氟利昂是一種常用的高、中、低溫制冷劑,它無色,無味,不燃燒,不爆炸,化學性能穩定,具有良好的熱力特性,操作更為方便等優點,被廣泛應用于冷庫制冷系統中,特別是小型氟利昂冷庫更受歡迎。氟利昂可以適應不同制冷溫度的要求,能制取的低蒸發溫度為-120℃。氟利昂能不同程度的溶解潤滑油,不易在系統中形成油膜,對傳熱影響很小。
1 配機工藝設計
機組與冷庫的匹配有一定的適用范圍,但由于國產氟機組品種規格少,常采用多臺小機組的辦法來解決。
配機一般是按冷庫熱負荷確定的,但通常情況下小冷庫進、出貨無規律可言,熱負荷難以確定,因而假定了幾個條件:庫溫-10~-15℃。較大冷庫可按-18℃考慮,貯存肉類期限1~2個月,日大進鮮貨量為庫容量的3~5%。根據耗冷計算和實際使用考核,我們確定的冷庫較佳配機情況如下表:
上表中機組曲適用容積比現行一般做法大出了許多,且機組還有一定裕度,如果小冷庫都能按此標準配機,就能達到節能的目的。要達到以上標準,就應采取相應的對策。多臺機組的使用:若油路沒能平衡,禁止并聯運行,但各機組間應設供液、回汽過橋閥;正常情況下分打,在故障維修時可相互借打。
2 配管工藝設計
視冷庫負荷來決定蒸發排管的面積,但配管時需注意下列要點:
配管比要高些,即蒸發面積要大些,因小庫開門等影響大,且排管傳熱系數比氨的要小(KF=0.75~0.85KNH3),推薦庫房建筑面積:蒸發面積=1:1~1.8。
通路長度要適當,理論計算雖然是在100米以上,但實際上60~80米效果較好。
排管的型式好在停機時不要匯集液體以免沖缸,而且一定要能回注,除頂管外都應設回濁彎。排管間接管和回汽管均應考慮管徑大小,既要保證回油速度又要防止阻力過大。
多排管單路分液器供液,各排管長度、路數、型式等都應一致,以防結霜不一。多型式排管多路供液,其各排管間的長度、阻力要力求相近,選擇恰當的膨脹閥大小和回汽管徑。
熱力膨脹閥好選用外平衡式,安裝位置盡可能離蒸發器入口近點,膨脹閥應留出大約20%的裕度。
分液器的出液管徑應根據通路負荷來選擇,管路盡可能短,避免過大壓降和產生二次節流。

3 三重防沖缸設計與安全運行
小型氟剝昂機組智能化程度高,一般都是自動的,因而機組的安全、可靠性異常重要,主要包括三部分:防止沖缸,斷水和斷電。
3.1 防止沖缸工藝設計
應該使用具有緩沖,貯液能力的汽液分離——熱交換器,它能將回汽汽、液分離,使供液過冷防止閃發氣體,回汽通過冷熱交換還能為膨脹閥開啟提供過熱度,可減少過熱蒸發面積。
排管型式及布局在一定程度上可防止沖缸。排管的型式設置要防止停機時液體的集中匯集,如實在無法避免,可設置混合排管來替代。比如以頂排管代替墻排管就不會集液;如系統流程是先通過墻管,再到頂管而回到汽,液分離器和機組,這樣就減少了沖缸的可能性。
電氣控制也應考慮防止沖缸,即當庫溫達到要求而供液電磁閥關閉后,機組仍舊運行,抽空到一定低壓后,由壓力控制器動作而停機。需要引起注意的是,壓力控制器的動作壓力調整要適當,太高機組易反復頻繁開停,太低易從軸封不嚴處抽入空氣。
3.2 防止斷水
斷水將引起冷凝壓力和溫度升高,并可能使電機超負荷而損壞,還可能使易熔塞超溫而熔化,導致制冷劑外泄。防止斷水做法;a、是給機組配上手動復位式壓力控制器,當超壓后機組即不能自動再開;b、是在供水管路上增設壓力或流量控制器,當水壓低于調定值時則不能開機。
3.3 防止斷電
用電的緊張導致斷電事故頻頻發生,機組斷電停運后,因為蒸發器中的液體較多或因液體過于集中一處,一旦恢復供電,自動開機,就會有沖缸的危險。預防的方法是設斷電保護,使斷電后的電源無法自動接通,保證恢復供電后通過人工指令方能接通電源開機。
4 電氣控制系統工藝設計
4.1 啟停控制
自動控制原理為:溫度控制器控制供液電磁伐,供液電磁伐控制低壓壓力控制器,低壓壓力控制器控制冷凍機。具體分述如下:
4.1.1 自動開機:庫溫升到上限——溫度控制器動作——供液電磁伐開——回汽壓力升高至上限——低壓壓力控制器動作——水電磁伐(風冷機組沒有,下同)與冷凍機同時開。
4.1.2 自動停機:庫溫下降至下限——溫度控制器動作——供液電磁伐關——回汽壓力降至下限,低壓壓力控制器動作——水電磁伐與冷凍機同時停。
4.1.3 反復開、停機:庫溫降至下限停機后,由于蒸發器內存液續續蒸發和庫溫回升都會引起回汽壓力緩慢升高,當升至上限時,低壓控制器動作,水電磁伐與冷凍機同時開,回汽壓力降至下限后,低壓控制器動作,水電磁伐與冷凍機又停,如此反復開,停機組。但只要低壓壓力控制器的上下限值調整得適當,這種反復開,停次數很少時間也短(一分鐘左右)。
4.1.4 事故開停機:當冷卻水不足,斷水或誤操作等引起排汽壓力升高超12kg/cm2(表壓)時,高壓壓力控制器動作,水電磁伐與冷凍機同時停,以保證運行安全。停機后當壓力降至9kg/cm2(表壓)時,水電磁伐與冷凍機自動再開。
4.2 安全報警
為保障進庫人員安全,在庫內門幢上設按鈕開關,庫外門撞上方設閃光蜂鳴器,當人被鎖在庫內時可按開關呼救,以策安全。
5 除霜控制工藝
停機除霜法是將壓縮機停止,冷風機的風扇持續運轉,利用庫溫將翅片表面的霜除去,此種除霜方式僅適用于庫溫高于+3℃的場所。它和電熱除霜法一樣,被廣泛應用于小型冷庫中。為便于直觀教學和培訓,實訓臺同時采用了兩種除霜方式,并利用轉換開關進行切換。電控柜中的機械式冷庫除霜控制器可以控制除霜周期和兩次除霜之間的間隔。同樣出于教學目的,可以利用全自動微電腦溫度控制器來進行除霜控制。微電腦控制器的除霜傳感器探頭牢固地置于蒸發器回液管上,通過控制回氣溫度控制除霜周期和間隔。
6 保護控制
配置多種安全保護措施,包括高低壓壓力保護,電機過載保護,除霜超溫保護等。當其中任何一項出現故障時立即切斷壓縮機電源,停止制冷裝置運行,并通過控制柜上的多個故障指示燈對應顯示出故障原因,幫助排除故障。此外,任何緊急情況下操作人員均可通過急停按鈕強制緊急停車,并在總供電線路中裝有漏電保護器。還可模擬真實冷庫設置了庫內反鎖報警照明燈和蜂鳴器。
7 排管系統應設置貯液器
排管系統客積大,配制冷劑多,按機組能力配置排管其充液量將大大超過機組本身允許能力,所以一定要另設貯液器才行。貯液器的大小由充液置決定,一般排管的充液量約為容積的25%左右,據此可估算系統充液量,應按容積15%考慮,貯液器安裝位置應低于冷凝器,冷凝器出液口與貯液器進液口高差在300mm左右為宜。風冷機組將貯液器與冷凝器置于同一平面做法也會占據部分冷凝面積,我們在使用時均作改裝并按需配貯液器。
排管材料與規格。一般外徑D25~D38×2.2~3.0范圍的無縫鋼管均可使用,常用D32~D38管。這里有個經濟管徑問題,即kg/m3或元/m3。制冷效果上管徑不好,經濟性上大管偏省,彎管半徑是D25R=50,D32R=65,D38R=75。
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