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【冷水机知识】水冷式制冷机中的制冷剂堆积和残留

返回列表 作者:工业冷水机厂家 浏览:1657 发布日期:2021-05-14【

  要了解制冷剂的“堆积”和“残留”,您必须首先熟悉水冷式制冷机的冷却周期。首先,冷水机在闭环系统中将“冷水”从蒸发器循环到空气处理器,在空气处理机中热量从循环空气传递到“冷水”(图1A)。温暖的水返回蒸发器,在那里热量从水传递到冷的低压液态制冷剂(图1B)。压缩机在蒸发器中产生连续的低压,从而使液态制冷剂沸腾成低压蒸气(图1C)。这些蒸气吸收热量并将其从蒸发器中转移到压缩机中(图1D)。一旦进入压缩机,低压蒸气便被压缩成高温高压蒸气(图1E)。高压蒸气从压缩机排出,并进入冷凝器,在冷凝器中,热量被传递到从冷却塔盆中循环出的较冷的冷凝器水(图1F)。除去高压蒸气中的热量使其冷凝成温暖的高压液体。在返回到蒸发器之前,可以通过冷凝器中的过冷器或储罐从高压液态制冷剂中除去更多的热量,在此过程再次开始。当冷凝器水离开冷却器并循环到开放式冷却塔时,传热完成。在冷却塔中,通过蒸发到大气中的热量将热量除去,导致水温下降,然后返回冷凝器(图1G)。

  堆积是制冷剂在冷凝器中的异常积聚,通常是由于冷凝器和蒸发器之间的压力差或“升程”减小所致。这种减小的压降阻止了制冷剂物理上流回蒸发器并维持正常制冷剂循环的能力。

  残留物是在蒸发器中产生的冷的低压蒸气中存在液态制冷剂滴。通常,有两种类型的结转。第一类是通过设计和控制来增强压缩机中的润滑过程。第二种不是设计使然,如果过多,将对冷却器的性能和可靠性造成不利影响。发生这种情况时,液态制冷剂液滴会从蒸发器流向压缩机入口(图2)。

  图2.制冷剂残留

  当这些液滴进入压缩机系统时,它们在金属内部蒸发,从而剥去了润滑剂。最终,从压缩机中汽提的机油被夹带在高温高压制冷剂蒸汽中,并进入冷凝器。一旦发生这种情况,将使用油底壳中的机油来代替汽提的机油,从而使油位下降到压缩机机油储备中(请参阅“压缩机油位下降”部分)。夹带的油随着制冷剂从热的高压蒸气冷凝到冷凝器中的热的高压液体一起移动。然后,温暖的液态制冷剂中的过量油返回蒸发器,在蒸发器中,油与制冷剂分离。分离后,机油可以被清除并返回到压缩机机油储备中。而且,在严重的情况下,

  尽管堆垛和残留物在冷却器中的相似条件下发生,但它们可以一起生长或分开生长。

  堆叠和残留很常见,会影响所有类型的水冷式冷水机组。然而,在真空中操作蒸发器的低压冷却器更容易受到影响。与高压冷却器相比,冷凝器和蒸发器之间的制冷剂压力差异不大。图3说明了使用制冷剂的低压冷却器和使用制冷剂的高压冷却器的比较。在65°F的进入冷凝器水温(ECWT)和40°F的蒸发器冷却水温度下,机器的压差为4.5 psi。机器的压差为28.9 psi。如果维护不当,两个冷水机组中的这种“提升”可能是有益的,也可能是有害的。公平地说,低压冷水机组的优势在于在大多数情况下,以实现较低的满载设计(FLD)千瓦/吨。取决于工厂的设计和运营,两种类型都有其优势。

  导致堆叠和结转的条件有以下三种:机械的,维护的和最常见的…操作。

  机械问题。存在三个塔温度控制问题,这些问题可能导致冷却器中的堆积和残留。首先是塔温度控制的位置。此温度应反映ECWT。其次,Histosis是控制器的延迟反应时间,影响维持狭窄温度范围的能力。第三个也是最常见的问题是塔机操作,使温度对于冷却器的设计而言过低。要解决这些问题,请确保通过镜像ECWT来控制盆中塔的温度。改进控制措施,以保持塔盆中最高2°F的最高/最低温度范围。维持冷却器的设计ECWT。所有这些都将有助于建立一个运转良好,高效的工厂。

  冷凝器中出现故障或未校准的制冷剂液位控制,可能会由于不允许制冷剂流回蒸发器而造成堆积。制冷剂在冷凝器中积聚,同时由于制冷剂循环不平衡而降低了蒸发器中的制冷剂水平。制冷机失去了热传递效率,并可能因蒸发器制冷剂温度低而关闭。

  维护问题。向冷水机中添加适量的制冷剂可能很困难;因此,在维修冷水机时可能会发生制冷剂过充。添加这种额外的制冷剂是为了补偿正常运行或泄漏(已修复)期间的损失。结果,可能发生堆叠和残留。发生这种情况时,通常很容易识别。维修冷水机后,蒸发器和冷凝器中的明显制冷剂压力均高于正常制冷剂压力。过度的过度充电会导致冷水机运行不佳或由于冷凝器扬程高而难以保持在线状态。过热

  st是检验和确保制冷剂液位适当的出色工具。

  操作问题。与操作相关的堆积和结转的主要原因是操作员在冷水机组负荷条件下运行ECWT的速度过低。这可能会导致堆叠,或者在极端情况下会导致堆叠遗留。两者都会导致冷却器效率低下并随着时间的推移而损坏。

  ECWT对冷却器的好坏都有影响。如果在冷水机组的设计参数范围内降低ECWT,则可能是一种不错的能源管理实践。例如,根据冷却器的设计,每当ECWT下降到FLD以下1°F时,冷却器的效率最高可提高1.5%。降低ECWT可以降低“升力”,从而使压缩机可以使用更少的能量来产生所需的容量(吨位)。考虑到当今的能源成本,这非常有价值,而且制冷机通常是大多数设施中最大的能源消耗者。但是,在良好的能源管理与因ECWT较低而引发潜在问题之间存在细微的界限。

  如今,冷水机制造商不仅可以以更高效的FLD kW / Ton制造冷水机,而且还可以设计冷水机以最大程度提高部分负荷下的效率。由于大多数冷水机组的部分负荷运行时间约为98%,因此由设备决定哪个冷水机组最适合其需求并掌握这些冷水机组的运行,以在所有条件下均实现最低的kW / Ton。它们还必须以保护这种非常昂贵的设备的方式进行操作。

  就潜在的节省而言,运行良好的冷却器对于恒速驱动器而言,应使其总运行kW / Ton低于FLD kW / Ton约5%至15%,对于变速驱动器应达到20%至30%。工厂如何实现这一效率?首先,维护冷水机组负荷的设计ECWT,并使用操作员对冷水机组的了解来最大程度地发挥其性能。没有什么可以代替训练有素的操作工程师了。但是,他们需要必要的数据和分析,才能在运行冷水机时做出明智的决策,以实现最佳效率。

  堆叠和残留都会影响冷水机组的性能,因此很难通过单个传感器检测到。实际上,它需要多个传感器,经验丰富的操作员和数据分析才能正确识别。因此,通常仅在严重情况下才能诊断出该现象,通常是在冷却器关闭或进行油或制冷剂分析之后。此外,对这些条件的误解可能导致错误的假设,例如机油和制冷剂水平低,从而导致过多的机油被添加到冷却器中或制冷剂过充。

  压缩机油位下降。当由于ECWT低而导致压缩机油箱中的油位下降时,它会提示操作员添加更多的油。稍后,当ECWT恢复正常时,多余的油会在蒸发器中分离,然后在蒸发器中将多余的油去除并返回,以向压缩机油底壳中注满多余的油。多余的机油可能需要手动清除。但是,如果冷却器继续以低ECWT运行,则低油位可能会持续存在,甚至会添加更多的油。这使得过量的油可能在制冷剂中乳化,并抑制热量在蒸发器管上的传递。

  保留换油之间加油的详细记录。添加完后,检查是否泄漏。如果不存在泄漏,请检查操作。在蒸发器制冷剂视线表中寻找泡沫,这是制冷剂中油含量高的标志。在压缩机油量表中查找制冷剂沸腾,以作为堆积和/或残留的迹象。

  蒸发器液体制冷剂液位下降。取决于ECWT和冷水机组负荷之间的差异,这可能会非常迅速或缓慢地发生。严重时,制冷剂会迅速从蒸发器中抽出并堆积在冷凝器中。这可能会导致制冷剂温度过低而导致制冷机关闭。由于升程低,制冷剂循环中断。ECWT的增加恢复了升力,制冷剂将返回到冷凝器和蒸发器之间的平衡循环。

  季节性寒冷的天气条件可能使塔水盆地的温度难以控制,并且堆积和结转的可能性更大。在启动过程中,降低冷却器的需求极限和/或减少冷凝器流量可能是提供所需冷凝器水温的最简单解决方案。

  机油和制冷剂分析。最佳实践是在怀疑问题时每季度进行一次油分析和制冷剂分析。油分析中异常高的金属含量可以指示过去的制冷剂残留和轴承磨损,这些磨损是轴承由于剥离润滑而增加的摩擦力所引起的。制冷机代表和压缩机轴承的物理检查可以确认这一点。在制冷剂分析中可以存在可接受的油水平,并且不会妨碍冷却器的热传递。当制冷剂长期滞留时,制冷剂中的油百分比将增加,从而引起传热问题。

  冷水机诊断软件。冷水机诊断程序,可以很容易地识别堆垛和残留物。冷水机诊断程序收集,存储和分析冷却器运行数据,以确定性能,诊断效率低下的原因并建议采取纠正措施。如果出现问题,冷水机诊断程序监视服务会通知工厂联系人。工厂操作员和设施管理员可以通过任何可访问Internet的计算机登录冷水机诊断程序来查看每小时更新的信息。通过遵循冷水机诊断程序的改进建议,工厂运营商可以消除冷却器故障并显着降低冷却器的kW / Ton和工厂的kWh消耗。这些节省在冷水机诊断程序每日报告中进行了确定和衡量,除了堆叠和结转。

  每个冷水机都有其自身独特的环境,会造成堆放和结转。询问您的冷水机制造商,什么是ECWT的最佳运行条件以及相匹配的部分负荷值。然后开发一个程序,以监视效率并确定冷却器问题。一旦实现,该设施便可以以最低的成本获得最高效率和性能的回报。

  侧面:

  过热测试过热测试的目的是确定高或低制冷剂含量。要执行此测试,必须使冷却器达到FLD条件,即100%的负载,设计水流量通常为85°F ECWT。

  直接膨胀(DX)和螺杆压缩机冷却器的过热测试

  一旦冷却器达到FLD条件,就在靠近压缩机的吸入管线上测量温度。接下来,测量吸入管路上的压力。使用通用压力/温度图表*,从测量压力确定饱和制冷剂温度。从饱和制冷剂温度中减去测得的温度以获得过热值。通常,标准过热值在12°F至17°F之间。

  离心式冷水机组的过热测试

  将冷水机组提高到FLD条件后,测量靠近压缩机的排气(高压)管线上的温度。下一个

  ,测量冷凝器制冷剂压力。使用通用压力/温度图表*,从测量压力确定饱和制冷剂温度。从测得的温度中减去饱和制冷剂温度以获得过热值。通常,标准过热值在10°F到20°F之间。

  “高”过热值表示“低”制冷剂水平。

  “低”过热值表示“高”制冷剂水平。