磁懸浮離心式冷水機組在藥企節(jié)能改造中的應(yīng)用分析

朱強

（廣州白云山潘高壽藥業(yè)股份有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

在我國，使用中央空調(diào)的公共建筑達到50%以上。但是，中央空調(diào)高能耗、二次污染嚴重，這些問題也一直制約著中央空調(diào)的推廣。所以，如何降低中央空調(diào)的能耗成為各界關(guān)注的重點。磁懸浮離心式冷水機組自2001年商用以來就因其節(jié)能效果好、壽命長、噪音低等特點而被市場所接受。基于此，以某醫(yī)藥企業(yè)為研究對象，對磁懸浮離心式冷水機組的應(yīng)用問題進行研究[1-2]。

1 磁懸浮離心式冷水機組技術(shù)

磁懸浮冷水機使用磁懸浮軸承，通過磁力作用讓轉(zhuǎn)子處于懸浮狀態(tài)，設(shè)備在工作時沒有機械接觸，不會產(chǎn)生摩擦損耗。所以磁懸浮冷水機沒有潤滑系統(tǒng)，同時因沒有摩擦損耗，設(shè)備的各項性能也會提高，制冷效率提升、工作范圍較大，且機組的體積小、噪音低、壽命長。磁懸浮軸承是磁懸浮離心式冷水機組的核心。系統(tǒng)采用永磁高速電機直接驅(qū)動，具有變頻調(diào)速功能，壓縮機可以在部分載荷的情況下進行變速運行，使壓縮機處于高效壓縮狀態(tài)。同時，永磁同步電動機直接傳統(tǒng)系統(tǒng)具有控制簡單、動態(tài)性好等優(yōu)勢，適合頻繁啟動或者變速運行的狀態(tài)。

特點一：無油污損耗。和傳統(tǒng)離心機相比，磁選機不需要潤滑系統(tǒng)，沒有潤滑油，因此潤滑油不會進入換熱器中，也就不會對熱換器產(chǎn)生熱阻，提高了系統(tǒng)的換熱效率。實踐數(shù)據(jù)顯示，冷水機組潤滑油對系統(tǒng)的能效高達3.2%，油污造成的性能衰退是機組性能衰退的主要因素。磁懸浮冷機沒有潤滑油系統(tǒng)，也就避免了潤滑油給冷機性能衰退帶來的影響[3]。

特點二：調(diào)解范圍大。磁懸浮冷機沒有潤滑系統(tǒng)，所以不存在潤滑油回油壓差問題，變頻調(diào)解范圍較大，可以從10%負荷到滿負荷的無級調(diào)解，運行效率更高。

特點三：體積小。磁懸浮冷機工況狀態(tài)時沒有摩擦，壓縮機轉(zhuǎn)速更高。磁懸浮冷機壓縮機的轉(zhuǎn)速最高可以達到38000r/min，所以壓縮機葉輪的尺寸較小，體積與重量也比傳統(tǒng)離心機更小。

特點四：噪音低。磁懸浮冷機的振動小，所以工作狀態(tài)下的噪音也很低，滿載噪音也僅在65分貝左右。

特點五：使用壽命長。磁懸浮冷機沒有潤滑油系統(tǒng)，不用進行潤滑油部分的維護與檢修，所以系統(tǒng)的可靠性與壽命大大提高。

2 某藥企節(jié)能改造技術(shù)背景

某藥企綜合樓生產(chǎn)車間中央空調(diào)系統(tǒng)于2003年底投入使用，投入使用已經(jīng)15年，經(jīng)過實地檢測發(fā)現(xiàn)，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行狀況正常，可保持正常使用；但制冷系統(tǒng)冷量衰減嚴重，大部分設(shè)備老化，有相當(dāng)大部分的零配件已難以購買，造成設(shè)備維修不及時，無法正常投入使用，對生產(chǎn)車間的溫濕度要求產(chǎn)生一定影響，已無法完全保證車間生產(chǎn)環(huán)境。通過現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，部分制冷主機冷量衰減嚴重，系統(tǒng)效率COP不到3.5，整個制冷系統(tǒng)冷量衰減達12%以上，造成系統(tǒng)運行能耗非常高，嚴重浪費能源[4]。

3 藥企原有冷水機組概況

某藥企綜合樓生產(chǎn)車間中央空調(diào)系統(tǒng)供冷由一個常規(guī)制冷系統(tǒng)和13個空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，主要為綜合樓生產(chǎn)車間提供冷量，保證生產(chǎn)車間溫濕度生產(chǎn)環(huán)境符合GMP要求。其中常規(guī)制冷系統(tǒng)配有五臺制冷主機及相對應(yīng)的冷卻塔、冷卻泵、冷凍泵、各連接管道等設(shè)備；空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)配有13個與各生產(chǎn)車間潔凈區(qū)相對應(yīng)的風(fēng)柜、通回風(fēng)管道、高效過濾器等設(shè)備[5]。

4 改造方案設(shè)計

為節(jié)約制冷系統(tǒng)運行成本，結(jié)合某藥企對供冷要求實際情況，通過對國內(nèi)外現(xiàn)行節(jié)能制冷系統(tǒng)調(diào)查研究及科學(xué)分析，確定對綜合樓舊常規(guī)制冷系統(tǒng)中的3#、4#、5#舊制冷主機置換為二臺全新磁懸浮制冷主機，并更換相應(yīng)配套設(shè)施。

4.1 項目建設(shè)目標和項目建設(shè)主要內(nèi)容

預(yù)期目標是提高系統(tǒng)COP和使用冷氣的質(zhì)量以及制冷設(shè)備的安全性，保證綜合樓生產(chǎn)車間溫濕度生產(chǎn)環(huán)境符合GMP要求；降低中央空調(diào)制冷系統(tǒng)能耗成本，中央空調(diào)制冷系統(tǒng)年運行費用降低56萬元。

拆除原有3、4、5號機組及對應(yīng)的冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、配電柜，保留1、2號機組及對應(yīng)的冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、配電柜，并在原有基礎(chǔ)上安裝2臺制冷量為1231KW（350RT）的磁懸浮無油變頻離心機組用于車間制冷，并更換相應(yīng)的冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔及配電柜[6]。

表1 項目主機設(shè)備型號

本項目所選擇BSMW1231VID1FSA1磁懸浮離心式冷水機組主要基于以下幾點考慮：

一是節(jié)能效果好。機組在部分載荷工況下，峰值效率COP可以達到12.根據(jù)預(yù)算，系統(tǒng)全年的能耗比原冷水機組節(jié)電率可以達到30%左右。

二是改項目的日常維護費用較低。磁懸浮機組系統(tǒng)的運行部件少，且沒有潤滑系統(tǒng)，所以不需要進行主機清洗，系統(tǒng)清洗簡單，單次清洗費用2000元以內(nèi)；

三是系統(tǒng)的運行噪音小。磁懸浮機組沒有機械摩擦，設(shè)立有氣墊進行振動阻隔，所以本項目所選擇磁懸浮機組的壓縮機噪音小于77分貝。

四是啟動電流低。大螺桿機組配置的電機很大，在設(shè)備啟動瞬間會產(chǎn)生較高的電流。本項目原有系統(tǒng)電機啟動時最大電流達到500A。采用磁懸浮離心式冷水機組之后，系統(tǒng)啟動采用壓縮機變頻軟啟動模式，啟動電流不到6A，不需要設(shè)計電網(wǎng)防護措施[7]。

五是本項目機組采用環(huán)保冷媒R134a，對臭氧層的損耗值為0，為正壓型冷媒，不存在空氣進入系統(tǒng)的危險。

5 改造效益分析

經(jīng)過前期的穩(wěn)定運行，中央空調(diào)制冷系統(tǒng)總體能耗下降明顯，系統(tǒng)效率COP根據(jù)現(xiàn)實際運行工況高達6.5以上，節(jié)能效果非常顯著；項目完成改造后，降低了制冷系統(tǒng)能耗成本，提高了使用冷氣的質(zhì)量和制冷設(shè)備的安全性，保證了綜合樓生產(chǎn)車間溫濕度生產(chǎn)環(huán)境符合GMP規(guī)范要求，完成了預(yù)定的目標。

5.1 經(jīng)濟效益情況

本項目于2019年2月開始申請立項，至2019年9月全部完工 ，為期8個月。通過上述數(shù)據(jù)對比，計算出中央空調(diào)制冷系統(tǒng)改造后平均每月用電量節(jié)省48846.67kw/h，項目實施一年后為公司節(jié)省中央空調(diào)制冷電量能耗高達563820kw/h。通過上述分析，中央空調(diào)制冷系統(tǒng)改造后經(jīng)濟效益顯著；同比往年，預(yù)計每年可節(jié)省電量能耗超過56萬度，預(yù)計收回成本年限：2901195元÷563820度=5.15年，達到了項目預(yù)期目標[8]。

表2 中央空調(diào)系統(tǒng)改造前后經(jīng)濟效益分析表

5.2 社會效益情況

（1）項目的實施，提高了使用冷氣的質(zhì)量和制冷設(shè)備的安全運行。通過淘汰老舊、高能耗設(shè)備，不但有助于提高設(shè)備運行的安全性，同時相應(yīng)提高了設(shè)備自動化水平、設(shè)備管理水平、維修技術(shù)水平，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才；降低企業(yè)生產(chǎn)成本，節(jié)能降耗，響應(yīng)國家的節(jié)能減排降耗政策，對社會貢獻一份力量。

（2）進一步確保我司生產(chǎn)車間溫濕度生產(chǎn)環(huán)境更加符合GMP規(guī)范要求，確保所產(chǎn)藥品完全符合國家標準要求，對國家社會、對用藥患者作出最有力的質(zhì)量保障承諾。

6 結(jié)論

通過工程實際應(yīng)用可以看出，磁懸浮離心式冷水機組與傳統(tǒng)機械式冷水機組相比具有能耗低、壽命長、體積小、變速范圍廣等特點。因此，未來磁懸浮冷水機組將會有更加廣闊的應(yīng)用前景。