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制冷設備的安裝與調試

制冷設備,根據系統的形式和制冷的種類,規模的大小,運用和選擇是不同的。這里以目前仍在常用的蒸汽壓縮式的冷庫制冷系統為例。

蒸汽壓縮式的冷庫制冷系統的流程原理,仍是大家熟悉的四大過程,即:壓縮——冷凝——節流——蒸發。相應的配套的主要設備是制冷壓縮機,冷凝器(風冷式或水冷式),節流閥(氟制冷系統為熱力膨脹閥),蒸發器(冷庫常用的為直冷排管和風冷式風機)。

冷庫常用制冷壓縮機的種類:小型及以下冷庫為全封閉式的活塞式,轉子式,渦旋式等。一般以氟利昂制冷壓縮;中大型冷庫的制冷機為半封閉活塞式和螺桿式,開啟活塞式的制冷機目前運用的逐漸少了。制冷工質多為氟利昂和氨(R717)。

根據冷庫的溫度需要,通常采用的制冷方式有單級制冷和雙級制冷為主。

一、制冷系統制冷機的安裝

1、制冷機機座必須堅實牢固并水平,安裝高度一般與蒸發器在同一高度上,以有利于減小吸氣阻力和回油為原則。多臺機組并聯的系統,機組應整體布局合理,除壓縮機之間應充分留有足夠的操作和維修通道外,還應在壓縮機的排氣管上分別安裝止回閥,防止壓力互串倒壓。

2、小型的制冷壓縮機組一般都會配帶油分離器,油分都會與壓縮機安裝在同一公共機座上。中大型系統的油分往往會與壓縮機分開另立機座安裝。

3、因防震和防噪音特殊需要的小型裝置,底座應做好減震膠墊或減震彈簧等措施。為避免壓縮機因排氣沖擊震動而可能震裂或拉斷排氣管,應考慮加裝防震軟管。

二、制冷系統冷凝器的安裝

制冷系統中,冷凝器的安裝高度,底部一般只需高于壓縮機的頂部即可。以確保排氣通暢,減小排氣阻力和回油的需要。根據系統的規模大小,以及所處的環境條件,小型氟制冷系統多半采用風冷式冷凝器,與機組同裝在一個公共底座上,稍大一點的風冷式冷凝器,就需要單獨安裝在室外合理的位置了。水源條件較好的地方,為增加制冷效率,可配置臥式水冷式冷凝器安裝在壓縮機的下部。

中大型制冷系統的冷凝器,根據條件及適應的需要,分別采用立式或臥式殼管水冷凝器,噴淋式水冷凝器,蒸發式冷凝器等。安裝高度都應高于壓縮機和儲液器。多臺冷凝器并聯的安裝,不任冷凝器大小,應以各臺冷凝器的底部為準在同一高度上。

三、制冷系統節流閥的安裝

節流閥的通向分為直通式,角式;制造材質分為鑄鐵或鑄鋼,不銹鋼,銅質等;閥芯(閥瓣)結構為錐形,針形等;連接方式分為內絲口、外絲口、法蘭式等。氟利昂制冷系統的節流閥稱為熱力膨脹閥,型式分內平衡式和外平衡式;與節流閥一樣,分直通式和角式;材質分不銹鋼和銅質;閥芯(閥瓣)結構多為針形,較大口徑的也有法蘭式錐形的;連接方式也分內絲口、外絲口、法蘭式等。

小型的制冷系統一般直接安裝在供液管上,中大型的多聯機系統則由供液總管輸送高壓液體至調節臺,再從調節臺分配液體給每只節流閥將高壓液體節流至各臺(各組)蒸發器。

氟利昂制冷系統的熱力膨脹閥,必須盡可能靠近蒸發器安裝。直通式的膨脹閥安裝在水平供液管段上,閥體直立,傘形波紋室朝上;角式膨脹閥的進液管在閥體下方,傘形波紋室朝上,出液管水平。嚴禁傘形波紋室朝下倒立安裝!盡量避免閥體橫倒(平倒)安裝。倒立和平倒安裝都會不同程度地影響膨脹閥的正常工作。膨脹閥的感溫包應緊貼水平回氣管段的側面,需扎緊并予保溫。感溫包盡量避免安裝在直立的回氣管路上。溫包一般緊貼在回氣管的兩側中心點比較合適,也可根據回氣管的大小將溫包緊貼的角度作相應的調整。

做法依照的原理是:水平的回氣管,管下部一般可能存有液態制冷劑或潤滑油,兩側基本都是氣態制冷劑,上方(靠頂部)氣體的密度小。管道上中下的溫度可能存在細小的區別,兩側中心部位的溫度相對比較適中和穩定,根據這種原理和現實的狀況,所以將感溫包緊貼在回氣管的兩側中心部的適應度更廣,更為合適。

四、制冷蒸發器的安裝

在冷庫的制冷工程中,蒸發器大多采用直冷排管式和風冷式風機型。

排管通常有鋼排管,銅排管和鋁排管等,都是光管排管。但鋁排管除光管排管外,還有雙翅片和三翅片的排管。各種排管需按照庫房現場設計的布局和具體尺寸,定制排管的長度和布管的密度,并定制排管架,再按設計圖紙將整片排管架分別牢固地安裝在庫房四壁和庫頂上,安裝規范,牢固可靠。并安裝好排管的除霜,排水等系列工程。

對于不怕風干的風冷式冷庫,都會選擇配置冷風機蒸發器。安裝較排管式蒸發器簡單,方便,快捷。只需按設計將整臺冷風機牢固地吊裝在庫房的邊沿頂部即可。連接管在庫房外加設一個U形彎,把冷風機的排水管穿出室外。

對于規范和較大的制冷系統,除安裝系統的四大主要設備外,還有一些附屬設備需要安裝。如高壓儲液器,氣液分離器,集油器,空氣分離器,過冷器,供液調節臺,電器控制臺(箱或柜),氨制冷系統的緊急泄氨器等。雙級制冷循環系統還有中間冷卻器,低壓循環桶等。

整個系統安裝完畢后,還需按規范和標準分別對系統進行壓力檢驗(試壓),試漏(檢漏),排污;按規范的要求刷漆,保溫隔熱;真空,加注制冷劑等程序。

5、制冷系統的調試

制冷系統中,冷凝器的安裝高度,底部一般只需高于壓縮機的頂部即可。以確保排氣通暢,減小排氣阻力和回油的需要。根據系統的規模大小,以及所處的環境條件,小型氟制冷系統多半采用風冷式冷凝器,與機組同裝在一個公共底座上,稍大一點的風冷式冷凝器,就需要單獨安裝在室外合理的位置了。水源條件較好的地方,為增加制冷效率,可配置臥式水冷式冷凝器安裝在壓縮機的下部。

中大型制冷系統的冷凝器,根據條件及適應的需要,分別采用立式或臥式殼管水冷凝器,噴淋式水冷凝器,蒸發式冷凝器等。安裝高度都應高于壓縮機和儲液器。多臺冷凝器并聯的安裝,不任冷凝器大小,應以各臺冷凝器的底部為準在同一高度上。

制冷系統的調試項目很多,涉及面很廣,調試精細,要求嚴格,本文著重對單級制冷循環的調試作大致的敘述。

1、壓縮機工況的調試

單級壓縮機的運行工況包括吸氣溫度和壓力,排氣溫度和壓力,油溫和油壓等;雙級壓縮機包括低壓級(一級)的吸氣溫度和壓力,低壓級(一級)的排氣溫度和壓力,高壓級(二級)的吸氣溫度和壓力,高壓級(二級)的排氣溫度和壓力,油溫和油壓等。

壓縮機的吸氣溫度,是蒸發后的低溫制冷劑蒸汽流經回氣管(吸氣管)時,與管外的熱量換熱后的過熱蒸汽(也稱管道過熱)。過熱蒸汽會使壓縮機的吸氣溫度升高,吸氣比容增大,單位容積制冷量降低,減小壓縮機的制冷量,稱為有害過熱。過熱度的大小視回氣管的長短,保溫效果的程度所定。冷庫系統的回氣過熱度范圍,一般有15~30℃。如某冷庫的蒸發溫度為-25℃(此時的庫溫約為-20℃),壓縮機的吸氣溫度為-8℃,回氣過熱度應為-25℃-(-8℃)=-17℃。又如冰箱冰柜的制冷系統,某冰箱的蒸發溫度為-30℃(此時的箱溫在-25℃),而吸氣管的溫度在5℃左右,其回氣管過熱度為-30-5=-25℃。

壓縮機的排氣溫度,是壓縮機吸入的低溫蒸汽經壓縮后的高溫蒸汽排入冷凝器冷凝前的溫度。這個溫度同樣存在過熱度。如某系統采用R22制冷劑,測得壓縮機的排氣溫度是95℃,排氣壓力為1.2MPa表壓,1.2MPa表壓下對應R22的飽和溫度為33.5℃,此時的排氣過熱度為95-33.5=61.5℃。

壓縮機的油溫一般不得超過70℃,應比最高排氣溫度至少低30℃以上。油壓比吸氣壓力高0.15~0.3MPa表壓,高出的壓力值才是真正的油壓值。當油溫過低時,油的粘度增大,往往會油壓跌落,影響潤滑。有卸載裝置的,會因油壓跌落而無法進行壓縮機容量的卸載。油溫降低的主要原因有:壓縮機吸入了過濕過潮的制冷劑(帶液),壓縮機機身結霜,此時會使油面瞬間減少,油溫迅速下降。壓縮機的機身結了霜,因油溫下降油壓不起而影響潤滑,加劇壓縮機運轉部件的磨損,嚴重時損壞壓縮機。系統顯示的工況也會因壓縮機的濕沖程而不準確,與實際工況存在偏差,給系統狀況的分析判斷增加難度。所以要求壓縮機的機身在任何情況下都不得有結霜現象出現。如冷庫制冷,低溫下回氣管(吸氣管)結了霜,壓縮機的吸氣溫度有時盡管在-10℃,霜已經結到了吸氣閥上,但以吸氣閥的法蘭接口位置為界,霜始終不會結到壓縮機上,冬季氣溫低也只不過在壓縮機的吸氣端結點露而已。這是衡量和鑒別系統操作調整的技能是否到位,運行狀況是否正常的重要標志;也是我自75年開始從事制冷以來,見證了許多中大型制冷機的使用場所,經歷了幾十年親身驗證的結果。

2、制冷系統的蒸發溫度

蒸發溫度是制冷系統運行工況的重要指標和組成部分,它關系到系統熱負荷的大小,熱負荷越大,蒸發溫度就越高;熱負荷越小,蒸發溫度則越低。同時也關系到壓縮機吸氣溫度的高低,對排氣溫度產生的影響。蒸發溫度對應下的飽和壓力即為蒸發壓力。制冷劑的蒸發溫度與制冷溫度的換熱溫差(換算關系)一般為5~8℃。蒸發,沸騰,吸熱(換熱)的形成和相互間的關系等等,都是一個制冷者必須掌握的基礎知識,也是衡量系統是否處正常運行的重要標志。

3、制冷系統的冷凝溫度

冷凝溫度也是制冷系統運行工況的重要指標和組成部分,冷凝溫度的高低與蒸發溫度一樣,關系到系統能效比的高低。過高的冷凝溫度會使系統的運行工況變得惡劣,降低制冷效率??刂坪美淠郎囟?,使它在正常的范圍內,是制冷操作和調試必須掌握的一項技能。冷凝溫度根據冷凝器的型式,分風冷式的冷凝溫度和水冷式的冷凝溫度。風冷式正常的冷凝溫度比所處的環境溫度高8~15℃;正常水冷式的冷凝溫度一般比冷卻水的出水溫度高4~6℃。冷凝溫度對應下的飽和壓力即為冷凝壓力(高壓壓力)。

4、制冷的節流及其對系統產生的影響

節流閥在制冷系統的循環中雖然個小,簡單,就一個閥門,但它在制冷循環中起著關鍵性的作用。它是系統高低壓的“分界線”,進口端為系統的高壓,出口端為系統的低壓。節流閥包括氟制冷系統使用的熱力膨脹閥和電子膨脹閥(統稱節流閥或調節閥)。氨制冷系統不可采用熱力膨脹閥及高磷青銅以外的其它銅質裝置和配件。節流閥應按系統的制冷量配置,并按技術要求的規范安裝。

節流閥(包括膨脹閥)調整的原則,就冷庫而言,應根據當時的制冷溫度(庫溫),換算成蒸發溫度(始終比當時的庫溫低5℃左右),按換算出的蒸發溫度對應所用制冷劑的飽和壓力,再根據回氣管的長度和保溫的效果,適當減去一點回氣管的壓力損失,最后的壓力就應該是系統的低壓壓力(壓縮機的吸氣壓力)了,至少是基本相近的。這是比較現實可靠可行適用的調整依據和方法。

注冊正規的生產企業,熱力膨脹閥在出廠前廠家已按技術性能對過熱度都基本作了調定,調整后的狀態其壓力調節桿基本處中間位置,并用快干漆作了點封記號,只要配置得當,安裝后在運行中一般無需再作調整了,絕對不應在分析判斷不準確的情況下對膨脹閥反復調來調去,使工況現象反應錯亂,無法準確判斷系統中的制冷劑量是否合適。造成后續再次誤判,越使系統不正常。

冷庫在現實正常的運行中,當庫溫在0℃以上時,整個系統的任何部位都不得有結霜現象出現。只有當庫溫在0℃以后,最開始結霜的是節流閥(膨脹閥)的出液管,然后延伸至蒸發器,最后才是回氣管,直到壓縮機的吸氣閥為止,此時的庫溫一般都會在-3℃或-5℃了。當庫溫穩定在-10℃以下時,膨脹閥閥體上結霜的角度基本呈45°。這些依據和方法也是鑒別系統操作調整的技能是否符合技術規定,運行狀況是否正常的重要標志;也是多年來通過反復實踐驗證,經過不斷摸索總結出來的一套切實可行而又非常適用的調整依據和方法。


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