制冷系统用二氧化碳制冷压缩机性能试验装置

摘要

本发明涉及跨临界和亚临界制冷系统用二氧化碳制冷压缩机性能试验装置。要现有技术上的改进是：压缩机排气口和排气流量计之间并联有调压减压组件；油分离器上设有安全阀组件A；冷凝器上设有安全阀组件B；储液器上设有安全阀组件C；储液器出口的截止阀C与电磁阀之间串联着过冷器；过冷器上设有安全阀组件D；质量流量计进口与截止阀E出口之间并联着制冷剂充注和回收储存罐，制冷剂充注和回收储存罐进口处设有回收截止阀和回收电磁阀，其出口处设有充注截止阀和充注电磁阀，其上还设有安全阀组件E；气体冷却器上设有安全阀组件F。本发明大部分部件可以采用常规耐压等级的产品，解决了整个系统压力偏高问题，降低了成本，提高了系统的安全性。

权利要求

1.制冷系统用二氧化碳制冷压缩机性能试验装置，包括串联的油分离器(7)、冷凝器(11)、储液器(15)、过冷器(18)和气体冷却器(30)；油分离器(7)进口端设有排气流量计(4)；油分离器(7)出口和冷凝器(11)进口之间的管路上设有截止阀A(10)；冷凝器(11)出口与储液器(15)进口之间的管路上设有截止阀B(13)；储液器(15)出口和过冷器(18)进口之间的管路上设有截止阀C(16)，过冷器(18)出口和气体冷却器(30)进口之间的管路上依次设有电磁阀(19)、截止阀D(21)、质量流量计(25)、液管节流阀(26)和截止阀E(27)；

气体冷却器(30)出口管路上设有截止阀F(32)和截止阀G(33)；截止阀G(33)出口和排气流量计(4)进口分别为被试压缩机的进气端口和排气端口，油分离器(7)的出口与气体冷却器(30)的第三个接口之间依次并联热气管流量计(8)、热气调节阀(5)和截止阀H(2)；

其特征在于：

所述压缩机排气口和排气流量计(4)之间并联设有电动截止阀及自动减压调节阀组成的调压减压组件(3)；

所述油分离器(7)上设有安全阀组件A(6)；

所述冷凝器(11)上设有安全阀组件B(12)；

所述储液器(15)上设有安全阀组件C(14)；

所述过冷器(18)上设有安全阀组件D(17)；

所述质量流量计(25)进口与截止阀E(27)出口之间并联着制冷剂充注和回收储存罐(9)，制冷剂充注和回收储存罐(9)进口处设有回收截止阀(22)和回收电磁阀(24)，其出口处设有充注截止阀A(28)和充注电磁阀B(29)，其上还设有安全阀组件E(20)；

所述气体冷却器(30)上设有安全阀组件F(31)；

所述安全阀组件A(6)、安全阀组件B(12)、安全阀组件C(14)、安全阀组件D(17)、安全阀组件E(20)和安全阀组件F(31)均为同时并列设置的安全阀和电动球阀及温度开关。

2.根据权利要求1所述的制冷系统用二氧化碳制冷压缩机性能试验装置，其特征在于：所述截止阀D(21)的出口与回收电磁阀(24)的入口之间并联视液镜(23)。

说明书

制冷系统用二氧化碳制冷压缩机性能试验装置

技术领域

[0001] 本发明涉及二氧化碳制冷压缩机性能试验装置，具体地说是跨临界和亚临界制冷系统用二氧化碳制冷压缩机性能试验装置。

背景技术

[0002] 近年来，二氧化碳作为一种自然制冷剂以其无污染效率高等优点越来越得到广泛的应用。在二氧化碳制冷设备中，二氧化碳制冷压缩机(以下简称：二氧化碳压缩机)又是最关键的部件之一。压缩机是一种由工厂组装的机器，在不同运行工况、不同的压缩原理、排量等各种情况下，压缩机的制冷量也显著不同。压缩机中的一个结构，一个零件的设计更换，都将影响到机器最终的制冷量。因此，建设二氧化碳压缩机性能试验装置(以下简称：压缩机试验装置)，进行二氧化碳压缩机性能测试，测量二氧化碳压缩机制冷量、能效比，将对二氧化碳压缩机的研究和生产制造以及技术进步都有极其重要的意义。

[0003] 以前通常采用国标GB/T 5773规定的方法测试压缩机性能；以主侧为气体冷却器法，辅侧为排气流量计法为例，这种传统的试验流程中，制冷剂排气和一部分的过冷液体在气体冷却器中混合，热量相抵消，形成过热的低压气体。

[0004] 目前二氧化碳作制冷剂被认为可能适用于蒸发温度为-40～10℃的各种常规制冷系统中，由于二氧化碳制冷剂的临界点温度相当的低，若使用二氧化碳作为制冷剂冷媒进行压缩使用其冷凝热，则其排热温度必将超过临界点温度，二氧化碳的临界点压力亦相当高，因此二氧化碳制冷循环的放热是在超临界区进行，蒸发吸热是在亚临界区之中进行，介质循环属于跨临界循环。若二氧化碳制冷剂在低冷凝温度下使用，其冷凝温度低于临界点温度时，二氧化碳制冷循环的放热和蒸发吸热都是在亚临界区之中进行，介质循环属于亚临界循环。

[0005] 从二氧化碳压缩机样机的开发数据显示，其压缩机的吸入口压力已达2～5MPa，而其出口压力高达7～15MPa，是传统工质工作压力的5～10倍。二氧化碳在超临界压力区时，其压力与温度间为相互独立的变量。作为工质，二氧化碳这些的特点为二氧化碳压缩机及二氧化碳冷冻、空调及热泵系统的研究增加了巨大难度。

[0006] 鉴于机器上述特殊的应用情况，二氧化碳制冷压缩机性能试验装置必须能满足跨临界和亚临界制冷系统用二氧化碳压缩机的测试。二氧化碳压缩机跨临界循环的工况系统运行压力较高，其高压常达15MPa左右，甚至更高。所以如果按照原有的常规流程，系统中的油分离器、冷凝器、储液器、气体冷却器等容器，球阀、过滤器、电磁阀、调节阀等部件，全部要采用能耐高压的产品。这需要各部件在高压下具备可靠的性能，此类部件的价格也会随之升高。还有是调节阀和流量计，在固定的调节精度和测量精度下，工作压力越高，该类产品的价格也就越高。另外还存在的问题是，在传统的流程中各种压力容器的保护采用安全阀，当压力高于某设定压力时，安全阀会自动打开，泄出容器中的工质，并迅速降低压力，起到保护的作用。

[0007] 对二氧化碳制冷系统而言，系统用安全阀的阀前流体状态为超临界或汽液两相区域，二氧化碳的压力高于排放背压------大气压力，所以排放过程中二氧化碳可能发生冰堵现象，由于温度很低，通常是在极短的时间堵住安全阀，造成压力无处释放，使容器设备有超压爆炸的危险。上述问题说明传统的测试流程不适合二氧化碳压缩机的测试。

发明内容

[0008] 为了解决二氧化碳制冷压缩机性能试验装置各个部件及设备工作压力高的问题和整个系统压力偏高的问题，本发明提供一种跨临界和亚临界制冷系统用二氧化碳制冷压缩机性能试验装置。

[0009] 具体的技术解决方案如下：

[0010] 制冷系统用二氧化碳制冷压缩机性能试验装置，包括串联的油分离器7、冷凝器11、储液器15、过冷器18和气体冷却器30；油分离器7进口端设有排气流量计4；油分离器7出口和冷凝器11进口之间的管路上设有截止阀A10；冷凝器11出口与储液器15进口之间的管路上设有截止阀B13；储液器15出口和过冷器18进口之间的管路上设有截止阀C(16)，过冷器18出口和气体冷却器30进口之间的管路上依次设有电磁阀19、截止阀D21、质量流量计25、液管节流阀26和截止阀E27；气体冷却器30出口管路上设有截止阀F32和截止阀G33；截止阀G33出口和排气流量计4进口之间设有被试压缩机进气端口和排气端口，油分离器7的出口与气体冷却器30的第三个接口之间依次并联热气管流量计8、热气调节阀5和截止阀H2。

[0011] 所述压缩机排气口和排气流量计4之间并联设有电动截止阀及自动减压调节阀组成的调压减压组件3；

[0012] 所述油分离器7上设有安全阀组件A6；

[0013] 所述冷凝器11上设有安全阀组件B12；

[0014] 所述储液器15上设有安全阀组件C14；

[0015] 所述过冷器18上设有安全阀组件D17；

[0016] 所述质量流量计25进口与截止阀E27出口之间并联着制冷剂充注和回收储存罐9，制冷剂充注和回收储存罐9进口处设有回收截止阀22和回收电磁阀24，其出口处设有充注截止阀28和充注电磁阀29，其上还设有安全阀组件E20；

[0017] 所述气体冷却器30上设有安全阀组件F31；

[0018] 所述安全阀组件A6、安全阀组件B12、安全阀组件C14、安全阀组件D17、安全阀组件E20和安全阀组件F31均为同时并列设置的安全阀和电动球阀及温度开关。

[0019] 所述截止阀D21的出口与回收电磁阀24的入口之间并联视液镜23。

[0020] 本发明的有益技术效果体现在以下方面：

[0021] 1、本发明试验装置的大部分部件可以采用常规耐压等级的产品，大大降低了试验装置的成本，提高了系统的主动安全性；

[0022] 2、解决了整个系统压力偏高的问题，方便装置的监测压力和日常维护，提高了系统的安全性。

[0023] 3、本发明在各个容器上设置独特的安全装置系统，确保压力超高时，能顺利泄压，而不发生冰堵现象，提高了系统的被动安全性。

附图说明

[0024] 图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

[0026] 参见图1，制冷系统用二氧化碳制冷压缩机性能试验装置包括串联的油分离器7、冷凝器11、储液器15、过冷器18和气体冷却器30；油分离器7进口端安装有排气流量计4；油分离器7出口和冷凝器11进口之间的管路上安装有截止阀A10；冷凝器11出口与储液器15进口之间的管路上安装有截止阀B13；储液器15出口和过冷器18进口之间的管路上设有截止阀C16，过冷器18出口和气体冷却器30进口之间的管路上依次安装有电磁阀19、截止阀D21、质量流量计25、液管节流阀26和截止阀E27；气体冷却器30出口管路上安装有截止阀F32和截止阀G33；截止阀G33出口和排气流量计4进口分别为被试压缩机1的吸气端口和排气端口，油分离器7的出口与气体冷却器30的第三个接口之间依次并联热气管流量计8、热气调节阀5和截止阀H2。

[0027] 压缩机排气口和排气流量计4之间并联安装有电动截止阀及自动减压调节阀组成的调压减压组件3；油分离器7上设有安全阀组件A6；冷凝器11上设有安全阀组件B12；储液器15上设有安全阀组件C14；所述过冷器18上设有安全阀组件D17；质量流量计25进口与截止阀E27出口之间并联着制冷剂充注和回收储存罐9，制冷剂充注和回收储存罐9进口处设有回收截止阀22和回收电磁阀24，其出口处设有充注截止阀A28和充注电磁阀B29，其上还设有安全阀组件E20；气体冷却器30上设有安全阀组件F31。

[0028] 截止阀D21的出口与回收电磁阀24的入口之间并联视液镜23。

[0029] 上述安全阀组件A6、安全阀组件B12、安全阀组件C14、安全阀组件D17、安全阀组件E20和安全阀组件F31均为同时并列设置的安全阀和电动球阀及温度开关。

[0030] 本发明装置测试的基本的循环是：二氧化碳压缩机排出的气体流经排气流量计，然后进入油分离器，油分离器出来分为两部分，一部分的制冷剂进入冷凝器再流经储液器和过冷器，经调节阀节流后进入气体冷却器，另一部分经热气调节阀直接进入气体冷却器，两部分制冷剂在气体冷却器中混合成低压的气体，然后进入压缩机吸气口。

[0031] 主要工作特点如下：

[0032] 在压缩机排气口和排气流量计4之间设置了电动截止阀及自动减压调节阀组成的调压减压组件3；当压缩机由测试工况确定的排气压力不超过4.2MPa(或组件后部件能承受的工作压力)时，电动截止阀打开，制冷剂直接进入之后的各系统部件中。当压缩机由测试工况确定的排气压力超过4.2MPa(或组件后部件能承受的工作压力)时，关闭电动截止阀，打开自动减压调节阀，自动调节该组件后压力，使之在安全压力(4.2MPa或组件后部件能承受的工作压力)以内；

[0033] 在油分离器7、冷凝器11、储液器15、过冷器18、气体冷却器30等容器上加设了安全阀和高精度温度开关结合电动球阀的安全组件，作用原理是：当系统压力超高，安全阀开启时，制冷剂二氧化碳从安全阀处迅速泄出，并可能导致安全阀处温度骤降，当温度降低至高精度温度开关设定值时，高精度温度开关温度开关会控制电动球阀自动打开，由于球阀的流通系数远大于安全阀并且分流了大量需要超压泄出的制冷剂，使得超压的系统迅速泄压，确保安全；

[0034] 在制冷剂液体管路处加设了包括制冷剂充注和回收储存罐9等部件的制冷剂充注和回收系统。在试验系统使用时，可以根据制冷剂的多少增加和减少制冷剂。在系统停机不用时，由于二氧化碳在常温时的压力仍可以达到5.7～7.2MPa(20℃-30℃室温时)，所以系统暂时停用时，可以控制制冷剂充注和回收系统将整个系统的容器内的制冷剂收入制冷剂充注和回收储存罐9中，降低其它容器和部件的压力，将高压容器范围缩小，利于对装置的监控和维护。