工业生产用冷水机组的水系统容量设计(共10页).doc

《工业生产用冷水机组的水系统容量设计(共10页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业生产用冷水机组的水系统容量设计(共10页).doc（10页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上工业生产用冷水机组的水系统容量设计专心-专注-专业 作者: 日期:工业生产冷水系统水容量的设计王南 杭州娃哈哈集团公司设备工程部下沙经济技术开发区14#大街摘要:本文详细叙述工业冰水系统水容量设计原则和原理,给设计师在设计冷冻水系统选择水箱和水罐时提供设计依据。关键词：冷水机组 水箱 系统最小水容量在工业生产中,负荷变化往往会比较大,在冷冻站的设计时，冷冻水系统如何配置冷水水箱（或闭式水罐）？是否要配置?配置多大为妥?这个问题实质上就是确定冰水系统的最小水容量,关于这个课题，很少有论文或者文献讨论，本文试做一些探讨。冰水系统的最小容量与下列几个因素有关：1、 负荷侧(

2、用户端）的要求温度精度，用户端的精度要求越高，水系统的容量越大。2、 负荷侧(用户端)的负荷波动率，波动幅度越大，速度越快，要求水系统的容量越大。3、 冷水机组（或者机群)的加卸载速度，加卸载速度越慢,要求系统的水容量越大。4、 系统水容量也要分为回水侧系统水容量和供水侧系统水容量,两个,实际上是存储低温水还是高温水的区别。作为保护冷水机组考虑的水箱一般放在系统的回水端,水箱在冷水机组的出水端也是有影响的，不过影响较小。5、 冷水机组有一个水温的变化率。超过这个变化率冷水机组将出现故障。冷水系统的水容量随不同的负荷特性,不同的机组特性而变化，并且这三者互相影响互相干扰,具体问题要具体分析，不能

3、一概以一个指标而确定。后续将用三个案例来说明这种相互间的影响。我们先来定义系统的概念:1. TS-机组启动之间的时间间隔(分钟MIN),是为了防止机组重复启动,避免频繁启动导致电机热积聚，一般工业用冷水机组这个值是30min指的是机组第一次启动到第二次启动之间的时间间隔,包含了降温运行时间TS和停机时间TS。2. VW-流体容积() 系统需要的最小系统水容量。3. 1-机组最小运行容量（KW),一般螺杆式压缩机为单机头的5左右。4. H2-系统的最小负荷(系统最小负荷)(W）,指的是机组在运行中系统产生的最小负荷。5. T-机组的控制器的不工作区域（) 下面的公式是假定机组始终在最小运行容量H

4、1工作,系统的最小负荷是2,TD是机组控制器的不工作区域：假设机组在5停机，而温度升到9再启动，那么TD=4；由于机组最小运行容量1 大于系统最小负荷 H2 将导致机组下降TD温度后停机,降温幅度为TD 的时间间隔我们建设为TS1TS1= 000 VW * TD *4.2 (KJ）(1-H)60-(1-1)T2000* VW* TD* .2 /H2/60 -(-2）T=TS1TS -(13)这样可以得到最小系统容量的公式：VW=/ TD(H-H2)TD/H270 -（-4)下面用一个专门的例子来说明： 案例一:假定一个700KW的系统使用一台螺杆机组,机组有两个35W的压缩机。流量为0m3/h

5、，并且系统最小负荷(H2)为35kw。 冷却器和机组相邻布置。是否必需一个冷冻水蓄水水箱?如果需要,需要多大的水箱？第一步是估计系统中流体的体积： 机组蒸发器=10L，管道容积为70， 冷却器盘管容积为55L。总的系统容积（V ）375L。假设有如下的系统参数: S (mi）H1 88(KW)= 35(K)T=4 () 代入到公式（-4)得到:V= 2.26m3因为系统的安全运行的最小水容量应该为60L而目前系统总的系统容积为5L 应配置一个至少水容量为85L的 水箱。如果不安装水箱会出现什么情况，这是值得考虑的。按照上述公式 我们倒过来计算机组的降温时间T,和机组的停机时间S S1=.9 m

6、in TS2= 3min 1.98分钟 系统将从9下降到5停机，停机3分钟后，系统水温升高到 9，发出开机请求,重复启动时间只有5分钟,显然机组重复启动时间缩短,对机组的使用是不利的,如果防重复启动时间固化为3分钟，那么水温将在第二次启动时候升高3,达到42 后开机。这是不允许,显然这个系统是失败的。最小机组容量(88K)比实际负荷大.5倍。甚至在最小的容量，机组会“过度冷却”冷冻水。供水温度会降到设定值以下,直到达到允许的最低温度,然后机组就会关闭。当机组关闭的时候，35KW的负荷会使冷冻水的温度升高，直到温度达到冷冻水不工作区域的上限。如果压缩机两次启动间的时间间隔还没有达到,机组不会启动

7、，而且冷冻水的温度会继续升高。这会导致很差的系统性能。缩短两次启动间的时间间隔可以解决性能的问题,但是会使机组的压力过大。反过来,增大两次启动间的时间间隔可以保护机组，但是会降低性能。案例二:仍旧使用上面的例子，但是系统负荷一直运行在6W。这时如何配置冷水箱的大小?假定单机头运行容量为0W，该机头分为三个能级,25%，50%，10%，（未安装5%电磁阀）0%运行容量=17W ，10运行容量=350KW。目前系统的负荷恒定在260W。试着分析最小的系统水容量？可以得知单个机头将在5%和0%这两个能级之间跳动运行。TS10* VW * 0 4. /（H02-)6 -(2-1)TS0= 000 V*

8、 D042 /(0-H0）/60 -(22)T01TS02 -（-3)这样可以得到最小系统容量的公式:VW0/TD/(H-H)TD0/(H0H0/70 -(2-4)其中：1. -机组不连续的上卸载能级跳动的时间间隔（分钟MIN),是为防止机组的上卸载处会发生“振荡”，并会导致不稳定的运行。2. VW-流体容积(3） 系统需要的最小系统水容量。3. H0-系统运行中介于两个能级之间的负荷，该处为60W.4. H01-机组在相邻较小能级的运行容量(KW),本案为17W.5. 02-机组在相邻较大能级的运行容量(KW）,本案为350W.6. T0-机组的能级控制器的不工作区域(),本案为2. 如果该

9、系统不做水箱,按照案例一,系统的水容量为0.375。在%上运行的时间是:T20.6in 后增载到10% 运行S0=0.58in 跳回到5能级，如此循环往复。假设按案例一配置水容量为1885 的水箱一座,使得最小水容量达到260L 。经过计算得到T01= 3.4min TS02= 3.72i 。如果以上能级使用滑阀,增加水箱后滑阀的活动速度明显减少,使得滑阀的寿命增加，如果是两台压缩机启动,第二台压缩机的启动次数会超过每小时8次，说明最小水容积仍旧不足。案例三：一台330冷吨的冷水机组,机组有3个机头，每个机头无极调节，系统负荷有330冷冻吨,为了分析问题方便，暂时假定该负荷全部为突变负荷,该负

10、荷间隔一个小时来一次,持续运行时间为半小时,假设没有任何生产线上和该机组的连锁控制装置,求最小系统水容量为多少合适？假定三机头冷水机组的运行逻辑是，当温度下降后，1个机头卸载需要分钟,然后停机头，第二个机头卸载，卸载5分钟，这样一步一步的卸载所有的机器。分析：对于该冷水机组导致工作恶劣的情况出现在，负荷突然消失后，可能使机组产生过冷而停机。首先由于突变负荷持续半个小时后,所有压缩机头均满负荷运行，假定整个回水系统为12,而整个的出水系统控制在。330冷吨的冻水循环量为20m3h。当负荷消失的瞬时点,假定机器仍维持出水温度7，假设在回水系统上有个20吨的回水罐(开始时候充满2水）混合，并且假定混

11、合非常充分,5分钟内进入到水罐的水7度.吨,分钟后水罐的水温下降到.7,按照这个水温,机组负荷应该为2.7/5=54，而5分钟的时间一个机头卸载完成，机组走在7的负荷,由于卸载速度跟不上,机组出口水温降低，使得回水箱中的混合水温进一步下降，极有可能造成机组过冷。有时由于水温降低过快，卸载速度来不及,造成低压停机或者过冷液击等事故,机组经常在这样的工况下运行,寿命不会长久。冷冻水系统中的冷冻水体积抑制和消除了负荷变化带来的影响。生产过程的负荷往往是最突然的,并且能使机组停机。当在一个很大的生产负荷下，一台末端的换热器关闭时(例如一板交连接的热侧介质突然关闭)，在机组上卸载能级处会发生“振荡”，可能会导致不稳定的运行。 如果负荷处在两级之间,那么机组将需要冷冻水的容积来“抑制”过冷或不够冷的冷冻水对机组的影响。某些情况是在负荷低于机组的最小容量的地方。在这种情况下,机组会反复使压缩机开和关来满足负荷的要求。如果系统中没有足够的流体，那么压缩机会因为启动过多而导致过度磨损。任何时候,设计者应该仔细的检查这个问题。因为不同的负荷情况,机组的不同控制逻辑,水罐或者水箱在系统中的位置的不同，甚至不同的机组配置结构都会对这个问题产生不同的影响。 王南 212年10月3日星期二