[发明专利]矿用高压模块化井下集中制冷装置及系统

权利要求书

1.矿用高压模块化井下集中制冷装置，其特征在于：所述装置包括制冷压缩模块、高压冷凝模块、节流膨胀模块、蒸发冷却模块和控制系统模块；

所述制冷压缩模块的一端与高压冷凝模块相连，一端与蒸发冷却模块相连，用于制备高压高温制冷剂蒸汽，并输出至高压冷凝模块；

所述高压冷凝模块的一端与制冷压缩模块相连，一端与节流膨胀模块相连，用于将制冷压缩模块输出的高压高温制冷剂蒸汽制备成高压常温液态制冷剂，并输出至节流膨胀模块；所述高压冷凝模块由高承压管壳式换热器组成，采用水冷模式；

所述节流膨胀模块的一端与高压冷凝模块相连，一端与蒸发冷却模块相连，用于使高压常温的液态制冷剂膨胀变为低温常压的气态制冷剂，并输出至蒸发冷却模块；

所述蒸发冷却模块的一端与制冷压缩模块相连，一端与节流膨胀模块相连，用于将气态制冷剂进行蒸发冷却，处理后输出至制冷压缩模块；

所述控制系统模块采用PLC对上述各模块进行控制，并通过温度、压力传感器实现对上述各模块的监控和参数显示；

所述制冷压缩模块包括软启动器、防爆电动机和螺杆式压缩机，所述防爆电动机与螺杆式压缩机相连，为压缩机的运行提供动力，所述软启动器与防爆电动机相连，使防爆电动机实现软启动；

所述装置还包括油路系统模块，所述油路系统模块与冷压缩模块中的螺杆式压缩机配合使用，所述油路系统模块包括油分离器、截止阀、油冷却器、油过滤器和油泵，制冷压缩模块中的压缩机将制冷剂和油的混合蒸汽排出，在进入高压冷凝模块之前先进入油路系统模块中的油分离器，将制冷剂和油分开，分离后的油经截止阀进入油冷却器，冷却后的油通过油泵再次进入压缩机进行循环。

2.根据权利要求1所述的矿用高压模块化井下集中制冷装置，其特征在于：所述油冷却器采用管壳式换热器，采用地面水冷却，冷却水走管程，油走壳程，换热器水侧至少能够承受16Mpa的高压；所述高压冷凝模块的高承压管壳式换热器采用地面水冷却，冷却水走管程，制冷剂走壳程，换热器水侧至少能够承受16Mpa的高压。

3.根据权利要求1所述的矿用高压模块化井下集中制冷装置，其特征在于：整个装置采用一字串联布置，高度和宽度方向上满足矿井运输和安装要求。

4.根据权利要求1或2或3所述的矿用高压模块化井下集中制冷装置，其特征在于：所述装置的各组成部分采用模块化处理，整机形成模块化结构，便于多台装置的并联使用，提供更大的制冷量。

5.根据权利要求1所述的矿用高压模块化井下集中制冷装置，其特征在于：所述节流膨胀模块包括干燥过滤器和至少一个膨胀阀，所述膨胀阀个数与高压冷凝模块中的高承压管壳式换热器个数相同，高压冷凝模块中高压常温液态制冷剂出来后首先进入干燥过滤器，除去制冷剂中的水分，然后进入节流膨胀阀，使高压常温的液态制冷剂膨胀变为低温常压的气态制冷剂。

6.根据权利要求1所述的矿用高压模块化井下集中制冷装置，其特征在于：蒸发冷却模块由管壳式换热器组。

7.根据权利要求6所述的矿用高压模块化井下集中制冷装置，其特征在于：蒸发冷却模块与制冷压缩模块之间相连管路上安装有吸气过滤器，对进入到压缩机内的制冷剂起净化作用。

8.矿用高压模块化井下集中制冷系统，其特征在于：所述系统包括如权利要求1至7所述的矿用高压模块化井下集中制冷装置，还包括冷却水循环系统、冷冻水循环系统、末端散冷设备、地面冷却系统、补水系统和监控系统；

所述地面冷却系统和部分冷却水循环系统设置于地面上，其余组成部分均布置在井下，所述矿用高压模块化井下集中制冷装置产生的低温冷冻水通过冷冻水循环系统送至矿井采掘工作面的末端散冷设备中，与采掘工作面风流进行热交换，吸收过热负荷的冷冻水通过冷冻水循环泵重新进入装置中再冷；

所述矿用高压模块化井下集中制冷装置产生的冷凝热通过冷却水循环系统输送至地面冷却系统中被冷却，被冷却后的冷却水通过冷却水循环系统重新进入装置中吸收装置产生的冷凝热，所述补水水箱用于向冷却水循环系统、冷冻水循环系统自动补水，冷却水循环系统中的管路通过井筒或者钻孔引至井下；

所述监控系统用于对整个降温系统各个环节的相关参数进行监测，对各电气设备进行自动控制，完成整个系统的协调运行和保护功能。