离心式冷水机组选型论证报告

离心式冷水机组选型论证报告

对离心式冷水机组进行选型，选型主要在开利、约克、麦克维尔、特灵等四家国际一流品牌中进行。

一、选择环保冷媒

对于冷水机组，冷媒是至关重要的部分，目前在使用的冷媒有三种R22，R123及R134A，根据蒙特利尔环保条约规定，R22对臭氧层有破坏，将于2010年在工业化国家停止使用此种冷媒的设备，2020年全面停产此种冷媒。我国作为发展中国家，R22将允许使用到2020年。R123因对人体有毒性威胁，会分解出一种致癌物质HCFC-133A，常温下为液态，不会挥发，一旦泄漏，对机房工作人员的身心健康威胁极大，将于2020年停止使用此种冷媒的设备，2030年全国停产此种冷媒。另外，若使用此种冷媒需在机房加设冷媒监测报警系统（REFRIGERANT MONITOR）及特殊的通风装置，并且冷媒排放管必须通至室外，会大大增加工程量，增加投资。R134A为绿色无氟环保型冷媒，无禁用年限，且三种冷媒因化学性质，物理性质不同，在同一台机组上是决不能相互替代的。目前，西欧，香港及日本等发达国家已禁用R123冷媒，世界上最大的冷媒生产公司已经停产R123冷媒。R134A冷媒是目前世界上最先进的环保型冷媒。

开利、约克、麦克维尔的离心机均选用R134A冷媒，只有特灵离心机全部采用R123冷媒，因此特灵的机型不在选择范围之内。

二、夏季需要低温冷冻水

制冷站现有2台制冷量为1518KW（冷冻水为）的螺杆式制冷机组，最低出水温度为5℃—10℃，主要用于夏季7月中旬—8月中旬，此时北京室外为高温高湿天气，最高温度达到38℃，相对湿度达到80%，为了让洁净空调机组在夏季极端天气下更有效的除湿，空调机组的进出水温度设计为6℃—11℃，考虑到沿途温升，制冷站的制冷机组供回水温度应为5℃—10℃，但是除了夏季7月中旬—8月中旬的时间外，其余时间（除冬季外）供回水温度应为7℃—12℃。

1#楼投入使用后，新增离心机组要补充原有螺杆机的制冷量，并与原有制冷机配合使用，但要能供应5℃—10℃冷冻水，开利的单级压缩机无法实现5℃—10℃的运行工况，必须采用双级制冷才能够实现，而该公司双级制冷压缩机是2013年新推出的针对R134A的的高效机型，面对市场的市场的考验尚需时日，由此推测，开利离心机面对的主要用户还是常规制冷用户，而非较低水温要求的用户。

约克和麦克维尔均能用单级压缩机实现5℃—10℃的运行工况，实现该工况也是选择离心机的必要条件之一。

三、全年供冷

此次选择离心机源于1#楼新增办公冷负荷、洁净厂房冷负荷、老化间冷负荷、数据机房冷负荷还有工艺设备的冷负荷共五种，除了办公冷负荷每年6月1日-9月1日启用外，其余都需要全年供冷，只不过不同季节需要的冷量不同罢了。

一般的制冷站主要在夏季供冷，供冷的范围主要是办公空调，运行的目的是为办公房间降温，工作时间段为每年的6月1日-9月1日

因为有了全年运行的、有恒温恒湿要求的洁净厂房，对制冷站运行时段又加上了春秋季。

2#楼运行时，已经启动了冬季制冷需求，但主要为前工艺线的工艺设备制冷提供一次冷源，还有冬天的室内设备发热不能用室外的新风冷量抵消，致使为空调机组提供少量冷冻水。而1#楼启用后，封测中心搬入1#楼，原来分散的冷量供给全部转到制冷站，集中供冷成为大势所趋。1#楼老化间、数据机房、封测中心工艺设备冷却还有需要部分冷量的空调机组，另外，2#楼特种器件部的冷量需求不变。基于这种考虑，在制冷站改造方案中提升了现有的

自有冷却系统，增加了一套自有冷却系统与之互备，同时，考虑到自由冷却可能不能维持足够低的冷水温度，还要考虑冬季启动制冷机，因此制冷机的选择必须考虑冬季运行工况。

全年供冷的制冷机主要有如下特点：①全年蒸发压力的变化较大。因为冷负荷与室外的温度和湿度有很大的相关性，因此夏季冷负荷较大，冬季冷负荷较小，春秋季的负荷介于两者之间，负荷的波动主要表现为蒸发压力的变化，负荷越大，蒸发压力越大，负荷越小，蒸发压力越小。②全年冷凝压力的变化较大。众所周知，七七二所的制冷站的冷却塔是开式横流塔，冷却系统的开式运行必然导致水温受室外气候的影响较大。夏季水温较高，冬季水温较低，而冷却水温与制冷机的冷凝压力正相关，因此全年冷凝压力的变化较大。

（补充实际考察三家制冷机是否有全年供冷的案例，并对工程案例情况进行分析，结合考察情况得出结论）

四、防止“喘振”

“喘振”是离心机的固有特性，当负荷降低时，压缩机吸气量减少到某一百分比时，离心机叶轮排气角度发生偏转，造成切线分量增大，法线分量减少，使得进入冷凝器的压力骤减，低于冷凝器的原有压力，使得气体逆向流动，使得吸气端进气流量增大，气体开始正向流动，又由于上述原因，再次发生气体逆流，如此形成气体的往复流动，就像人喘气一样，对压缩机产生振动，叫做“喘振”。发生“喘振”对离心机的各种密封伤害很大，很容易造成离心机损坏，因此是不允许离心机“喘振”运行的。

由上述分析得知，防止或缓解离心机发生“喘振”，主要是控制冷凝压力（简称CP）和蒸发压力（简称EP）的压差在一定范围内，即∆P=CP−EP，且∆P控制在一定额范围内。如公式所示，降低CP的办法是降低水温，加大冷却泵、冷却管道、冷却塔等冷却系统，严格控制水质等措施，提高EP的办法是增大负荷率；负荷率反应需求方特征，在第三节我们论述到全年共冷的部分负荷特性决定了提高EP的不可行性，因此，可以得出结论：降低CP 是控制喘振的关键。

闭式离心机的冷却水温太低，则制冷剂相对润滑油路不能维持正压（两者在一起），则电机润滑油容易进入制冷剂回路，造成电机亏油停机；但是冷却水温又不能太高，如果太高，则造成冷凝压力增高，使得喘振点提高，部分负荷能力下降，据开利数据最高可达到30%。另外，冷却温度越低越节能，越高越耗能，据不完全统计，每降低1℃冷却水温，可以节能3%，这样，对于运行工来讲，就将冷却温度限制在了一个狭小的空间，这个空间是23.8℃~31℃（此温度是一个经验数据），这就将我们陷入到了一个两难境地，让我们在（制冷机可靠性）VS（部分负荷能力+节能性）中间做出选择，这是一个困难的选择，打破这个选择的切入点在于引入开式结构，将油路和氟路彻底分开，这样就不用维持氟路对油路的正压了，就可以降低冷却水温了（最低可以达到12.8℃），部分负荷能力和节能性也得到了提高，可谓一举两得。

众所周知，降低∆P的方式除了降低CP，提高EP之外，还可以调节压缩机电机的转速，通过降低电机频率，减少冷凝压力和蒸发压力之差，同样起到了缓解“喘振”的作用。

（需要了解三家离心机是否均安装了防止喘振的热力旁通阀等设施）

（补充实际考察三家制冷机是否有全年供冷的案例，并对工程案例情况进行分析，结合考察情况得出结论）

五、冷却水温幅度较宽

由于动力区整体运行，制冷站的噪音较大，是按照巡视进行设计的，由于全年制冷的需求，冷却水温变动较大，要求离心机能够适应这种要求，以免增加运行管理的成本。

实现冷却水温的精准控制是一项较难的工作，因此从离心机的选型上，我们希望能更加“皮实”一些，能够适应各种变化的冷却水温，不能显得太过于“娇气”。

六、供电条件差