氨制冷系統(tǒng)

低壓系統(tǒng)因制冷系統(tǒng)供液方式不同而有很大差異。

根據(jù)向蒸發(fā)器供液的動(dòng)力，直接冷卻系統(tǒng)分直接膨脹供液、重力供液、液泵供液和氣泵供液等四種。

氨制冷系統(tǒng)直接膨脹供液

利用冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之差，將節(jié)流后的制冷劑直接送入蒸發(fā)器的供液方式，稱為直接膨脹供液。在制冷裝置中，它是應(yīng)用最早和最簡(jiǎn)單的供液方式。該方式的特點(diǎn)是 ：

①制冷設(shè)備少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，制冷劑充注量少，工程費(fèi)用低。

②節(jié)流生成的閃發(fā)氣體進(jìn)入蒸發(fā)器，使制冷效率降低。

③無(wú)氣液分離設(shè)備，容易發(fā)生濕行程。

④操作調(diào)節(jié)困難。隨冷凝壓力、蒸發(fā)壓力、負(fù)荷大小的變化，應(yīng)及時(shí)調(diào)整節(jié)流閥的開(kāi)啟度，這對(duì)使用手動(dòng)節(jié)流閥、靠人工調(diào)節(jié)的制冷裝置來(lái)講是不容易做到恰到好處的。同時(shí)，由于閃發(fā)氣體的存在，對(duì)并聯(lián)蒸發(fā)器的供液不容易均勻分配，使供液多的易濕行程，供液少的則出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。

氨制冷系統(tǒng)重力供液

重力供液主要用于氨制冷裝置。

1.工作原理

在節(jié)流閥和蒸發(fā)器、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)之間增設(shè)氨液分離器，并將其設(shè)在高于蒸發(fā)器的地方。節(jié)流后的兩相制冷劑先進(jìn)入氨液分離器被分離，分離下來(lái)的液體利用氨液分離器內(nèi)保持的液面和蒸發(fā)器之間高差形成的靜壓向蒸發(fā)器供液，故稱之為重力供液。

2.供液高差的確定

氨液分離器內(nèi)正常液面和蒸發(fā)器之間的高差取決于流動(dòng)阻力的大小，供液高差過(guò)小，不足以克服阻力，供液不通暢；供液高差過(guò)大，液柱靜壓對(duì)蒸發(fā)溫度的影響加大。因此，為了保證既能向蒸發(fā)器正常供液，又不至于嚴(yán)重影響蒸發(fā)溫度，原則上講，該高差形成的靜壓在克服了總阻力之后，剩余壓差對(duì)蒸發(fā)溫度的影響不超過(guò)1℃。如不同蒸發(fā)回路所要求的剩余壓差值分別為 ：

-33℃回路：≯5KPa

-28℃回路：≯6KPa

-15℃回路：≯12KPa

實(shí)際計(jì)劃中氨液分離器正常液面可高于蒸發(fā)器最長(zhǎng)層管子0.5~2m，常取1.5m。

3.機(jī)房氨液分離器的設(shè)置

重力供液的回氣系統(tǒng)屬下列情況之一時(shí)，應(yīng)在氨壓縮機(jī)房?jī)?nèi)增設(shè)氨液分離器：①兩層及兩層以上的庫(kù)房；②設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的制冰池；③庫(kù)房氨液分離器與氨壓縮機(jī)房的水平距離大于50m時(shí)。

也就是說(shuō)，為了提高壓縮機(jī)運(yùn)行的安全性，必要時(shí)設(shè)機(jī)房氨液分離器，對(duì)庫(kù)房氨液分離器不承擔(dān)向蒸發(fā)器供液的任務(wù)，不必保持一定液面。

4.氨液分離器的數(shù)量

按庫(kù)房、機(jī)房氨液分離器分別確定。

①機(jī)房氨液分離器的數(shù)量取決于蒸發(fā)回路數(shù)、冷間數(shù)及層數(shù)。不同蒸發(fā)回路應(yīng)分別設(shè)置；多層庫(kù)房應(yīng)分層設(shè)置；同一蒸發(fā)回路的多個(gè)冷間可以合用一個(gè)，也可以分別設(shè)置。

②機(jī)房氨液分離器的數(shù)量主要取決于蒸發(fā)回路數(shù)，需要設(shè)置時(shí)，在滿足氣液分離的條件下，一個(gè)蒸發(fā)回路設(shè)一個(gè)即可。

5.分調(diào)節(jié)站的設(shè)置

一個(gè)氨液分離器對(duì)多個(gè)冷間或多組蒸發(fā)器供液時(shí)，為便于操作管理，設(shè)置分調(diào)節(jié)站。分調(diào)節(jié)站按制冷劑流過(guò)時(shí)的相態(tài)分液體分調(diào)節(jié)站、氣體分調(diào)節(jié)站；按融霜功能分帶熱氨融霜和不帶熱氨融霜的分調(diào)節(jié)站。兩種型式的調(diào)節(jié)站均由總管、支管、截止閥、壓力表等組成，其中支管的數(shù)量由冷間和蒸發(fā)器的數(shù)量而定。原則上一間一根供液一根回氣；對(duì)于采用不同型式蒸發(fā)器的冷間，可分別供液并聯(lián)回氣，或分別供液分別回氣。

簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的分調(diào)節(jié)站，閥門(mén)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但任何一個(gè)蒸發(fā)器融霜時(shí)，同一蒸發(fā)回路的其他蒸發(fā)器都不能降溫，且需要有另一個(gè)蒸發(fā)回路存在，以提供熱源。對(duì)于不需要經(jīng)常融霜的冷間可以考慮選用，如凍結(jié)物冷藏間。

6.排液桶、低壓貯液桶的連接

排液桶、低壓貯液桶的構(gòu)造相同，用途稍有不同。排液桶主要用于容納沖霜排液，低壓貯液桶則是收集個(gè)容器分離下來(lái)的液體。早些年建的冷庫(kù)中，有這兩種都設(shè)的。后來(lái)，為簡(jiǎn)化系統(tǒng)采取了一桶兩用的設(shè)計(jì)方式。

7.蒸發(fā)器制冷劑流向

由于重力供液的供液壓力不是很大，蒸發(fā)器制冷劑流向必須采用下進(jìn)上出，即液體從蒸發(fā)器底部進(jìn)入，回氣從頂部接出。

8.特點(diǎn)

重力供液有以下特點(diǎn) ：

①改善了直接膨脹供液的不足。

②液柱靜壓對(duì)蒸發(fā)溫度有影響。

③蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑流速慢，放熱系數(shù)較低，且其中的積油不易被沖出來(lái)。

④氨液分離器、分調(diào)節(jié)站布置較分散，不便于集中管理。

⑤需加建閣樓或占穿堂等使用面積放置氨液分離器，土建費(fèi)用增加。

高壓系統(tǒng)可分為三部分：壓縮部分、冷凝部分和調(diào)節(jié)部分。

氨制冷系統(tǒng)壓縮部分

壓縮部分由壓縮機(jī)、吸排氣管、雙級(jí)系統(tǒng)的中間冷卻器等組成。

1.單級(jí)壓縮

僅有一個(gè)蒸發(fā)回路時(shí)，壓縮部分配連比較簡(jiǎn)單，把吸、排氣管和壓縮機(jī)連接即可。用于切斷機(jī)器與系統(tǒng)連接的閥門(mén)常為兩排，下排為機(jī)器自帶的吸、排氣閥，上排為設(shè)計(jì)時(shí)加的，其作用是便于更換壓縮機(jī)、修理單向閥。在設(shè)置反向運(yùn)轉(zhuǎn)裝置的機(jī)器上則是必需的。

制冷系統(tǒng)有兩個(gè)或多個(gè)蒸發(fā)回路時(shí)，各自回路的機(jī)器首先要滿足能對(duì)各自系統(tǒng)降溫，在此基礎(chǔ)上，尚應(yīng)考慮在特殊情況下也可以承擔(dān)其他蒸發(fā)回路的降溫任務(wù)。即在不設(shè)備用機(jī)器的前提下，通過(guò)增設(shè)少量的管道、閥門(mén)使各系統(tǒng)之間配連靈活。這樣，提高了制冷裝置的可靠性，也增加了機(jī)器調(diào)度的靈活性。但應(yīng)注意，不要過(guò)多地增設(shè)過(guò)橋閥和連接管，以免使系統(tǒng)復(fù)雜化，既浪費(fèi)了材料，又增大了阻力，實(shí)際使用價(jià)值也不大。

2.雙級(jí)壓縮

如前所述，雙級(jí)壓縮是把兩臺(tái)或多臺(tái)壓縮機(jī)（或一臺(tái)壓縮機(jī)的高、低壓缸）串聯(lián)運(yùn)行，再設(shè)置中間冷卻器用以降低高壓級(jí)壓縮機(jī)吸入氣體的溫度，從而降低了高壓級(jí)壓縮機(jī)排氣溫度、改善了運(yùn)行狀況。有的中間冷卻器還可起到分油和對(duì)高壓液體制冷劑進(jìn)行過(guò)冷的作用。雙級(jí)壓縮有配組雙級(jí)和單機(jī)雙級(jí)兩種型式。

兩臺(tái)低壓級(jí)壓縮機(jī)一臺(tái)高壓級(jí)壓縮機(jī)配組構(gòu)成的雙級(jí)壓縮系統(tǒng)，正常工作時(shí)做雙級(jí)壓縮。為了提高運(yùn)行的靈活性，可在其中一臺(tái)低壓級(jí)壓縮機(jī)排氣管上增設(shè)一段連接管和閥件，這樣可把任一臺(tái)低壓級(jí)壓縮機(jī)改成單級(jí)機(jī)運(yùn)行。此時(shí)注意電動(dòng)機(jī)應(yīng)能滿足大功率的要求。

單機(jī)雙級(jí)壓縮是集高壓氣缸、低壓氣缸為一體的壓縮機(jī)，稱為單機(jī)雙級(jí)壓縮機(jī)。用一臺(tái)單機(jī)雙級(jí)機(jī)就能完成雙級(jí)壓縮。低壓氣缸吸入低壓氣體加壓至中壓排入中間冷卻器，再被高壓缸吸入壓縮至冷凝壓力排至排氣管。

配組雙級(jí)、單機(jī)雙級(jí)壓縮各有特點(diǎn)，其中配組雙級(jí)可通過(guò)搭配選型取得較理想的理論排氣量的比值，從而使其實(shí)際工況接近最佳工況，又可改為單級(jí)運(yùn)行，調(diào)度靈活性強(qiáng)。單機(jī)雙級(jí)機(jī)則在初次投資、機(jī)器占地面積、單位功率制冷量和操作管理方面具有優(yōu)勢(shì)，其配連靈活性只能在兩個(gè)不同蒸發(fā)回路之間考慮。

3.綜合系統(tǒng)

既有單級(jí)壓縮、又有雙級(jí)壓縮的制冷系統(tǒng)在實(shí)際制冷裝置中是很常見(jiàn)的，其機(jī)器、管道配置方案，除了要滿足各自回路的需要，還可考慮在不同蒸發(fā)回路之間能互相切換，靈活應(yīng)用。

反向運(yùn)轉(zhuǎn)裝置的設(shè)置：反向運(yùn)轉(zhuǎn)就是通過(guò)壓縮機(jī)吸、排氣管的調(diào)換，將高壓系統(tǒng)的制冷劑氣體輸入低壓系統(tǒng)，把高壓系統(tǒng)抽成真空狀態(tài)，以便于檢修等使用。由于該裝置的不常用性，整個(gè)制冷系統(tǒng)設(shè)一個(gè)即可，且最好設(shè)在單級(jí)機(jī)上。

氨制冷系統(tǒng)冷凝部分

冷凝部分由油分離器、冷凝器、貯液器及相關(guān)的閥件、管道構(gòu)成。

壓縮機(jī)排出的高壓過(guò)熱蒸氣先經(jīng)排氣管進(jìn)入油分離器，分離出來(lái)的氨氣進(jìn)入冷凝器被冷卻介質(zhì)冷卻液化，氨液再經(jīng)下液管流入貯液器。這部分管道配置和冷凝器、油分離器等設(shè)備的型式有關(guān)。但無(wú)論何種配置，都必須保證制冷劑氣體能冷凝成液體并在系統(tǒng)中順利循環(huán)。

1.油分離器的配置

根據(jù)油分離器的型式不同有以下幾種

①填料式油分離器的配置。填料式油分離器是利用過(guò)濾作用來(lái)分離油滴的，分離效果較好，但阻力較大。它的管路配置簡(jiǎn)單，但不同廠家生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)不一樣，連接時(shí)注意分清進(jìn)、出氣口的位置。

②洗滌式油分離器的配置。洗滌式油分離器是氨系統(tǒng)專(zhuān)用設(shè)備，在底部保持一定液位，主要利用氨液洗滌、冷卻等作用使油滴分離。因此，油分離器下部設(shè)有一個(gè)供液接口，與冷凝器下液管連接，以保證對(duì)油分離器的供液。

③離心式油分離器的配置。離心式油分離器利用氣流呈螺旋形流動(dòng)時(shí)的離心力使油滴分離，適用于大型機(jī)器。

當(dāng)系統(tǒng)有幾臺(tái)油分離器時(shí)應(yīng)采用并聯(lián)連接，并注意進(jìn)氣量的均勻。油分離器分離下來(lái)的油一般經(jīng)放油管進(jìn)入集油器。

2.冷凝器的配置

氨系統(tǒng)常用立式、臥式和蒸發(fā)式冷凝器，冷凝器的管接口，除了進(jìn)氣、出液口，考慮到安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面的因素，實(shí)際又增加了均壓、放空氣、放油等接口，這些接口與相對(duì)應(yīng)設(shè)備之間應(yīng)正確連接。

對(duì)于蒸發(fā)式冷凝器的連接，由于制冷劑通過(guò)冷凝器時(shí)產(chǎn)生的阻力損失較大，所以在管道連接時(shí)有別于立式、臥式冷凝器，應(yīng)采取一些具體措施。

3.貯液器的配置

在制冷裝置中，制冷系統(tǒng)經(jīng)常處在變負(fù)荷下工作，冷凝液直接通過(guò)節(jié)流閥供給蒸發(fā)器很難準(zhǔn)確控制。當(dāng)蒸發(fā)量小于冷凝量時(shí)，會(huì)有一部分液體積存于冷凝器中而占去一定的冷凝面積；當(dāng)蒸發(fā)量大于冷凝量時(shí)，又將會(huì)有高壓氣體進(jìn)入蒸發(fā)器而導(dǎo)致制冷系統(tǒng)紊亂。所以，在冷凝器后設(shè)貯液器就成了必要。貯液器的主要功能是：貯存冷凝液，調(diào)節(jié)和平衡熱負(fù)荷與制冷劑之間的需求關(guān)系；在制冷裝置高低壓系統(tǒng)之間起著液封作用，防止高壓氣體進(jìn)入供液管中；容納冷凝器下流液體，防止冷凝液占冷凝面積而使冷凝壓力上升；在設(shè)備維修時(shí)貯存制冷劑等。

貯液器的配置有通過(guò)式和漲縮式兩種方案，其中通過(guò)式制冷系統(tǒng)的總循環(huán)量都從貯液器通過(guò)，是廣泛采用的方式。當(dāng)蒸發(fā)量與冷凝量相等時(shí)，冷凝液不經(jīng)貯液器直接送往節(jié)流閥。只有蒸發(fā)量與冷凝量不平衡時(shí)，貯液器才起調(diào)節(jié)作用。該方案的特點(diǎn)是：當(dāng)環(huán)境溫度高于冷凝溫度時(shí)，可保持冷凝液的過(guò)冷度，且對(duì)冷凝器和貯液器的安裝高差要求較小，常用于高度受限、機(jī)艙溫度較高的船用制冷裝置。但容易將液體中的油帶入低壓系統(tǒng)，對(duì)習(xí)慣于操作通過(guò)式布置的人來(lái)說(shuō)，需注意操作上的區(qū)別。

4.空氣分離器的配置

空氣分離器用于排除制冷系統(tǒng)中不凝性氣體（主要是空氣）?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)使用的有臥式套管式、立式盤(pán)管式和自動(dòng)式空氣分離器三種型式。前兩種的管道配置其連接要求是：

①供液管可從總調(diào)節(jié)站或空氣分離器附近的高壓液管接出，節(jié)流后作為空氣分離器的冷源。

②回氣管應(yīng)接在蒸發(fā)溫度較低、制冷工況穩(wěn)定、經(jīng)常工作的蒸發(fā)回路的回氣管道上，不得直接與吸氣管連接，以免供液多時(shí)發(fā)生濕行程。

③混合氣體管應(yīng)接自貯液器和冷凝器。由于貯液器的液封作用，使進(jìn)入制冷系統(tǒng)的不凝性氣體積聚在冷凝器和貯液器中，故應(yīng)從這兩個(gè)設(shè)備接出混合氣管至空氣分離器。有的立式冷凝器有上、下兩個(gè)放空氣接頭。這是因?yàn)樵谝欢▔毫ο?，溫度低處空氣含量大，立式冷凝器工作時(shí)，出液口附近溫度最低，由此處放空氣是合適的。在停止工作時(shí)，則可從上部的出口放空氣。

④放空氣管用管道接入水中。

⑤對(duì)于被冷凝下來(lái)的液體的處理，臥式是內(nèi)部循環(huán)使用，立式可接到空氣分離器供液管上循環(huán)使用，也可利用高差進(jìn)入貯液器。

5.集油器的配置

在氨制冷系統(tǒng)中，潤(rùn)滑油隨制冷劑進(jìn)入冷凝器、蒸發(fā)器等換熱設(shè)備中是很不利的。為了減少油對(duì)換熱設(shè)備的影響，凡有可能積油的設(shè)備都設(shè)有放油接口并通過(guò)放油管與集油器接通，由集油器實(shí)施放油。集油器上部的減壓管用于降低集油器內(nèi)的壓力，使油氨混合物中的氨液在低壓下吸熱氣化而使油、氨分離，氨氣被抽走，油則留在集油器內(nèi)而后放出。較大的制冷系統(tǒng)可設(shè)兩個(gè)集油器，將高、低壓設(shè)備分開(kāi)使用。

對(duì)多臺(tái)冷凝器、油分離器、貯液器的配置，應(yīng)采用并聯(lián)連接，并在貯液器上加設(shè)液相、氣相均壓管。

氨制冷系統(tǒng)調(diào)節(jié)部分

調(diào)節(jié)部分主要指總調(diào)節(jié)站的設(shè)置。在制冷系統(tǒng)中，把能控制高壓液體分配的閥門(mén)集中起來(lái)，再配備一些顯示儀表構(gòu)成總調(diào)節(jié)站?？傉{(diào)節(jié)站的結(jié)構(gòu)型式因供液方式、壓縮級(jí)數(shù)等不同而異。

1.單級(jí)壓縮總調(diào)節(jié)站

單級(jí)壓縮總調(diào)節(jié)站，直接膨脹供液常把節(jié)流閥設(shè)在調(diào)節(jié)站上，由此控制、節(jié)流、降壓；液泵、重力供液一般在低壓循環(huán)桶、氨液分離器上采用浮球閥或自動(dòng)供液，調(diào)節(jié)站上不設(shè)節(jié)流閥，之用截止閥控制。為了維修方便，可在經(jīng)常檢修的節(jié)流閥前后加設(shè)截止閥。但隨之帶來(lái)的是閥件數(shù)的增加、阻力的增大和系統(tǒng)的復(fù)雜化，所以，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置。

2.雙級(jí)壓縮總調(diào)節(jié)站

雙機(jī)壓縮時(shí)總調(diào)節(jié)站分高、低溫兩部分，中間用過(guò)橋閥溝通。高溫部分液體來(lái)源有高壓貯液器、加氨站等；去向?yàn)楦哒舭l(fā)溫度供液、中間冷卻器供液和蛇形盤(pán)管供液等。低溫部分液體來(lái)源為中間冷卻器蛇形盤(pán)管過(guò)冷液體、排液桶排液等；去向?yàn)榈驼舭l(fā)溫度供液。

對(duì)于比較簡(jiǎn)單的制冷系統(tǒng)，也可不設(shè)總調(diào)節(jié)站。

1 總則

2 制冷設(shè)備的安裝

3 閥門(mén)、自控元件及儀表安裝

4 氨制冷系統(tǒng)管道的安裝

5 氨制冷系統(tǒng)是奧運(yùn)年

7 制冷設(shè)備和管道防腐及保冷

8 氨制冷系統(tǒng)灌氨

9 氨制冷系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)

10 工程驗(yàn)收

附：條文說(shuō)明

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了氨制冷系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于以氨為制冷劑的制冷系統(tǒng)。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了氨制冷系統(tǒng)安全等級(jí)評(píng)價(jià)的基本規(guī)定、評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)體系、評(píng)價(jià)程序、評(píng)價(jià)等級(jí)管理及評(píng)價(jià)條款。適用于以氨為制冷劑的直接制冷系統(tǒng)及以氨為制冷劑、無(wú)相變介質(zhì)為載冷劑的間接制冷系統(tǒng)的安全等級(jí)劃分與評(píng)價(jià)。有利于提高氨制冷系統(tǒng)流通率，促進(jìn)氨制冷系統(tǒng)安全企業(yè)規(guī)范健康發(fā)展。