一种高效防结垢系统及其运行方法与流程

本发明涉及热泵系统，特别是涉及一种高效防结垢系统及其运行方法。

背景技术：

1、高温热泵是在工业领域被广泛应用的重要设备之一。需要80～120℃热水的应用场景，达到80～120℃的高温水输出是技术上的挑战，需要先进的设计和控制系统来确保稳定的性能。在高温条件下，系统中的壳管冷凝器的设计和材料选择面临更高的挑战，可能影响系统的可靠性和维护成本。大多数高温热泵的应用受到温度和能力的限制，不能有效的将工业废水中低品位的热能转化为需求侧高品位的热能。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种根据不同的冷却水温调整第一油冷却器或第二油冷却器，可使第二油冷却器避开易结垢的水温，有效降低第二油冷却器堵塞问题的高效防结垢系统及其运行方法。

2、本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，一种高效防结垢系统，包括制冷剂循环回路和油冷却循环回路，制冷剂循环回路和油冷却循环回路之间耦合设有油分离器，油分离器有效分离油和制冷剂。

3、制冷剂循环回路上设有沿制冷剂循环方向依次设置的螺杆压缩机、壳管冷凝器、膨胀阀和壳管蒸发器，螺杆压缩机设置在油分离器的上游，螺杆压缩机、壳管冷凝器、膨胀阀和壳管蒸发器的设计优化了制冷剂的循环，提高了制热效率。

4、油分离器和壳管冷凝器之间的制冷剂循环回路上设有压力维持阀，压力维持阀和螺杆压缩机的回液口相连；压力维持阀的设置保证螺杆压缩机的启动压差，使螺杆压缩机能够稳定正常启动。

5、油冷却循环回路上设有第一油冷却器和第二油冷却器，油冷却器出油口与第一油冷却器进油口相连，第二油冷却器出油口与螺杆压缩机回油口相连；油冷却循环回路的双重油冷却器和与冷却水系统的联动，帮助维持系统在最佳温度范围内，避免运行时长时间处于易结垢状态导致结垢。

6、第一油冷却器进水口和壳管冷凝器进水口并联后连接有冷冻水进水管，第一油冷却器出水口和壳管冷凝器出水口并联后连接有冷冻水出水管，第二油冷却器进水口和壳管蒸发器进水口并联后连接有冷却水进水管，第二油冷却器出水口和壳管壳管蒸发器出水口并联后连接有冷却水出水管。

7、作为本发明进一步的方案，所述第一油冷却器进水口处的冷冻水进水管上设有第一水路电磁阀，所述第二油冷却器进水口处的冷却水进水管上设有第二水路电磁阀。第一水路电磁阀和第二水路电磁阀对冷冻水和冷却水的流量进行精确调节，油冷却效果灵活。

8、根据实际需求调节水流，电磁阀能快速响应系统的需求变化，保障系统的稳定运行。通过优化水流，确保冷却系统在高效状态下运行，减少结垢的可能性。

9、作为本发明更进一步的方案，所述油分离器出油口处设有油温温度探头。油温温度探头能够实时监测油分离器出口的油温，确保油温在正常范围内，有助于系统的稳定运行和有效防止过热。可以对油冷却系统进行动态调整，确保油的温度处于最佳范围，防止过高的油温可能导致油的劣化和分解。

10、作为本发明更进一步的方案，所述系统包括冷却水低温模式、冷却水结垢温度区间模式以及冷却水高温模式；

11、冷却水低温模式：制冷剂经过螺杆压缩机形成高温高压气态的制冷剂，高温高压气态的制冷剂携带压缩机油，进入油分离器进行分离，制冷剂进入壳管冷凝器形成高温高压的过冷态液体，经过膨胀阀变为中温低压的气液混合物，再经过壳管蒸发器时吸收工业废水中的热量形成低温低压的过热气态制冷剂，回流到螺杆压缩机完成制冷剂循环；通过螺杆压缩机、油分离器、壳管冷凝器、膨胀阀和壳管蒸发器的精确配合，实现制冷剂的高效能量转移，确保工业废水中的热量被有效吸收和排放。制冷剂在循环过程中经过多阶段的温度和压力变化，能够在壳管蒸发器中充分吸收热量，确保最终实现低温低压的过热气态制冷剂，达到预期的制冷效果。油分离器在循环中分离了压缩机油，防止了油对制冷剂的污染，有助于维持系统的稳定运行和延长设备寿命。

12、关闭第一水路电磁阀，压缩机油进入第一油冷却器，压缩机油在第一油冷却器中未进行换热，油温未变化；

13、开启第二水路电磁阀，压缩机油进入第二油冷却器，压缩机油与冷却水换热，冷却水温低于结垢水温，第二油冷却器不结垢，压缩机油回到螺杆压缩机完成循环。

14、作为本发明更进一步的方案，所述冷却水结垢区间温度模式：制冷剂经过螺杆压缩机形成高温高压气态的制冷剂，高温高压气态的制冷剂携带压缩机油，进入油分离器进行分离，制冷剂进入壳管冷凝器形成高温高压的过冷态液体，经过膨胀阀变为中温低压的气液混合物，再经过壳管蒸发器时吸收工业废水中的热量形成低温低压的过热气态制冷剂，回流到螺杆压缩机完成制冷剂循环；

15、合理的温度控制有效减少第二油冷却器的结垢问题。保持壳管冷凝器、膨胀阀和壳管蒸发器在适当的温度区间，降低结垢的可能性，减少对设备的损害。

16、开启第一水路电磁阀，压缩机油进入第一油冷却器，压缩机油在第一油冷却器中与冷冻水换热，油温降低；

17、关闭第二水路电磁阀，压缩机油进入第二油冷却器，压缩机油与冷却水未进行换热，油温未变化，第二油冷却器不结垢，压缩机油回到螺杆压缩机完成循环。

18、作为本发明更进一步的方案，所述冷却水高温模式：制冷剂经过螺杆压缩机形成高温高压气态的制冷剂，高温高压气态的制冷剂携带压缩机油，进入油分离器进行分离，制冷剂进入壳管冷凝器形成高温高压的过冷态液体，经过膨胀阀变为中温低压的气液混合物，再经过壳管蒸发器时吸收工业废水中的热量形成低温低压的过热气态制冷剂，回流到螺杆压缩机完成制冷剂循环。

19、开启第一水路电磁阀，压缩机油进入第一油冷却器，压缩机油在第一油冷却器中与冷冻水换热，油温降低；

20、开启第二水路电磁阀，压缩机油进入第二油冷却器，压缩机油与冷却水进行换热，油温再次下降，第二油冷却器不结垢，压缩机油回到螺杆压缩机完成循环。

21、作为本发明更进一步的方案，所述系统还包括控制系统运行的控制器，控制器包括温度控制模块、阀门启停模块以及开关机模块，系统的运行方法包括以下步骤：

22、步骤一：控制开关机模块控制开机信号启动，控制器接收到开机信号后控制压缩机启动，温度控制模块检测第二油冷却器中的冷却水水温，温度控制模块控制油温温度探头检测油分离器出口油温，温度控制模块设定易结垢温度区间，控制器判断冷却水水温是否满足设定的易结垢温度区间要求；

23、步骤二：若冷却水水温低于设定的易结垢温度区间；

24、开启第二水路电磁阀同时关闭第一水路电磁阀，压缩机油与制冷剂混合物由螺杆压缩机进入油分离器进行分离，压缩机油经过第一油冷却器，压缩机油在第一油冷却器中未进行换热，油温未变，压缩机油进入第二油冷却器，压缩机油与冷却水换热，压缩机油油温降低后回到螺杆压缩机完成循环；

25、步骤三：若冷却水水温处于设定的易结垢温度区间；

26、关闭第二水路电磁阀同时开启第一水路电磁阀，压缩机油与制冷剂混合物由螺杆压缩机进入油分离器进行分离，压缩机油经过第一油冷却器，压缩机油在第一油冷却器中冷冻水进行换热，油温降低，压缩机油进入第二油冷却器，压缩机油与冷却水未进行换热，降温后的压缩机油回到螺杆压缩机完成循环；

27、步骤四：若冷却水水温高于设定的易结垢温度区间；

28、开启第二水路电磁阀同时开启第一水路电磁阀，压缩机油与制冷剂混合物由螺杆压缩机进入油分离器进行分离，压缩机油经过第一油冷却器，压缩机油在第一油冷却器中冷冻水进行换热，油温降低，压缩机油进入第二油冷却器，压缩机油与冷却水进行换热，油温再次下降，第二油冷却器不结垢，压缩机油回到螺杆压缩机完成循环。

29、本发明的有益效果是：

30、本发明提供的一种高效防结垢系统，包括制冷剂循环回路和油冷却循环回路，制冷剂循环回路和油冷却循环回路之间耦合设有油分离器，油分离器有效分离油和制冷剂。制冷剂循环回路上设有螺杆压缩机、壳管冷凝器、膨胀阀和壳管蒸发器优化了制冷剂的循环，提高了制热效率。油分离器和壳管冷凝器之间的制冷剂循环回路上设有压力维持阀，保证螺杆压缩机的启动压差。油冷却循环回路的双重油冷却器和与冷却水系统的联动，帮助维持系统在最佳温度范围内，避免运行时长时间处于易结垢状态导致结垢。