本发明专利技术涉及一种深冷混合工质节流制冷机能力、工况调节和控制的方法，该制冷机包括压缩机单元、可控通路稳定罐单元、冷凝冷却器、回热换热器单元、节流单元和蒸发器单元组成；还包括一个控制单元，其输入参数为制冷系统压缩机吸气压力、和/或排气压力值、和/或蒸发器出口或入口或节流单元入口温度值，输出参数为控制执行单元发生相应动作的指令。对应于深冷混合工质节流制冷系统不同运行工况和能力调节要求，该能力、工况调节和控制的方法根据预先设定值与输入参数的比较，通过可控通路阀组开闭组合，实现对实际参予制冷循环的工质量的调节，使制冷机在不同工况均可以实现稳定、可靠、高效运行和制冷能力调节。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于制冷与低温工程学科领域，涉及一种，特别是一种带可控通路稳定罐的。
技术介绍
传统技术中，单级蒸汽压缩制冷循环最低有效制冷温度一般在-40°C左右，要实现更低的制冷温度，往往需要采用多级压缩及多级外部复叠循环，但是这种措施显然使制冷系统变得十分复杂，可靠性降低。目前较多采用的是采用两级压缩实现_60°C左右的制冷温度，采用两级复叠循环实现-80°C左右的制冷温度，当制冷温度再低时已很少再使用上述方法。近些年来，通过科学家们的不断努力，多元混合工质节流制冷技术取得巨大进展， 并已得到较大批量的应用。从理论基础和实现循环的流程结构上讲，多元混合工质节流制冷技术可分为二大类1)从普冷领域复叠循环衍生而来的“混合工质内复叠循环”，其制冷单元内部采用并行的多次分离、多次节流(多级内复叠)，所需级数通常根据工质特性和所需制冷温度确定。由于流程的复杂性，目前该技术主要用于天然气液化等大系统；2)从低温领域实现高效回热发展而来的“回热式多元混合工质节流制冷循环”。采用回热方式的多元混合工质制冷机可以有效降低运行压力，并且可以利用普冷领域广泛应用的单级油润滑压缩机驱动，与复叠和内复不同的是不仅其流程结构更加简单，而且其可以在制冷系统硬件不做大的改动情况下通过充配不同混合物工质实现从液氮温度(80K)到230K(传统单级蒸汽压缩制冷循环的有效制冷温度下限)制冷温度范围。随着生物工程、医药医学、能源、 通讯以及军工等高科技领域的迅速发展，对制冷温度处在上述温区的需求越来越多，发展多元混合工质节流制冷技术具有重要的现实意义。但是由于制冷系统中多元混合工质与普冷制冷工质在物性上具有很大的区别，在采用普冷领域油润滑压缩机时，会导致压缩机在运行过程中运行参数与采用普冷工质有很大变化。多元混合工质深冷制冷系统，由于强非共沸工质的采用，整个过程中工质在冷凝器内基本为气相放热(可能会出现少量液体工质)，运行高压已基本不受环境温度控制， 而由工质充注量和系统结构参数决定。在制冷机启动过程初期，整个系统基本均处于较高温度，系统内工质绝大部分为气相，随着制冷温度的降低，制冷系统中在除冷凝器外的其它部件内工质的液相含量则会逐步增加，当制冷温度达到极限值时，整个制冷系统内的工质液相含量达到最高。一方面气、液相比容相差很大，另一方面，对于固定通道面积的节流元件(如常用的毛细管)，其气相工质的通过能力显然没有液相工质大，因此对于一个容积固定的制冷系统，在一定工质充注量的情况下，必然会导致压力(高压、低压和压比)变化很大。对固定的系统会出现这样的情况一种是以满足在较低温度正常运行工况需要量充注工质，此时通常会导致压缩机在启动运行工况(制冷系统降温过程)运行压比过大，高压过高，低压很低，会使压缩机排气温度很高，此时很容易导致压缩机过载，排气压力和排气温度过高均会导致压缩机无法正常运行，甚至引起损坏。另一种是以满足启动过程运行工况要求进行工质充注，则往往达不到正常使用工况对工质循环量的需求，此时随制冷温度降低，运行压力会显著下降，以致无法提供足够的制冷量，对于内复叠还可能造成系统不能正常工作。另外，当制冷机设计运行温区较宽时也会存在同样的问题，即制冷机在不同工况运行存在矛盾，传统混合工质制冷系统无法兼顾高效和可靠性。具体如高低温度实验设备，其运行温度通常在-110°C至120°C之间，在这样大的温区变化范围，需要合理控制制冷系统， 才能确保系统正常运行，并确保在正常制冷温区内高效运行。中国专利技术专利ZL03121465. 7报道了一种深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制方法，其核心内容是由一个整合系统压力、温度参数的控制系统通过控制节流阀组及其出口流向并结合一串在压缩机侧低压管路中的平衡罐，较好地解决以上问题。但这一方法存在不足在对系统进行能力调节时，不能同时实现较大幅度的节能，另外还需采用在低温下能工作的阀门。中国专利技术专利ZL200510042730. 9报道了一种具有可切换气库的混合工质低温节流制冷机，其核心内容之一是通过一由二个电磁阀分别与系统高、低压管路相连的气库来调节参予系统循环的工质量达到控制系统工况目的。但这一方法存在一个明显的不足会造成系统中参予实际循环的多元混合工质组成发生不可控的变化，而严重影响系统制冷性能。另外，美国专利US2002/0017106A1报道了一种深冷混合工质制冷系统的除霜方法，该专利描述的过程比较复杂，有多达几十个可控阀门来实现除霜过程，其不具有对制冷系统能力和工况进行调节和控制的功能。另外，采用压缩机出口高温排气不经过冷凝器直接进入蒸发器放热实现除霜的方式，已经是普冷领域成熟的技术，称为热气除霜(川平睦义，封闭式制冷机，北京轻工业出版社，1987，pp. 387-411)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够使深冷混合工质节流制冷系统更加高效可靠地实现能力、工况调节和控制的方法。本专利技术的技术方案如下本专利技术提供的，该深冷混合工质节流制冷系统包括依次相连并形成回路的带润滑油分离装置的压缩机单元1、冷凝冷却器3、回热换热器单元4、节流单元5和蒸发器单元6，其特征在于，还包括一可控通路稳定罐单元2和一控制单元7 ；所述的可控通路稳定罐单元2包括可控低压旁路阀VI、可控低压进罐阀V2、进罐单向阀V6、可控低压主出罐阀V3、可控高压进罐阀V4、可控低压出罐阀V5和储存罐S组成，其间由管路进行连接，其连接方式为可控低压旁路阀Vl进口端连接一个三通管件A的第一出口，该三通管件A的第二个出口连接可控低压进罐阀V2进口端，所述可控低压进罐阀V2出口端通过所述进罐单向阀V6与所述储存罐S的高压进口相连通；可控低压旁路阀 Vl出口端连接一个四通管件的第一出口，该四通管件的第二出口和第三出口分别连接可控低压主出罐阀V3出口端和可控低压出罐阀V5出口端；可控低压出罐阀V5进口端连接一个三通管件B的第一出口，该三通管件B的第二出口和第三出口分别连接所述储存罐S低压出口和可控高压进罐阀V4出口端；可控低压主出罐阀V3进口端连接所述储存罐S低压出 Π ；所述三通管件A的第三个出口与所述回热换热器单元4低压出口相连，所述回热换热器单元4低压进口与所述蒸发器单元6出口端相连；所述回热换热器单元4高压进口端与冷凝冷却器3出口端相连；所述四通管件的第四个出口与所述压缩机单元1低压出口相连；所述控制单元7接收所述压缩机单元1吸气压力值、压缩机单元1排气压力值、压缩机单元1排气压力与吸气压力之差、压缩机单元1排气压力与吸气压力之比、蒸发器单元 6入口温度值、蒸发器单元6出口温度值、节流单元5入口温度值或上述参数的任意混合； 控制单元7输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元2的各个阀门部件的开启/关闭(1)对于启动工况或受控降温过程可控低压旁路阀Vl处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀 V5开启/关闭状态由控制单元7根据上述输入参数中任一种或全部决定，具体为a)输入参数是压缩机排气高压一个参数或压缩机排气高压和吸气低压二个参数， 根据预先设定值决定可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5的启/闭；在压缩机排气高压达到排气高压设定值或该排气高压设定值加上压缩机排气高压控制回差，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，该深冷混合工质节流制冷系统包括：依次相连并形成回路的带润滑油分离装置的压缩机单元（１）、冷凝冷却器（３）、回热换热器单元（４）、节流单元（５）和蒸发器单元（６），其特征在于，还包括：一可控通路稳定罐单元（２）和一控制单元（７）；所述的可控通路稳定罐单元（２）包括：可控低压旁路阀（Ｖ１）、可控低压进罐阀（Ｖ２）、进罐单向阀（Ｖ６）、可控低压主出罐阀（Ｖ３）、可控高压进罐阀（Ｖ４）、可控低压出罐阀（Ｖ５）和储存罐（Ｓ）组成，其间由管路进行连接，其连接方式为：可控低压旁路阀（Ｖ１）进口端连接一个三通管件Ａ的第一出口，该三通管件（Ａ）的第二个出口连接可控低压进罐阀（Ｖ２）进口端，所述可控低压进罐阀（Ｖ２）出口端通过所述进罐单向阀（Ｖ６）与所述储存罐（Ｓ）的高压进口相连通；可控低压旁路阀（Ｖ１）出口端连接一个四通管件的第一出口，该四通管件的第二出口和第三出口分别连接可控低压主出罐阀（Ｖ３）出口端和可控低压出罐阀（Ｖ５）出口端；可控低压出罐阀（Ｖ５）进口端连接一个三通管件Ｂ的第一出口，该三通管件Ｂ的第二出口和第三出口分别连接所述储存罐（Ｓ）低压出口和可控高压进罐阀（Ｖ４）出口端；可控低压主出罐阀（Ｖ３）进口端连接所述储存罐（Ｓ）低压出口；所述三通管件Ａ的第三个出口与所述回热换热器单元（４）低压出口相连，所述回热换热器单元（４）低压进口与所述蒸发器单元（６）出口端相连；所述回热换热器单元（４）高压进口端与冷凝冷却器（３）出口端相连；所述四通管件的第四个出口与所述压缩机单元（１）低压出口相连；所述控制单元（７）接收所述压缩机单元（１）吸气压力值、压缩机单元（１）排气压力值、压缩机单元（１）排气压力与吸气压力之差、压缩机单元（１）排气压力与吸气压力之比、蒸发器单元（６）入口温度值、蒸发器单元（６）出口温度值、节流单元（５）入口温度值或上述参数的任意混合；控制单元（７）输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元（２）的各个阀门部件的开启／关闭：（１）对于启动工况或受控降温过程：可控低压旁路阀（Ｖ１）处于开启状态，可控低压进罐阀（Ｖ２）和可控低压主出罐阀（Ｖ３）均处于关闭状态，可控高压进罐阀（Ｖ４）和可控低压出罐阀（Ｖ５）开启／关闭状态由控制单元（７）根据上述输入参数中任一种或全部决定，具体为：ａ）输入参数是压缩机排气高压一个参数或压缩机排气高压和吸气低压二个参数，根据预先设定值决定可控高压进罐阀（Ｖ４）和可控低压出罐阀（Ｖ５）的启／闭；在压缩机排气高压达到排气高压设定值或该排气高压设定值加上压缩机排气高压控制回差，则可控高压进罐阀（Ｖ４）开启，与之对应直至压缩机排气高压降至该排气高压设定值或该排气高压设定值减去压缩机排气高压控制回差，则可控高压进罐阀（Ｖ４）关闭；在压缩机排气高压与吸气低压之差达到高低压压差设定值或该高低压压差设定值加上压缩机高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀（Ｖ４）开启，与之对应直至压缩机高低压压差降至该高低压压差设定值或该高低压压差设定值减去压缩机高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀（Ｖ４）关闭；在压缩机排气高压与吸气低压之比达到高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀（Ｖ４）开启，与之对应直至压缩机高低压压比降至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀（Ｖ４）关闭；在压缩机高低压压比降至高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机高低压压比控制回差，则可控低压出罐阀（Ｖ５）开启，与之对应直至压缩机高低压压比升至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀（Ｖ５）关闭；在压缩机排气高压降至排气高压设定值或该排气高压设定值减去压缩机排气高压控制回差，则可控低压出罐阀（Ｖ５）开启，与之对应直至压缩机排气高压升至该排气高压设定值或该排气高压设定值加上压缩机排气高压控制回差，则可控高压进罐阀（Ｖ５）关闭；在压缩机吸气低压降至吸气低压设定值或该吸气低压设定值减去压缩机吸气低压控制回差，则可控低压出罐阀（Ｖ５）开启，与之对应直至压缩机吸气低压升至该吸气低压设定值或该吸气低压设定值加上压缩机吸气低压控制回差，则可控高压进罐阀（Ｖ５）关闭；ｂ）输入参数为蒸发器出口温度值，根据预先设定值决定可控高压进罐阀Ｖ４和可控低压出罐阀（Ｖ５）的启／闭；当蒸发器出口温度高于出口温度设定值，则可控高压进罐阀（Ｖ４）开启，直至蒸发器出口温度降至该出口温度设定值，则可控高压进罐阀（Ｖ４）关闭；ｃ）将上述压缩机排气高压设定值；排气高压设定值和吸气低压设定值；压缩机排气高压与吸气低压之差设定值；压缩机排气高压与吸气低压的压比设定值四种设定值，以及蒸发器进口温度值、出口温度值和节流单元（５...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑峰，公茂琼，董学强，
申请(专利权)人：中科赛凌北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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