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运维调试基础课程:冷水机组核心参数解密(上)

 L1n2h1 2024-08-18 发布于福建

冷水机组在启动前须满足启动条件,如润滑油温、理想的油压差。建立稳定的冷冻水与冷却水循环流量后,密切关注机组运行状态便成为运维工作的核心环节。包括持续监控关键运行参数,如制冷效率、能源消耗、油温和油压,以及水系统中的水流状况,以保障机组运行平稳高效运行。

以下是冷水机组常见的一些概念,一名合格的运维调试人员需要了解其中的含义。

1、饱和温度

饱和温度标志着气液平衡状态下的特定温度,与饱和压力一一对应,是物质相变的特征点。压力变化会促成新饱和温压条件的形成。对于离心水冷系统中,饱和温度极为关键,作为评判与调节系统性能的基础,是系统运行状态的即时反映更是指导维护操作、提升效率与预防故障的关键。它涉及:

  • 蒸发温度,影响制冷效率,需接近冷冻水回水温以确保有效热交换。

  • 冷凝温度,受冷却水温影响,过高则加重压缩机负担,降低效率。

监控这些参数使运维团队能迅速判断系统状态,如冷凝温度偏高提示冷却水问题,需调整;蒸发温度异常反映制冷剂或换热问题需维护。

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2、冷凝器趋近温度(小温差)

冷凝器趋近温度=冷凝压力对应的饱和温度-冷机冷凝器出水温度

冷凝器趋近温度是衡量冷凝器换热效率的主要指标,冷凝器趋近温度正常值应当保持在0-3℃左右,趋近温度越大,表示设备换热效率越低,同时能耗损失也越大。趋近温度增大,冷机在减载或冷却水温度升高过程中导致冷凝压力升高,冷凝压力大于排气压力,压缩机内的制冷剂气体排出受阻产生涡流,甚至冷凝器内制冷剂气体倒流入压缩机,压缩机剧烈轰鸣,引发喘振。

冷凝器趋近温度升高的原因主要原因就是冷却水出了问题,如水质恶化,包括结垢、沉积、腐蚀和微生物滋生,这些均会堵塞冷凝管路,影响换热。

运维调试基础课程:冷水机组核心参数解密(上)

解决冷凝器脏堵问题,需双管齐下:

定期维护:通过“通炮”方式清理冷凝器铜管,虽可快速降低趋近温度,恢复部分换热效率,但仅为临时措施,频繁操作可能损伤设备,长期来看制冷效率反降。

冷却水处理:根本解决之道在于改善冷却水水质。实施全面的水处理方案,包括安装Y型过滤器、旁流过滤装置去除大颗粒杂质,并使用化学药品如杀菌剂、除藻剂进行水质调理,定期检测铁离子、氯离子浓度及浓缩倍数等指标,确保水质符合标准,从根本上维护冷凝器趋近温度正常,保障系统高效稳定运行。

3、蒸发趋近温度(小温差)

蒸发器趋近温度=冷机冷冻水出水温度-蒸发压力对应的饱和温度

蒸发器趋近温度,即冷冻水出水温度与蒸发压力下饱和温度之差,同样是评价换热效率的指标,与冷凝器相比,虽然冷冻水系统作为闭式循环减少了蒸发、浓缩和结垢的问题,但水质中硬度、微生物及离子含量等变量仍可能在不同环境下引起蒸发器管路的轻微腐蚀与堵塞,尽管这种影响远小于开式冷却水系统所面临的问题。

为应对这一挑战,采取的关键措施是在制冷站配置软化水处理系统。该系统通过周期性地使用软化树脂和添加软化盐,有效调节水质,减少有害物质含量,确保水质符合制冷系统的要求。

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4、吸气过热度

吸气过热度=吸气温度-吸气压力对应的饱和蒸气温度

当压缩机吸入的气体温度超过蒸发温度时,即存在吸气过热现象。这一情况可细分为两种情形:一是制冷剂饱和蒸汽自蒸发器输出后,在吸气管道中继续升温导致的过热;二是制冷剂在蒸发器内部已发生过热。蒸发器内部产生的过热实际上贡献于制冷量的增加,被视为“有效过热”。

通常,吸气过热度维持在3-10℃之间被认为是较为理想的。对于冷水机组而言,吸气过热度不仅是衡量系统健康状况的一个重要指标,还间接反映了制冷剂充注量是否恰当、供液阀的调节状态以及蒸发器换热效率的好坏。因此,合理控制吸气过热度对于确保冷水机组高效稳定运行至关重要。

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5、排气过热度

排气过热度=排气温度-冷凝压力对应的饱和温度

冷机的正常排气过热度范围通常是4-10℃,这一数值依据所使用的冷媒类型可能有所不同。排气过热度直接关联到压缩机的能耗水平:在压缩机正常或高效运行状态下,过热度保持在较低水平意味着能效较高,而过热度偏高则往往伴随着额外的能源消耗增加。然而,排气过热度并非越低越好,极度偏低可能暗示存在压缩机吸气过程中携液现象,这是压缩机非正常工作状态的一种表现。

相反,若排气过热度显著高于正常范围,这可能是压缩机工作效率下降的信号,背后的原因多样,包括但不限于叶轮损坏、压缩机运转方向错误、轴承磨损、进口导叶开度不足或系统运行条件严重偏离设计工况等。因此,维持适宜的排气过热度对于确保压缩机的正常运作、避免潜在故障及优化整个制冷系统的能效至关重要。

6、过冷度

过冷度=冷凝压力对应的饱和液体温度-冷机冷凝器出水温度

'过冷'是指将已经冷凝为饱和液体的制冷剂通过过冷器或其他技术手段进一步冷却,直至其温度低于该冷凝压力下对应的饱和温度。实施过冷的目的主要有两点:

一是减少制冷剂在节流膨胀过程中的闪发汽化现象,即减少液态制冷剂转化为气态的比例,这样做可以减小气化时占用的体积,并提升单位体积制冷剂的制冷能力;

二是增加回流至压缩机的制冷剂气体的过热度,这有助于保护压缩机免受液击损害,延长设备使用寿命。

对于冷水机组,过冷度不仅是制冷系统充注制冷剂量是否适量的反映,也是评估压缩机工作状态的一个重要指标。不同制冷剂,其推荐的过冷度范围各异,例如,R-22制冷剂的理想过冷度通常建议保持在14-19℃之间,而R-134a制冷剂的适宜过冷度则应在7-10℃的范围内。维持适宜的过冷度,对于确保冷水机组高效、稳定运行以及优化系统整体能效具有重要意义。

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