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暖通空调在制药行业中的问题及处理方法分析

项目概况

硕腾(苏州)动物保健品有限公司是全球领先的动物保健公司,位于苏州高新技术产业开发区,是中国首批获准同时拥有GMP认证和生产许可证的企业。工厂建设投资4200万美元,占地30,000 m2,厂房面积24,000m2。目前主要生产预混剂和可溶性粉两种剂型,是全球的生产、供应中心,出口全球60个国家和地区,年产量约5000吨。

该工厂中央空调系统冷源采用2台某美国品牌螺杆式冷水机组,于2015年投入使用,单台机组制冷量为1071kW,制冷效率为5.53,其中1台机组已出现漏油等故障。

项目挑战

生物制药企业对其使用的空调机组有着较为苛刻的要求,一方面,机组不仅需要全天24小时不间断运行,而且还需满足精确的温湿度控制要求;另一方面,空调系统负荷随季节和昼夜的交替变化较大,特别是在过渡季节室外湿球温度较低时,冷水机组在低冷却水工况下仍需要运行。

经过前期勘查诊断分析,发现该项目冷水机组在实际运行中存在以下问题:

1) 该项目原有机组采用半封闭直接驱动的螺杆式压缩机,润滑油系统较为复杂,使用2年就已出现润滑油泄漏的情况,已无法正常使用,维修难度大,维修费用高;

2) 该项目原有机组制冷运行时间为3~11月,而在过渡季节(3、4、10、11月)运行时,受到回油的限制,经常出现故障报警,频繁启停甚至无法运行,影响车间生产。根据原有冷水机组厂家资料及实际运行数据,为了保证制冷系统足够的油循环,该机组“冷却水出水温度在机组启动的三分钟内比蒸发器出水温度必需高于9.4℃,正常运行的温差必需维持在13.9℃以上”。以此推算,当冷冻水出水温度为7℃时,冷却水出水温度必需高于20.9℃。而在过渡季节冷负荷较低,冷却水进出水温差一般为2~3℃,因此冷却水进水温度不得低于17.9~18.9℃,

根据苏州当地的2017年的气象数据分析,逐月的室外湿球温度和冷却水进水温度如图1所示,3、4、10、11月大部分时间冷却水进水温度均低于20℃,极端天气冷却水进水温度甚至低至11℃,已大大超出了机组的运行范围。

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3) 润滑油油箱底部设有加热器,为了保证机组正常运行,加热器需长时间开启,即使机组停机时也不例外,能耗较大。

4) 原有螺杆机组制冷效率较低,且由于润滑油的黏附造成换热效率下降,随着运行时间的积累,运行能耗将逐年上升。

必信解决方案

必信技术团队深入了解本项目的改造需求,针对本项目的特殊工况应用进行了定制开发,采用多项先进技术,以满足车间过渡季节的制冷需求,节约机组运行成本。

技术1:磁悬浮无油制冷系统

必信磁悬浮冷水机组采用磁悬浮压缩机,不需要润滑油系统,无需配置油加热器,制冷管路系统大大减少。在日常的维护中,也避免了繁杂的管路维护及润滑油系统维护,极大地减少了维护工作,节省了维护费用,同时,也节省了油加热器的运行能耗费用。

技术2:宽范围调节、高精度控制

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图2 制冷系统运行示意图

必信磁悬浮冷水机组主要有压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀四大件组成,机组系统原理如上图所示。压缩机采用两级压缩的磁悬浮变频离心压缩机,蒸发器采用降膜式,冷凝器采用壳管式,电子膨胀阀的控制步数高达6000多步,具有宽广的冷量调节范围和控制精度,机组冷冻水出水温度控制精度达±0.1℃。

技术3:OPFlexTM控制技术

必信磁悬浮冷水机组采用了必信自主研发的OPFlexTM控制技术,拥有精确的液位控制系统,结合高性能程序控制器,使得系统配比进一步优化,可实时监测压缩机各个关键参数,调整压缩机转速,实现机组制冷量与系统负荷的精确匹配,从而确保整个空调系统全年都处于高能效状态运行,可使整机的电力消耗减少45%以上。

技术4:EPC低压比智能控制技术

必信磁悬浮冷水机组采用了必信自主研发设计的EPC(EmPowering Cooling)低压比智能控制技术,该技术扩大了磁悬浮冷水机组的应用范围,解决了传统含油制冷系统低环境温度无法正常运行的问题,让机组在压比很低的情况下也可以启动和运行,通过实时计算制冷剂流量和当前压比来选择合理转速,实现机组制冷量与系统负荷的精确匹配,降低了系统能耗,机组全年综合部分负荷能效(IPLV)可达14以上。

必信磁悬浮机组采用低压比智能控制技术后,冷水机组可以在超小压比情况下稳定工作,

当冷冻水出水温度为7℃时,冷却水进水温度最低在3℃时,机组仍可持续稳定的安全运行,在完全解决了客户的后顾之忧。

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图3 磁悬浮压缩机运行包络

必信优质配套服务

苏州必信空调是目前国内唯一一家专注于磁悬浮中央空调的科技型企业,专注于深耕磁悬浮空调技术,不仅提供高效、节能的磁悬浮空调产品,而且为客户量身定制的整套制冷解决方案也广受好评。必信空调凭借品质卓越的产品以及强大的技术支持和优质的售后服务将为更多用户带来环保、节能、舒适的空调体验。

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