《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》是合肥通用機械研究院、合肥通用環境控制技術有限責任公司於2012年2月21日申請的發明專利，該專利申請號為2012100388643，公布號為CN102607871A，專利公布日為2012年7月25日，發明人是周洪林、樊海彬、錢雪峰、張偉、汪揚帆、王福寶、宋有強。
《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》屬於冷水機組試驗裝置領域，具體涉及一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置。該裝置包括與被測試冷水機組中的冷凝器相連的冷卻水系統，還包括與被測試冷水機組中的蒸發器相連的冷媒水系統，所述冷卻水系統和冷媒水系統之間設定有用於在二者之間進行熱交換的換熱系統。該試驗裝置充分利用了冷水機組冷凝器側所產生的熱量，並通過換熱系統使得冷水機組冷凝器側產生的熱量和蒸發器側產生的冷量彼此平衡，從而大大提高了冷水機組試驗裝置運行的經濟性，降低了測試成本。該試驗裝置只需在冷媒水箱內注入鹽水溶液等低溫載冷劑，即可實現水冷冷熱水機組不同載冷劑的試驗要求，操作簡單方便，而且加入的低溫載冷劑不用特殊降溫，只需常溫即可。
2020年7月17日，《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。
（概述圖為《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置
- 公布號：CN102607871A
- 公布日：2012年7月25日
- 申請號：2012100388643
- 申請日：2012年2月21日
- 申請人：合肥通用機械研究院、合肥通用環境控制技術有限責任公司
- 地址：安徽省合肥市蜀山區長江西路888號
- 發明人：周洪林、樊海彬、錢雪峰、張偉、汪揚帆、王福寶、宋有強
- 代理機構：合肥金安專利事務所
- 代理人：王挺
- Int.Cl.：G01M99/00(2011.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在傳統的冷水機組試驗裝置中，冷水機組的蒸發器側設定有用於平衡蒸發器側產生的冷量的冷媒水箱，冷媒水箱中設定有電加熱器，為了滿足試驗要求，所述冷媒水箱的電加熱量均較大，因此在工作時相當消耗能源，從而導致冷水機組試驗裝置的運行成本較高。
發明內容
專利目的
《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》的目的是提供一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置，該裝置使得冷水機組冷凝器側產生的熱量和蒸發器側產生的冷量彼此平衡，從而大大提高了冷水機組試驗裝置運行的經濟性，降低了測試成本。
技術方案
《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》採用了以下技術方案：一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置，該試驗裝置包括與被測試冷水機組中的冷凝器相連的冷卻水系統，還包括與被測試冷水機組中的蒸發器相連的冷媒水系統，所述冷卻水系統和冷媒水系統之間設定有用於在二者之間進行熱交換的換熱系統。
該裝置還可以通過以下方式得以進一步實現：
所述冷卻水系統包括冷卻水箱，冷卻水箱與所述冷凝器之間通過管道相連，且冷卻水箱與冷凝器之間的管道上設定有推動冷卻水循環的冷卻水泵，所述冷卻水箱中設定有電加熱管；所述冷媒水系統包括冷媒水箱，冷媒水箱與所述蒸發器之間通過管道相連，且冷媒水箱與蒸發器之間的管道上設定有推動冷媒水循環的冷媒水泵。
所述冷卻水泵為變頻水泵，冷卻水泵設定在自冷卻水箱通向冷凝器的管道上，且冷卻水泵的輸入端管道上設定有冷卻三通調節閥，冷卻水泵的輸出端管道上設定有冷卻水流量計；所述冷卻三通調節閥的一個輸入端與冷卻水箱相連，另一個輸入端與自冷凝器通向冷卻水箱的管道相連；所述冷媒水泵為變頻水泵，冷媒水泵設定在自冷媒水箱通向蒸發器的管道上，且冷媒水泵的輸入端管道上設定有冷媒三通調節閥，冷媒水泵的輸出端管道上設定有冷媒水流量計；所述冷媒三通調節閥的一個輸入端與冷媒水箱相連，另一個輸入端與自蒸發器通向冷媒水箱的管道相連。
所述冷卻水箱還通過散熱管道與冷卻塔相連，所述散熱管道上設定有將冷卻水箱中的水提升至冷卻塔處地散熱水泵，所述冷卻塔通過回水管道與冷卻水箱相連。所述散熱水泵為變頻水泵，所述冷卻塔中設定有變頻風機。所述冷卻水箱中設定有冷卻水溫度測點，所述冷凝器輸入端的管道上設定有冷卻水進水溫度測點；所述冷媒水箱中設定有冷媒水溫度測點，所述蒸發器輸入端的管道上設定有冷媒水進水溫度測點；所述冷卻水溫度測點、冷卻水進水溫度測點、冷媒水溫度測點、冷媒水進水溫度測點、冷卻水流量計以及冷媒水流量計均與控制器的信號輸入端電連線；
所述控制器的輸出端與冷卻水泵、冷媒水泵、散熱水泵、冷卻塔中的變頻風機、冷卻三通調節閥和冷媒三通調節閥均為電連線。所述換熱系統包括換熱器，所述冷卻水箱通過冷卻散熱管道與換熱器相連通，且冷卻散熱管道上設定有將冷卻水箱中的水輸送至換熱器以換熱的冷卻兌水泵；所述冷媒水箱通過冷媒散熱管道與換熱器相連通，且冷媒散熱管道上設定有將冷媒水箱中的水輸送至換熱器以換熱的冷媒兌水泵。所述冷卻兌水泵和冷媒兌水泵均為變頻水泵，所述換熱器為板式換熱器，所述冷媒水箱中設定有低溫載冷劑。所述換熱器通向冷卻水箱的冷卻散熱管道上設定有冷卻兌水後溫度測點；所述冷卻兌水後溫度測點與控制器的信號輸入端電連線；所述控制器的輸出端與冷卻兌水泵、冷媒兌水泵均為電連線。
改善效果
《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》和2012年2月之前的技術相比具有以下有益效果：
1、該試驗裝置充分利用了冷水機組冷凝器側所產生的熱量，並通過換熱系統使得冷水機組冷凝器側產生的熱量和蒸發器側產生的冷量彼此平衡，從而大大提高了冷水機組試驗裝置運行的經濟性，降低了測試成本。
2、該試驗裝置只需在冷媒水箱內注入鹽水溶液或者乙二醇溶液等低溫載冷劑，即可實現水冷冷熱水機組不同載冷劑的試驗要求，操作簡單方便，而且加入的低溫載冷劑不用特殊降溫，只需常溫即可。
3、該試驗裝置提供了使水冷冷熱水機組測試較為經濟和便捷的運行方式，並大大地降低了水冷冷熱水機組的測試成本；同時該試驗裝置具有實時調節的功能，並且能實現較大跨度的調節，可以滿足使用不同性能和不同工況載冷劑的冷水機組的測試。
附圖說明
圖1是《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》的結構示意圖。
1-散熱水泵 | 2-冷卻塔 | 3-冷卻三通調節閥 |
4-冷卻水泵 | 5-冷卻水流量計 | 6-冷卻水進水溫度測點 |
7-冷凝器 | 8-冷卻水溫度測點 | 9-冷卻水箱 |
10-冷卻兌水泵 | 11-換熱器 | 12-冷媒兌水泵 |
13-冷媒水箱 | 14-冷媒水溫度測點 | 15-冷媒三通調節閥 |
16-冷媒水泵 | 17-冷媒水流量計 | 18-蒸發器 |
19-冷媒水進水溫度測點 | 20-冷卻兌水後溫度測點 | 21-電加熱管 |
技術領域
《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》屬於冷水機組試驗裝置領域，具體涉及一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置。
權利要求
1.《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》其特徵在於：該試驗裝置包括與被測試冷水機組中的冷凝器（7）相連的冷卻水系統，還包括與被測試冷水機組中的蒸發器（18）相連的冷媒水系統，所述冷卻水系統和冷媒水系統之間設定有用於在二者之間進行熱交換的換熱系統；所述冷卻水系統包括冷卻水箱（9），冷卻水箱（9）與所述冷凝器（7）之間通過管道相連，且冷卻水箱（9）與冷凝器（7）之間的管道上設定有推動冷卻水循環的冷卻水泵（4），所述冷卻水箱（9）中設定有電加熱管（21）；所述冷媒水系統包括冷媒水箱（13），冷媒水箱（13）與所述蒸發器（18）之間通過管道相連，且冷媒水箱（13）與蒸發器（18）之間的管道上設定有推動冷媒水循環的冷媒水泵（16）；所述換熱系統包括換熱器（11），所述冷卻水箱（9）通過冷卻散熱管道與換熱器（11）相連通，且冷卻散熱管道上設定有將冷卻水箱（9）中的水輸送至換熱器（11）以換熱的冷卻兌水泵（10）；所述冷媒水箱（13）通過冷媒散熱管道與換熱器（11）相連通，且冷媒散熱管道上設定有將冷媒水箱（13）中的水輸送至換熱器（11）以換熱的冷媒兌水泵（12）；所述冷卻兌水泵（10）和冷媒兌水泵（12）均為變頻水泵，所述換熱器（11）為板式換熱器；所述冷媒水箱（13）中設定有低溫載冷劑。
2.根據權利要求1所述的適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置，其特徵在於：所述冷卻水泵（4）為變頻水泵，冷卻水泵（4）設定在自冷卻水箱（9）通向冷凝器（7）的管道上，且冷卻水泵（4）的輸入端管道上設定有冷卻三通調節閥（3），冷卻水泵（4）的輸出端管道上設定有冷卻水流量計（5）；所述冷卻三通調節閥（3）的一個輸入端與冷卻水箱（9）相連，另一個輸入端與自冷凝器（7）通向冷卻水箱（9）的管道相連；所述冷媒水泵（16）為變頻水泵，冷媒水泵（16）設定在自冷媒水箱（13）通向蒸發器（18）的管道上，且冷媒水泵（16）的輸入端管道上設定有冷媒三通調節閥（15），冷媒水泵（16）的輸出端管道上設定有冷媒水流量計（17）；所述冷媒三通調節閥（15）的一個輸入端與冷媒水箱（13）相連，另一個輸入端與自蒸發器（18）通向冷媒水箱（13）的管道相連。
3.根據權利要求2所述的適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置，其特徵在於：所述冷卻水箱（9）還通過散熱管道與冷卻塔（2）相連，所述散熱管道上設定有將冷卻水箱（9）中的水提升至冷卻塔（2）處地散熱水泵（1），所述冷卻塔（2）通過回水管道與冷卻水箱（9）相連。
4.根據權利要求3所述的適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置，其特徵在於：所述散熱水泵（1）為變頻水泵，所述冷卻塔（2）中設定有變頻風機。
5.根據權利要求4所述的適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置，其特徵在於：所述冷卻水箱（9）中設定有冷卻水溫度測點（8），所述冷凝器（7）輸入端的管道上設定有冷卻水進水溫度測點（6）；所述冷媒水箱（13）中設定有冷媒水溫度測點（14），所述蒸發器（18）輸入端的管道上設定有冷媒水進水溫度測點（19）；所述冷卻水溫度測點（8）、冷卻水進水溫度測點（6）、冷媒水溫度測點（14）、冷媒水進水溫度測點（19）、冷卻水流量計（5）以及冷媒水流量計（17）均與控制器的信號輸入端電連線；所述控制器的輸出端與冷卻水泵（4）、冷媒水泵（16）、散熱水泵（1）、冷卻塔（2）中的變頻風機、冷卻三通調節閥（3）和冷媒三通調節閥（15）均為電連線。
6.根據權利要求1所述的適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置，其特徵在於：所述換熱器（11）通向冷卻水箱（9）的冷卻散熱管道上設定有冷卻兌水後溫度測點（20）；所述冷卻兌水後溫度測點（20）與控制器的信號輸入端電連線；所述控制器的輸出端與冷卻兌水泵（10）、冷媒兌水泵（12）均為電連線。
實施方式
如圖1所示，《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》包括與被測試冷水機組中的冷凝器7相連的冷卻水系統，還包括與被測試冷水機組中的蒸發器18相連的冷媒水系統，所述冷卻水系統和冷媒水系統之間設定有用於在二者之間進行熱交換的換熱系統。所述冷卻水系統包括冷卻水箱9，冷卻水箱9與所述冷凝器7之間通過管道相連，且冷卻水箱9與冷凝器7之間的管道上設定有推動冷卻水循環的冷卻水泵4，所述冷卻水箱9中設定有電加熱管21；所述冷媒水系統包括冷媒水箱13，冷媒水箱13與所述蒸發器18之間通過管道相連，且冷媒水箱13與蒸發器18之間的管道上設定有推動冷媒水循環的冷媒水泵16。
所述冷卻水泵4為變頻水泵，冷卻水泵4設定在自冷卻水箱9通向冷凝器7的管道上，且冷卻水泵4的輸入端管道上設定有冷卻三通調節閥3，冷卻水泵4的輸出端管道上設定有冷卻水流量計5；所述冷卻三通調節閥3的一個輸入端與冷卻水箱9相連，另一個輸入端與自冷凝器7通向冷卻水箱9的管道相連；所述冷媒水泵16為變頻水泵，冷媒水泵16設定在自冷媒水箱13通向蒸發器18的管道上，且冷媒水泵16的輸入端管道上設定有冷媒三通調節閥15，冷媒水泵16的輸出端管道上設定有冷媒水流量計17；所述冷媒三通調節閥15的一個輸入端與冷媒水箱13相連，另一個輸入端與自蒸發器18通向冷媒水箱13的管道相連。
所述冷卻水箱9還通過散熱管道與冷卻塔2相連，所述散熱管道上設定有將冷卻水箱9中的水提升至冷卻塔2處地散熱水泵1，所述冷卻塔2通過回水管道與冷卻水箱9相連。
所述散熱水泵1為變頻水泵，所述冷卻塔2中設定有變頻風機。
所述冷卻水箱9中設定有冷卻水溫度測點8，所述冷凝器7輸入端的管道上設定有冷卻水進水溫度測點6；所述冷媒水箱13中設定有冷媒水溫度測點14，所述蒸發器18輸入端的管道上設定有冷媒水進水溫度測點19；所述冷卻水溫度測點8、冷卻水進水溫度測點6、冷媒水溫度測點14、冷媒水進水溫度測點19、冷卻水流量計5以及冷媒水流量計17均與控制器的信號輸入端電連線；所述控制器的輸出端與冷卻水泵4、冷媒水泵16、散熱水泵1、冷卻塔2中的變頻風機、冷卻三通調節閥3和冷媒三通調節閥15均為電連線。
所述換熱系統包括換熱器11，所述冷卻水箱9通過冷卻散熱管道與換熱器11相連通，且冷卻散熱管道上設定有將冷卻水箱9中的水輸送至換熱器11以換熱的冷卻兌水泵10；所述冷媒水箱13通過冷媒散熱管道與換熱器11相連通，且冷媒散熱管道上設定有將冷媒水箱13中的水輸送至換熱器11以換熱的冷媒兌水泵12。
所述冷卻兌水泵10和冷媒兌水泵12均為變頻水泵，所述換熱器11為板式換熱器，所述冷媒水箱13中設定有低溫載冷劑。
所述換熱器11通向冷卻水箱9的冷卻散熱管道上設定有冷卻兌水後溫度測點20；所述冷卻兌水後溫度測點20與控制器的信號輸入端電連線；所述控制器的輸出端與冷卻兌水泵10、冷媒兌水泵12均為電連線。
下面結合圖1對該發明的工作過程做進一步說明。
該試驗裝置主要包括：冷卻水系統、冷媒水系統、換熱系統、冷卻塔散熱系統以及控制器五大部分。
冷卻系統包括：冷卻水箱9、冷卻三通調節閥3、冷卻水泵4、冷卻水流量計5、冷卻水進水溫度測點6、冷卻水溫度測點8，電加熱管21。
冷媒水系統包括：冷媒水箱13、冷媒三通調節閥15、冷媒水泵16、冷媒水流量計17、冷媒水進水溫度測點19、冷媒水溫度測點14。
換熱系統包括：冷媒兌水泵12、換熱器11即板式換熱器、冷卻兌水泵10、冷卻兌水後溫度測點20。
冷卻塔散熱系統包括：散熱水泵1、冷卻塔2。
如圖1所示，該裝置通過帶變頻控制的冷卻水泵4給被試機冷凝器7提供標準要求的流量，該流量通過冷卻水流量計5測得。在冷凝器7的進口布置冷卻水進水溫度測點6，通過冷卻三通調節閥3調節冷凝器7出水和冷卻水箱9出水的混合比例，從而使得冷卻水進水溫度測點6達到國標要求。當需要時，開啟電加熱管21對冷卻水箱9中的冷卻水加熱，以保證冷卻水進水溫度測點6達到國標要求。
該裝置通過帶變頻控制的冷媒水泵16給被試機蒸發器18提供標準要求的流量，該流量通過冷媒水流量計17測得。在蒸發器18的進口布置冷媒水進水溫度測點19，通過冷媒三通調節閥15調節蒸發器18出水和冷媒水箱13出水的混合比例，從而使得冷媒水進水溫度測點19達到國標要求。
被試機開機試驗後，冷凝器側產生的熱量相當於給冷卻水箱9加熱，而蒸發器側產生的冷量則相當於給冷媒水箱13降溫，測試中冷卻兌水泵10和冷媒兌水泵12均在控制器的作用下開啟，冷卻兌水泵10將冷卻水箱9中的冷卻水輸送到換熱器11中，冷媒兌水泵12將冷媒水箱13中的冷媒水輸送到換熱器11中，從而使得冷凝器側產生的熱量和蒸發器側產生的冷量進行平衡，這樣避免在冷媒水箱13上配置大量電加熱來平衡蒸發器側產生的冷量，按照傳統的試驗系統配置，其冷媒水箱13的電加熱量需要匹配很大，十分浪費，因此該裝置大大提高了系統運行的經濟性，降低了冷水機組的測試成本。將冷凝器7和蒸發器18的冷熱量進行平衡後，冷卻水箱9內還存在壓縮機功率產生冷凝熱量，該發明在冷卻水箱9內布置冷卻水溫度測點8，並通過控制器調節帶變頻控制的冷卻塔2的風機轉速的快慢，來實現冷卻水溫度測點8的控制，從而實現將壓縮機功率產生冷凝熱量散去，同時保證了冷卻水箱9內溫度的穩定。
該裝置在換熱器11也即板式換熱器與冷卻水箱9之間布置了冷卻兌水後溫度測點，利用此測點控制帶變頻控制的冷媒兌水泵12進入板式換熱器的冷媒水流量，以控制板式換熱器的換熱量，從而實現不同換熱量的平衡。
該裝置只需在冷媒水箱13內注入鹽水溶液或乙二醇溶液等低溫載冷劑，即可實現水冷冷熱水機組不同載冷劑的試驗要求，操作簡單方便。而且加入的低溫載冷劑不用特殊降溫，只需常溫即可。被試機試驗時同樣通過冷媒三通調節閥15調節蒸發器18出水和冷媒水箱13出水的混合比例，從而使得冷媒水進水溫度測點19達到國標要求。控制時無需將冷媒水箱13的溫度控制得很低，由於板式換熱器是水與低溫載冷劑進行換熱，所以控制在零度附近能夠顯著降低板式換熱器結凍的風險，從而大大提高系統的可靠性。
榮譽表彰
2020年7月17日，《一種適用於低溫載冷劑的冷水機組試驗裝置》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。
