压缩制冷

压缩制冷（精选10篇）

压缩制冷 篇1

对于一个大型的煤化工厂企业来说,由于其原始投资巨大、工艺技术复杂,所以在建设初期设计阶段就要对工艺设备进行慎重评估,以求建成后良好的经济效益。

本文介绍的氨吸收制冷工艺和压缩制冷工艺都是在煤化工企业中采用的制冷工艺技术,现对这两种工艺进行分析比较,以便企业选用适合自身条件的工艺。

1 氨吸收制冷工艺

氨吸收制冷工艺在我国的一些化工企业已广泛应用,如南京金陵石化,哈尔滨气化厂,中煤龙化化工公司等等。

1.1 氨吸收制冷工艺原理

以氨为制冷剂,水为吸收剂,利用水对氨有良好的吸收效果的特性,将蒸发器中蒸发出的气氨吸收下来,形成氨水溶液,在更具氨和水灾加压条件下沸点相差较大的特点,将氨水溶液通过精馏的方法得到99%以上的气氨,在冷凝得到液氨,然后循环利用[1]。

1.2 一个典型的氨吸收制冷系统

1.2.1 流程简图

1.2.2 氨吸收制冷主要工艺设备

氨蒸馏塔,塔顶冷却器,回流泵,液氨过冷器,氨蒸发器,塔底重沸器,氨水吸收冷却器,浓氨水储槽,进料泵,稀氨水-浓氨水换热器等。

1.2.3 氨吸收制冷工艺流程简述

来自蒸发器的低压低温气氨进入液氨过冷器,被液氨加热,同时液氨被过冷后送到蒸发器蒸发,用于制冷。来自界外的待冷介质进入蒸发器,被冷却后送到界外。出过冷器的气氨进入氨水吸收冷却器,被稀氨水溶液吸收,吸收过程产生的热量由循环冷却水带走。 吸收后形成浓氨水溶液进入浓氨水储槽,经贮槽缓冲后用氨蒸馏塔进料泵送往稀氨水-浓氨水换热器,被高温稀氨水溶液加热到接近饱和状态后由精馏塔中部进入精馏塔进行精馏。塔顶精馏出的氨气浓度大于99%,进入氨蒸馏塔顶冷凝器后被循环冷却水冷凝为液氨。精馏所须热量由氨蒸馏塔底重沸器提供,热源为工厂废热蒸汽,该氨蒸馏塔底重沸器底部出口的稀氨水溶液经稀氨水-浓氨水换热器冷却,送氨水吸收冷却器作为氨吸收循环使用。

注:(1)氨蒸馏塔;(2)塔底重沸器;(3)冷凝液回收罐;(4)氨蒸馏塔顶冷却器;(5)液氨储罐;(6)回流泵;(7)液氨过冷器;(8)蒸发器;(9)稀氨水-浓氨水换热器;(10)氨蒸馏塔进料泵;(11)浓氨水储槽;(12)氨水吸收冷却器;(13)缓蚀剂罐;(14)缓蚀剂泵;(15)不凝气体洗涤器;(A)冷却水;(B)被冷介质;(C)饱和蒸汽;(D)冷凝液。

2 压缩制冷工艺

2.1 压缩制冷工艺原理

压缩制冷工艺技术比较成熟,应用范围广泛的制冷工艺技术,它是用压缩制冷机队制冷机进行压缩的一种制冷系统。可充当制冷剂的介质有溴化锂,氟利昂,氨,丙烯等等,但就大型的化工企业来说,氨作为制冷剂较为普及。按压缩级数可分为单级压缩和多级压缩,压缩机将从蒸发器来的低压蒸汽进行压缩, 变成高温、 高压蒸汽后进入冷凝器, 受到水或空气的冷却而凝结成高压液体, 再经过节流机构后变成低压液体, 其蒸发温度也相应下降, 于是在蒸发器中吸收热量, 使被冷却介质温度降低。 氨由液态变为气态, 重返压缩机, 再进行下一个循环。

2.2 一个典型的氨压缩制冷系统

2.2.1 流程简图

注:(1)透平;(2)表冷器;(3)冷凝液泵;(4)一段进口分离器;(5)二段进口分离器;(6)氨压缩机;(7)一段出口冷却器;(8)二段出口冷却器;(9)压缩机最终冷却器;(10)氨冷凝器;(11)液氨储罐;(12)闪蒸槽;(13)过冷器;(14)惰性气体冷却器;(15)液氨泵;(A)透平驱动蒸汽;(B)冷凝液;(C)氨气;(D)液氨;(E)放空气。

2.2.2 氨压缩制冷主要工艺设备

氨压缩机驱动透平,氨压缩机组,液氨储罐,闪蒸罐,液氨过冷器等。

2.2.3 氨吸收制冷工艺流程简述

来自脱硫、脱碳工段的-38℃氨气体,压力约为0.07MpaA,进入一段进口分离器,将气体中的液滴分离出来后进入离心式氨压缩机一段进口,经三段压缩后,出压缩机气体压力为1.65MpaG,温度约为135℃,进入氨冷凝器。氨蒸汽通过冷却水冷凝成液体后,靠重力排入氨储槽。由储槽出来的温度为40℃氨液体节流到0.3MpaG进入氨闪蒸槽,氨液体降温

至约-2℃,氨闪蒸气经二段分离器后进入压缩机二段进一步压缩至排气压力。出闪蒸槽的氨液体进氨过冷器的管程,温度进一步降低后送往脱硫、脱碳工段。再次经各冷点调节阀节流至-38℃,蒸发后的气体返回到本系统完成制冷循环。

当用冷负荷降低时,可通过回路调节压缩机进气量,使压缩机在正常工况下运行,不发生喘振。

3 氨吸收制冷和氨压缩制冷流程比较

3.1 氨吸收制冷

3.1.1 氨吸收制冷优点

(1)吸收制冷不需要动力蒸汽,可以节省资源,并且可以有效的回收低位热能[2];

(2)装置可以实现10%~100%负荷范围内无级调节,制冷能力高;

(3)装置的主要设备均为静设备,运转部件少,维修方便,噪音小。

3.1.2 氨吸收制冷缺点

(1)氨水成碱性,易腐蚀设备,所以必须在系统介质中加入防腐剂以抑制或减缓腐蚀的发生;

(2)工艺复杂,对操作水平要求较高;

(3)应用范围较小,只适合大型煤气化和液化企业[3]。

3.2 氨压缩制冷

3.2.1 氨压缩制冷优点

(1)易操作,工艺流程简单;

(2)故障率低。

3.2.2 氨压缩制冷缺点

(1)耗电量大,噪音大;

(2)运作部件多,维修成本高;

(3)制冷能力较小[3]。

4 结 语

从目前两种工艺的使用情况看,压缩制冷已被普遍采用,其稳定性好,技术成熟;氨吸收制冷工艺受热源限制,只适用于大型煤气化、液化生产企业,属于新工艺。从对多个采用氨吸收制冷的化工企业调研结果看,氨吸收制冷系统的稳定性不如氨压缩制冷,制冷效果常达不到理想状态。究其原因,一是操作水平低,二是设备有问题。但是,就目前各个企业的生产状况看,无论是设备的质量,还是仪表控制系统的调节都有较大改进,为氨吸收制冷系统的稳定运行提供了保证。采用氨吸收制冷工艺,既回收了余热,有节约电能,比氨压缩制冷工艺相比具有更好的经济效益。

摘要：介绍了氨吸收制冷工艺及氨压缩制冷工艺,并进行工艺比较,大型煤化工企业采用氨收制冷,相比压缩制冷具有操作弹性大、节能减排、维护成本低等优点,具有良好的经济效益。

关键词：氨吸收,压缩,制冷工艺

参考文献

[1]张浩,孙广伟.浅谈氨吸收制冷的工业价值[J].科技信息,2008(3):680.

[2]邵玉春.节能降耗的氨吸收工艺[J].大氮肥,2008,31(4):262-263.

[3]宁德才.浅析氨吸收制冷工艺与压缩制冷工艺的比较[J].民营科技,2008(11):27.

压缩制冷 篇2

蒸气压缩式制冷的工作原理是使制冷剂在压缩机、冷凝器、节流膨胀阀和蒸发器等主要的热力设备中来完成四个热力过程:即制冷剂的压缩、蒸发吸热、节流膨胀和冷凝放热(见图5---10)，

5---10

当压缩机工作时，对进入压缩机的制冷剂气休进行压缩。将低压气态的制冷剂压缩成为高压气态，

此时气体因被压缩而温度升高，进入冷凝器内对压缩机排出的高温高压气态制冷剂进行冷却，使其放热。在一定的温度和压力下，气态制冷剂即可成为高压液态制冷剂，放出的热量可转移给冷却物质(一般为水或空气)。高压液态制冷剂再进入节流膨胀阀进行节流膨胀，压力降低以保证冷凝器与蒸发器之间的压差，便于节流后的低压液态制冷剂在要求的低压下进人蒸发器。低压液体从周围介质吸收热量后蒸发为气体，而这周围介质可以是空气、水或其他物质。制冷剂蒸发吸热，呈低压气态后再进入压缩机内进行压缩，从而完成了一个制冷循环，如此连续进行不断的循环而达到制冷的目的。

压缩制冷 篇3

关键词： 滚动转子式压缩机； 润滑油； 两相流； 流型； 过热度

中图分类号： TB 652 文献标志码： A

Abstract： The flow of lubricant oil is important for refrigeration performance and reliability.The rolling piston compression test stand was established，and the twophase flow patterns of refrigerant/oil mixture at the exit of expansion valve and evaporator were investigated.The research showed that there are creeping oil spots，oil film string flow，oil film annular flow，and mist refrigerant flow at the outlet of the evaporator.There are the liquidvapor flow and the forthvapor flow at the outlet of the expansion valve.Under certain operating conditions，the smaller the positive suction superheat，the faster “oil film” flows and the easier the oil returns to the compressor.When the discharge temperature equals to the condensing temperature，the liquid refrigerant with high oil concentration will form forth flow after throttling with expansion valves，which makes the system performance worse and even damages the compressor.

Key words： rolling piston compressor； lubricant oil； twophase flow； flow pattern； suction superheat

润滑油在压缩机的金属部件之间形成液膜，用于润滑和冷却运动部件，并降低压缩过程中产生的噪音.在蒸汽压缩式制冷系统中，润滑油的存在是不可避免的，总有一部分润滑油随压缩机排气进入制冷系统，并影响换热器中的流型、传热和压降_[1].润滑油的两大属性与制冷剂有很大差异，即饱和温度和动力黏度.因此，制冷剂/油混合物的特性与纯制冷剂的特性有很大差异，尤其是在蒸发器末端（过热区），由于制冷剂沿程蒸发而使得混合物中油浓度逐渐增加.

润滑油对压缩机的运转主要有两个重要影响：① 叶片的旋转或制冷剂蒸汽的流动作用引起制冷剂/油混合物的泡沫现象_[2]；② 从压缩机排气口排出的润滑油量与压缩机的运转条件有关，排油量的多少又决定了系统的油循环率并影响到换热器的性能_[2-3].

滚动转子式压缩机，又称滚动活塞式压缩机，具有结构紧凑、性能好等特点，是房间空调器最常用的机型_[4-5].韩磊等_[5]

和陶宏等_[6]研究了滚动转子式压缩系统的性能和两相流型.结果表明，当大量制冷剂液体返回到压缩机时，将降低润滑油黏度并对压缩机造成损坏_[5].当压缩机排气温度等于冷凝温度时，在膨胀阀出口存在泡气分相流现象_[6]，但未找到流型发生变化的原因.润滑油的流动对于系统部件的性能有重要影响，并关系到压缩机运行的可靠性.本文研究了当压缩机吸气从过热状态变化到吸气带液状态时，滚动转子式制冷系统的蒸发器出口和膨胀阀出口处制冷剂/油混合物的流型，分析流型变化的原因，为此类系统的安全运行和设计提供参考.

1实验装置

实验装置示意图如图1所示.装置总体结构类似于一台水冷冷水机组.压缩机采用上海日立电气的FG720CG1UY滚动转子式压缩机，自带气液分离器.蒸发器和冷凝器均为水循环系统.制冷剂为R22，润滑油为SUNISO 4GS，两者的互溶性良好.采

用科氏力流量计测量制冷剂流量，精度为0.1%.流量计前安装过冷器，控制制冷剂的过冷度.采用内置式铂电阻测量蒸发器出口和压缩机排气口的温度，铂电阻型号为上海仪表自动化公司WZP系列，温度偏差为为测量的温度，单位为℃）.图2为可视管结构图.采用对夹法兰夹紧石英玻璃管，端面采用聚四氟乙烯垫片密封.石英玻璃管尺寸为Φ22 mm ×7 mm，长度为80 mm.

2滚动转子式压缩机的排油机制

压缩机的排油量决定了系统的油循环率，并间接影响了换热器性能.滚动转子式压缩机排油的主要来源为：从蒸发器出来的制冷剂携带部分润滑油，并通过集液器喷入压缩腔内；压缩机油池内的润滑油在压力差的作用下通过转动部件间隙进入压缩腔体.滚动转子式压缩机的排油机制如图3所示.

当压缩机排气过热时，润滑油将从气相制冷剂中分离.通常情况下，大部分油滴由于自重滴落到油池，也有一部分润滑油被电机腔反弹或吸收，只有少部分润滑油通过电机间隙被高速流动的制冷剂气体携带而进入系统循环_[3，7]，所以通常系统油循环率是较低的.但在异常工作状况下，也会出现润滑油较严重的泡沫现象_[1]或系统油循环率高的现象_[3].

3实验结果及分析

按照实验工况设定冷却水和冷冻水出口温度，手动调节电子膨胀阀开度，从25 K的过热度调节到压缩机排气温度等于冷凝温度，观察和拍摄膨胀阀出口可视管1和蒸发器出口可视管2的制冷剂/油混合物的流动状态，记录系统运行参数.

3.1蒸发器出口两相流

图4给出了蒸发器出口处制冷剂/润滑油混合物的两相流型.当系统制冷剂流量小且过热度大时，制冷剂气体携带润滑油的能力很弱，在管壁上仅有一些“油渍”蠕动，如图4（a）所示.此时返回压缩机的润滑油很少，但同时压缩机内制冷剂的流速也很低，压缩机的排油量也很小.因此，整个系统的润滑油流动仍是平衡的，表现为压缩机内油位恒定，压缩机排气温度稳定.

随着膨胀阀开度的增加，制冷剂流量增加，制冷剂携带润滑油的能力增强.在蒸发器出口的可视管2中形成了“油膜”线状流，并贴壁螺旋流动，如图4（b）所示.

当继续增加膨胀阀开度时，制冷剂携带更多的润滑油离开蒸发器，线状流逐渐汇集并发展成为环状流，并呈波纹状流动，如图4（c）、（d）所示.

在蒸发器出口可视管2中观察到的“油膜”都是无色透明的，而4GS润滑油本身是淡黄色的，这是因为润滑油中溶解了一定组分的液体制冷剂，此处的“油膜”实际上是高含油量的制冷剂和润滑油混合物.Zahn_[8]对干式蒸发器内制冷剂的两相流型进行的观测发现，在制冷剂完全蒸发区存在波纹状流动的高沸点液膜，但并未了解该物质的成分和形成原因.文献[1]和文献[2]显示了在蒸发器末端存在贴壁流动的油和制冷剂混合物.蒸发过程中，低沸点的制冷剂首先蒸发，但总有一部分制冷剂残留在润滑油中无法完全蒸发，残留的制冷剂稀释了润滑油使其看起来无色透明，但是混合物的黏度远高于纯制冷剂，所以贴壁流动.

当蒸发器出口过热度低于最小稳定过热度时，制冷剂过热度产生波动，“油膜”流动消失，形成雾状湿蒸汽和过热蒸汽交替流，即所谓的干式蒸发器振荡现象_[8-9].继续增加膨胀阀开度使制冷剂完全进入两相状态，润滑油则完全溶解在雾状湿蒸汽中，蒸发器出口为稳定的雾状湿蒸汽流，如图4（e）所示.

蒸发器出口“油膜”的流型与制冷剂流速和混合物黏度有关，而混合物的油浓度和黏度由蒸发器出口的压力和温度决定.

为了便于研究，当蒸发器出口为两相状态时，定义了一个负过热度TSH_[10]，即

式中：常数a₀和b₀仅由制冷剂类型决定，R22的这两个参数分别为-2 395和8.074；P_e的单位为MPa，T_e的单位为K.

当蒸发器出口制冷剂为两相状态时，无法计算油浓度，因为液体R22与4GS润滑油完全互溶.

图5为蒸发器出口流型变化趋势.从图5可看出，制冷剂流速随蒸发器出口过热度的降低而增加.这是因为过热度越低，吸排气压比越小，从而压缩机容积效率提升.随着蒸发器出口过热度的降低，“油膜”中的制冷剂含量增加.这是因为过热度越低越不利于制冷剂和油分离.

当蒸发器出口过热度很大时，管壁上仅有“油渍”蠕动.这一方面是由于制冷剂流速小，另一方面是由于油浓度高，混合物黏度大.当过热度减小时，制冷剂流速增大且混合物油浓度降低，故“油膜”流速越来越快，并发展为贴壁线状流和贴壁环状流.当蒸发器出口过热度接近于0时，制冷剂流速的增加并不是很快，但“油膜”流动速度却增加很快，这主要是因为混合物的油浓度降低导致黏度减小.由此可知，在制冷系统中，正过热度越小，越有利于蒸发器内的润滑油返回压缩机.

3.2膨胀阀出口两相流

制冷剂/油混合物经膨胀阀节流后产生闪发气体，在低流速时形成气相在上、液相在下的分层流，在高流速时形成液环气芯流_[2，6].当压缩机吸入大量液体制冷剂时，这些液体在压缩过程中不能完全蒸发，以致排气处于两相状态.这时压缩腔内的润滑油不能与液体制冷剂分离而被携带进入系统，使得系统油循环率大大增加.高含油量的制冷剂在膨胀阀后节流，油的黏滞作用造成闪发蒸汽脱离液相较慢，从而发生起泡现象_[2]，可视管中的流型从透明的液气分相流转变为泡气分相流.膨胀阀出口流型如图6所示.如果油循环率特别大，在可视管1处可看到呈浅黄色的泡状流.系统油循环率增加将使换热器的传热恶化_[1-2]，传热温差加大，蒸发器制冷量减小；同时大量的润滑油离开压缩机，且大量的制冷剂液滴滴落油池，将降低润滑油的黏度，增加压缩机磨损，因此应避免制冷系统在此工况下运行_[5].

4结论

制冷系统中润滑油的流动对于系统的安全运行和性能有重要影响.本文对滚动转子式压缩制冷系统的蒸发器和膨胀阀出口处的流型进行可视化观察，结果发现：

（1） 蒸发器出口存在“油渍”蠕动、“油膜”线状流、“油膜”环状流和雾状湿蒸汽流等流型.在一定运行工况下，蒸发器出口的正过热度越小，制冷剂流速越大且局部油浓度越低，蒸发器出口“油膜”流动速度越快，越有利于压缩机回油.当蒸发器出口处于两相状态时，润滑油完全溶解于液体制冷剂中，“油膜”流动消失.

（2） 当吸气带液严重以致压缩机排气为两相状态时，将有更多的润滑油进入系统循环.高含油量的混合物经膨胀阀节流后将形成泡状流，蒸发器传热效果恶化，系统性能降低，同时由于压缩机内润滑油被制冷剂稀释将加剧压缩机磨损.

参考文献：

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[2]FILHO E P B， CHENG L X， THOME J R. Flow boiling characteristics and flow pattern visualization of refrigerant/lubricant oil mixtures [J]. International Journal of Refrigeration， 2009，32（2）： 185-202.

[3]周易，肖园园，刘春慧，等.旋转压缩机内润滑油分布的模拟[J]. 流体机械， 2012， 40（3）： 32-36.

[4]吴业正，李红旗，张华，等.制冷压缩机[M]. 北京：机械工业出版社，2010.

[5]韩磊，陶乐仁，郑志皋，等.回气带液对滚动转子压缩制冷系统性能影响实验研究[J].制冷学报，2010， 31（4）：22-34.

[6]陶宏，陶乐仁，郑志皋，等.气液两相流流型振荡诱发制冷循环不稳定性的实验研究[J] .制冷学报，2009，30（2）：18-23.

[7]MIN K，HWANG I.Oil circulation rate in rotary compressor： its measurement and factors affecting the rate[C]∥Proceeding of the 15th International Compressor Engineering Conference.West Lafayette，IN，USA：Purdue University，2000：268-274.

[8]ZAHN W R.A visual study of twophase flow while evaporating in horizontal tubes[J].Journal of Heat Transfer，1964，86（3）：417-429.

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蒸气压缩制冷循环的能量分析 篇4

在蒸气压缩制冷循环中,采用低沸点的物质作为工质,利用该种工质在定温定压下液化和气化的相变性质,可以实现定温定压吸热或放热过程(在湿蒸汽区),因而原则上可以实现逆卡诺循环1′-3-4-8-1′(如图1(b)所示)。

实际上采用的蒸气压缩制冷循环是图1(b)中1-2-3-4-5-1′。蒸气压缩制冷装置主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器组成,其装置原理图如图1(a)所示[1]。

蒸气压缩制冷循环的压焓图如图2所示[2]。

1 蒸气压缩制冷循环

1.1 能量平衡模型[3]

蒸气压缩制冷循环由4个单元设备组成,它们是冷凝器,压缩机,蒸发器和节流阀。其能量平衡模型如图3所示。

1.2 能量平衡方程

式中:

W0——压缩机消耗的净功,k W;

Q1——冷凝器对外放出的热量,k J/h;

Q2——蒸发器向冷室吸收的热量,k J/h;

ΔW0——压缩机的功率损失,k W;

Q1′——冷凝器的热量损失,k J/h;

Q2′——蒸发器的冷量损失,k J/h

Q3′——节流阀的热焓损失,k J/h。

1.3 制冷系数

蒸气压缩制冷循环的制冷系数为循环的制冷量与消耗的电功率的比值。即

2 制冷循环的能量分析计算实例

2.1 单级压缩氨制冷循环实测数据

该例为单级压缩氨制冷循环为某水果库的实际运行过程,其实测数据为:冷凝温度tk=30℃,冷却水温度tk′=24℃,蒸发温度t0=-15℃,吸汽温度t1=-3℃,库房温度t0′=2℃。取压缩机的绝热效率ηs=0.8,由lg p-h查得各状态点的参数值,见表1。制冷循环的lg p-h,见图4所示。

2.2 单级压缩氨制冷循环的能量分析计算

1)压缩机的输入功率

2)制冷循环的制冷量

3)制冷循环的制冷系数

由上面的计算实例可见,制冷循环的制冷系数为3.18,其用能效率并不理想。

3 提高能量效率的途径[4]

3.1 改善热交换器的传热性能

当制冷循环是水-水制冷机时,其蒸发器、冷凝器都是管壳形,管内通水,管外为制冷剂。制冷剂冷凝温度和蒸发温度之差表示压缩机的升温幅度,若将压缩机作为泵来看,它相当于泵的扬程,与泵一样,扬程越小,所需动力也越小。若蒸发器采用核沸腾传热管,冷凝器采用高性能传热管,它们与以往传热管比较,传热性能有明显提高,其中蒸发温度提高了,冷凝温度降低了,见图5。

在核沸腾传热管外表面上有许多气孔,当液体制冷剂通过它传热时,它们成为气泡的发泡点,激烈地搅拌周围的液体,促进了制冷剂侧的传热。

如图5(b)所示,在高性能传热管上有许多呈三角的突起表面,这些表面能很好地切割液化的制冷剂,使表面的液膜变薄,提高了传热效果。

改进的管壳式热交换器冷水出口和制冷剂冷凝的温度差(称为LTD)达到了0.5～2.5℃,比改进前的3～5℃小得多。过去认为只有使用板式热交换器才能获得较小的LTD。此外,由于高性能传热管的部分负荷特性较好,故节能效果明显。

3.2 制冷循环的节能

制冷循环有单纯制冷循环、节能循环、过冷却循环及组合循环等。节能循环的节能效果最大,若在该循环上再加上子冷却器(过冷却),则还能降低比动力。在节能循环的冷凝器和蒸发器之间形成中间压力,并要保持中间压力,压缩上应有2个以上叶轮,节能器连接在2个叶轮中间段上。

3.3 压缩机结构的节能

压缩机的能耗与叶轮、扩压器和蜗壳有关。在有部分负荷时,为了保持高效率,一般采用开式叶轮。开式叶轮的特点是能任意地机械加工出叶轮的直径和叶轮宽度,若直径的加工能与温度相匹配,宽度的加工能与制冷能力相匹配,则能使所有的工况都能保持高效率。

一般采用进气口导压阀调节制冷强度,除此之外,还可同时采用扩压器调节,改变条件运行时,其效率一定会降低。如热回收形离心式热泵的夏季和冬季的条件相差很大,当将按冬季条件设计的压缩机不经任何改变在夏季运行时,其动力消耗比夏季专用压缩机高得多。图6表示设置2台压缩机的制冷机,分别供夏季和冬季用,不仅能有效地降低能耗,而且还能互为备用。

3.4 制冷循环及制冷剂的选择

1)蒸发温度较低的制冷机采用液体过冷,对于R134a等制冷剂的制冷机可采用回热循环(对于R717等则不宜采用)。

2)单级制冷机可采用分级节流中间抽气循环,当压比pkp0较大的循环节能比较显著。这种循环特别适用离心制冷压缩机的大型制冷装置、螺杆式制冷压缩机的经济器系统,以及冷库的双温制冷系统。此外,螺杆式制冷压缩机可用制冷剂液体来替代或部分代替喷油,以达到在制冷系统中取消冷却器,缩小油分离器容积,实现节能。

3)当压比pkp0在6～10中等范围内,制冷循环采用单级压缩循环还是两级压缩循环,需通过技术经济分析确定。同样,当蒸发温度在-60～-80℃时,采用两级压缩循环、复叠式循环、空气制冷机循环、还是斯特林制冷机循环,也应通过技术经济分析确定。

从节能的角度,选择制冷剂时应考虑两个因素。

(1)单级理论循环的制冷系数可表示为:

当T0及Tk给定时,采用不同的制冷剂其制冷系数ε0仅随制冷剂的标准沸点TS而变。制冷剂的TS越高,则其制冷系数越高,因而应选用TS高的制冷剂。但这不是选择制冷剂唯一因素,应连同热力学性质、环保要求等其他因素,综合考虑,选定合适的制冷剂。

(2)采用非共沸混合制冷剂实现非等温冷却,用于冷却介质及被冷却介质均为变温时具有比较高的制冷系数。

3.5 制冷装置设计中的节能措施

在确定制冷装置设计时应确定被冷却对象的温度及冷却方式。从节能角度出发,被冷却对象的温度以满足设计要求为原则,不要定得过低,这样制冷机的蒸发温度也就不会过低。同时应根据具体条件,选用最有效的冷却方式,时冷凝温度不要偏高。

制冷装置设计的主要任务之一就是选配适宜的制冷设备,其中最主要的是制冷压缩机和换热器。所选用的制冷压缩机的容量应与制冷装置的冷量负荷相适应(考虑冷量损失在内),不要选得过大,以免造成不必要的浪费。对于冷量负荷经常变化的制冷装置(例如冷库),应选多台制冷压缩机,或选用具有能量调节的压缩机,以便在运转中能进行合理调配。制冷换热器中最主要的是冷凝器和蒸发器,应采用较小的传热温差和制冷剂流动阻力,不采用增大传热面积的方法来减少传热温差,这将导致初投资和折旧费的增大。应采用强化传热的方法来减少传热温差,但强化传热往往会引起制冷剂流动阻力的增大或水泵、风机功率的增大,这时就需要用技术经济分析的方法以确定最佳方案。

3.6 影响蒸气压缩制冷循环能耗的因素

当冷水温度越高、蒸发温度越高时,当冷却水温度越低,冷凝温度越低时,节能效果越好。

冷水温度和水量与制冷机和管道口径有关,其中冷水出口温度与动力有关,目前,从控制冷水出口温度方式变更到控制冷水入口温度方式,达到部分负荷的节能。

减少冷水量不会增加制冷机的能耗,在有部分负荷时,采用冷水变流量方式实现水泵的节能。

冷却水温度与冷水量、冷却塔的规格和室外气象参数有关。当冷却塔较大时,冷却水温度较低,效果较好。当减少冷却水量时,从制冷机出来的冷却水温度上升,在冷凝器中的制冷剂冷凝温度也上升,故增加了离心式制冷机的动力消耗。

增减冷却水量的变流量应与水泵动力的减少和制冷机动力的增加进行比较后选定。

3.7 蒸气压缩制冷装置运行中的节能措施

1)运行管理的自动化。制冷装置运行管理的自动化是保证冷间温度、湿度精度要求,节约人力,是节能的重要环节。目前冷库制冷装置的自动化主要包括最佳运行工况调节、蒸发器供液量调节、冷间温度及蒸发温度调节、蒸发器自动除霜、冷凝压力自动调节、制冷压缩机的自动启停及能量调节,制冷辅助设备的自动控制等,这些都直接关系到制冷装置的节能。

2)对于自控配置不全的制冷装置,根据冷却水量负荷的变化情况,手动对压缩机进行调配,使压缩机的制冷能力同冷却水量负荷相适应;润滑油和不凝性气体在系统中积存较多时应予以排除;蒸发器结霜时,应定期除霜,以保证蒸发器处于良好的传热状态。

3)经常对冷凝器进行清洗,保持冷却设备的效率,维持冷凝温度;及时清洗及更换干燥过滤器,尤其是膨胀阀的过滤网以维持制冷剂的正常流动。

参考文献

[1]蔚迟斌编.实用制冷与空调工程手册[M].北京:机械工业出版社,2002:186-190.

[2]王如竹,丁国良,吴静怡等.制冷原理与技术[M].北京:科学出版社,2000:170-179,186.

[3]傅秦生.能量系统的热力学分析方法[M].西安:西安交通大学出版社,2005:189-191.

压缩制冷 篇5

摘要：为了解决变排量压缩机汽车空调系统振荡和蒸发器结霜问题，对该系统稳态特性进行分析。建立了变排量压缩机汽车空调制冷系统稳态模型，模拟结果与试验数据吻合较好。系统存在变排量压缩机定转速定行程、变转速定行程、定转速变行程和变转速变行程四种运行方式，本文对四种方式下汽车空调制冷系统的稳态特性进行了分析。研究首次发现，在变活塞行程情况下，与定行程方式下性能参数一一对应关系不同，蒸发压力、制冷量等系统参数表现为多值对应关系，系统存在“性能带”，可使蒸发压力保持在一个较小的范围内变化。变排量压缩机汽车空调制冷系统性能带的发现和提出，丰富和发展了制冷系统特性分析理论。

关键词：性能带 变排量压缩机 汽车空调 稳态特性

1、前言

汽车空调系统的无级变排量摇板式压缩机（以下简称变排量压缩机）摒弃了传统的离合器启闭压缩机调节方式，可以根据车内负荷变化改变摇板角度和活塞行程，实现了汽车空调系统连续运行，不会引起汽车发动机周期性的负荷变化，车内环境热舒适性好，降低能耗，节约燃油[1，2].但是在由变排量压缩机和热力膨胀阀组成的汽车空调制冷系统会出现系统振荡[3，4]和蒸发器结霜现象，为了解决这些问题，必须对系统的稳态特性进行分析。

只有很少研究者对变排量压缩机汽车空调制冷系统特性进行过分析。Inoue等人[3]在对汽车空调制冷系统中七缸变排量压缩机和热力膨胀阀的匹配问题进行了试验研究，但是没有理论分析。Lee等人[5]对变排量压缩机汽车空调制冷系统的稳态特性进行了试验研究和理论分析，但是认为在变活塞行程情况下参数是一一对应关系。

本文在变排量压缩机稳态模型基础上，建立变排量压缩机汽车空调制冷系统稳态模型并进行试验验证，然后对系统特性进行分析。

2、系统稳态

模型变排量压缩机汽车空调系统由变排量压缩机、蒸发器、冷凝器和储液干燥器、热力膨胀阀以及连接管道组成，制冷剂采用R134a.为简化模型，忽略各连接管道的压力损失和热损失。与定排量压缩机汽车空调系统最大的不同是变排量压缩机，所以重点介绍变排量压缩机模型建立。

2.1 变排量压缩机模型

本文研究的压缩机为五缸变排量摇板式压缩机，其排量可以在每转10cm3到156 cm3范围内无级变化。根据变排量压缩机的控制机理和结构特点，图1给出了压缩机模型关系图。首先建立控制阀数学模型从而确定摇板箱压力Pw随排气压力Pd和吸气压力Ps的变化规律，然后建立压缩机运动部件动力学模型确定活塞行程Sp与排气压力、吸气压力、摇板箱压力和压缩机转速Nc的关系，再通过压缩过程模型由排气压力、吸气压力、吸气温度、活塞行程和压缩机转速来确定压缩机制冷剂流量Mr和排气温度，这样以上三个模型就组成了变排量压缩机的稳态模型。

2.2 其它部件模型

本文研究的蒸发器为四通道五列管片式蒸发器。蒸发器长0.2625m，高0.228m，厚0.084m，外表面传热面积5.5m2.蒸发器稳态模型采用集总参数法，将蒸发器分为两相区和过热区两个区域。

考虑到汽车空调部件组成特点和求解方便，将冷凝器和储液干燥器组合在一起，储液干燥器作为冷凝器过冷区的一部分。本文研究的冷凝器为平行流冷凝器，传热管为多孔矩形通道扁管，13/9/7/5通道分布，冷凝器长0.35m，高0.56m，厚0.02m，外表面传热面积5.58m2.冷凝器稳态模型采用集总参数法，将冷凝器分为过热区、两相区和过冷区三个区域。

热力膨胀阀为交叉充注吸附式H型球型快开阀，公称容量为2冷吨。通过热力膨胀阀阀杆受力方程得出阀开度，采用热力膨胀阀流量计算公式计算流经热力膨胀阀的制冷剂流量。

将变排量压缩机、蒸发器、冷凝器和储液干燥器和热力膨胀阀四个部件稳态模型按照部件进出口参数关系有机结合，就组成了变排量压缩机汽车空调制冷系统稳态模型。

2.3 系统稳态模型验证

压缩制冷 篇6

蒸气压缩式制冷循环装置是一种以低沸点物质作为制冷剂, 利用其在湿蒸气区定压即定温的特性, 在低温条件下定压汽化吸热制冷的系统。其组成主要包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀装置。目前, 蒸气压缩式制冷循环装置在日常生活和工业生产中有广泛的应用。

2 蒸气压缩式制冷装置热力循环基础

如图1所示, 1-2s为制冷循环中压缩机对工质绝热做功过程, 2s-3为工质在冷凝器中定压放热过程, 3-4过程为工质绝热膨胀过程, 4-1过程为工质在蒸发器中定压吸热过程。在实际循环过程中, 本文考虑了压缩机的不可逆损失以及蒸发器和冷凝器中存在有限温差传热引起的不可逆影响, 以T0和Tc分别表示环境和冷藏室中的温度。则实际的循环过程应为1-2-3-4-1。

3 蒸气压缩式制冷循环 (火用) 计算及分析

制冷量q0可用状态点1和状态点4的焓差表示。压缩机输入功wt用理论状态点2s和状态点1点的焓差除以压缩机效率计算。冷凝器放热量qk可用状态点2和状态点3的焓差表示。不可逆绝热压缩时的 (火用) 损失可用下式求得:

冷凝器中的不可逆 (火用) 损失可用下式求得:

绝热节流不可逆 (火用) 损失可用下式求得:

蒸发器中的不可逆 (火用) 损失可用下式求得:

4 案例分析

现有NH3蒸气压缩式制冷装置的两个方案如表1所示。环境温度取25℃, 制冷装置耗功、装置内部各项 (火用) 损失及相对 (火用) 损失各项计算结果如表2所示。

由计算结果可见, 在蒸气压缩制冷循环装置的相对 (火用) 损失中, 冷凝器的 (火用) 损失占的比例最大, 膨胀阀最小。由于这两个方案中压缩机的效率比较高, 故压缩饥的相对 (火用) 损失较小。而且在第二方案中, 由于它的压缩机效率为0.85, 比第一方案高, 所以相对 (火用) 损失小。在蒸发器中, 由于第二方案的温差比第一方案的小, 故 (火用) 损失减少。在冷凝器中, 由于第二方案进入冷凝器的工质温度较第一方案高, 而且两者冷凝温度相同, 因而第二方案的温差较大, 并且散热量也较大, 冷凝器 (火用) 损失比第一方案高, 但冷凝器 (火用) 损失所占的相对比例两者相差不大。由于第二方案中蒸发压力比第一方案低得多, 故膨胀阀节流引起的 (火用) 损失也较大。各部件 (火用) 损失的大小真实地反映了该部件的不可逆程度。

5 结论

(1) 在环境温度T0或冷库温度TC不变的情况下, 为了减小温差△T, 应在蒸发器内提高蒸发温度t4, 即相应地提高蒸发压力。在冷凝器内, 则要求降低工质的冷凝温度t3, 即相应地降低冷凝压力, 而且随着冷凝压力的下降, 还会附带减少压缩机与膨胀阀内的 (火用) 损失。

(2) 由于冷凝器内工质的平均温度主要取决于冷凝器进口处过热蒸气的过热温度, 因此设法降低t2是减少冷凝器内 (火用) 损失的一种重要措施。在单级压缩装置中, 提高压缩机的相对效率与降低冷凝压力, 可相应地降低t2的值。

(3) 在冷凝器或蒸发器中, 发生相变的物质是恒温的, 而冷却介质 (或加热介质) 是变温的。采用非共沸混合物作为介质, 利用这种工质在发生相变时温度也发生变化的特点, 来减少介质之间的温差。

参考文献

[1]张建一.单级压缩或双级压缩制冷的技术经济分析[J].低温与超导, 2009 (12) .

压缩制冷 篇7

液化石油气的应用范围很广, 除了工业方面的应用之外, 已经广泛地走入千家万户, 成为家庭环境中取暖、做饭等重要的能源, 有效取代了传统的煤炭能源应用, 净化环境、减少污染。

但是, 作为一种化石燃料, 液化石油气在运输方方面存在很大的问题。液化石油气是一种混合物, 稳定性较差;其气体形式在运输中需要通过一定的方式方法保障安全, 目前主要的有三种运输形式, 包括:瓶装供应、管道供应和分配槽车供应。

其中, 瓶装供应指的是钢瓶灌装的方式, 液化石油气可以通过煤气罐的方式进入家庭使用, 也适应一些小型公共建筑。而管道运输较为适应一些集中程度较高的住宅小区、高层建筑以及工业化区域。

无论哪一种运输方式, 液化石油气都会采用压缩制冷等技术, 改变其物理状态。目前, 国内外已经广泛开展了液化石油气低温液态存储技术的应用, 并作为未来一个极具影响力的发展方向, 倍受国内行业关注。

我国传统的压缩制冷技术有两种, 分别是压缩制冷和吸收制冷。针对于液化石油气的物理性质, 采用直接压缩制冷的方式更具有实践意义。

1 压缩制冷工艺参数应用

丙烷是液化石油气成分中临界温度较低的一种成分 (零下42摄氏度) , 在压缩制冷液化过程中, 需要考虑临界温度下限, 所以在实际的制冷工艺中参数的选择是依据丙烷进行的。

液化石油气是一种混合物质, 显而易见, 对其的制冷即对丙烷、丁烷等物质的制冷, 并进一步实现压缩的目的。低温相对来说其实现环境更加苛刻, 在常温下, 有热量的传导会使原本液化的丙烷气化, 温度压力重新上升。要维持液化状态, 需要利用压缩机重新改变其物理性质, 高压环境的形成与低温传导是相互交替的。

为了确保这一环节的安全, 应该在压缩机入口设置气体、液体分离稳压装置, 即缓冲罐;尽管液化石油气在气化中需要一定的时间反应, 但考虑到泄露可能会对环境造成一定的影响, 也应该做好对接的密封工作。

在进行多级压缩的过程中同样要进行制冷控制, 常用的装备中利用两级压缩即可, 由于对丙烷气体直接压缩再凝结, 关键是压缩机大量存在存储罐中, 对导热气体的物理参数进行事先的计算和模拟。

2 压缩制冷技术设备分析

2.1 压缩机

压缩机是石油气液化操作中的核心装置, 目前采用的主要是活塞式压缩机, 轴功率通过被压缩丙烷的初始状态计算, 参数主要包括大气压力、临界温度值、气化量等设置。

同时, 再利用活塞式压缩机的过程中, 要防止脉动和喘息现象的出现, 维持设备的平衡性, 客观上要求连锁保护控制系统相对完善, 如温度、润滑、防爆、压力、温度等内容甚至压缩符合的变化, 都要采用变频形式;考虑到石油气液化的易爆特点, 在储存中利用氮气进行密封。

2.2 冷凝器

针对二级压缩的高温、高压气体进行换热, 使用制冷系统减少季节性影响, 减少运输中产生的物理影响等。冷凝器在特定的环境下实现石油气液化, 尤其是转化作业场所, 很少涉及应用部分。

2.3 缓冲罐

缓冲罐的操作压力要求并不高, 作为中间部分, 维持在0.5MPa即可, 但材料抗低温要达到零下三十度, 否则就会造成设备抗压力不够。缓冲罐主要用来稳压, 在不正常的情况下, 当气体混合之后产生物理变化, 维护缓冲罐体积的最大容和度。

2.4 接收罐

接收罐指的是通过缓冲罐之后, 确保冷凝器冷凝下来的液体及时导出, 以保障整个系统的高效稳定运行。

3 结语

随着我国经济的快速发展, 社会对能源的多样性需求越来越迫切。液化石油气一方面极大地弥补了我国气体燃料的空缺, 另一方面, 具有高燃烧值、低污染的优势, 符合我国社会可持续发展战略的需求。根据现阶段液化石油气的直接压缩制冷技术应用情况, 在工艺参数选择上必须根据实际情况进行, 确保合理性、科学性, 注意温度和压力的配合;在实际的操作中, 根据工艺原理以及现代科技, 增强设备的调节性和适应性。

摘要：液化石油气是一种新型燃料, 是原油催化裂解产生的一种高热值、高环保性气体, 与石油和天然气的性质相同, 都属于化石燃料的范畴。针对液化石油气的直接压缩制冷技术是建立在液化石油气低温存储的目的上的。随着社会经济的发展, 液化石油气的应用范围也越来越广泛, 其应用安全性也倍受关注。本文结合液化石油气直接压缩制冷技术的应用, 提出合理化的分析和建议。

关键词：直接压缩,制冷技术,液化石油气,低温存储

参考文献

[1]赵来军, 肖志杰, 张江华.我国液化石油气运输安全事故预防与应急对策研究[J].中国安全生产科学技术, 2007, 06:16-19.

[2]朱刚, 鲁雪生, 汪荣顺, 顾安忠.半冷半压式液化石油气船再液化装置研究[J].低温工程, 1999, 04:310-314.

[3]徐文渊.液化石油气 (LPG) 、压缩天然气 (CNG) 、液化天然气 (LNG) 作汽车燃料的现状和发展[J].石油与天然气化工, 1995, 03:163-166+219.

[4]李效春, 王甲聚.液化石油气与压缩天然气在发动机上的应用前景[J].农机使用与维修, 2008, 05:76-77.

压缩制冷 篇8

LG20ⅡA220型第二代螺杆压缩机, 电源6000V, 50Hz, 3相, 电机250kW, 额定电流29.3A, 介质, 氨气。排量1086m3/h, 制冷量调节范围15%~100%, 阳转子转速2960r/min, 内容积比调节范围2.5~5。

压缩机运行中能量显示出现跳动, 并且有不断上涨趋势, 在能量上涨的同时, 高压电机的电流也在反复波动。初步分析认为是能量传感器问题, 经过检查, 发现能量传动杆的螺旋槽磨损严重, 螺旋槽的宽度增加了很多, 能量传动杆直接带动能量指针旋转, 测量出压缩机的能量, 直接影响显示的能量值。由于当时没有配件, 将能量传感器切除, 直接通过电流值的大小来控制。但是电流也在波动, 为了能使压缩机安全运行, 决定降低负荷运行。将压缩机电机的电流控制在7.5~7.9A运行比较稳定, 没有太大的波动。即使这样, 动力电机的电流也在上涨, 并且涨势较快, 每两小时巡检就要通过降低负荷来降电流, 以便将电流控制在指标之内, 而正常情况下电流应基本保持不变。

二、故障分析

1. 工艺方面原因

该压缩机主要作用是提高重整装置液收率, 压缩介质为氨气, 氨气在整个氨系统中密闭循环使用, 利用氨气容易汽化和液化的性质起制冷作用。因压缩机压缩的气体为再接触冷冻器中的氨液与重整换热使氨液汽化所产生的氨气, 如果再接触冷冻器发气量有波动, 必将导致进入压缩机的气体波动, 从而导致压缩机负荷变化, 造成能量波动, 从而引起电流波动。

2. 压缩机方面的原因

机组属于容积式制冷压缩机, 利用一对相互啮合的阴阳转子在机体内作回转运动, 周期性地改变转子每对齿槽间的容积来完成吸气、压缩、排气过程。如果两个转子磨损, 啮合不完全, 则压缩过程中会产生漏气, 使压缩的气体又返回到吸入端, 从而造成压缩机负荷波动而导致能量跳动。

能量调节主要由能量活塞两端和内容积比活塞两端的压力油进行调节控制, 其中间由一个固定隔板隔开, 隔板的主要作用是密封隔板两端的控制油。它们之间通过O形圈与油缸密封, 包括能量杆与固定隔板的密封均为O形圈, 所以很容易磨损而产生泄漏。对于能量活塞, 任何一个密封面的不严或磨损都可能使控制油泄漏, 造成能量的波动。

根据使用说明书所述, 内容积比是可调的, 但该压缩机在设计时可能为了简化, 虽然设置了内容积调节回路, 但在微正压控制柜中并未最终连线, 即此处的内容积调节回路不能使用。如果密封磨损泄漏, 压力油会从能量活塞右端的腔体慢慢泄漏到内容积比活塞回油端, 使能量减小。当电磁阀接收到控制油压减小的信号时, 电磁阀动作, 使进油口连通, 即使有很少一部分油泄漏, 都将对油压造成相当大的影响, 从而影响能量的稳定。所以当有少量的控制油泄漏时, 控制油压变化很明显, 控制油腔体里只需要补充少量的压力油就可以保持原来的压力, 当进油口连通但还来不及关断的时候, 控制油的量已经大于原来的量, 控制压力超过了原来的压力, 这样反复动作, 导致能量不断上涨, 这与机组的实际情况相吻合。

3. 控制油路方面

能量活塞和内容积比活塞两端的压力油, 主要是通过两个电磁换向阀控制, 如果电磁阀开启或关闭压力油的信号比较滞后, 会导致控制油压力增大或减小, 从而引起能量波动。另外, 电磁阀故障也将导致能量波动。

三、检查与处理

1. 检查内容积比调节滑阀和能量杆

对内容积比滑阀检查后发现, 滑阀的内表面和能量杆的外表面都有严重的划痕。对能量调节滑阀的检查发现, 能量滑阀表面即与阴阳转子接触密封的面有一定磨损。拆开机组检查中注意到, 内容积比活塞两端都有控制油, 情况表明, 内容积比一直处于最小值, 即能量调节范围处在最大时的运行状况, 这种情况下, 通过弹簧力作用在内容积比活塞上, 将其压向固定挡板一端, 使内容积比活塞一直处于最左端。

2. 对隔板密封情况进行检查

检查固定在油缸里的隔板及隔板密封情况后, 发现隔板没有损坏, 但隔板与能量杆的密封间隙增大, 这可能是导致能量波动最直接的原因。

3. 问题处理

(1) 内容积比滑阀, 能量杆滑动接触面以及能量滑阀与阴阳转子接触密封面有磨损, 且有很明显的划痕。针对这个问题, 由于这并不是影响能量波动的主要原因, 仅清洗了过滤器, 并将机组内的油全部更换。由于没有内容积比滑阀配件, 只更换了能量杆。

(2) 因能量杆与隔板接触的O形圈密封间隙增大, 故此更换O形密封圈。仅此一个密封圈, 就从根本上解决了压缩机能量波动的问题。

四、检修后试机情况

机组大修后, 经过气密试压, 开机试运行, 开机后机组大量泄漏氨气, 故停机检查, 发现氨压机轴封泄漏, 更换轴封后正常。再次开启机组, 又发现出口处有撞击声, 经过判断声音来自出口单向阀处, 即E205的液位太高, 使发气量空间小, 导致压缩机的进气量波动而引起压缩机出口压力波动, 从而使压缩机出口单向阀反复开启与闭合而产生响声, 调整操作后声响消除, 压缩机运行正常。目前, 机组已经运行半年多, 状况良好, 能量的调节可以满足工艺需要。

摘要：重整车间螺杆制冷压缩机控制不稳定, 能量总是不断上涨, 驱动机电流波动。分析导致此故障的原因, 对存在问题逐一检查, 确认O形圈密封固定隔板与能量杆的动静密封漏油, 是导致能量波动的直接原因。

压缩制冷 篇9

双螺杆式制冷压缩机机组主要由压缩机、油分离系统、润滑油系统、经济器组成。螺杆式制冷压缩由一对相互啮合的按一定传动比反向旋转的螺旋形转子, 水平且平行配置于机体内部, 具有凸齿的转子为阳转子, 通常它与原动机连接, 功率由此输入。具有凹齿的转子称为阴转子。在阴、阳转子的两端 (吸气端和排气端.各有一只滚柱轴承承受径向力量, 在两转子的排气端各有一只四点轴承, 该轴承承受轴向推力。位于阳转子吸气端轴颈尾部的平衡活塞起平衡轴向力减少四点轴承的负荷的作用。在阴、阳转子的下部, 装有一个由油缸内油活塞带动的能量调节滑阀, 由电磁 (或手动.换向阀控制, 可以在15%～100%范围内实现制冷量的无级调节, 并能保证压缩机处于低位启动, 以达到小的启动扭矩, 滑阀的工作位置可通过能量传感机构转换为能量百分数, 并且在机组的控制盘上显示出来。

2 螺杆式压缩机的日常维护

压缩机在前500小时运行过程中应注意润滑油情况, 首次主机启动后细心观察油温和油压变化, 如油变色则必须换油, 一直到系统清洁为止, 每次换油时应更换或清洗油过滤器、吸气过滤器及回油过滤器中的滤网。

2.1 换油

(1) 停机, 然后切断电源;

(2) 关闭压缩机之前的吸气止回截止阀及油分离器出口的排气止回截止阀;

(3) 从油分离器放空阀处排空制冷剂;

(4) 从油分离器底部的几个排污螺塞处放空油;放空油过滤器中的油, 如果机组中有油冷却器, 也应放空其中的油, 清洗或更换过滤器或过滤网;

(5) 抽真空, 给机组加油;

(6) 开启吸、排气止回截止阀, 开启喷液电磁阀及补气口前的截止阀;

(7) 接通电源, 开机。

3 油精过滤器中的滤芯更换及油粗过滤器中的滤网清洗

(1) 停机, 然后切断电源;

(2) 关闭油粗滤油器之前和油精过滤之后的截止阀, 关闭油粗过滤器出油口与压缩机喷油口之间的止回截止阀;

(3) 开启油粗过滤器上的加油阀, 使滤油器内压力与大气压平衡。稍微拧松油精过滤器法兰盖上的螺母, 使油精过滤器内的压力慢慢释放降低至与大气平衡;

(4) 拆法兰盖, 更换油精过滤器内的滤芯、清洗油粗过滤器内的滤网;

(5) 装油粗过滤器的法兰盖;

(6) 向油精过滤器中补充加满经过滤的冷冻机油, 装油精过滤器的法兰盖, 打开油粗过滤器之前的截止阀, 利用油精过滤器上放空螺塞放空, 打开油粗过滤器与压缩机喷油口之间的止回截止阀和油精过滤器后的截止阀;

(7) 接通电源, 开机。

4 喷液过滤器的清洗

(1) 停机, 切断电源;关闭过滤器前后的截止阀;

(2) 稍微拧松盖子上的螺母, 小心地让压力缓慢地释放;当所有制冷剂排空后, 取下过滤器;

(3) 清洗滤网并以干燥空气吹干后, 重新装好过滤器, 排出过滤器内空气;

(4) 开启过滤器前后截止阀;接通电源, 开机。

4吸气过滤网的清理

(1) 执行换油步骤1-3步;

(2) 稍微拧松压缩机上过滤器盖板螺钉, 让可能残留的制冷剂缓慢释放, 卸下螺钉, 打开盖板, 取出滤网;

(3) 清除滤网上的杂质, 用干燥空气或氮气吹干净, 重新装入压缩机, 将盖板上好并上紧螺钉;

(4) 从油分离器顶部放空阀处抽真空

(5) 开启吸、排气止回截止阀, 开启喷液电磁阀及补气口前的截止阀;

(6) 接通电源, 开机。

5 长期停车之保养

(1) 停机, 切断电源, 关闭吸、排气止回截止阀;

(2) 在冬季气温较低时, 关闭水冷油冷却器、冷凝器和蒸发器的供水阀, 放尽油冷却器、冷凝器和蒸发器内的积水, 以免冻破换热管。

(3) 检查所有阀门及联接处, 不得有泄漏。停车时间较长时, 应定期检查, 以防制冷剂泄漏。

(4) 每周启动油泵约10分钟。

6 日常运行中易出现的故障现象及处理方法 (见表1)

摘要：介绍了双螺杆式压缩机的结构原理;日常维护保养知识;以及运行时易出现的事故现象和处理办法;

压缩制冷 篇10

关键词：螺杆制冷压缩机组,运行情况,改进措施

兖矿国宏化工有限责任公司是以高硫煤为原料生产甲醇的大型化工企业,设计年生产能力50万吨甲醇。合成车间净化原料气采用低温甲醇洗技术,每年排放的净化废气量20余万吨,其中CO2含量≥97.0%。为回收废气中的CO2,实现节能减排,我公司采用国内先进技术新建一套年产5万吨食品级液体CO2装置。生产的液体CO2,一部分做为生产碳酸二甲酯(简称DMC)的原料,一部分做为商品销售。螺杆制冷压缩机组的作用是使气体CO2液化,以便于液体CO2产品的提纯、运输和贮存。螺杆制冷压缩机是液体CO2装置中的关键设备,其运行质量的好坏对液体CO2产量影响较大。经过充分调研,我公司选用武汉新世界制冷工业有限公司生产的制冷机组,一年来机组运行稳定,制冷量满足设计生产能力。现把我公司制冷机组流程、机组的特点和运行情况总结如下:

1 螺杆制冷压缩机组的概况

1.1 制冷流程

从蒸发器出来的低温低压氨气被吸入螺杆压缩机内,压缩成高压高温的过热蒸气,经油分离器分离出润滑油后进入冷凝器。由于高压高温过热氨气的温度高于其环境介质的温度,且其压力使氨气能在常温下冷凝成液体状态,因而排至冷凝器时,被冷凝成高压常温的液氨进入贮氨器。部分高压常温的液氨由贮氨器通过膨胀阀进入经济器,在经济器壳层内液氨因蒸发吸热使其本身的温度下降成为低压低温氨气,大部分高压常温液氨经过经济器管层与低温低压氨气换热后成为低压低温的过冷液氨。低压低温的氨液进入蒸发器和提纯塔顶部与气体CO2换热,液氨吸热蒸发成为低压低温的氨气,CO2气体冷凝为液体从而达到制冷的目的。从蒸发器出来的低压低温氨气重新进入螺杆压缩机,进入下一个制冷循环。冷凝器和油冷器均采用循环水进行冷却氨气和润滑油。集油器用来存放从油分离器、冷凝器和贮氨器中分离出来的润滑油,并在低压下将油放出。空气分离器的作用是把氨系统中混有的空气及其它不凝性气体及时排除出去,以提高冷凝器的传热效果。紧急泄氨器是用来在紧急情况下,迅速将液氨放掉,在泄氨时使氨与水溶解成氨水后再排放。(见制冷系统工艺流程图)

1.2 制冷机组的特点

1.2.1 螺杆制冷压缩机组带有能量调节机构,在不同的环境与负荷下,机组能量可在10%~100%之间进行无级能量调节,节省运行费用。

1.2.2采用经济器系统,液氨在进入蒸发器前先经膨涨阀进入经济器中被冷却为过冷状态,机组制冷量增加约30%,而轴功率只增加7%。所以带经济器的螺杆制冷压缩机组的制冷效率比普通螺杆制冷压缩机组的制冷效率高,节省电能,蒸发温度越低,节能效果越明显。

1.2.3 采用压差供油方式,润滑系统在机器运转时的供油靠排气压力与吸气压力的压差保证,一个小油泵仅在开机前提供预润滑油,油泵故障率极低,降低运行费用。

1.2.4 自动化程度高,机组能量调节滑阀及内容积比调节机构均由微机自动控制,保证压缩机在各种工况下均运行在效率最高点,运行更经济,便于实现自动化控制。

1.2.5 采用较大换热面积的冷凝器,卧式冷凝器的换热面积为300m2,最大限度降低液氨的温度,提高制冷机组的制冷效率,在相同制冷量的情况下,大幅度降低电耗。

1.2.6 采用高效卧式三级油分离器,三级分离均在油分离器内部完成,极大地减少制冷机组润滑油的损耗、节省了机组的运行费用。

1.3 制冷机组基本参数

根据我公司液体C02装置的制冷量的要求,结合现场实际情况,经过优化设计,我公司确定了螺杆制冷压缩机组的基本参数,见下表。

2 装置运行情况及改进措施

2.1 装置运行情况

该装置自投产以来,装置运行平稳,各项运行参数均达到设计指标,制冷机组部分运行指标如下:

2.2 装置运行中存在问题及建议

2.2.1 因现场仪表就地控制箱同螺杆压缩机是撬块制造,冰机运行时有时振动较大,易造成仪表电缆接头因机组振动而松动,影响机组的长周期运行,建议把仪表就地控制箱与螺杆制冷压缩机单独放置。

2.2.2 由于循环水中杂质会在油冷器和冷凝器内水管内积聚而降低换热器的传热系数,因此必须定期对油冷器和冷凝器进行清洗。最好在换热器前增加过滤器。建议在油冷器和冷凝器循环水进回水管道进入换热器前增设短接,便于清洗时管道的拆装。

2.2.3 严格控制冰机排气温度在60℃以上,防止冰机带液。如发现冰机带液,应及时排出润滑油中的氨,建议采用油分离效果高的专用润滑油。

2.2.4 蒸发器采取高液位操作,以提高换热效果,当蒸发器换热效果大幅度下降时,应及时排出蒸发器中的氨,以提高生产能力。

2.2.5 经济器外部和出经济器管道应进行保冷,以减少冷量损失。

3 结束语

随着工业生产的不断进步,螺杆制冷压缩机组以其结构紧凑、易损件少、调节范围大等优点被广泛地应用在冷冻、冷藏、空调和化工工艺制冷等制冷装置上。我国螺杆制冷压缩机组的制造单位,通过引进新技术和新加工设备,螺机组的性能和可靠性已达到国际先进水平,螺杆制冷压缩机组的制冷量范围逐步扩大。在螺杆制冷压缩机运行组过程中,设备运行条件在不断发生变化,我们要根据各单位生产条件和设备实际状况,不断总结螺杆制冷压缩机组的运行经验,加强设备维护,确保机组长周期稳定运行,为整个制冷装置的正常运行保驾护航。

参考文献