螺杆式压缩机-内蒙古合川自动化工程技术有限责任公司工业.doc

希望集团北京希望森兰电气有限公司 项目名称: 项目地点： 拟案单位： 拟案人员： 拟案时间： 一、前言北京华润啤酒有限公司的冷冻机组担负着为啤酒发酵工艺中发酵罐提供恒定低温的重要任务，由于啤酒发酵工艺的特殊性，要求冷冻机组要源源不断地为发酵罐提供冷源。而且由于随外界温度的影响对压缩机制冷要求也不同，目前所用的制冷量控制方式比较陈旧，且存在着能量的浪费。为了改善控制工艺方式、提高设备自动化程度、降低运营成本，寻找新的利润空间。拟订以下方案作压缩机的节能改造。 考虑到用电量不断的增加及电价持续上扬等因素，项目的实施更显得重要和迫切。同时节电工程改造也是一项长期性的、高回报的投资，并且节能改造投资相对于其它投资方式更稳定、风险更低，同时社会效益、经济效益显著。 二：项目分析原北京华润啤酒有限公司的冷冻压缩机制冷量调节主要采用压缩机卸载的能量调节方式，调节范围在15%100%。压缩机的卸载装置由卸载滑阀和手动调节器组成，如图1所示，它被安装在压缩机缸体的底部，通过滑阀杆与油缸活塞相连接。由于油缸两端的油压变化，使得活塞在油缸中移动时可以带动卸载滑阀移动。移动的滑阀改变了转子起始压缩的位置，从而减少了压缩腔的有效长度（调节有效容积比），也就是减小了压缩腔的有效体积，达到了控制制冷剂的流量，进而达到控制制冷量的目的。 加载 卸载至吸气口 电磁阀 电磁阀 高压油 转子 活塞 拉杆 滑阀 （图1）如图所示，卸载阀可以停留在压缩机的任何位置，因此该调节阀可以实现平滑的调节，同时吸气压力也不发生变化。滑阀两端的油压由两个电磁阀控制，见图1中的加载电磁阀和卸载电磁阀，电磁阀的开启、关闭由加卸载手柄控制；压缩机卸载时，卸载电磁阀开启，加载电磁阀关闭，高压油进入油缸推动油活塞，使滑阀向排气方向移动，减小了压缩机的输气量。压缩机加载时，卸载电磁阀关闭，加载电磁阀打开，油从油缸内排向机体内的吸气区，高低压压差产生的力，将滑阀向吸气端推动，从而使压缩机的输气量增大。当外界热负荷处于某一范围波动时，机组通过对压缩机的容积调节，能够将冷媒乙醇的出口（或进口）温度保持在工艺允许范围内，但是当外界热负荷非小时，滑阀处于最小能量调节状态，这时如果外界的热负荷仍小于压缩机所产生的冷量，则冷媒的温度将持续下降，此时要求压缩立即停机，否则将损坏冷冻机蒸发系统。由于压缩机的制冷量受调节滑阀的控制，当外界温度变化时通过调节滑阀在压缩缸内的位置，进而调节压缩机的有效容积达到控制制冷量的目的。根据螺杆式压缩机的压缩原理可知，螺杆式压缩机的理论容积输气量qvth为 qvth式中，Z1为阳转子齿数；Z2为阴转子齿数；A01为阳转子齿间面积（）; A02为阴转子齿间面积（）；n1为阳转子转速（r/min）; n2为阴转子转速（r/min）；L为转达子长度（mm）。 根据双螺杆啮合原理，阳阴螺杆的齿数Z1、Z2和转速n1、n2有Z1n1= Z2n2的关系。齿间面积A01、A02引进了面积利用系数Cn，并考虑螺杆扭转角较大造成吸气不足的扭角系数，对于阳转子为主动的压缩机，则上式变成： qvth=60式中，D0为转子公称直径（mm）；Cn为齿间面积利用系数；为扭转角系数；n1为阳转子转速（r/min）；L为转子长度（mm）。螺杆式压缩机的实际容积输气量qva为： qva= qvth式中为容积效率。容积效率与内容积比息息相关，当压缩机的内容积比变化时容积效率也变化，螺杆式压缩机由于在工作过程中无吸、排气阀片。因此，当吸、排气口确定以后，其吸气终了容积V1与压缩终了容积V2之比V1/V2，称为内容积比Vi就确定了。在螺杆式压机工作过程中，内压缩终了的压力P2与吸气压力P1之比P2/ P1，称为内压力比。与Vi在等熵压缩过程中有如下关系 =式中，k为工质的绝热指数。制冷剂气体在基元容积内压缩终了的压力P2与排气管道内压力Pdk（或冷凝压力）无关，P2不一定等于Pdk，而取决于内容积比，因此出现了如图2所示的3种情况。（1）在吸气压力P1下，基元容积的压缩终了压力P2已升到高于排气管道中的压力Pdk时，才与排气口相通，进入排气过程。由于P2Pdk，基元容积中产生突然的等容膨胀过程式。多消耗的压缩功如图2（a）中阴影面积所示； （2）基元容积内被压缩气体终了压力P2小于Pdk时，就与排气孔口相通，此时，排气管道中的气体倒流入基元容积，在其中产生等容压缩过程，使气体压力骤然升到Pdk，然后进行排气过程，多消耗的压缩功如图2（b）中阴影面积所示； （3）图2（c）中所示的压缩过程，是基元容积内终了排气压力P2等于排气管道中和压力Pdk，在这种情况下，压缩机无额外功率消耗，运行的效率最高。 (a)P2Pdk (b) P2Pdk (c) P2Pdk 图2由此可见：为了达到P1/P2随时都和Pdk/Pcs(Pcs吸气管道内压力)相一致，希望在变工况运转时，能实现内容积比的自动调节。当内容积比Vi为固定值时，一般选用内压力比，略低于制冷或热泵系统的额定运行压力比。在所有具有固定进、排气孔位置的回转式压缩机中转子内压力比决定于进、排气口的位置。螺杆式压缩机的内容积比，为压缩机开始时的齿间容积和同一齿间在开始通向排气时的容积比值。然而吸气口的位置应保持齿间容积为最大。这样容积比就仅取决于排气孔口的位置。仅仅是吸气压力和压缩机的内容积比，决定着在排气开始前的内部压力。但是，冷凝温度和蒸发温度决定着和压缩机相连管道中的排气压力和压力比。在内部压力和制冷系统压力之间的不协调都会造成如图2所示的情况。如果制冷系统运行压力基本不变，则可固定压缩机的内容积比以提高运行效率。固定容积比和可变容积比在采用R22为制冷剂时在不同容积效率时的工作效率如图3所示。 1 3 5 7 9 11 13 15 系统压力比 图3从图3中可以看出当压缩机处于高容积比工作时的效率远远高于低容积比工作时的效率；当容积比不变时，可以通过调节压比来调节制冷量（即通过调节压缩机的转速来调节制冷量）使压缩机一直工作在高效率运行状态下。由压缩机实际容积输气量公式 qva =60可以看出当容积效率不变时，调整压缩的转速可以调整压缩机的输气量，进而调整压缩电机的输出功率和压缩机的制冷量。由此可见压缩机在满载工作时不能用调节压缩电机转速的方式来调节制冷量，只有当压缩机处于低于额定载荷下才能起到节能作用，节能的空间与系统的效率有关。三、实施方案 践与以上分析，对压缩机的改造方框图如下所示：附1：项目实施程序1） 编制可行性方案经过现场勘测和计算分析，编制可行性方案。2） 出具具体项目书。在双方交流和讨论后，出具具体项目书。3） 论证可行性方案，和项目书。双方对可行性