[发明专利]提高双机双级螺杆制冷机组运行效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及双机双级螺杆制冷机组调控技术，具体地指一种提高双机双级螺杆制冷机组运行效率的方法。

背景技术

传统的双机双级螺杆制冷机组主要由微机控制柜、低压级压缩机、低压级联轴器、低压级电机、低压级电机控制柜、高压级压缩机、高压级联轴器、高压级电机、高压级电机控制柜、卧式油分离器、油冷却器、供油系统、中间冷却器、低压级经济器、相配套的阀门及连接管道组成。该机组采用两级压缩一级节流中间不完全冷却制冷循环，制冷剂液体依次通过中间冷却器和低压级经济器进行一级和二级过冷，在低温工况下相对于单级带经济器和单机双级螺杆式制冷机组制冷系数更高，是国内外首创的创新节能产品，具备结构紧凑、成本低廉、占地面积小、操作简单方便、制冷量覆盖范围大、制冷效率高等特点，广泛应用于食品、乳品、冷库、化工、多晶硅、PVC、制药、煤炭等行业，成为蒸发温度在-30℃~-55℃低温工况制冷领域的首选产品。

目前，该制冷机组的低压级压缩机和高压级压缩机均采用螺杆式压缩机，所配电机的额定频率为50Hz，额定转速为3000r/min，在电机转速一定的情况下，低、高压级压缩机运行能量的大小是通过压缩机内能量滑阀来调节的，一般可进行10%~100%的无级调节。根据用户使用低温工况和制冷量的要求，选配合理的低压级压缩机和高压级压缩机并分别配置合理的电机，需要特别指出的是：双机双级螺杆制冷机组的制冷量产生于低压级压缩机，低压级压缩机运行在低温工况（例如-25℃）以下时，实际运行轴功率较小，但考虑到低压级压缩机较大，且在高温工况（例如-5℃）时就开始启动，此时负荷较大，所需启动扭矩较大，故低压级电机功率不能按实际使用低温工况下配置，一般是按蒸发温度-25℃满载运行配置电机功率，比在低温工况下运行的实际轴功率大两档以上。高压级压缩机一直处于高温工况下运行，电机功率按高温工况配置，较为合理。低压级经济器的作用是一方面向低压级压缩机补气，增大低压级压缩机的制冷剂流量，另一方面二级过冷制冷剂液体的温度，使其焓值降低，从而提高低压级压缩机的单位容积制冷量，但其限制条件是它的低压级能量滑阀必须达到满载，即低压级压缩机的能量达到100%，因为如果低压级能量滑阀不能达到满载，补进的气体会通过滑阀和机体间的通道泄露到低压级压缩机吸气口，导致既不能增加低压级压缩机的制冷剂流量，又不能过冷制冷剂液体的温度。因此，必须在低压级压缩机能量滑阀达到满载时开启低压级经济器，才能提高制冷机组的制冷量。

对双机双级螺杆制冷机组而言，蒸发温度越低，低压级压缩机和高压级压缩机排量比越大，制冷系数越高。以氨制冷剂为例，一般在蒸发温度-30℃时，最佳排量比为3∶1，蒸发温度-35℃时，最佳排量比为3.5∶1，蒸发温度-40℃时，最佳排量比为4∶1。现有双机双级螺杆制冷机组中的排量比在用户使用低温工况下是固定不变的，当用户使用工况发生改变时也是不可调节的。

上述双机双级螺杆制冷机组根据降温运行时蒸发温度的变化基本上分成三个阶段：

第一个降温运行阶段：蒸发温度由室温至-5℃，属于高温状态。此时接通高压级电机控制柜50Hz电源，通过微机控制柜触摸屏上的按钮启动高压级电机，通过高压级联轴器带动高压级压缩机开始运行，如前所述，高压级电机功率是按高温工况配置的，不必考虑高压级压缩机满载运行而导致高压级电机过载，所以高压级压缩机的能量调节滑阀可快速增载到100%。

该运行阶段高压级压缩机单独迅速满载运行，高压级电机运行效率高。

第二个降温运行阶段：蒸发温度由-5℃至-25℃，属于高温到中低温状态。当蒸发温度至-5℃时，接通低压级电机控制柜50Hz电源，通过微机控制柜触摸屏上的按钮启动低压级电机，通过低压级联轴器带动低压级压缩机开始运行，接着开启中间冷却器供液去一级过冷制冷剂液体，提高机组制冷量和降温速度。如前所述，低压级电机功率是按中低温工况配置的，在蒸发温度到达-25℃才能满载运行，因此低压级压缩机启动后不能像高压级压缩机那样快速通过能量滑阀增载到满负荷运行，而只能随着蒸发温度的逐步降低，低压级能量滑阀逐步增载，并且只能增载到低压级电机额定电流允许范围内。当低压级能量滑阀增载到满载时，才能开启经济器供液去二级过冷制冷剂液体，进一步提高机组制冷量和降温速度，直到蒸发温度到达-25℃，低压级能量滑阀增载到100%。

该运行阶段高压级压缩机始终满载运行，高压级电机运行效率高。低压级压缩机开始运行后，由于低压级压缩机能量滑阀没有达到满载，低压级经济器供液开启滞后，导致不能提前进一步提高机组制冷量和降温速度。