制冷机组制冷效率下降分析与应对

董金芝（唐山三友集团兴达化纤有限公司，河北　唐山　063305）

制冷机组制冷效率下降分析与应对

董金芝（唐山三友集团兴达化纤有限公司，河北唐山063305）

本文对制冷机组的工作原理进行分析，明确指出影响制冷机组高效经济运转的主要因素，并提出了相应的解决方案。

制冷机组；工作原理；制冷效率；经济分析；解决措施

制冷机组是我公司动力车间的重要设备，主要是为主车间的生产工序提供冷减水和冷冻水。随着设备运行时间的加长，制冷机组冷量供应愈显不足，甚至夏季高温环境下难以满足主车间的冷量需求。且制冷机组电机功率都较大，均在250KW以上，耗电量相当可观。因此发挥设备最大能力，使设备高效经济运转，不但能解决设备紧张问题，还能实现节能降耗。

1　制冷机组制冷过程分析

1.1制冷机组的工作原理

制冷机组是利用制冷剂（R22）状态变化时，伴随有吸热和放热的特性来实现制冷的。其循环过程是由蒸发器来的低温低压制冷剂蒸气经压缩机压缩后变成高温高压过热蒸气进入冷凝器与冷却水进行热交换，制冷剂成为温度与压力相对应的高压、常温饱和状态，进入节流阀后，受节流阻力的影响压力下降，温度降低，形成低压、低温过冷液体进入蒸发器完成一个循环周期。

1.2制冷机组的制冷效率

制冷机组的制冷效率一般用制冷系数来判断，制冷系数即单位质量制冷量与理论功之比。用COP表示。

COP=q0/w0=（h2～h1）/（h3～h2）

q0——单位质量制冷量（kJ/kg）w0——轴功率（kJ/kg）

h1——压缩机吸气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）

h2——压缩机排气状态制冷剂的比焓值（kJ/kg）；

h3——与冷凝压力对应的饱和液状态所具有的比焓值（kJ/ kg）

h4——节流后湿蒸气的比焓值（kJ/kg）

由此我们得出：单位制冷剂从冷冻水吸收的热量。②单位制冷剂吸收的压缩功。③单位制冷剂向冷却水释放的能量。

制冷系数（COP）=单位质量制冷量/单位制冷剂压缩功=①/ ②=q0/w0

2　影响制冷机组制冷效率的原因分析

2.1冷凝温度高对制冷机组制冷效率的影响

冷凝温度即冷凝器内制冷剂的饱和温度，吸气比容不变，制冷剂质量流量不变。单位质量制冷剂制冷的效果由2～1减小到2～1'，消耗的压缩功率增大到3'～2，COP值降低。

可以得出在蒸发温度不变的情况下，冷凝温度越高，单位质量制冷剂的制冷量越小，消耗的压缩功率越大，机组制冷系数降低。

同时，当蒸发温度为0℃时，冷凝温度30℃与40℃比较：

制冷量增加： 977～884=93KW

轴功率减少：221～186=35KW

因此降低冷凝温度是实践制冷机组高效运转的有效方法。

2.1.1冷却循环水温度高或冷却水量小

我车间制冷机组采用的的是卧式壳管式冷凝器，冷却介质为冷却水，制冷剂放出热量被冷却水带走。冷却循环水温度越高或冷却水量越小，冷凝温度越高，在蒸发压力不变的情况下，单位质量制冷剂制冷量减小，消耗的压缩功率越大。因此，冷却水温度高是影响制冷效率的主要因素。

2.1.2冷凝器的传热效果不好

制冷剂蒸气在冷凝器中冷凝液化时向冷却水放出热量，冷却水温度升高。冷却水温度不变，冷凝器换热温差越大，制冷剂冷凝温度越高。这样在蒸发压力不变的情况下，单位质量制冷剂制冷量减小，压缩机运行的轴功率就会增大。因此，制冷效率下降。

2.2蒸发温度降低对制冷效果的影响

蒸发温度即蒸发器内制冷剂的饱和温度，当吸气比容增大，制冷剂质量流量减小，单位质量制冷剂制冷效果由原来的2～1降为2'～1'，压缩功增大到3'～2'，COP值降低。

同时可以得出冷凝温度不变的情况下，蒸发温度越低，单位质量制冷剂的制冷量越低，消耗的压缩功率越大.机组制冷系数降低。

在冷凝温度不变的情况下，蒸发温度越高，单位质量制冷剂的制冷量越小，消耗的压缩功率越大，机组制冷系数降低。

根据表一查出当当冷凝温度为35℃时，蒸发温度0℃与～5℃比较：

制冷量增加：930～775=155KW

轴功率减少： 205～198=7KW

因此降低蒸发温度对制冷机组高效运转影响很大。

2.2.1蒸发器的传热效果不好

制冷剂蒸气在蒸发器中蒸发气化时从冷媒水水吸收热量，冷媒水温度降低。如果冷媒水温度不变，蒸发器换热温差越大，制冷剂从冷媒水吸收的热量越少，蒸发越少，蒸发压力越低，温度越低。这样在冷凝压力不变的情况下，单位质量制冷剂制冷量减小，压缩机运行的轴功率越大。因此，制冷效率下降。

2.2.2.油分离器分离效果不好

油分离器是负责将制冷机与润滑油分离的设备，如果分离不清，制冷剂中混有润滑油，最终停留在蒸发器内，大大影响蒸发器的换热效果，要得到相同温度的冷冻水，必须降低蒸发压力和蒸发温度。因此根据以上分析，机组制冷效率下降。

3　提高制冷机组制冷效率的有效措施

3.1降低冷却水温度

增加冷却塔开台是降低冷却水温度普遍方法。但在炎热的夏季，冷却塔冷却效果差，即便全开也难以满足温度需求。采取向冷却循环水池加入深井水降低冷却循环水温度的方法，可有效利用深井水冷量，使夏季冷却水温度降低3～5℃，制冷效率提升显著。

3.2合理控制冷却水泵运行

冷却水的流量每减少20%，机组的能耗就上升3%，但过多的冷却水量又会增加冷却水泵能耗。因此需根据制冷机组负荷平衡冷却水流量。采用冷却循环水泵加变频的方法，依靠冷却水温差实时控制冷却水泵的变频运行，为机组提供合适的冷却水量既能提高制冷机组的制冷效率又能降低水泵能耗。

4　结语

综上所述：对大型制冷机组的运行控制过程中其节能空间非常可观，我们只要通过仔细观察和分析，及时调节和维护保养，就能提高机组制冷效率。它不但能为公司节约大量能源，还为公司减少设备投资。