節(jié)能宣傳周之離心式冷水機(jī)組工作原理及運(yùn)維保養(yǎng)知識(shí)分享
冷水機(jī)組作為大型中央空調(diào)系統(tǒng)的核心設(shè)備,憑借其制冷量大、效率高、運(yùn)行平穩(wěn)等顯著優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于各類場(chǎng)合。接下來(lái),我們將詳細(xì)探討其工作原理及關(guān)鍵的運(yùn)維保養(yǎng)知識(shí):
一、離心式冷水機(jī)組工作原理
離心式冷水機(jī)組的工作原理基于蒸氣壓縮式制冷循環(huán),其核心在于利用離心式壓縮機(jī)對(duì)制冷劑氣體進(jìn)行壓縮。其基本循環(huán)過程如下:
1.蒸發(fā)(Evaporation):低溫低壓的液態(tài)制冷劑(如R134a、R1234ze、R1233zd等)進(jìn)入蒸發(fā)器管束。流經(jīng)蒸發(fā)器管束外部的冷凍水(通常12℃進(jìn)水,7℃出水)將熱量傳遞給制冷劑。制冷劑吸收熱量后蒸發(fā)(沸騰),變成低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。冷凍水被冷卻,達(dá)到供冷目的。
2.壓縮(Compression)-核心步驟:從蒸發(fā)器出來(lái)的低溫低壓氣態(tài)制冷劑被吸入離心式壓縮機(jī)的入口。高速旋轉(zhuǎn)的葉輪(轉(zhuǎn)速通常在幾千到上萬(wàn)轉(zhuǎn)/分鐘)對(duì)氣體做功:葉輪的葉片推動(dòng)氣體高速旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生巨大的離心力。在離心力作用下,氣體被甩向葉輪外緣的擴(kuò)壓器。氣體在擴(kuò)壓器通道中速度降低,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能,使氣體的壓力和溫度顯著升高。壓縮機(jī)通常有多級(jí)葉輪(級(jí)數(shù)根據(jù)壓比需求設(shè)計(jì)),氣體經(jīng)過逐級(jí)壓縮后,變成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑。
3.冷凝(Condensation):高溫高壓的氣態(tài)制冷劑進(jìn)入冷凝器管束。流經(jīng)冷凝器管束外部的冷卻水(通常32℃進(jìn)水,37℃出水)或空氣(風(fēng)冷機(jī)組)吸收制冷劑的熱量。制冷劑釋放熱量后冷凝(液化),變成高溫高壓的液態(tài)制冷劑。冷卻水或空氣被加熱,將熱量排到環(huán)境中(冷卻塔或大氣)。
4.節(jié)流(Expansion):高溫高壓的液態(tài)制冷劑流經(jīng)節(jié)流裝置(通常是孔板或熱力膨脹閥)。節(jié)流裝置造成局部阻力,使制冷劑壓力驟降。壓力降低導(dǎo)致部分液態(tài)制冷劑閃發(fā)成氣體(閃發(fā)氣體),吸收剩余液態(tài)制冷劑的熱量,使其溫度也相應(yīng)降低。最終形成低溫低壓的氣液兩相混合物,回到蒸發(fā)器入口,開始新的循環(huán)。
離心壓縮機(jī)的核心特點(diǎn):
高速旋轉(zhuǎn):依賴葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力壓縮氣體。
大流量、低壓比:特別適合大冷量需求(通常數(shù)百冷噸到數(shù)千冷噸),單級(jí)壓比相對(duì)較低(一般不超過4),多級(jí)串聯(lián)可達(dá)到更高壓比。
喘振:是離心壓縮機(jī)特有的、需要嚴(yán)防的不穩(wěn)定工況。當(dāng)流量過低或壓比過高時(shí),氣體會(huì)在葉輪流道內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的分離和倒流,引起機(jī)組劇烈振動(dòng)和噪音,可能損壞設(shè)備。機(jī)組通過導(dǎo)流葉片、熱氣旁通、變頻控制等來(lái)避免喘振。
導(dǎo)流葉片:位于壓縮機(jī)入口,通過調(diào)節(jié)開度來(lái)控制進(jìn)入壓縮機(jī)的氣體流量,是主要的容量調(diào)節(jié)方式(通常10%-100%無(wú)級(jí)調(diào)節(jié))。
變頻驅(qū)動(dòng)(VFD):通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量和壓頭,節(jié)能效果更好,且能拓寬穩(wěn)定運(yùn)行范圍。
二、離心式冷水機(jī)組運(yùn)維保養(yǎng)知識(shí)
離心機(jī)組的穩(wěn)定高效運(yùn)行和長(zhǎng)壽命離不開精心、專業(yè)的運(yùn)維保養(yǎng)。主要分為日常運(yùn)行監(jiān)控、定期保養(yǎng)和預(yù)防性維護(hù):
A.日常運(yùn)行監(jiān)控與記錄
1.運(yùn)行參數(shù)記錄:
蒸發(fā)器:冷凍水進(jìn)出水溫度、壓力、流量;蒸發(fā)溫度、壓力;制冷劑液位(滿液式)。
冷凝器:冷卻水進(jìn)出水溫度、壓力、流量;冷凝溫度、壓力。
壓縮機(jī):油壓、油溫、軸承溫度(尤其是推力軸承)、電機(jī)電流、電壓、功率、轉(zhuǎn)速(變頻機(jī)組);進(jìn)口導(dǎo)葉開度;排氣壓力、溫度。
系統(tǒng):電流、電壓、總功率;機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)(運(yùn)行/停止/故障)。
關(guān)鍵報(bào)警:喘振接近報(bào)警、油壓差低、電機(jī)過載、溫度超限等。
2.運(yùn)行狀態(tài)觀察:
噪音與振動(dòng):監(jiān)聽壓縮機(jī)、電機(jī)、齒輪箱(如有)運(yùn)行聲音是否異常平穩(wěn);檢查機(jī)組整體振動(dòng)情況。異常噪音或振動(dòng)往往是故障前兆。
泄漏檢查:巡視制冷劑管路、閥門、接頭、法蘭、軸封等處是否有油跡(制冷劑泄漏常伴隨潤(rùn)滑油泄漏)。
油系統(tǒng):檢查油位、油色(應(yīng)清澈,若變深、渾濁或有金屬屑需警惕)、油溫。
3.數(shù)據(jù)分析與趨勢(shì):將記錄的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值、歷史數(shù)據(jù)對(duì)比。計(jì)算關(guān)鍵性能指標(biāo):機(jī)組效率(COP或kW/ton)、趨近溫度(蒸發(fā)器/冷凝器進(jìn)出水溫差減去制冷劑飽和溫度差)。效率下降或趨近溫度增大是換熱器臟堵、制冷劑不足、系統(tǒng)存在問題的信號(hào)。關(guān)注參數(shù)變化趨勢(shì),及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題。
B.定期保養(yǎng)(根據(jù)廠家手冊(cè)和運(yùn)行環(huán)境制定計(jì)劃)
1.水側(cè)系統(tǒng)保養(yǎng)(關(guān)鍵!):
水質(zhì)管理:定期檢測(cè)冷凍水和冷卻水的pH值、電導(dǎo)率、硬度、堿度、濁度、微生物含量等。嚴(yán)格進(jìn)行水處理(添加緩蝕劑、阻垢劑、殺菌滅藻劑),防止結(jié)垢、腐蝕和生物污泥。
化學(xué)清洗:根據(jù)水質(zhì)狀況和趨近溫度變化,定期(通常每年或根據(jù)運(yùn)行情況)對(duì)蒸發(fā)器和冷凝器管束進(jìn)行化學(xué)清洗(酸洗或堿洗),徹底清除水垢和污垢。清洗后務(wù)必進(jìn)行中和、鈍化和徹底沖洗!
機(jī)械清洗:對(duì)于開放式冷卻塔系統(tǒng),冷卻水側(cè)可能需更頻繁的機(jī)械通炮(刷管)作為化學(xué)清洗的補(bǔ)充。
過濾器清洗/更換:定期清洗冷凍水和冷卻水系統(tǒng)的Y型過濾器或籃式過濾器。
2.油系統(tǒng)保養(yǎng):
油品分析:定期(通常每季度或半年)取樣進(jìn)行潤(rùn)滑油化驗(yàn)(粘度、酸值、水分、金屬含量、顆粒度等),根據(jù)結(jié)果判斷油品劣化程度和設(shè)備磨損情況,決定是否需要換油。
更換油過濾器:按廠家規(guī)定時(shí)間或壓差報(bào)警及時(shí)更換主油路和油泵的油過濾器。
更換潤(rùn)滑油:根據(jù)油品分析結(jié)果和廠家建議(通常運(yùn)行小時(shí)數(shù)或年限)徹底更換潤(rùn)滑油和清洗油箱、油冷卻器。務(wù)必使用廠家指定型號(hào)的潤(rùn)滑油!
檢查油泵和油路:檢查油泵運(yùn)行狀況,清潔油路。
3.制冷劑管理:
檢漏:定期使用電子檢漏儀或肥皂水對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢漏,特別是接頭、閥門、軸封等易漏點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)泄漏及時(shí)處理。
純度與含水量檢測(cè):定期檢測(cè)制冷劑的純度和含水量,確保符合要求。水分過高會(huì)導(dǎo)致酸腐蝕。
補(bǔ)充/回收:如確需補(bǔ)充制冷劑,必須補(bǔ)充同型號(hào)且純度達(dá)標(biāo)的制冷劑。維修或退役時(shí),必須由持有資質(zhì)的專業(yè)人員使用專用回收設(shè)備按法規(guī)回收制冷劑。
4.電氣系統(tǒng)檢查:
檢查主電源、控制電源接線端子是否緊固,有無(wú)過熱、氧化痕跡。
檢查接觸器、繼電器觸點(diǎn)狀況。
檢查電機(jī)絕緣電阻(需停機(jī)斷電進(jìn)行)。
校準(zhǔn)傳感器(溫度、壓力傳感器等)。
檢查控制柜內(nèi)清潔,無(wú)灰塵、雜物。
5.機(jī)械部分檢查:
檢查聯(lián)軸器/齒輪箱(如有):對(duì)中情況、磨損狀況、潤(rùn)滑(齒輪油)。
檢查地腳螺栓:緊固情況。
檢查減震器:是否完好有效。
手動(dòng)盤車:在長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后啟動(dòng)前,進(jìn)行手動(dòng)盤車檢查是否卡澀(需按規(guī)程操作)。
6.安全裝置測(cè)試:定期測(cè)試高低壓安全開關(guān)、流量開關(guān)、溫度開關(guān)、防凍開關(guān)、油壓差開關(guān)等安全保護(hù)裝置的動(dòng)作是否靈敏可靠。
C.預(yù)防性維護(hù)與注意事項(xiàng)
1.嚴(yán)防喘振:理解喘振發(fā)生的條件(低流量、高壓比)。確保冷凍水和冷卻水流量不低于設(shè)計(jì)最小值。保持冷凝器清潔(低冷凝壓力),避免導(dǎo)葉開度過小。關(guān)注“喘振接近”報(bào)警,及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)或啟動(dòng)熱氣旁通。喘振發(fā)生時(shí)必須立即采取措施(如開大導(dǎo)葉、降低冷卻水溫度/流量)或停機(jī),避免設(shè)備損壞!
2.啟停管理:
開機(jī)前檢查:嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行開機(jī)前檢查(油位、油溫、水路閥門狀態(tài)、電源電壓、導(dǎo)葉位置、安全裝置復(fù)位等)。
順序啟停:遵循正確的啟動(dòng)(先水系統(tǒng),后主機(jī))和停機(jī)(先主機(jī),后水系統(tǒng))順序,并有足夠的時(shí)間間隔。
最小運(yùn)行時(shí)間:避免頻繁啟停,每次啟動(dòng)后建議運(yùn)行時(shí)間不少于30分鐘。
3.季節(jié)性停機(jī)保養(yǎng)(冬季或長(zhǎng)期停機(jī)):
排凈蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)的存水(尤其是寒冷地區(qū)),防止凍裂?;虼_保水系統(tǒng)添加足量防凍液并循環(huán)。
對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行“干燥”操作(如使用干燥氮?dú)獬渥⒉⒈海?,防止?nèi)部銹蝕。
切斷主電源,做好電氣防護(hù)。
做好設(shè)備清潔和防護(hù)。
4.專業(yè)資質(zhì):離心機(jī)組的操作、維護(hù)、檢修(尤其是涉及制冷劑和壓縮機(jī)內(nèi)部)必須由經(jīng)過廠家專業(yè)培訓(xùn)并持有相應(yīng)操作證(如壓力容器操作證、制冷工證)的人員進(jìn)行。
5.備件管理:儲(chǔ)備關(guān)鍵易損件和耗材(如油過濾器、干燥過濾器、傳感器、密封件等)。
總之,離心式冷水機(jī)組是一種高效但精密的設(shè)備。水系統(tǒng)管理(防垢防腐)和油系統(tǒng)管理(清潔、定期更換與分析)是日常維護(hù)的核心要點(diǎn)。嚴(yán)防喘振是確保安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。堅(jiān)持詳細(xì)的運(yùn)行記錄、定期的專業(yè)保養(yǎng)(尤其是換熱器清洗和油品管理),以及對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的深入分析和趨勢(shì)判斷,能夠最大限度地保障機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定、高效運(yùn)行,降低故障率,延長(zhǎng)使用壽命,并減少運(yùn)行能耗和維護(hù)成本。務(wù)必嚴(yán)格遵循廠家提供的操作維護(hù)手冊(cè)及相關(guān)的安全規(guī)范。