空调制冷机组的优化改造

　　1引言
　　常用的空调制冷机组按配用的制冷压缩机类型不同，分为活塞式、螺杆式和离心式三种。它们的蒸发器和冷凝器一般采用壳管式换热器；节流装置采用热力膨胀阀。与往复式、离心式等机型相比，螺杆式制冷压缩机是属于发展较晚的一种机型，其工作原理是从螺杆压缩机排出的高压气体和油的混合物先进入油分离器，经过油分离器后的纯净高压气体进入卧式壳管式冷凝器，在冷凝器中被冷却和冷凝为高压液体，再经过干燥过滤器、电磁阀和热力膨胀阀节流为低压液体，然后进入壳管式干式蒸发器。在蒸发器中制冷剂液体吸收了冷水的热量后蒸发成为低压气体，然后被螺杆压缩机吸入[1]。
　　山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城电厂和阳城煤矿相邻而建，电厂由中南电力设计院设计，装备有2台150MW中间再热、冷凝式汽轮发电机组汽轮发电机组。电厂现有的空调制冷系统由两台水冷螺杆式水冷机组、两套金属组装式空气处理机组、三台循环冷却水泵、三台冷冻水泵、两台系统补水泵、一套系统稳压装置、一台集水器、一台分水器及相关管路系统组成。空调制冷系统设计通过金属组装式空气处理机组向集控室、电子间供冷风；通过冷冻水泵向6KV、400V、MCC、UPS等配电室及化水取样间风机盘管机组提供冷冻水，冷却各处空气，达到制冷的效果。
　　2 投用后出现的问题及原因分析
　　自2011年6月8日空调制冷系统投入运行以来，在13天的运行时间内，B制冷机组共启停530余次，每天启停40余次，频繁的启停对设备的危害非常大，会大大减少设备的使用寿命。
　　经调查分析，主厂房空调制冷机组频繁启停的主要原因是由于机组所带制冷负荷较小，全厂设计制冷负荷为530.5 kW，而单台制冷机的额定制冷量为695 kW，全厂制冷负荷占单台制冷机的额定制冷量的76%，由于制冷负荷较小，造成制冷机运行时冷冻水在短时间内很快降/升至预先设定设备自动停/启温度（7/15℃）；空调制冷系统的运行方式为所有制冷空间的空气均为循环方式，即进风口设在制冷空间，换热后的冷风又排入该空间内，随着空间内气温的逐渐下降，制冷机出来的冷冻水不能被空气有效加热，温度只能升高几度，这样就造成制冷机运行时冷冻水温度很快达到设定温度（设定温度为7℃），当冷冻水温度达到设定温度后，制冷机自动停运；当冷冻水循环进行热交换后，温度升高到设定温度时（设定温度为15℃），制冷机组自启动，从而就造成了设备的频繁启停。
　　3 解决方案
　　根据以上分析，造成主厂房空调制冷系统设备频繁启停的主要原因是由于系统运行时制冷负荷较小，因此，解决办法是增加制冷系统的制冷负荷。根据实际情况，在保持空调设备不再增加的情况下，厂区内能够利用空调系统的建筑物主要有生产办公楼，即将厂内制冷机出来的冷冻水利用生产办公楼原空调系统冷冻水管道供至生产办公楼，这样就可以增加全厂制冷负荷约150 kW，全厂制冷负荷接近制冷机组的额定制冷量。
　　经过分析、讨论、研究，制定了如下改造方案。利用主厂房空调制冷系统冷冻水集水器和分水器上预留的DN80管道接口，将主厂房空调冷冻水系统与生产办公楼冷冻水系统（生产办公楼冷冻水进回水管道均为DN150）连通，既将主厂房空调冷冻水供水接至生产办公楼冷冻水系统进水阀后，冷冻水回水接至生产办公楼冷冻水系统回水阀前（见图1）。
　　图1 改造后的空调制冷系统图
　　4 可行性分析
　　（1）能最大限度利用现有系统设备，节省改造成本。
　　由于生产办公楼内中央空调系统已经形成，只需改造冷冻进回水即可实现增加主厂房空调系统150 kW制冷负荷的目的，改造后主厂房空调系统冷负荷将基本达到单台制冷机组的额定制冷量，可有效避免制冷机组运行时频繁自动启停，系统改动量最小，改造成本最低。若要增加化学楼、检修楼制冷负荷，需新上风机盘管、风道、风扇、冷冻水管道等设备系统，系统改动量较大，改造成本较高。
　　（2）能实现我厂主厂房空调系统与煤矿中央空调系统的互为备用，系统运行的安全可靠性大大增加。
　　系统改造后，我厂主厂房及生产办公楼制冷负荷既可单独采用矿中央空调制冷系统提供，又可单独采用我厂主厂房空调制冷系统提供，两套系统可实现互为备用，安全可靠性大大增加。
　　（3）能减少厂用电消耗，降低维护费用。
　　系统改造后，正常情况下采用矿中央空调制冷系统提供我厂制冷负荷，主厂房空调制冷系统作为备用，能减少厂用电消耗，同时降低了主厂房空调制冷系统检修维护费用。
　　5 施工方案
　　增加的主厂房至生产办公楼冷冻水供/回水管道，主厂房至#1渣仓部分采用无缝钢管架空施工（利用#1炉南侧的综合管架及#1渣仓部分刚性柱、梁支撑固定），#1渣仓至生产办公楼部分采用聚氨酯发泡保温无缝钢管直埋施工（需破除部分路面，管道埋深为0.5米）。
　　6 结论
　　通过改造，厂区内空调制冷系统运行的可靠性大幅提升，实现了制冷设备的高效利用，大大延长了制冷设备的使用寿命。并且由于矿用制冷设备采用溴化锂制冷机，其综合效率比电厂制冷机组要高，正常情况下采用矿上的制冷设备，经过测算，每年夏季制冷期整个单位可以节约用电开支10余万元。