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 REFRIGERANT MONITOR 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 全年蒸发压力的变化较大 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 全年冷凝压力的变化较大 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 防止四 防止 喘振喘振 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 且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 降低因此 可以得出结论 降低 CP 是控制喘振的关键 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 变频节能八 变频节能 1 领导要求 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 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 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 采用变频离心机在部分负荷情况下的节能 即 即 EP 低的节能调节 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 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 变频调节降低 喘振喘振 众所周知 降低的方式除了降低 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 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 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 离心机价格十二 离心机价格 这是选择离心机最重要的考量要素之一 选择物美价廉的设备 前面描述的都是物美的 内容 价廉也是相当重要的考虑因素 能通过招投标的方式 找到较好的采购价格 也是 我们的重要工作 十三 售后服务十三 售后服务 售后服务是选择一个品牌的重要考量因素 试想一个常年运行的关键设备 如果不损坏 时机是不可能的 只能通过加强预防性保养延缓损坏 只能通过选择简单的设备降低损坏 的几率 制约售后服务的顺利进行主要有三个要素 售后服务部距离我所的远近 售后服务 的商业模式 售后服务所能具备的资源 如车辆 人力等 从金牛锅炉的售后服务的经验 看 售后服务经理的个人素质也非常关键 这些都是要在考察中重点关注的内容 如果选用开利离心机 售后服务是一体化的 相对有优势 如果选用其他品牌的离心 机 则需要在一个场地签署两个维修合同 管理成本相对较高 十四 冷却系统的整体设计十四 冷却系统的整体设计 整体上看 离心机比螺杆机的制冷量大 但是也更娇气一些 因此了冷却水系统的整 体设计十分关键 整体设计的核心就是确保较好的冷却水温控制能力 1 冷却水流量冷却水流量 制冷量 0 25 流量用 m h 表示 制冷量用 KW 表示 2 冷却塔流量 冷却塔流量 冷却水流量 1 25 流量用 m h 表示 3 冷冻水流量 冷冻水流量 制冷机组的制冷量 0 2 流量用 m h 表示 4 自由冷却 自由冷却 应在离心机设计自由冷却的板换 这样冬季供冷的能力就会大幅度提高 从 设备布置来看 将制冷机 板换 一次冷冻泵 冷却泵一字排开 就会极大的减少管路连 接 又会实现系统的稳定 5 防止冷却水温过高 防止冷却水温过高 按照上述设备选型的原则 已经保障了冷却系统的足够的散热能力 可以防止夏季使用时 冷却水温过高的现象 管路设计时 也要尽量缩短长度 保障接口 的顺滑程度 能够有效地降低冷却水温 进而降低冷凝压力 6 防止冷却水温过低 防止冷却水温过低 因为制冷机要考虑全年运行 在夜间 过渡季和冬季使用制冷机的 时候 主要防止冷却水温过低 无法启动制冷机 控制冷却水温的方法有三个冷却塔逐台 启动 每个冷却塔风扇变频调节 但是还要在供塔的冷却水系统中增设三通调节阀 在低 温时 调节旁通回水的比例 确保冷却水温不至于太低 另外 为一台螺杆机增加蒸汽换热系统 同时将上塔的 2 个两通调节阀改造为 1 个三通 调节阀 也可暂缓实施 实现冬季大冷量时 开启一个 1000m h 冷却塔自由冷却 500m h 冷却塔自由冷却 1 台螺杆机冬季启动的模式 在冬季需要大冷量的时候 采用 一国两制 的模式供冷 十五 冷冻水系统的综合考虑十五 冷冻水系统的综合考虑 冷冻水系统设计考虑从的最大原则是在三台联运的时候 能够将冷量输送出去 因此 需要再十院制冷站设计的基础上 重点考虑如下三点 1 离心机蒸发器的承压能力应该为离心机蒸发器的承压能力应该为 1 6MPA 离心机蒸发器有两个选项 即 1 0MPA 和 1 6MPA 需要咨询厂商 1 6MPA 是否影响换 热 在不影响换热的前提下 还是要选择承压能力更高的蒸发器 以利于选择一次冷冻泵 的扬程 2 参考十院设计选择一级冷冻泵流量和安装位置 但是要参考二级泵选择扬程 参考十院设计选择一级冷冻泵流量和安装位置 但是要参考二级泵选择扬程 本次的目的就是采用一级冷冻泵取代十院设计的一二级联合使用的模式 这样做有两 种 好处 首先 使系统比较简单 增大冷量和增大水量同步 多余的水量可以通过旁通 安 装在外线井内或者 1 楼内 回流即可 其次 由于使用冷冻水的系统的需要的扬程并不大 所以蒸发器能够承受得了 最后 即使一级泵的模式出现了问题 还可以在此基础上再增 加二级泵 3 在供回水管线之间增加三通平衡阀 在供回水管线之间增加三