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(lèi),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(guò)程,即:壓縮——冷凝——節流——蒸發(fā)。相應的配套的主要設備是制冷壓縮機,冷凝器(風(fēng)冷式或水冷式),節流閥(氟制冷系統為熱力膨脹閥),蒸發(fā)器(冷庫常用的為直冷排管和風(fēng)冷式風(fēng)機)。
冷庫常用制冷壓縮機的種類(lèi):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(kāi)啟活塞式的制冷機目前運用的逐漸少了。制冷工質(zhì)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(shí)牢固并水平,安裝高度一般與蒸發(fā)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(lián)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(huì )配帶油分離器,油分都會(huì )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(huì )與壓縮機分開(kāi)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(dòng)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(huán)境條件,小型氟制冷系統多半采用風(fēng)冷式冷凝器,與機組同裝在一個(gè)公共底座上,稍大一點(diǎn)的風(fēng)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(fā)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(lián)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(zhì)分為鑄鐵或鑄鋼,不銹鋼,銅質(zhì)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(chēng)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(zhì)分不銹鋼和銅質(zhì);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(lián)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(fā)器。
氟利昂制冷系統的熱力膨脹閥,必須盡可能靠近蒸發(fā)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(jìn)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(huì )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(diǎn)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(tài)制冷劑或潤滑油,兩側基本都是氣態(tài)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(shí)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(fā)器的安裝
在冷庫的制冷工程中,蒸發(fā)器大多采用直冷排管式和風(fēng)冷式風(fēng)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(chǎng)設計的布局和具體尺寸,定制排管的長(cháng)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(fēng)干的風(fēng)冷式冷庫,都會(huì )選擇配置冷風(fēng)機蒸發(fā)器。安裝較排管式蒸發(fā)器簡(jiǎn)單,方便,快捷。只需按設計將整臺冷風(fēng)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(gè)U形彎,把冷風(fēng)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(guò)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(huán)系統還有中間冷卻器,低壓循環(huán)桶等。
整個(gè)系統安裝完畢后,還需按規范和標準分別對系統進(jìn)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(huán)境條件,小型氟制冷系統多半采用風(fēng)冷式冷凝器,與機組同裝在一個(gè)公共底座上,稍大一點(diǎn)的風(fēng)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(fā)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(lián)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(zhù)重對單級制冷循環(huán)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(fā)后的低溫制冷劑蒸汽流經(jīng)回氣管(吸氣管)時(shí),與管外的熱量換熱后的過(guò)熱蒸汽(也稱(chēng)管道過(guò)熱)。過(guò)熱蒸汽會(huì )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(chēng)為有害過(guò)熱。過(guò)熱度的大小視回氣管的長(cháng)短,保溫效果的程度所定。冷庫系統的回氣過(guò)熱度范圍,一般有15~30℃。如某冷庫的蒸發(fā)溫度為-25℃(此時(shí)的庫溫約為-20℃),壓縮機的吸氣溫度為-8℃,回氣過(guò)熱度應為-25℃-(-8℃)=-17℃。又如冰箱冰柜的制冷系統,某冰箱的蒸發(fā)溫度為-30℃(此時(shí)的箱溫在-25℃),而吸氣管的溫度在5℃左右,其回氣管過(guò)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(jīng)壓縮后的高溫蒸汽排入冷凝器冷凝前的溫度。這個(gè)溫度同樣存在過(guò)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(shí)的排氣過(guò)熱度為95-33.5=61.5℃。
壓縮機的油溫一般不得超過(guò)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(guò)低時(shí),油的粘度增大,往往會(huì )油壓跌落,影響潤滑。有卸載裝置的,會(huì )因油壓跌落而無(wú)法進(jìn)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(guò)濕過(guò)潮的制冷劑(帶液),壓縮機機身結霜,此時(shí)會(huì )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(shí)損壞壓縮機。系統顯示的工況也會(huì )因壓縮機的濕沖程而不準確,與實(shí)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(shí)盡管在-10℃,霜已經(jīng)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(huì )結到壓縮機上,冬季氣溫低也只不過(guò)在壓縮機的吸氣端結點(diǎn)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(kāi)始從事制冷以來(lái),見(jiàn)證了許多中大型制冷機的使用場(chǎng)所,經(jīng)歷了幾十年親身驗證的結果。
2、制冷系統的蒸發(fā)溫度
蒸發(fā)溫度是制冷系統運行工況的重要指標和組成部分,它關(guān)系到系統熱負荷的大小,熱負荷越大,蒸發(fā)溫度就越高;熱負荷越小,蒸發(fā)溫度則越低。同時(shí)也關(guān)系到壓縮機吸氣溫度的高低,對排氣溫度產(chǎn)生的影響。蒸發(fā)溫度對應下的飽和壓力即為蒸發(fā)壓力。制冷劑的蒸發(fā)溫度與制冷溫度的換熱溫差(換算關(guān)系)一般為5~8℃。蒸發(fā),沸騰,吸熱(換熱)的形成和相互間的關(guān)系等等,都是一個(gè)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(fā)溫度一樣,關(guān)系到系統能效比的高低。過(guò)高的冷凝溫度會(huì )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(fēng)冷式的冷凝溫度和水冷式的冷凝溫度。風(fēng)冷式正常的冷凝溫度比所處的環(huán)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(chǎn)生的影響
節流閥在制冷系統的循環(huán)中雖然個(gè)小,簡(jiǎn)單,就一個(gè)閥門(mén),但它在制冷循環(huán)中起著(zhù)關(guān)鍵性的作用。它是系統高低壓的“分界線(xiàn)”,進(jìn)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(chēng)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(zhì)裝置和配件。節流閥應按系統的制冷量配置,并按技術(shù)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(shí)的制冷溫度(庫溫),換算成蒸發(fā)溫度(始終比當時(shí)的庫溫低5℃左右),按換算出的蒸發(fā)溫度對應所用制冷劑的飽和壓力,再根據回氣管的長(cháng)度和保溫的效果,適當減去一點(diǎn)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(shí)可靠可行適用的調整依據和方法。
注冊正規的生產(chǎn)企業(yè),熱力膨脹閥在出廠(chǎng)前廠(chǎng)家已按技術(shù)性能對過(guò)熱度都基本作了調定,調整后的狀態(tài)其壓力調節桿基本處中間位置,并用快干漆作了點(diǎn)封記號,只要配置得當,安裝后在運行中一般無(wú)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(lái)調去,使工況現象反應錯亂,無(wú)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(shí)正常的運行中,當庫溫在0℃以上時(shí),整個(gè)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(kāi)始結霜的是節流閥(膨脹閥)的出液管,然后延伸至蒸發(fā)器,最后才是回氣管,直到壓縮機的吸氣閥為止,此時(shí)的庫溫一般都會(huì )在-3℃或-5℃了。當庫溫穩定在-10℃以下時(shí),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(shù)規定,運行狀況是否正常的重要標志;也是多年來(lái)通過(guò)反復實(shí)踐驗證,經(jīng)過(guò)不斷摸索總結出來(lái)的一套切實(shí)可行而又非常適用的調整依據和方法。