冷凍站與運(yùn)行效率提升的好辦法

1、1 / 5冷凍站與運(yùn)行效率提升的好辦法冷凍站是中央空調(diào)的機(jī)房設(shè)備，包括制冷機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、定壓補(bǔ)水系統(tǒng)、水處 理系統(tǒng)、管道閥門等，根據(jù)圖示可以看出，系統(tǒng)共有 3條回路：冷凍水回路、冷卻水回路 和制冷機(jī)組自身回路。傳統(tǒng)冷凍站是由建設(shè)單位根據(jù) XX 的初步設(shè)計采購冷凍站主體設(shè)備， 然后由機(jī)電安裝公司在 現(xiàn)場安裝的暖通工程。1. 傳統(tǒng)冷凍站是一項責(zé)任主體分散的工程項目， 各方只對自己工程內(nèi)容負(fù)責(zé)， 缺乏系統(tǒng)綜合 的思想，所以整體性能不佳，實測運(yùn)行效率為 1.0-1.2Kw/Ton （即 1.0-1.2 千瓦電制 1 冷 噸的冷量）；2.傳統(tǒng)冷凍站在現(xiàn)場施工，占地面積大、不同專業(yè)交叉作業(yè)時間

2、長、協(xié)調(diào)管理費(fèi)用高、材料 浪費(fèi)大；3. 傳統(tǒng)冷凍站一般采用獨(dú)立 PID 控制方式，各個主耗電設(shè)備控制缺乏關(guān)聯(lián)性，設(shè)備運(yùn)行匹 配性差，節(jié)能效果不明顯。集成冷凍站是在傳統(tǒng)冷凍站技術(shù)和工程建設(shè)的基礎(chǔ)上， 對核心技術(shù)和商務(wù)運(yùn)作模式不斷創(chuàng)新 和應(yīng)用，而形成的機(jī)電一體化系統(tǒng)級產(chǎn)品。集成冷凍站是針對公共建筑中央空調(diào)的機(jī)房節(jié)能設(shè)備， 由集成制造商在 XX 初步設(shè)計的基礎(chǔ) 上開展二次深化設(shè)計和三維仿真， 以高效節(jié)能控制系統(tǒng)為核心， 進(jìn)行設(shè)備最優(yōu)選型匹配， 在 工廠預(yù)制、模塊運(yùn)輸、現(xiàn)場拼裝的系統(tǒng)級產(chǎn)品。相對于傳統(tǒng)冷凍站， 集成冷凍站有幾點(diǎn)創(chuàng)新和改進(jìn)： 從工程項目到系統(tǒng)產(chǎn)品； 從現(xiàn)場施工到 工廠預(yù)制生產(chǎn)；從獨(dú)立控制

3、到關(guān)聯(lián)控制；引入全變頻控制技術(shù)。集成冷凍站的特點(diǎn)1）集成冷凍站年均運(yùn)行效率提高 20%50% ，能夠大幅度節(jié)能。2）集成冷凍站通過采用二次優(yōu)化設(shè)計和精細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計， 大大節(jié)省了材料費(fèi)用和占地面積 （比 傳統(tǒng)冷凍站節(jié)省 1/3 ），從而節(jié)省了建設(shè)成本。3）集成冷凍站通過采用二次優(yōu)化設(shè)計方式， 在設(shè)備匹配和選型中對整體系統(tǒng)的運(yùn)行效率進(jìn)行 綜合考慮，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。4）集成冷凍站通過工廠預(yù)制和調(diào)試，減少不同設(shè)備之間和設(shè)備與控制專業(yè)之間的接口，避 免了現(xiàn)場交叉施工， 縮短了建設(shè)周期， 一般比傳統(tǒng)的冷凍站建設(shè)周期要縮短一半。 以產(chǎn)品技 能工人代替現(xiàn)場安裝工人，以科學(xué)的工藝方法保證產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。5）集

4、成冷凍站通過采用二次優(yōu)化設(shè)計，充分考慮設(shè)備的安裝和維護(hù)，經(jīng)過三維布局和優(yōu)化， 在產(chǎn)品今后的使用過程中，可以方便的進(jìn)行維護(hù)與維修。6）集成冷凍站通過采用二次優(yōu)化設(shè)計方式， 產(chǎn)品通過多個模塊集成， 因此便于拆卸、 吊裝和 運(yùn)輸。7 ）集成冷凍站通過機(jī)電一體化設(shè)計，跨越了一般意義上的專業(yè)分工與協(xié)作 ，避免人員的 交叉和浪費(fèi)，從而降低了系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)管理過程的難度和費(fèi)用。8）集成冷凍站通過集成控制系統(tǒng)引入變頻控制技術(shù)，實現(xiàn)主設(shè)備的軟啟動特性，延長設(shè)備 的使用壽命，降低配套電氣裝置和避免對電網(wǎng)的影響。9 ）集成冷凍站的工廠預(yù)制 +現(xiàn)場拼裝生產(chǎn)模式對地鐵一條線多個冷凍站同時建設(shè)的項目， 適用性很強(qiáng)。集成冷

5、凍站的控制系統(tǒng)相等邊際效能原則 （在主設(shè)備上選擇有效的供電分配， 達(dá)到以最小供電獲得最大冷量。 各設(shè) 備單位供電增量所帶來冷量貢獻(xiàn)一致將獲得最佳的系統(tǒng)性能）。按需主動控制按需主動控制是使用“自然曲線”、“相等邊際效能原則”對冷凍站的設(shè)備進(jìn)行操作控制。當(dāng)控制系統(tǒng)感知到系統(tǒng)的負(fù)荷需求時，能夠按照電腦芯片中預(yù)設(shè)的冷凍機(jī)、冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔對應(yīng)的最佳功率關(guān)系，主動調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行在最節(jié)能狀態(tài)。部分引自中國空間研究院高效節(jié)能集成冷凍站2 / 5高溫向低溫傳導(dǎo)熱量是很自然的現(xiàn)象，就跟水往低處流是一樣， 但如果我們用水泵就可以實現(xiàn)水從低處運(yùn)送到高處，用冷凍機(jī)做功，我們可以把反應(yīng)釜熱量通過壓縮機(jī)等設(shè)備

6、做功變成 低溫的熱量然后運(yùn)送到釜內(nèi)與釜內(nèi)的高溫?zé)崃堪l(fā)生熱交換，使釜內(nèi)溫度降低。運(yùn)行記錄對效率改善的指導(dǎo)意義1. 完整地記錄運(yùn)行參數(shù)是一個最好的跟蹤機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常變化的方法。2. 沒有精確的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄， 就不可能發(fā)現(xiàn)機(jī)組效率方面存在的缺陷， 不能找出相應(yīng)的合 理解決方案。3. 做好記錄并進(jìn)行分析，以掌握生產(chǎn)中的經(jīng)驗和成本核算，為提高生產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)效益奠 定良好的基礎(chǔ)，也使生產(chǎn)和產(chǎn)品有追溯性。因此，記錄沒有精確的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄，我們發(fā)現(xiàn)想要實施以下所討論的任何有關(guān)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的措施都是非常困難的。調(diào)整冷凍水的出水溫度通常情況下，提升冷凍水的出水溫度就能降低壓縮機(jī)運(yùn)行壓頭，從而起到節(jié)能的效果。實

7、際經(jīng)驗證明，冷凍機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷在 40%80%X 圍內(nèi)，冷凍水出水溫度 每提升 1C可節(jié)能3 5%。注：變頻離心機(jī)組，在低于 80%的負(fù)荷條件下，每提升 1C的冷凍水出水溫度，節(jié)能 4%6%。而且，即便機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷低到10%，這樣的節(jié)能效果依然存在。降低冷卻水的入口溫度運(yùn)行測量數(shù)據(jù)表明， 冷卻水入水溫度每下降 1C，機(jī)組的能耗即可減少 3%。增加冷卻塔的投入，控制冷卻水入水溫度處于冷凍機(jī)廠家推薦的最低溫度水平。這樣更利于節(jié)能的實現(xiàn)。消除泄漏點(diǎn)對于負(fù)壓冷凍機(jī)組而言，空氣等不凝性氣體會通過漏點(diǎn)進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。并最終聚集在冷凝器，占據(jù)制冷劑的冷凝空間。不凝性氣體存在度每增加 1C,系統(tǒng)的能耗增加 3%

8、。在正壓機(jī)組中，漏點(diǎn)的存在會使制冷劑泄漏到大氣中，減少系統(tǒng)中制冷劑的充注量。降低冷凝器銅管的污垢系數(shù)“冷凝器的小溫差值”每降低1C,制冷機(jī)組運(yùn)行能耗下降 3%。“冷凝器小溫差值” 應(yīng)控制在 6C-10CX 圍內(nèi)。一般通刷銅管就足以解決問題，但有時則必須進(jìn)行化學(xué)清洗，而長期難以解決的臟堵問題預(yù)示著需加強(qiáng)水處理工作。污垢系數(shù)對換熱器換熱性能的影響污垢系數(shù) m2?C/kW污垢厚度 mm小溫差增加C能耗增加0.110.1968512.23%0.170.30797525.07%0.230.41592538.27%0.2850.51435411.91%0.350.631825515.09%關(guān)于主機(jī)冷凝器銅

9、管內(nèi)與冷卻塔填料上結(jié)垢，一般每年結(jié)垢0.5 mm 左右，由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)為 1.1 左右，而紫銅管導(dǎo)熱系數(shù)為170，二者差異懸殊，水垢的形成，直接影響了機(jī)組的熱交換率，因而影響制冷效果。 同時易造成垢下腐蝕等諸多問題。據(jù)測算，當(dāng)銅管內(nèi)結(jié)垢 0.8 m,主機(jī)制冷效率下降 40%。因設(shè)備結(jié)垢，每年浪費(fèi)的能源費(fèi)與縮短設(shè)備使用周期，增加設(shè)備折舊費(fèi)兩項之和的費(fèi)用非常之高。保持適當(dāng)?shù)睦鋮s水流量 冷卻水流量減少一般是由以下 一些因素導(dǎo)致的： 閥門開啟度太?。? / 5 冷卻進(jìn)水壓力低； 水系統(tǒng)的濾網(wǎng)臟堵； 水系統(tǒng)中有空氣存在 氣阻 換熱器、管路臟堵等?？刂茩C(jī)組加載的波動 在機(jī)組啟動之初限制機(jī)組加載是一個能

10、有效降低能耗的方法。一般在機(jī)組運(yùn)行的最初 20 分鐘，將最大負(fù)荷限制在 60% 左右。 慢開慢停。 為進(jìn)一步控制負(fù)荷峰值，還可以采取逐次啟動機(jī)組的方法。即控制機(jī)組的啟動間隔在 20 分鐘左右。這樣就避免了多臺機(jī)組同時加載的情況，且機(jī)組承 擔(dān)的負(fù)荷峰值會逐次減小。維持電機(jī)的效率 電機(jī)效率下降的最常見原因是電機(jī)線圈冷卻問題。 在一樣的工況條件下， 如果運(yùn)行記錄顯示 電壓不變，而電流有明顯的上升，則電機(jī)的冷卻就有可能存在問題。對于半封閉式的壓縮機(jī)， 應(yīng)該檢查制冷劑的流量和回氣管上的過濾器； 對于開啟式的壓縮機(jī)， 應(yīng)檢查機(jī)房的通風(fēng)與空氣流通的狀況， 電機(jī)的進(jìn)風(fēng)是否受到阻礙， 進(jìn)風(fēng)濾網(wǎng)、 散熱片是否臟、

11、 堵。無論半封閉還是開啟式機(jī)組都需檢查電機(jī)的潤滑油是否污染，電纜接線樁是否松動或生銹。 對每臺機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析， 以針對不同的負(fù)荷條件選擇運(yùn)行最合適的機(jī)組。 隨著負(fù)荷 大小的變化，運(yùn)行機(jī)組的切換是難以避免的。掌握哪臺機(jī)組在低負(fù)荷條件下運(yùn)行效率比較高？哪臺機(jī)組在高負(fù)荷的條件下運(yùn)行效率比較 高？再決定啟動機(jī)組的先后順序。功率/ 能量匹配運(yùn)行、避免大馬拉小車，使冷凍機(jī)長周期運(yùn)行在高效狀態(tài)。合理操作冷凍水泵 通過在停機(jī)狀態(tài)下順序停運(yùn)水泵， 并將停運(yùn)的冷凍機(jī)組與整個水循環(huán)隔離開來， 能起到節(jié)能 的效果。會減少通過制冷中冷凍機(jī)的流量； 不同的流量配不同的泵結(jié)合冷凍機(jī)。 減少工作冷凍機(jī)冷凍 水的通過量

12、。因設(shè)備散熱增加功耗，生產(chǎn)工藝中停用的冷凝器、 反應(yīng)釜，與時斷開冷凍水；要引起注意的 是，對水泵進(jìn)行改造是一項很復(fù)雜的工作。 可能會帶來諸如水系統(tǒng)平衡等一系列問題， 在實 施措施之前必須經(jīng)過相關(guān)專業(yè)人士的論證。冷凍站實施 能效比 考核管理依據(jù)生產(chǎn)實際和設(shè)備狀態(tài)， 制定了科學(xué)合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行參數(shù)， 而且一改過去以罰為主的管理 模式，變獎勵為主、考核為輔。為此，車間在細(xì)化、量化操作員工作參數(shù)的同時，專門列出 一部分獎金， 組成了一個考核獎勵獎金， 用來獎勵對設(shè)備能效比管理工作出色的員工， 從而 有效激發(fā)了員工的工作熱情。 同時， 車間還一方面組織相關(guān)技術(shù)人員隨時到現(xiàn)場指導(dǎo)員工操 作，一方面成立了由車

13、間計量能源管理、 維保、 空分制冷等相關(guān)技術(shù)人員組成的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分 析小組，隨時跟蹤分析設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)， 并依據(jù)分析情況制定開、 停臺順序，做到開臺設(shè)備 的優(yōu)化組合，竭盡所能降低生產(chǎn)成本投入。通過有效的管理手段， 幫助員工樹立正確的節(jié)能降耗意識， 想方設(shè)法讓既有的一度電、 一滴 水發(fā)揮出比自身原來更高的效率。 冷凍水系統(tǒng)連通形成集中供應(yīng) 冷凍機(jī)站安裝分散， 在一年的大部分時間，制冷能力超出冷量需求。同時， 大部分冷凍機(jī)都 處于低效率的部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。 現(xiàn)通過逐步改造連通整個冷凍水系統(tǒng)， 采取集中供冷， 還 起到平峰填谷的作用， 可以使冷凍站冷凍機(jī)組、 泵有更長的時間運(yùn)行在效率狀況更好的高負(fù) 荷

14、狀態(tài)。節(jié)能的同時冷量集中供應(yīng)后也減少裝機(jī)容量、 裝機(jī)場地、 維保費(fèi)用。 集中安裝， 但相對分散。 如 LY項目深冷冷凍機(jī)（零下 80 度）與生產(chǎn)裝置越近越好。安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以起到以下三方面的作用。 對機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)超出設(shè)計工況發(fā)出警示，以避免能耗的浪費(fèi)； 通過對機(jī)組運(yùn)行參數(shù)變化的監(jiān)控，與時提醒操作者進(jìn)行一些維護(hù)保養(yǎng)工作，避免故障 / 保護(hù)停機(jī)的發(fā)生； 控制或降低機(jī)組受損的危險性。 有了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)并不等于說例行的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄和機(jī)房巡檢工作4 / 5就可以取消了。應(yīng)該說， 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是對完善的機(jī)組保養(yǎng)體系的一個重要加強(qiáng)。閉式循環(huán)冷凍水系統(tǒng)改造 由于系統(tǒng)中的膨脹水箱常設(shè)于最高點(diǎn)（

15、高位水箱 ），因此無論是在靜止工況還是在運(yùn)行工況下，整個系統(tǒng)均充滿了水。 所以循環(huán)水泵無需克服水柱的靜壓頭， 只需克服系統(tǒng)的沿程摩擦 阻力與局部阻力即可。 有鑒于此， 循環(huán)水泵相應(yīng)的功率消耗少的多， 相比傳統(tǒng)的開式節(jié)能效 率一般在 10%以上，靜水壓越高則節(jié)能效果越明顯。系統(tǒng)管道因充滿水而減緩了空氣對管內(nèi)壁的銹蝕而延長使用壽命。 運(yùn)行時系統(tǒng)中各點(diǎn)的壓力 受系統(tǒng)內(nèi)其他環(huán)節(jié)的壓力變化的影響而不容易穩(wěn)定，因而給系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整帶來了一定影 響。安裝機(jī)房群控系統(tǒng) 冷凍機(jī)房群控系統(tǒng)是一套專門用來對制冷系統(tǒng)的冷凍機(jī)組、 水泵與冷卻水量進(jìn)行能量調(diào)節(jié)的 裝置，具備以下諸項功能：負(fù)荷控制： 對整個系統(tǒng)的冷負(fù)荷進(jìn)行

16、監(jiān)控， 參照實際情況， 按照預(yù)設(shè)的的運(yùn)行程序?qū)C(jī)組的 加載進(jìn)行控制；冷凍水溫度的自動調(diào)節(jié)： 根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，調(diào)整冷凍水溫度的設(shè)定，以降低能耗； 實現(xiàn) 精細(xì)化。保養(yǎng)需求的提示： 以運(yùn)行參數(shù)為基礎(chǔ)， 與時提示進(jìn)行必要的維護(hù)保養(yǎng)， 保證機(jī)組運(yùn)行在最佳 狀態(tài)。選擇運(yùn)行順序：參照實際運(yùn)行負(fù)荷，對冷水機(jī)組，水泵，冷卻水流量的運(yùn)行進(jìn)行最佳組合； 確定機(jī)組的啟停時間：參照戶外溫度與其他參數(shù)， 預(yù)判負(fù)荷狀況。 確定啟停時間， 以達(dá)到最 佳的節(jié)能效果。采用功率補(bǔ)償電容理想的功率因數(shù)值為 1.0 ，實際運(yùn)行功率因數(shù)值通常在 0.80.9 之間。 功率因數(shù)值越低， 說 明有越大的電流消耗在非用電負(fù)載的回路上，則損

17、失的功率就越大。安裝功率因數(shù)修正電容是一項小投資， 但有潛在的顯著收效的改進(jìn)措施。 通常能將功率因數(shù) 值由 0.88提高到 0.95 。加裝變頻裝置 通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來降低能耗，對于改善系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能、節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用發(fā)揮了很大作用 , 在閉式循環(huán)系統(tǒng)中， 其節(jié)能效果非常明顯。 當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)量下降時， 安裝了變頻裝置的泵組會 降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而降低運(yùn)行電流，從而提高了機(jī)組的運(yùn)行效率。 使用變頻裝置的機(jī)組可以節(jié)能 30%左右。當(dāng)然，實際節(jié)能量最終取決于機(jī)組的運(yùn)行時間， 負(fù)荷狀況，冷卻水的入口溫度等各方面因素。由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）XH（壓力），流量 Q 與轉(zhuǎn)速 N 的一次方成正比， 壓力 H 與轉(zhuǎn)速 N 的平方成正比，功率 P 與轉(zhuǎn)速 N 的立方成正比， 如果水泵的效率一定，當(dāng) 要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速 N 可成比例的下降，而此時軸輸出功率 P 成立方關(guān)系下降。即 水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺水泵電機(jī)功率為55KW ，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的 4/5 時，其耗電量為 28.16KW ，省電 48.8 ，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速 的 1/2 時，其耗電量為 6.875KW ，省電 87.5 。更換新機(jī)組在作出決定之前， 仔細(xì)評估目前機(jī)組與新機(jī)