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【冷水機知識】水冷式制冷機中的制冷劑堆積和殘留

返回列表 作者:工業冷水機廠家 瀏覽:1657 發布日期:2021-05-14【

  要了解制冷劑的“堆積”和“殘留”,您必須首先熟悉水冷式制冷機的冷卻周期。首先,冷水機在閉環系統中將“冷水”從蒸發器循環到空氣處理器,在空氣處理機中熱量從循環空氣傳遞到“冷水”(圖1A)。溫暖的水返回蒸發器,在那里熱量從水傳遞到冷的低壓液態制冷劑(圖1B)。壓縮機在蒸發器中產生連續的低壓,從而使液態制冷劑沸騰成低壓蒸氣(圖1C)。這些蒸氣吸收熱量并將其從蒸發器中轉移到壓縮機中(圖1D)。一旦進入壓縮機,低壓蒸氣便被壓縮成高溫高壓蒸氣(圖1E)。高壓蒸氣從壓縮機排出,并進入冷凝器,在冷凝器中,熱量被傳遞到從冷卻塔盆中循環出的較冷的冷凝器水(圖1F)。除去高壓蒸氣中的熱量使其冷凝成溫暖的高壓液體。在返回到蒸發器之前,可以通過冷凝器中的過冷器或儲罐從高壓液態制冷劑中除去更多的熱量,在此過程再次開始。當冷凝器水離開冷卻器并循環到開放式冷卻塔時,傳熱完成。在冷卻塔中,通過蒸發到大氣中的熱量將熱量除去,導致水溫下降,然后返回冷凝器(圖1G)。

  堆積是制冷劑在冷凝器中的異常積聚,通常是由于冷凝器和蒸發器之間的壓力差或“升程”減小所致。這種減小的壓降阻止了制冷劑物理上流回蒸發器并維持正常制冷劑循環的能力。

  殘留物是在蒸發器中產生的冷的低壓蒸氣中存在液態制冷劑滴。通常,有兩種類型的結轉。第一類是通過設計和控制來增強壓縮機中的潤滑過程。第二種不是設計使然,如果過多,將對冷卻器的性能和可靠性造成不利影響。發生這種情況時,液態制冷劑液滴會從蒸發器流向壓縮機入口(圖2)。

  圖2.制冷劑殘留

  當這些液滴進入壓縮機系統時,它們在金屬內部蒸發,從而剝去了潤滑劑。最終,從壓縮機中汽提的機油被夾帶在高溫高壓制冷劑蒸汽中,并進入冷凝器。一旦發生這種情況,將使用油底殼中的機油來代替汽提的機油,從而使油位下降到壓縮機機油儲備中(請參閱“壓縮機油位下降”部分)。夾帶的油隨著制冷劑從熱的高壓蒸氣冷凝到冷凝器中的熱的高壓液體一起移動。然后,溫暖的液態制冷劑中的過量油返回蒸發器,在蒸發器中,油與制冷劑分離。分離后,機油可以被清除并返回到壓縮機機油儲備中。而且,在嚴重的情況下,

  盡管堆垛和殘留物在冷卻器中的相似條件下發生,但它們可以一起生長或分開生長。

  堆疊和殘留很常見,會影響所有類型的水冷式冷水機組。然而,在真空中操作蒸發器的低壓冷卻器更容易受到影響。與高壓冷卻器相比,冷凝器和蒸發器之間的制冷劑壓力差異不大。圖3說明了使用制冷劑的低壓冷卻器和使用制冷劑的高壓冷卻器的比較。在65°F的進入冷凝器水溫(ECWT)和40°F的蒸發器冷卻水溫度下,機器的壓差為4.5 psi。機器的壓差為28.9 psi。如果維護不當,兩個冷水機組中的這種“提升”可能是有益的,也可能是有害的。公平地說,低壓冷水機組的優勢在于在大多數情況下,以實現較低的滿載設計(FLD)千瓦/噸。取決于工廠的設計和運營,兩種類型都有其優勢。

  導致堆疊和結轉的條件有以下三種:機械的,維護的和最常見的…操作。

  機械問題。存在三個塔溫度控制問題,這些問題可能導致冷卻器中的堆積和殘留。首先是塔溫度控制的位置。此溫度應反映ECWT。其次,Histosis是控制器的延遲反應時間,影響維持狹窄溫度范圍的能力。第三個也是最常見的問題是塔機操作,使溫度對于冷卻器的設計而言過低。要解決這些問題,請確保通過鏡像ECWT來控制盆中塔的溫度。改進控制措施,以保持塔盆中最高2°F的最高/最低溫度范圍。維持冷卻器的設計ECWT。所有這些都將有助于建立一個運轉良好,高效的工廠。

  冷凝器中出現故障或未校準的制冷劑液位控制,可能會由于不允許制冷劑流回蒸發器而造成堆積。制冷劑在冷凝器中積聚,同時由于制冷劑循環不平衡而降低了蒸發器中的制冷劑水平。制冷機失去了熱傳遞效率,并可能因蒸發器制冷劑溫度低而關閉。

  維護問題。向冷水機中添加適量的制冷劑可能很困難;因此,在維修冷水機時可能會發生制冷劑過充。添加這種額外的制冷劑是為了補償正常運行或泄漏(已修復)期間的損失。結果,可能發生堆疊和殘留。發生這種情況時,通常很容易識別。維修冷水機后,蒸發器和冷凝器中的明顯制冷劑壓力均高于正常制冷劑壓力。過度的過度充電會導致冷水機運行不佳或由于冷凝器揚程高而難以保持在線狀態。過熱

  st是檢驗和確保制冷劑液位適當的出色工具。

  操作問題。與操作相關的堆積和結轉的主要原因是操作員在冷水機組負荷條件下運行ECWT的速度過低。這可能會導致堆疊,或者在極端情況下會導致堆疊遺留。兩者都會導致冷卻器效率低下并隨著時間的推移而損壞。

  ECWT對冷卻器的好壞都有影響。如果在冷水機組的設計參數范圍內降低ECWT,則可能是一種不錯的能源管理實踐。例如,根據冷卻器的設計,每當ECWT下降到FLD以下1°F時,冷卻器的效率最高可提高1.5%。降低ECWT可以降低“升力”,從而使壓縮機可以使用更少的能量來產生所需的容量(噸位)??紤]到當今的能源成本,這非常有價值,而且制冷機通常是大多數設施中最大的能源消耗者。但是,在良好的能源管理與因ECWT較低而引發潛在問題之間存在細微的界限。

  如今,冷水機制造商不僅可以以更高效的FLD kW / Ton制造冷水機,而且還可以設計冷水機以最大程度提高部分負荷下的效率。由于大多數冷水機組的部分負荷運行時間約為98%,因此由設備決定哪個冷水機組最適合其需求并掌握這些冷水機組的運行,以在所有條件下均實現最低的kW / Ton。它們還必須以保護這種非常昂貴的設備的方式進行操作。

  就潛在的節省而言,運行良好的冷卻器對于恒速驅動器而言,應使其總運行kW / Ton低于FLD kW / Ton約5%至15%,對于變速驅動器應達到20%至30%。工廠如何實現這一效率?首先,維護冷水機組負荷的設計ECWT,并使用操作員對冷水機組的了解來最大程度地發揮其性能。沒有什么可以代替訓練有素的操作工程師了。但是,他們需要必要的數據和分析,才能在運行冷水機時做出明智的決策,以實現最佳效率。

  堆疊和殘留都會影響冷水機組的性能,因此很難通過單個傳感器檢測到。實際上,它需要多個傳感器,經驗豐富的操作員和數據分析才能正確識別。因此,通常僅在嚴重情況下才能診斷出該現象,通常是在冷卻器關閉或進行油或制冷劑分析之后。此外,對這些條件的誤解可能導致錯誤的假設,例如機油和制冷劑水平低,從而導致過多的機油被添加到冷卻器中或制冷劑過充。

  壓縮機油位下降。當由于ECWT低而導致壓縮機油箱中的油位下降時,它會提示操作員添加更多的油。稍后,當ECWT恢復正常時,多余的油會在蒸發器中分離,然后在蒸發器中將多余的油去除并返回,以向壓縮機油底殼中注滿多余的油。多余的機油可能需要手動清除。但是,如果冷卻器繼續以低ECWT運行,則低油位可能會持續存在,甚至會添加更多的油。這使得過量的油可能在制冷劑中乳化,并抑制熱量在蒸發器管上的傳遞。

  保留換油之間加油的詳細記錄。添加完后,檢查是否泄漏。如果不存在泄漏,請檢查操作。在蒸發器制冷劑視線表中尋找泡沫,這是制冷劑中油含量高的標志。在壓縮機油量表中查找制冷劑沸騰,以作為堆積和/或殘留的跡象。

  蒸發器液體制冷劑液位下降。取決于ECWT和冷水機組負荷之間的差異,這可能會非常迅速或緩慢地發生。嚴重時,制冷劑會迅速從蒸發器中抽出并堆積在冷凝器中。這可能會導致制冷劑溫度過低而導致制冷機關閉。由于升程低,制冷劑循環中斷。ECWT的增加恢復了升力,制冷劑將返回到冷凝器和蒸發器之間的平衡循環。

  季節性寒冷的天氣條件可能使塔水盆地的溫度難以控制,并且堆積和結轉的可能性更大。在啟動過程中,降低冷卻器的需求極限和/或減少冷凝器流量可能是提供所需冷凝器水溫的最簡單解決方案。

  機油和制冷劑分析。最佳實踐是在懷疑問題時每季度進行一次油分析和制冷劑分析。油分析中異常高的金屬含量可以指示過去的制冷劑殘留和軸承磨損,這些磨損是軸承由于剝離潤滑而增加的摩擦力所引起的。制冷機代表和壓縮機軸承的物理檢查可以確認這一點。在制冷劑分析中可以存在可接受的油水平,并且不會妨礙冷卻器的熱傳遞。當制冷劑長期滯留時,制冷劑中的油百分比將增加,從而引起傳熱問題。

  冷水機診斷軟件。冷水機診斷程序,可以很容易地識別堆垛和殘留物。冷水機診斷程序收集,存儲和分析冷卻器運行數據,以確定性能,診斷效率低下的原因并建議采取糾正措施。如果出現問題,冷水機診斷程序監視服務會通知工廠聯系人。工廠操作員和設施管理員可以通過任何可訪問Internet的計算機登錄冷水機診斷程序來查看每小時更新的信息。通過遵循冷水機診斷程序的改進建議,工廠運營商可以消除冷卻器故障并顯著降低冷卻器的kW / Ton和工廠的kWh消耗。這些節省在冷水機診斷程序每日報告中進行了確定和衡量,除了堆疊和結轉。

  每個冷水機都有其自身獨特的環境,會造成堆放和結轉。詢問您的冷水機制造商,什么是ECWT的最佳運行條件以及相匹配的部分負荷值。然后開發一個程序,以監視效率并確定冷卻器問題。一旦實現,該設施便可以以最低的成本獲得最高效率和性能的回報。

  側面:

  過熱測試過熱測試的目的是確定高或低制冷劑含量。要執行此測試,必須使冷卻器達到FLD條件,即100%的負載,設計水流量通常為85°F ECWT。

  直接膨脹(DX)和螺桿壓縮機冷卻器的過熱測試

  一旦冷卻器達到FLD條件,就在靠近壓縮機的吸入管線上測量溫度。接下來,測量吸入管路上的壓力。使用通用壓力/溫度圖表*,從測量壓力確定飽和制冷劑溫度。從飽和制冷劑溫度中減去測得的溫度以獲得過熱值。通常,標準過熱值在12°F至17°F之間。

  離心式冷水機組的過熱測試

  將冷水機組提高到FLD條件后,測量靠近壓縮機的排氣(高壓)管線上的溫度。下一個

  ,測量冷凝器制冷劑壓力。使用通用壓力/溫度圖表*,從測量壓力確定飽和制冷劑溫度。從測得的溫度中減去飽和制冷劑溫度以獲得過熱值。通常,標準過熱值在10°F到20°F之間。

  “高”過熱值表示“低”制冷劑水平。

  “低”過熱值表示“高”制冷劑水平。

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