分散的小負荷用冷末端采用末端調節站工藝在集中供冷系統的應用

駱錦登

摘要：在傳統的集中式大型制冷系統中，通常以泵站加壓，通過中央調節站把制冷工質分配到各個用冷末端。但現在大部分的食品加工廠既有集中式大負荷末端，同時又存在分散的小負荷末端情況。如果在分散的小負荷末端仍然應用中央調節站供液就會出現中央調節站過于臃腫，管線過于繁多，控制復雜等情況。本文以實際案例介紹末端調節站在分散型用冷末端的應用。

關鍵詞：集中供冷；分散末端；應用

一、某工程案例上使用泵站加集中式調節站方式供液的初設計

某一食品企業規模有一座4000噸大型綜合冷藏庫，一座500噸原料冷藏庫，4條各2噸/小時雙螺旋速凍線等大負荷用冷設備。又有13個30至100立方不等的車間工能性冷藏庫，分布于3層高4千多平方米廠房內。我們為其設計出綜合制冷系統，全部采用桶泵加調節站供液。初設計后發現會有以下問題出現。

（一）制冷設備不匹配，大馬拉小車。

因為制冷系統主要考慮的是大用冷負荷設備，所以在壓縮機，冷凝器，桶泵選型，及電器控制上都是以匹配大負荷用冷設備為主。所以在給小負荷用冷設備供冷時就會出現各制冷設備負荷不匹配，出現大馬拉小車的現象，壓縮機及冷凝器風機會頻繁起動，造成電機壽命下降。液泵流量大大高于使用量，只能長期保持卸壓狀態。直接影響液泵使用壽命，以上幾點會造成運行能耗增大，系統的穩定性變差。

（二）管線長，壓降嚴重

小冷庫分布在3層4千平方米廠房內各個區域，每個小冷庫都要用一路管線由制冷機房調節站接駁至末端蒸發器，13個小冷庫13套管線在廠房內于回曲折地安裝，而且管道超長是必然的。超長的小口徑流體管的壓降是相當嚴重的，隨之產生的閃發氣體影響制冷劑的輸送，降低效率。（2-2）述明了R22制冷劑在管徑，長度，流量與溫度，壓降，閃發氣體之間的關系。

（三）控制復雜，難以實現自動化

一般車間使用的功能性冷庫是按生產車間的生產要求進行操作運行，設備啟停通常是一鍵式操作，這樣可以提高生產效率。而中央系統在機房控制室雖然也可實現數據同步，但十多臺用冷設備操作起來始起彼復，事必會給操作人員帶來很大的困擾，甚至還會出現操作不當造成損失的風險。

（四）建設成本，管理運行成本的增加

一個供液循環由供液管，回汽管，熱汽管。排液管組成，13個末端安裝點分散管線安裝復雜。而且管道安裝完成后還需要每天套管道進行防腐保溫及保溫保護層等多重工序。這樣會大大增加了建造成本。而在使用管理上系統控制過于復雜，必然要增加操作人員對設備值守，而車間使用要求與機房操作不同步會增加設備及產品風險。

通過初設計，我們發現理論上按傳統的泵站加集中式調節站方式供液其實是完全可以實現的，但會出現上述對使用產生困擾的問題。

二、我們在實際案例中因應以上幾項問題做出了以下設計的調整

（一）在設備選型上做出調整

1壓縮機選型，在滿足大負荷用冷設備同時，增設了1臺小排量壓縮機。使到壓縮機不會因為壓力的變化而頻繁起動。

2增加一臺專門配套小冷負荷的小桶泵，供液量小時不會造成液泵頻繁啟停，盡量少地避免因泵的流量過大而經常性泄壓。

（二）運用分散式末端調節站及集中管道工藝的調整

1 大負荷用冷末端的調節站還是保留在機房，把小負荷用冷末端的調節閥組靠近蒸發器末端安裝。

2 把同一工況的小負荷用冷末端的供液，回氣，熱汽，排液管道集束成各一條管道，由近而遠地架接至末端。與2.1相結合，管道每到一臺末端利用獨立的調節閥組進行各種操作的調節。增大管道后壓力降減少。見式（2-2），同樣管道內液體容量增加，冷焓增大，閃發量也相對減少。

計算壓力降工式： △p （2-2）

式中 △p————壓力降（pa）；

f————阻力系數；

L————管道長度（m）

D————管道直徑（m）

V————速度（m/s）

P————密度（kg/m3）

從公式中可以得出，在阻力系數，管道長度，流速，工質密度，流量不變的情況下，管道直徑的大小 決定壓力降的大少，即管徑小，壓力降大。管徑大，壓力降小。

從（2-1）圖中顯示，阻力損失與摩擦力大小有關，在同等長度同等輸送量的情況下，一條管徑為80的管道內壁面積遠遠少于10條同等長度的管徑為25的管道內壁面積之和，即一條管徑為80的阻力損失少于10條同等長度的管徑為25的阻力損失。

（三）新的控制方式，實現區塊自動化

1 壓縮機的區塊自動控制：按工況設定壓力值，壓縮機按壓力設定值控制上卸載及啟停。壓縮機自動控制著低壓循環桶的壓力，即末端工況又控制著壓縮機的自動運行。

2 桶泵的區塊自動控制：桶泵液位按常規的方式用液位傳感器控制液位，液泵的啟停控制利用供液管道液體的壓力控制，末端供液電磁閥開啟，管道泄壓，管壓低于設定值時液泵啟動。末端供液電磁閥關閉，液泵繼續運行，直到管壓到達設定值時液泵停止運行。這樣就形成了一個自動控制的供液系統（供冷系統）。

3 末端設備區塊自動運行的控制：在末端蒸發設備安裝獨立的運行控制箱。使用溫度的設定值控制供液電磁閥的開斷，達到控制溫度的目的，運用軟件程序控制熱汽融霜及排液組合閥組的開斷，達到控制末端設備不需要機房操作而自動運行。

三、實踐

我們在這個項目實際采用了上述優化設計，完成工藝的安裝，系統調試后投入了運行，集中供冷系統既能滿足大用冷負荷的需要，又能給分散型的小負荷末端提供簡捷而充足的用冷需求。大大降低了能耗及運行管理成本。證明分散型小負荷用冷末端利用末端調節站工藝在集中供冷系統的應用是可行的，高效的。

參考文獻

[1]岳孝方 陳汝東編著.制冷技術與應用.同濟大學出版社 第八章 第二節 制冷劑管道的設計

[2]丹佛斯選型軟件Coolselector2中的閥門與管路部件

[3]比澤爾選型軟件BITZER Software V6.9.0rev2049

[4]約克RWKII-CM螺桿式制冷機組選型資料數據

（作者單位：廣州市粵聯水產制冷工程有限公司）