淺談冷凍機低負荷、低壓差工況下的改進技術

孫丹紅

摘要：冷凍機是壓縮制冷設備中極為重要的組成部分之一，而如何解決冷凍機在低負荷、低壓差工況下的工作弊端，是改進冷凍機工作效率的方法之一，所以本文就低負荷與低壓差情況下冷凍機的工作效用進行了分析，然后對冷凍機的改進進行了探討。

關鍵詞：冷凍機;低負荷與低壓差;分析與改進;

1.冷凍機工作原理與故障分析

1.1冷凍機的工作原理

通常情況下，冷凍機的工作原理是將冷凍機中的空氣冷卻至特定的溫度以下，這樣，空氣中的水汽便會因為溫度的原因立即凝結成水。然后將凝結形成的水排除，再通過特定的加熱設備進行加熱，便可獲得含水量較少（低濕度）的空氣。這樣便達到了制冷的效果。空氣的冷卻來源一般可使用冷凍機中的冰水、冷媒或鹵水，而冷凍機常用的制冷劑一般是氟里昂、溴化鋰、氨、氯甲烷等，其中氟里昂可以按不同的氣化溫度和不同的化學分子式分為多種不同的形式。而大多數的制冷劑可用于三種情況下，一是低壓（冷凝壓力小于0.3-0.3MPa）高溫（蒸發溫度大于0℃）、二是中壓（冷凝壓力1-2MPa）中溫（蒸發溫度0—-50℃），三是高壓（冷凝壓力大于2MPa）低溫（蒸發溫度小于-50℃）的三種不同的制冷系統里。

1.2低負荷工況下的分析

一般情況下，當用戶所需的冷負電荷量與冷凍機的實際的制冷量相差較大時，便會使得冷凍機出水口的冷凍水溫度逐步達到跳機值，而一旦達到跳機值，冷凍機便會自動跳停。然而，用戶所提供的熱量卻不會因為這個原因而減少或停止，熱量逐步累積，當熱量累計到一定值時，便會使得冷凍機自動開啟，而這個過程往往只需要短短的20分左右。這個過程就會造成冷凍機頻繁的啟動停止。對冷凍機造成了極大的傷害，在一定程度上會減少冷凍機的使用壽命。

當然，這個過程一般發生在冬季冷凍機運行或停堆維修期間。這是由于冷卻水一般是有RCW系統中的海水進行提供。而冬季海水溫度較低，在蒸發的壓力不變的情況下，冷凍機的冷凝壓力降低從而導致制冷劑的循環量與冷凍機的制冷量增加。所以，在長時間低負荷情況下，冷凍機是無法穩定運行的，而工作人員想要使得冷凍機運行較為正常，就必須采取必要的手段，對冷凍機低負荷工況下的在運行進行維護或修改。當然，冷凍機的自動跳停是工作人員對保護冷凍機，防止冷凍機結冰的手段之一，這是因為在水溫接近設定值時，冷凍機會自動降低電荷量，低負荷工況下，溫度容易下降至設定的溫度以下導致冷凍機跳停。而在考慮這一環節的基礎上，工作人員需要使得冷凍機的冷負荷與用戶所需的冷負荷相匹配，才能夠達到在低負荷情況下冷凍機改進的目的[1]。

1.3低壓差工況下的分析

△P≥70kPa是保證液態制冷劑流量的冷凍機蒸發壓力與冷凝壓力的壓力差，而“低壓差工況”就是指冷凍機蒸發壓力與冷凝壓力間的壓力差小于這個正常壓力差。在一般情況下，冷凍機正常運行是可以達到這個正常壓力差值的。然而當冷凍機處于冬季堆停的大維修期間，由于冷凍機油引射失敗，冷凍機蒸發器內的潤滑油無法及時回到油系統中或是再補充潤滑油時導致潤滑油大量的附著在制冷機上，導致制冷劑無法正常的蒸發。而這兩種情況，都會導致冷凍機由于低壓差自動跳停。

在冬季，RCW的水溫一般只有9攝氏度，而想要保證冷凍機蒸發壓力與冷凝壓力間的壓力差，目前只有通過人工手動調節冷凍水流量的方法。而只有辦證壓力差在70千帕左右，才能使得油引射正常發生，以此來保證冷凍機的正常運行[2]。

2.冷凍機在低負荷與低壓差工況下的調節方法

2.1目前的調節方法

一般情況下，想要減少冷凍機在低負荷、低壓差情況下的運作，可以通過調節冷凍機制冷量的大小來達到目的，而調節冷凍機的制冷量大小一般又是通過改變熱負荷的大小來實現的。在目前的條件下，想要進行改進，一般有以下幾種方法。

首先是人工手動調節進氣量，而這個一般是通過調節進氣管道上的進氣閥門的開度來實現的，因為通過調節進氣閥門的開度，可以改變壓縮機的性能。第二是使用可調節入口導流葉片。這是因為導流葉片的轉速是有預設定的，而又由于預旋的存在，壓力和流速的改變得以實現，進而達到調節制冷量的目的。第三可以通過改建壓縮機的轉速來實現。因為壓縮機的轉速一般是通過變頻調節來實現的，而在變頻調節后，電動機的轉速也會降低，這樣便變相的減小了電動機的運行功率，以此來實現減少制冷量的目的。最后，工作人員還可以改變蒸發器和冷凝器的基本參數來達到減少冷凍機制冷量的愿望。

2.2方法的改進

通過上文對目前方法的論述，可清楚地發現，目前的調節方法都是人工手動進行調節，這樣的調節方法存在著一定的安全隱患，比如，手動調節不一定能夠在調節時準確地把握調節的“度”，調節不到位可能達不到調節的原有效果，而調節過度往往又會影響冷凍機的正常運行等等。所以，方法的改進在目前來說不可缺少的。

而改進的措施一般有以下幾種，首先，控制系統可以在保證用戶安全的情況下適當的設置較大的冷凍水出水溫度與溫度設定點間的公差，及設置安全情況下的適當較大的靜止帶。第二，可以通過控制加載速率限制導葉運行速率。第三，可以加裝自動控制閥來控制冷卻水的流量。

3.結語

冷凍機在設計上有其不可避免的缺陷，所以，想要對其進行改進，必須通過觀察實際，反復試驗，才能達到最好的改進效果，才能提高冷凍機的運行效率。

參考文獻：

[1]何桂梁.冷凍機低負荷、低壓差工況下的分析和改進[J].中國核工業，2011，（11）：6-10.

[2]葉常瓊.冷凍機及操作[J].價值工程，2012，31（17）：319-320.