，油冷卻循環(huán)回路中設(shè)置有油冷卻器，制冷劑經(jīng)過油冷卻器時吸收潤滑油的熱量，降低油的溫度，保證了較低的供油溫度，避免油高溫分解的同時回收了油冷的熱量損失，增加了機組的制熱量及能效，提高了機組的可靠性。

(3)由于熱泵機組設(shè)置有制冷劑增效回路，其中的增效器，不但增大了主制冷劑的過冷度，降低了進入電機殼內(nèi)制冷劑的溫度，同時回收了該部分熱量，提高了機組能效；將制冷劑中壓氣體送入壓縮機中壓進口，增大排氣量及制熱量的同時降低了壓縮機排氣溫度，避免了潤滑油高溫分解。

(4)由于石油煉化的分餾塔底的重沸器可以直接作為冷凝器，直接加熱分餾的原料液體，省去了中間的水的循環(huán)能耗，避免了二次換熱，增大了傳熱溫差，提高了機組能效。

綜上所述，本發(fā)明的工業(yè)超高溫熱泵機組，通過設(shè)置電機冷卻循環(huán)回路，解決了電機冷卻效果差的問題；通過設(shè)置油冷卻循環(huán)回路，降低了供油溫度，避免了潤滑油高溫分解；通過設(shè)置制冷劑增效回路，增大了主制冷劑過冷度，降低了進入電機殼內(nèi)制冷劑溫度，同時回收了該部分熱量，增大了制熱量的同時降低了壓縮機排氣溫度，避免了潤滑油高溫分解。本發(fā)明的工業(yè)超高溫熱泵機組，壓縮機電機使用壽命長，熱泵機組運行穩(wěn)定可靠，制熱出水溫度高，可達130-170℃。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的工業(yè)超高溫熱泵機組原理圖；

圖中：1、壓縮機；2、油分離器；3、冷凝器；4-1、干燥過濾器；4-2、干燥過濾器；5、增效器；6、主節(jié)流裝置；7、蒸發(fā)器；8、冷卻器；9-1、節(jié)流閥；9-2、節(jié)流閥；9-3、節(jié)流閥；10-1、引射器；10-2、引射器；11、油冷卻器；12、油差壓開關(guān)；13-1、電磁閥；13-2、電磁閥；13-3、電磁閥；13-4、電磁閥；13-5、電磁閥；13-6、電磁閥；13-7、電磁閥；14-1、截止閥；14-2、截止閥；14-3、截止閥；14-4、截止閥；14-5、截止閥；14-6、截止閥；14-7、截止閥；14-8、截止閥；14-9、截止閥；14-10、截止閥；15、油循環(huán)泵。

圖中箭頭所示表示流體的流向。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步非限制性說明。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“相連接”應(yīng)做廣義的理解，可以是被連接部件之間的直接連接，也可以通過中間媒介間接連接，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解本術(shù)語的含義。

如圖1所示，本發(fā)明的工業(yè)超高溫熱泵機組，主要包括：壓縮機1、油分離器2、冷凝器3、干燥過濾器、增效器5、主節(jié)流裝置6、蒸發(fā)器7、冷卻器8、引射器、油冷卻器11、油循環(huán)泵15、若干電磁閥及截止閥等部件。

其中，壓縮機1的排氣口經(jīng)過截止閥14-4與油分離器2的進氣口相連接，油分離器2的出氣口與冷凝器3的進氣口相連接，冷凝器3的出液口依次經(jīng)過截止閥14-7和干燥過濾器4-1與增效器5的主制冷劑進口相連接，增效器5的主制冷劑出口分為四路，分別是主制冷劑循環(huán)回路、電機冷卻循環(huán)回路、油冷卻循環(huán)回路和制冷劑增效回路。

第一路為主制冷劑循環(huán)回路，通過主節(jié)流裝置6與蒸發(fā)器7的進液口相連接，蒸發(fā)器7的出氣口經(jīng)過截止閥14-1與壓縮機1的吸氣口相連接，形成主制冷劑循環(huán)回路。主制冷劑循環(huán)回路中，優(yōu)選各類工業(yè)生產(chǎn)過程中伴生的余熱資源作為蒸發(fā)器7的熱源，冷凝器3連接高溫水需求側(cè)。

第二路為電機冷卻循環(huán)回路，增效器5的主制冷劑出口通過截止閥14-8與冷卻器8的進口相連接，冷卻器8的出口依次經(jīng)過電磁閥13-1、節(jié)流閥9-1與壓縮機1的電機殼進液口相連接；壓縮機1的電機殼出口包括出液口和出氣口，引射器并聯(lián)設(shè)置有兩個，即引射器10-1與引射器10-2，其中，引射器10-1的被引射介質(zhì)進口與電機殼的出液口相連接，引射器10-1的引射源進口通過電磁閥13-6、截止閥14-5與壓縮機1的排氣口相連接，引射器10-2的被引射介質(zhì)進口與電機殼的出氣口相連接，引射器10-2的引射源進口通過電磁閥13-5、截止閥14-5與壓縮機1的排氣口相連接，引射器10-1、引射器10-2的出口皆與蒸發(fā)器7的進口相連接；以上形成電機冷卻循環(huán)回路。其中，冷卻器8可以是水冷方式，也可以是空冷方式，以保證在水量不足或者無水場合的冷卻效果。

機組實際運行表明，冷凝器3的制熱出水范圍可達130-170℃。其中的兩個引射器可以分別控制，當制熱出水在出水范圍內(nèi)的較低溫度時，可以僅與電機殼的出液口相連接的引射器10-1運行，即能滿足電機線圈的冷卻需要；當制熱出水在出水范圍內(nèi)的偏高溫度時，與電機殼的出氣口相連接的引射器10-2前的電磁閥13-5打開，增加一路出氣，兩個引射器同時運行，減低電機殼內(nèi)壓力，保證電機線圈的冷卻效果及電機的穩(wěn)定可靠運行。

第三路為油冷卻循環(huán)回路，增效器5的主制冷劑出口經(jīng)過截止閥14-6、電磁閥13-4、節(jié)流閥9-2與油冷卻器11的進液口相連接，油冷卻器11的出氣口與壓縮機1的吸氣口相連接；油冷卻器11的進油口經(jīng)過油循環(huán)泵15、截止閥14-9與油分離器2的出油口相連接，油冷卻器11的出油口經(jīng)過干燥過濾器4-2后分為兩路，其中一路依次經(jīng)過電磁閥13-2、截止閥14-2與壓縮機1的主進油口相連接(主進油口主要用于軸承潤滑)，另一路依次經(jīng)過電磁閥13-3、截止閥14-3與壓縮機1的螺桿噴油口相連接(用于潤滑螺桿)，形成油冷卻循環(huán)回路。

機組啟動時低溫情況下潤滑油粘度大，油冷卻循環(huán)回路中設(shè)有油循環(huán)泵15，油循環(huán)泵15可保證機組啟動的穩(wěn)定性；干燥過濾器4-2設(shè)有油差壓開關(guān)12，當干燥過濾器4-2堵塞后可報警并做停機保護，避免壓縮機1因缺油的情況下繼續(xù)運轉(zhuǎn)造成壓縮機的損壞。

第四路為制冷劑增效回路，增效器5的主制冷劑出口依次經(jīng)電磁閥13-7、節(jié)流閥9-3與增效器5的副制冷劑進口相連接，增效器5的副制冷劑出口經(jīng)截止閥14-10與壓縮機1的中壓進口相連接，形成制冷劑增效回路。

其中的增效器5，不但增大了主制冷劑的過冷度，降低了進入電機殼內(nèi)制冷劑的溫度，實現(xiàn)了對電機線圈的冷卻，同時回收了該部分熱量，提高了機組能效；增效器5將低溫的制冷劑中壓氣體經(jīng)壓縮機中壓進口送入壓縮機1，增大排氣量及制熱量的同時降低了壓縮機1的排氣溫度，避免了潤滑油高溫分解。

如圖1所示，其中，主節(jié)流裝置6優(yōu)選采用主節(jié)流閥組，主節(jié)流閥組包括兩個或兩個以上并聯(lián)的組合閥單元，每個組合閥單元包括串聯(lián)的電磁閥和節(jié)流閥，其中節(jié)流閥為手動調(diào)節(jié)閥。在一個具體實施例中，主節(jié)流閥組采用了三個并聯(lián)的組合閥單元，三個節(jié)流閥開度分別設(shè)置為2/3，1/6，1/9，停機時電磁閥均關(guān)閉，開機后首先開對應(yīng)2/3開度調(diào)節(jié)閥的電磁閥，然后根據(jù)吸氣過熱度控制其他電磁閥的開啟與關(guān)閉，保證機組的穩(wěn)定可靠運行。當然，組合閥單元不局限于三個，其數(shù)量可以根據(jù)機組需要有所增減。還可以使用預編程的電子節(jié)流閥作為主節(jié)流裝置。

其中，石油煉化工業(yè)的分餾塔底的重沸器可以直接作為冷凝器3，通過重沸器直接加熱分餾的原料液體，省去了中間的水的循環(huán)能耗，避免了二次換熱，增大了傳熱溫差，提高了機組能效。

以上所述為本發(fā)明較佳實施方式的舉例，其中未詳細述及的部分皆為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)力要求的內(nèi)容為準，任何基于本發(fā)明的技術(shù)啟示而進行的等效變換均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。