离心式冷水机组选型论证报告

离心式冷水机组选型论证报告对离心式冷水机组进行选型，选型主要在开利、约克、麦克维尔、特灵等四家国际一流品牌中进行。一、选择环保冷媒对于冷水机组，冷媒是至关重要的部分，目前在使用的冷媒有三种R22，R123及R134A，根据蒙特利尔环保条约规定，R22对臭氧层有破坏，将于2010年在工业化国家停止使用此种冷媒的设备，2020年全面停产此种冷媒。我国作为发展中国家，R22将允许使用到2020年。R123因对人体有毒性威胁，会分解出一种致癌物质HCFC-133A，常温下为液态，不会挥发，一旦泄漏，对机房工作人员的身心健康威胁极大，将于2020年停止使用此种冷媒的设备，2030年全国停产此种冷媒。另外，若使用此种冷媒需在机房加设冷媒监测报警系统（REFRIGERANTMONITOR）及特殊的通风装置，并且冷媒排放管必须通至室外，会大大增加工程量，增加投资。R134A为绿色无氟环保型冷媒，无禁用年限，且三种冷媒因化学性质，物理性质不同，在同一台机组上是决不能相互替代的。目前，西欧，香港及日本等发达国家已禁用R123冷媒，世界上最大的冷媒生产公司已经停产R123冷媒。R134A冷媒是目前世界上最先进的环保型冷媒。开利、约克、麦克维尔的离心机均选用R134A冷媒，只有特灵离心机全部采用R123冷媒，因此特灵的机型不在选择范围之内。二、夏季需要低温冷冻水制冷站现有2台制冷量为1518KW（冷冻水为）的螺杆式制冷机组，最低出水温度为5℃—10℃，主要用于夏季7月中旬—8月中旬，此时北京室外为高温高湿天气，最高温度达到38℃，相对湿度达到80%，为了让洁净空调机组在夏季极端天气下更有效的除湿，空调机组的进出水温度设计为6℃—11℃，考虑到沿途温升，制冷站的制冷机组供回水温度应为5℃—10℃，但是除了夏季7月中旬—8月中旬的时间外，其余时间（除冬季外）供回水温度应为7℃—12℃。1#楼投入使用后，新增离心机组要补充原有螺杆机的制冷量，并与原有制冷机配合使用，但要能供应5℃—10℃冷冻水，开利的单级压缩机无法实现5℃—10℃的运行工况，必须采用双级制冷才能够实现，而该公司双级制冷压缩机是2013年新推出的针对R134A的的高效机型，面对市场的市场的考验尚需时日，由此推测，开利离心机面对的主要用户还是常规制冷用户，而非较低水温要求的用户。约克和麦克维尔均能用单级压缩机实现5℃—10℃的运行工况，实现该工况也是选择离心机的必要条件之一。三、全年供冷此次选择离心机源于1#楼新增办公冷负荷、洁净厂房冷负荷、老化间冷负荷、数据机房冷负荷还有工艺设备的冷负荷共五种，除了办公冷负荷每年6月1日-9月1日启用外，其余都需要全年供冷，只不过不同季节需要的冷量不同罢了。一般的制冷站主要在夏季供冷，供冷的范围主要是办公空调，运行的目的是为办公房间降温，工作时间段为每年的6月1日-9月1日因为有了全年运行的、有恒温恒湿要求的洁净厂房，对制冷站运行时段又加上了春秋季。2#楼运行时，已经启动了冬季制冷需求，但主要为前工艺线的工艺设备制冷提供一次冷源，还有冬天的室内设备发热不能用室外的新风冷量抵消，致使为空调机组提供少量冷冻水。而1#楼启用后，封测中心搬入1#楼，原来分散的冷量供给全部转到制冷站，集中供冷成为大势所趋。1#楼老化间、数据机房、封测中心工艺设备冷却还有需要部分冷量的空调机组，另外，2#楼特种器件部的冷量需求不变。基于这种考虑，在制冷站改造方案中提升了现有的自有冷却系统，增加了一套自有冷却系统与之互备，同时，考虑到自由冷却可能不能维持足够低的冷水温度，还要考虑冬季启动制冷机，因此制冷机的选择必须考虑冬季运行工况。全年供冷的制冷机主要有如下特点：①全年蒸发压力的变化较大。因为冷负荷与室外的温度和湿度有很大的相关性，因此夏季冷负荷较大，冬季冷负荷较小，春秋季的负荷介于两者之间，负荷的波动主要表现为蒸发压力的变化，负荷越大，蒸发压力越大，负荷越小，蒸发压力越小。②全年冷凝压力的变化较大。众所周知，七七二所的制冷站的冷却塔是开式横流塔，冷却系统的开式运行必然导致水温受室外气候的影响较大。夏季水温较高，冬季水温较低，而冷却水温与制冷机的冷凝压力正相关，因此全年冷凝压力的变化较大。（补充实际考察三家制冷机是否有全年供冷的案例，并对工程案例情况进行分析，结合考察情况得出结论）四、防止“喘振”“喘振”是离心机的固有特性，当负荷降低时，压缩机吸气量减少到某一百分比时，离心机叶轮排气角度发生偏转，造成切线分量增大，法线分量减少，使得进入冷凝器的压力骤减，低于冷凝器的原有压力，使得气体逆向流动，使得吸气端进气流量增大，气体开始正向流动，又由于上述原因，再次发生气体逆流，如此形成气体的往复流动，就像人喘气一样，对压缩机产生振动，叫做“喘振”。发生“喘振”对离心机的各种密封伤害很大，很容易造成离心机损坏，因此是不允许离心机“喘振”运行的。由上述分析得知，防止或缓解离心机发生“喘振”，主要是控制冷凝压力（简称CP）和蒸发压力（简称EP）的压差在一定范围内，即∆P=CP−EP，且∆P控制在一定额范围内。如公式所示，降低CP的办法是降低水温，加大冷却泵、冷却管道、冷却塔等冷却系统，严格控制水质等措施，提高EP的办法是增大负荷率；负荷率反应需求方特征，在第三节我们论述到全年共冷的部分负荷特性决定了提高EP的不可行性，因此，可以得出结论：降低CP是控制喘振的关键。闭式离心机的冷却水温太低，则制冷剂相对润滑油路不能维持正压（两者在一起），则电机润滑油容易进入制冷剂回路，造成电机亏油停机；但是冷却水温又不能太高，如果太高，则造成冷凝压力增高，使得喘振点提高，部分负荷能力下降，据开利数据最高可达到30%。另外，冷却温度越低越节能，越高越耗能，据不完全统计，每降低1℃冷却水温，可以节能3%，这样，对于运行工来讲，就将冷却温度限制在了一个狭小的空间，这个空间是23.8℃~31℃（此温度是一个经验数据），这就将我们陷入到了一个两难境地，让我们在（制冷机可靠性）VS（部分负荷能力+节能性）中间做出选择，这是一个困难的选择，打破这个选择的切入点在于引入开式结构，将油路和氟路彻底分开，这样就不用维持氟路对油路的正压了，就可以降低冷却水温了（最低可以达到12.8℃），部分负荷能力和节能性也得到了提高，可谓一举两得。众所周知，降低∆P的方式除了降低CP，提高EP之外，还可以调节压缩机电机的转速，通过降低电机频率，减少冷凝压力和蒸发压力之差，同样起到了缓解“喘振”的作用。（需要了解三家离心机是否均安装了防止喘振的热力旁通阀等设施）（补充实际考察三家制冷机是否有全年供冷的案例，并对工程案例情况进行分析，结合考察情况得出结论）五、冷却水温幅度较宽由于动力区整体运行，制冷站的噪音较大，是按照巡视进行设计的，由于全年制冷的需求，冷却水温变动较大，要求离心机能够适应这种要求，以免增加运行管理的成本。实现冷却水温的精准控制是一项较难的工作，因此从离心机的选型上，我们希望能更加“皮实”一些，能够适应各种变化的冷却水温，不能显得太过于“娇气”。六、供电条件差离心机的用电量非常大，面临的供电条件也比较差。首先是电压波动较大，由于南苑电网未实行分时计价，白天和夜间的电压相差有20V左右，离心机应能低于电压的全天内波动。其次，由于南苑电网上许多兄弟单位近年来实施技改项目较多，造成施工电缆挖断，形成电网”晃电”,每年至少有5次以上，离心机应能抵御这种供电质量的影响。七、离心机独立工作能力强离心机的独立工作能力较强主要体现在不用与螺杆机搭配，也能独立向1#楼和2#楼供冷，这样就增加了制冷站运行的灵活性和备用性，进而增加了运行的可靠性。独立工作能力强，主要体现在能够适应部分负荷和恶劣条件，包括夏季高温的高湿的条件，也包括冬季低温的运行条件。八、变频节能1、领导要求。公司主要领导在动力保障部新干部任命的会议上专门提出了2015年在1#楼投入使用后，新的动力保障设施将全面启用，将会产生很大的能耗，要求我们注意节能工作。2、运行模式发生了根本改变。节能工作要在建设期策划，而离心机组则是节能策划的关键。首先，离心机组的将成为772所功率最大的设备（功率超过1000KW）；其次，2015年不仅是新增了100%的制冷能力，还改变了供冷模式，因为原来的两台螺杆机采取一用一备的形式，实际峰值需冷量不到1500KW，而1#楼投入使用后，峰值需冷量达到6600KW，是原来的4倍，在这种形势下，运行节能的问题凸现出来。最后，离心机节能制冷方案是可行的，有很多成功案例，为我们的策划工作提供了鲜活的经验。3、节能策划的必要性。离心机组的功率选择是按照最大负荷配置的，实际全年按最大负荷运行的时间不超过一个月，大部分时间在50%~80%之间工作，这样就造成了实际需要冷负荷与最大功率输出之间的矛盾，从而降低了设备的运行效率，给企业造成巨额电费支出。如果压缩机采用工频运行，尽管采用进气导叶的调节方式，但是这种调节方式只是改变流通的阻力，大部分时间运行效率较低，造成大量的能源浪费。采用变频离心机非常必要。3.1采用变频离心机在部分负荷情况下的节能。（即EP低的节能调节）如上图所示，部分负荷时，如果仅从调节进气百叶的角度是不利于节能的，如果采用变频调节转速与调节进口百叶（PRV）相结合的方式，则能够最大限度的节能。我们看上图，从A-B是采用进口白夜不动，变频降低转速的方式；从B-C则是频率不动，关小进气百叶的过程；从C-D则一边关小进气百叶，一边还要增加电机转速；从这个过程中卡已看出，在部分负荷时，将电机转速结合进口百叶的调节是一种最大限度节能的调节方式。3.2在冷却水低水温运行下的节能运行（即CP低的时候的节能运行）。离心机组在全年运行时，在夜间、过渡季节和冬季，冷却水的温度比较低，此时冷凝压力也比较低，这样仅靠PRV关小的方式并不能很好的匹配，如果通过变频器调速，则能大大的节约能源，如果在EP低的时候工作，变频器的效果更佳。4、变频调节降低“喘振”众所周知，降低∆P的方式除了降低CP，提高EP之外，还可以调节压缩机电机的转速，通过降低电机频率，减少冷凝压力和蒸发压力之差，同样起到了缓解“喘振”的作用。5、变频离心机环节对电网的冲击采用变频离心机对电网的冲击较小，基本可以实现1.2~1.5倍的额定电流启动，启动转矩为70%~120%，甚至可以带全负载启动，而非星三角的3倍额定电流启动，尽管距离变压器很近，但是由于启动的时候是在夏季白天，本来南苑电网电压就低，如果启动不当，则会造成电网压降更大，影响其他动力设备的运行。6、变频离心机延长压缩机的使用寿命启动时柔和的克服压缩机的惯性，运行时防止在低负荷区产生噪音和喘振，提高机组运行的机械性能，减少机组的维修费用。九、群控节能节能的方式还有热回收和群控技术。其中热回收技术是在用离心机的冷凝器为空调热水预加热，然后再通过蒸汽板换继续加热空调热水，达到能供应给1#楼和2#楼空调的温度。但是实际操作中，会将冷凝水温搞得过高，不利于离心机本身的节能和离心机本身的性能，两相权衡，不用考虑热回收节能了。群控节能实际采用的是三台制冷机组之间如何匹配的问题，如供应3000KW的制冷量是采用两台螺杆机并联节能，还是采用1台离心机节能，需要有大量的计算作为支撑，并编制相关的运行软件，还要与硬件相结合，建议本次规划上，但是暂不实施。十、制冷剂隔离阀螺杆机最早没有制冷机隔离阀，在换油时非常不方便，要将制冷剂全部转移到容器中，然后保养完毕后再回灌回去，实施过程中制冷剂会有减少，且将容器中的脏污引入到氟路系统中。两台螺杆机使用后均改装了制冷机隔离阀，为以后的保养带来了很大的方便。据了解约克、开利、麦克维尔的离心机军加装了制冷机隔离阀，这是采购是需要关注的一个重要的细节。十一、保养和维修成本离心机的采购投入运行后，定期需要换油、换过滤器，这些备件的价格与机器本身比不起眼，但是按照运行15年累计起来，可不是一个小数字，在此次调研的过程中，也要有详细的清单。如果保养得力，一般维修不会发生，但是一旦发生也要考虑维修部件的价格我们是否承受得起。十二、离心机价格这是选