利用測試分析提高中央空調運行效率

朱益飛（中國石化勝利油田分公司孤東采油廠）

利用測試分析提高中央空調運行效率

朱益飛（中國石化勝利油田分公司孤東采油廠）

中央空調系統以其經濟節能、環保、節約空間等優點在油田生產辦公系統得到大量推廣應用。勝利油田孤東采油廠對中央空調系統的用能情況進行了監測，并針對存在的問題提出了改進措施。實踐證明，這些措施提高了中央空調系統運行質量，提高了系統運行效率和能源利用效率，降低了系統能耗，同時具有良好的社會效益。

測試分析中央空調系統效率能耗

中央空調系統主機由微電腦控制，每個區間末端風機盤管可自行調節溫度，區間無人時可關閉，系統根據實際負荷做自動化運行，開機計費，不開機不計費，可有效節約能源和運行費用。隨著中央空調系統的大量推廣應用和企業節能降耗工作的需要，如何做好中央空調系統的節能優化管理，提高運行效率，節約能耗，已成為一個重要的研究課題。為此，在調查研究的基礎上，充分利用節能監測技術資源，提出了利用測試分析提高中央空調運行效率、降低能耗這一技術攻關課題。

1 孤東采油廠中央空調系統現狀

自2007年以來，勝利油田孤東采油廠先后有4套中央空調系統投入運行，目前采油廠中央空調系統共有7臺螺桿式壓縮機，壓縮機額定總功率達1 136.9 kW，額定總制冷量達到3351 kW，制冷總面積達26 066 m2。作為采油廠重點用能設備之一的中央空調系統，過去由于受采油廠能耗監測技術條件的限制，機組負荷率等系統運行指標一直不能有效掌握，無法開展中央空調系統耗能狀況有效監測，存在著中央空調系統運行質量管理中的嚴重缺陷。

2 中央空調系統

2.1系統組成

圖1為中央空調系統工藝流程組成框圖。中央空調系統主要由制冷壓縮機系統、冷媒（冷凍和冷熱）循環水系統、冷卻循環水系統、盤管風機系統、冷卻塔風機系統等部分組成。

圖1 中央空調系統工藝流程

2.2工作原理

制冷壓縮機通過壓縮機將制冷劑（冷媒介如R134A、R22等）壓縮成液態后送入蒸發器中，冷卻循環水系統通過冷凍水泵將常溫水泵入蒸發器盤管中與冷媒進行間接熱交換，這樣原來的常溫水就變成了低溫冷凍水，冷凍水被泵送到各風機風口的冷卻盤管中吸收盤管周圍的空氣熱量，產生的低溫空氣由盤管風機送到各用戶房間，從而達到降溫目的。冷媒在蒸發器中充分壓縮并伴隨熱量吸收過程完成后，再被送到冷凝器中去恢復常壓狀態，以便冷媒在冷凝器中釋放熱量，其釋放的熱量通過循環冷卻水帶走。冷卻循環水系統將常溫水通過冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤管后，再將已變熱的冷卻水送到冷卻塔上，由冷卻塔對其進行自然冷卻或通過冷卻塔風機對其進行噴淋式強迫風冷，與大氣之間進行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便再循環使用。在冬季需要制熱時，中央空調系統只需要通過冷熱水泵（在夏季稱為冷凍水泵）將常溫水泵入蒸汽熱交換器的盤管中，通過與蒸汽的充分熱交換后再將熱水送到各樓層的風機盤管中，即可實現向用戶提供供暖熱風。

冷凍水系統、冷卻水系統、冷卻塔風機系統均是主壓縮機的從動系統，當外界環境使主壓縮機系統的負荷發生變化時，對冷凍水、冷卻水量和冷卻塔的冷卻風量做相應調整才能達到節能降耗的目的，實現“按需運行、變頻節能”控制方案。

3 中央空調現場測試分析

在大量的調查研究基礎上，于2012年7月底，實施專項監測實施方案，開展現場測試，并對測試結果進行分析評價。主要測試數據見表1。

由表1可知，采油廠中央空調系統運行機制過程中主要存在以下幾個問題：

1）采油一礦機關中央空調系統制冷系統能源利用效率為80.93%，電動機負載率為75.96%，機組負荷率僅為46.4%，主要存在機組啟動電流大、能量缺乏自動調節、電動機負載率低和機組負荷率低等問題，在能量利用上存在著系統優化缺陷。

2）采油一礦機關中央空調系統采用2臺螺桿式壓縮機，運行1臺，間歇運行，啟動電流大，應加裝軟啟動；機組在啟動時，第二臺壓縮機延時啟動，無能量調節。

3）銀洲賓館中央空調系統制冷系統能源利用效率為73.01%，電動機負載率為86.65%，機組負荷率僅為76.5%，主要存在制冷系統能源利用效率低和電動機負載率低等問題。

4）采油廠機關老辦公樓中央空調系統制冷系統能源利用效率為72.32%，電動機負載率為67.84%，機組負荷率僅為26.3%，主要存在制冷系統能源利用效率低、電動機負載率低和機組負荷率低等問題。

5）采油廠機關新辦公樓中央空調系統制冷系統能源利用效率為74.53%，電動機負載率為96.94%，機組負荷率僅為35.0%，主要存在制冷系統能源利用效率低和機組負荷率低等問題。

4 改進措施

針對采油廠各中央空調系統運行現場監測過程中存在的能量利用效率低、機組負荷率低等問題，提出以下改進措施：

1）采油一礦機關中央空調系統2臺螺桿式壓縮機安裝機組軟啟動裝置，解決壓縮機啟動電流大的問題，不僅可以避免因壓縮機頻繁啟動造成大啟動電流對設備的沖擊，延長設備使用壽命，而且可以降低系統運行能耗。

2）通過對采油一礦機關中央空調系統安裝8級能量自動調節裝置，提高能源利用率，優化系統運行。

3）銀洲賓館中央空調系統電動機額定功率配置較高，存在電動機負載率低和“大馬拉小車”問題，建議降低電動機額定功率，提高能源利用率和電動機負載率。

4）針對機關老辦公樓中央空調系統電動機額定功率配置較高，存在機組負荷率低等問題，采取降低壓縮機額定功率，更新高效率小功率電動機等措施，提高能源利用率和機組負荷率，實現節能降耗的目的。

5）針對機關新辦公樓中央空調系統存在制冷系統能源利用效率低和機組負荷率低等問題，通過優化系統運行，加強系統運行設備的科學管理，合理調整系統運行各參數，提高系統運行效率和能源利用效率，提高系統運行管理質量，確保系統優質、高效運行，達到節能降耗和減排增效的目的。

表1 孤東采油廠中央空調系統主要測試數據

表2 中央空調系統優化調整和節能技術改進措施前后測試數據

5 實施效果

采取節能技改技術措施后，按照“系統節點”精細化管理模式，強化中央空調系統的測試分析，找出影響中央空調系統運行效率的因素，提出相應的對策措施，取得了良好效果。表2為中央空調系統優化調整和節能技術改進措施前后測試數據對比。

由表2可知，各中央空調系統采取優化調整和節能技術改進措施后，提高了中央空調系統運行質量，優化了系統運行，提高了系統運行效率和能源利用效率，降低了系統消耗。采油一礦、銀洲賓館、機關老辦公樓和機關新辦公樓各系統制冷能源利用率分別提高了5.39%、11.58%、11.66%和14.24%，其制冷量均有不同程度的提高，系統優化和節能降耗效果明顯。通過開展中央空調系統定期專項監測，實現了重點用能設備的有效監控，滿足了集團公司節能減排的要求，具有良好的社會效益。

6 結語

加強中央空調系統定期專項能耗監測，充分挖掘利用節能監測技術資源，通過開展能耗監測數據分析，找出系統運行過程中存在的問題，提出優化運行改進技術措施。根據主壓縮機系統的負荷發生變化，對冷凍水、冷卻水的需求量和冷卻塔需求的冷卻風量進行合理優化調整，達到提高系統運行效率和節能降耗的目的。實踐證明，只要問題分析準確，措施得當，定能收到良好的節能降耗效果。

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.012.016

2014-06-02）

朱益飛，高級工程師，1989年畢業于華東石油學院（生產過程自動化專業），從事油田節能新技術新工藝的研究開發與推廣應用工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山東省東營市仙河鎮勝利油田孤東采油廠技術質量監督中心，257237。