制冷機(jī)組制冷效率下降分析與應(yīng)對

董金芝（唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司，河北　唐山　063305）

制冷機(jī)組制冷效率下降分析與應(yīng)對

董金芝（唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司，河北唐山063305）

本文對制冷機(jī)組的工作原理進(jìn)行分析，明確指出影響制冷機(jī)組高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要因素，并提出了相應(yīng)的解決方案。

制冷機(jī)組；工作原理；制冷效率；經(jīng)濟(jì)分析；解決措施

制冷機(jī)組是我公司動力車間的重要設(shè)備，主要是為主車間的生產(chǎn)工序提供冷減水和冷凍水。隨著設(shè)備運(yùn)行時間的加長，制冷機(jī)組冷量供應(yīng)愈顯不足，甚至夏季高溫環(huán)境下難以滿足主車間的冷量需求。且制冷機(jī)組電機(jī)功率都較大，均在250KW以上，耗電量相當(dāng)可觀。因此發(fā)揮設(shè)備最大能力，使設(shè)備高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)，不但能解決設(shè)備緊張問題，還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

1　制冷機(jī)組制冷過程分析

1.1制冷機(jī)組的工作原理

制冷機(jī)組是利用制冷劑（R22）狀態(tài)變化時，伴隨有吸熱和放熱的特性來實(shí)現(xiàn)制冷的。其循環(huán)過程是由蒸發(fā)器來的低溫低壓制冷劑蒸氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后變成高溫高壓過熱蒸氣進(jìn)入冷凝器與冷卻水進(jìn)行熱交換，制冷劑成為溫度與壓力相對應(yīng)的高壓、常溫飽和狀態(tài)，進(jìn)入節(jié)流閥后，受節(jié)流阻力的影響壓力下降，溫度降低，形成低壓、低溫過冷液體進(jìn)入蒸發(fā)器完成一個循環(huán)周期。

1.2制冷機(jī)組的制冷效率

制冷機(jī)組的制冷效率一般用制冷系數(shù)來判斷，制冷系數(shù)即單位質(zhì)量制冷量與理論功之比。用COP表示。

COP=q0/w0=（h2～h1）/（h3～h2）

q0——單位質(zhì)量制冷量（kJ/kg）w0——軸功率（kJ/kg）

h1——壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)制冷劑的比焓值（kJ/kg）

h2——壓縮機(jī)排氣狀態(tài)制冷劑的比焓值（kJ/kg）；

h3——與冷凝壓力對應(yīng)的飽和液狀態(tài)所具有的比焓值（kJ/ kg）

h4——節(jié)流后濕蒸氣的比焓值（kJ/kg）

由此我們得出：單位制冷劑從冷凍水吸收的熱量。②單位制冷劑吸收的壓縮功。③單位制冷劑向冷卻水釋放的能量。

制冷系數(shù)（COP）=單位質(zhì)量制冷量/單位制冷劑壓縮功=①/ ②=q0/w0

2　影響制冷機(jī)組制冷效率的原因分析

2.1冷凝溫度高對制冷機(jī)組制冷效率的影響

冷凝溫度即冷凝器內(nèi)制冷劑的飽和溫度，吸氣比容不變，制冷劑質(zhì)量流量不變。單位質(zhì)量制冷劑制冷的效果由2～1減小到2～1'，消耗的壓縮功率增大到3'～2，COP值降低。

可以得出在蒸發(fā)溫度不變的情況下，冷凝溫度越高，單位質(zhì)量制冷劑的制冷量越小，消耗的壓縮功率越大，機(jī)組制冷系數(shù)降低。

同時，當(dāng)蒸發(fā)溫度為0℃時，冷凝溫度30℃與40℃比較：

制冷量增加： 977～884=93KW

軸功率減少：221～186=35KW

因此降低冷凝溫度是實(shí)踐制冷機(jī)組高效運(yùn)轉(zhuǎn)的有效方法。

2.1.1冷卻循環(huán)水溫度高或冷卻水量小

我車間制冷機(jī)組采用的的是臥式殼管式冷凝器，冷卻介質(zhì)為冷卻水，制冷劑放出熱量被冷卻水帶走。冷卻循環(huán)水溫度越高或冷卻水量越小，冷凝溫度越高，在蒸發(fā)壓力不變的情況下，單位質(zhì)量制冷劑制冷量減小，消耗的壓縮功率越大。因此，冷卻水溫度高是影響制冷效率的主要因素。

2.1.2冷凝器的傳熱效果不好

制冷劑蒸氣在冷凝器中冷凝液化時向冷卻水放出熱量，冷卻水溫度升高。冷卻水溫度不變，冷凝器換熱溫差越大，制冷劑冷凝溫度越高。這樣在蒸發(fā)壓力不變的情況下，單位質(zhì)量制冷劑制冷量減小，壓縮機(jī)運(yùn)行的軸功率就會增大。因此，制冷效率下降。

2.2蒸發(fā)溫度降低對制冷效果的影響

蒸發(fā)溫度即蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的飽和溫度，當(dāng)吸氣比容增大，制冷劑質(zhì)量流量減小，單位質(zhì)量制冷劑制冷效果由原來的2～1降為2'～1'，壓縮功增大到3'～2'，COP值降低。

同時可以得出冷凝溫度不變的情況下，蒸發(fā)溫度越低，單位質(zhì)量制冷劑的制冷量越低，消耗的壓縮功率越大.機(jī)組制冷系數(shù)降低。

在冷凝溫度不變的情況下，蒸發(fā)溫度越高，單位質(zhì)量制冷劑的制冷量越小，消耗的壓縮功率越大，機(jī)組制冷系數(shù)降低。

根據(jù)表一查出當(dāng)當(dāng)冷凝溫度為35℃時，蒸發(fā)溫度0℃與～5℃比較：

制冷量增加：930～775=155KW

軸功率減少： 205～198=7KW

因此降低蒸發(fā)溫度對制冷機(jī)組高效運(yùn)轉(zhuǎn)影響很大。

2.2.1蒸發(fā)器的傳熱效果不好

制冷劑蒸氣在蒸發(fā)器中蒸發(fā)氣化時從冷媒水水吸收熱量，冷媒水溫度降低。如果冷媒水溫度不變，蒸發(fā)器換熱溫差越大，制冷劑從冷媒水吸收的熱量越少，蒸發(fā)越少，蒸發(fā)壓力越低，溫度越低。這樣在冷凝壓力不變的情況下，單位質(zhì)量制冷劑制冷量減小，壓縮機(jī)運(yùn)行的軸功率越大。因此，制冷效率下降。

2.2.2.油分離器分離效果不好

油分離器是負(fù)責(zé)將制冷機(jī)與潤滑油分離的設(shè)備，如果分離不清，制冷劑中混有潤滑油，最終停留在蒸發(fā)器內(nèi)，大大影響蒸發(fā)器的換熱效果，要得到相同溫度的冷凍水，必須降低蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度。因此根據(jù)以上分析，機(jī)組制冷效率下降。

3　提高制冷機(jī)組制冷效率的有效措施

3.1降低冷卻水溫度

增加冷卻塔開臺是降低冷卻水溫度普遍方法。但在炎熱的夏季，冷卻塔冷卻效果差，即便全開也難以滿足溫度需求。采取向冷卻循環(huán)水池加入深井水降低冷卻循環(huán)水溫度的方法，可有效利用深井水冷量，使夏季冷卻水溫度降低3～5℃，制冷效率提升顯著。

3.2合理控制冷卻水泵運(yùn)行

冷卻水的流量每減少20%，機(jī)組的能耗就上升3%，但過多的冷卻水量又會增加冷卻水泵能耗。因此需根據(jù)制冷機(jī)組負(fù)荷平衡冷卻水流量。采用冷卻循環(huán)水泵加變頻的方法，依靠冷卻水溫差實(shí)時控制冷卻水泵的變頻運(yùn)行，為機(jī)組提供合適的冷卻水量既能提高制冷機(jī)組的制冷效率又能降低水泵能耗。

4　結(jié)語

綜上所述：對大型制冷機(jī)組的運(yùn)行控制過程中其節(jié)能空間非常可觀，我們只要通過仔細(xì)觀察和分析，及時調(diào)節(jié)和維護(hù)保養(yǎng)，就能提高機(jī)組制冷效率。它不但能為公司節(jié)約大量能源，還為公司減少設(shè)備投資。