【学员问题】制冷系统运行中的工艺安装与节能？

【解答】引言：制冷是将被冷物料的温度降低至水或周围空气温度以下的操作，合成氨装置设置制冷工序的目的是：在氨的合成过程，利用液氨在氨蒸发器内蒸发吸收热量，将经过氨压缩冷却之后的合成循环气进一步冷却到常温以下，使气氨冷凝成液氨。蒸发后的气氨经压缩、冷却冷凝，又转变为液氨，循环使用。

一、基本原理

液氨的蒸发及气氨的液化，根据气液平衡原理可知：液氨的蒸发温度与饱和蒸汽压力有关。液氨的蒸发温度越低，其饱和蒸汽压越小，气化热越大；反之，相反。因此，在实际生产中，可根据所要求的冷冻温度，确定液氨的蒸发压力，来达到所要求的冷却温度。液氨蒸发为气氨后，必须使之重新液化，循环使用。由表1可看出：气氨的冷凝温度是随压力的增高而升高的。当压力提高到一定程度后，冷凝温度就高于冷却温度，这时就可以用简单的水冷器使之液化了。

二、氨压缩机安装

（一）各种氨压缩机的具体安装要求（包括试车及验收要求）应符合现行《机械设备安装工程施工及验收通用规范》（GB50231—98），并且应符合相应产品样本的技术要求。氨压缩机基础在捣灌前必须将基础施工图与实物核对，核实螺孔位置及螺栓长度，初次浇灌的基础高度应比设备底盘安装标高低20—40毫米，并使其表面粗糙，以便灌浆时能结合牢固。

（二）氨制冷系统中的辅助设备、压力容器（如油氨分离器、蒸发式冷凝器、高压贮液器、辅助贮液器、中间冷却器、低压循环桶、氨液分离器、排液桶、空气分离器、集油器、紧急泄氨器等）安装前必须检查出厂合格证件，如无合格证件或经运输后发现损伤时，应进行牢固性和气密性试验，试压条件按国家标准《钢制压力容器》（GB150—89）技术条件的规定进行。制冷辅助设备的基础在捣灌前必须按实物核对螺栓预留孔洞的定位。制冷辅助设备的安装，除图纸注明的要求外，一般均须平直、牢固、准确，连接管线正确，油氨分离器、冷凝器等易震动的压力容器，其地脚螺栓应采用双螺帽或增加弹簧垫圈。低温压力容器安装时应增设垫木，尽量减少冷桥，垫木应为浸油垫木。

（三）所有测量仪表及元件均须采用氨专用产品，安装前应按有关产品样本或技术文件核准其准确性及灵敏性。冷凝器、油氨分离器、高压贮液器、高、低压调节站，辅助贮氨器、集油器、中间冷却器、低压循环桶，加氨站等高、低压容器上均安装压力表，氨用压力表等级应不低于2.5级精度。所有仪表应安装在照明良好，便于观察，不妨碍操作、检修的位置。

（四）制冷系统管道应采用氨专用阀门和配件，其公称压力≥2.5MPa，并不得有铜质、镀锌、镀锡的零配件。氨系统用各种阀门（如截止阀、节流阀、止回阀、安全阀、浮球阀、电磁阀、电动阀及浮球式液面指示装置等），在安装前须单个试验其灵敏度及密封性。各种阀门安装时必须注意流向，不得装反，并必须将阀门安装平直，阀门手柄严禁朝下。安全阀安装前应检查铅封情况和出厂合格证，不得随意拆启，若其规定压力与设计压力不符，应按专业技术规定将该安全阀进行调整，作出调压记录，经质量技术监督部门专业技术人员检验合格后，再行铅封。高压容器上装设的安全阀其开启压力为1.85Mpa，低压和中压容器及管道上装设的安全阀其开启压力为1.25MPa.

三、制冷系统运行中的节能

（一）防止蒸发温度过低。蒸发温度过低会导致制冷系数下降，能耗增加。蒸发温度过低有可能是蒸发器传热面积选得过小，压缩机过大造成的，这时应重新核算，最好将多余冷量挪作他用等方法来解决。

（二）防止冷凝压力过高。冷凝压力升高导致制冷系数下降，能耗增加。冷凝压力过高除了是设计中冷凝面积选择过小，须增大外，还应该考虑到系统运行中结垢，冷却水量不足，冷凝器中有不凝性气体等原因。应注意及时排除不凝性气体，定期消除物垢，检查冷却水量，防止蒸发引起盐度过高而影响冷凝效果。

（三）防止排气温度过高。排气温度过高会使润滑恶劣，摩擦功增加，压缩机效率下降，应及时排除排气温度过高的原因。如防止冷凝压力过高，防止吸气温度过高，压缩机冷却介质量过小或温度过高等。

（四）严格控制压缩机油压和油面高度。定期放油润滑油油压和油面过高，则耗油量增大，电耗增加。所以应注意油分离器的效果，防止系统中存油过多。但无论如何，总有油要进入冷凝器和蒸发器，这样会使冷凝器或蒸发器产生油膜而使热阻增大，传热效率降低，使冷凝温度增高，蒸发温度下降。所以要把系统中积存的油定期放掉，提高系统传热效果，降低电耗。

（五）定期检修压缩机。压缩机运行一段时间后，可能出现零部件磨损或损坏，密封性能差等现象，这些都导致功耗增加，所以应定期检修压缩机，使压缩机各个部件处于正常工作状态，以减少电耗损失

（六）尽量减少冷负荷。加强制冷系统的维护和管理，严格控制放空或排油水次数和时间，经常检查系统的密封性能。同时做好制冷系统防腐保温，严防冷损失。并尽量保持合成塔系统负荷的稳定。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。

精密空调制冷系统的蒸发温度是根据被冷却介质的温度要求和蒸发器的特征来确定的，一般冷却介质为液体时，蒸发温度比液体出口温度低5℃左右；当冷却介质为空气时，若空气自然对流则蒸发温度比要求的库温（空调时为房间温度）低10℃，若空气为强迫循环对流时，蒸发温度比房间温度低5-10℃，绝大多数情况均取10℃左右的温差。在制冷系统运行过程中，蒸发温度to和蒸发压力po随库内（或箱内）热负荷变化而改变，在冷凝压力不变的情况下，热负荷增加，to和po也增大，反之则减小，这里的关键在于应根据热负荷的多少给予适量的供液，因此调节供液量也将改变po和to。供液太少，满足不了压缩机的吸气量，蒸发压力降低，而吸气造成过热，制冷量下降，压缩机排气温度反而升高；供液过多，蒸发量大于压缩机吸气量，则不仅po上升，而且容易使未来得及蒸发的液体被带进压缩机，造成湿冲程或液击的危险，制冷量也下降。所以在运行参数的调节中，最重要的环节就是供液的调节，必须仔细小心地操作。

吸气温度ti和吸气压力pi是指制冷剂气体进入压缩机时的温度和压力。吸气压力pi一般应略小于蒸发压力po，如果回气管道压力损失（一般很小，不足0.01MPa）可忽略不计，常常把吸气压力近似看作蒸发压力，特别是小型箱体制冷设备更是如此。吸气温度往往高于蒸发温度，这是因为正常操作应使进入压缩机的制冷剂气体有一定过热度，这一定的过热度再加上蒸发温度to就是吸气温度ti。氟利昂制冷系统在有回热装置时，吸气温度以保持在比蒸发温度高10~15℃为宜；如没有回热装置时，应比蒸发温度高5~8℃为合适。氨制冷压缩机吸气过热度一般取1~2℃为合适和安全。

冷凝温度的高低取决于冷凝器的特性和冷却介质的温度及流速，当用空气强迫对流冷却时，冷凝温度比空气的温度高8~12℃。当空气自然对流时，冷凝温度比空气温度高15℃左右。如为水冷，冷凝温度通常比冷却水温度高5~9℃。为了制冷装置的安全运行，用R12、R22、R134a等制冷剂的系统，冷凝温度最好在50℃以下；氨制冷系统的冷凝温度最好在40℃以下。冷凝压力pk应与冷凝温度tk相对应，若pk的值超过所对应饱和压力，说明系统内有不凝性气体。为了节约能量，保征正常的tk是很重要的，tk每上升1℃，制冷量要减少1%~2%，耗电量增加2%——2.5%。

排气温度tp和排气压力pp是指压缩机排气口处制冷剂气体的温度和压力。排气压力pp一般比冷凝压力pi略高一点，在实际工作中，往往忽略排气管道的压力损失，可认为两个压为近似相等。为了保证压缩机安全运行，排气温度有如下规定：

R12、R134a制冷压缩机排气温度应<130℃；

R22及R717制冷压缩机排气温度应<150℃。

排气温度过高会引起润滑油特性降低和炭化，使润滑条件变差，甚至损坏压缩机。排气温度tp比冷凝温度tk高得多，冷凝器的工作一般可分三阶段来分析，其第一阶段就是把排气温度降至冷凝温度，过热的制冷剂气体放出显热，温度下降至冷凝温度h.冷凝器工作的第二阶段为冷凝温度tk不变的情况下、制冷剂气体放出潜热转化为液态制冷剂。冷凝器工作的第三阶段为制冷剂液体由温度tk降至过拎冷温度，液体放出显热而实现过冷。因其第二阶段放热占总移热热量的80%以上，所以该设备称为冷凝器。