浅谈冷冻机低负荷、低压差工况下的改进技术

孙丹红

摘要：冷冻机是压缩制冷设备中极为重要的组成部分之一，而如何解決冷冻机在低负荷、低压差工况下的工作弊端，是改进冷冻机工作效率的方法之一，所以本文就低负荷与低压差情况下冷冻机的工作效用进行了分析，然后对冷冻机的改进进行了探讨。

关键词：冷冻机;低负荷与低压差;分析与改进;

1.冷冻机工作原理与故障分析

1.1冷冻机的工作原理

通常情况下，冷冻机的工作原理是将冷冻机中的空气冷却至特定的温度以下，这样，空气中的水汽便会因为温度的原因立即凝结成水。然后将凝结形成的水排除，再通过特定的加热设备进行加热，便可获得含水量较少（低湿度）的空气。这样便达到了制冷的效果。空气的冷却来源一般可使用冷冻机中的冰水、冷媒或卤水，而冷冻机常用的制冷剂一般是氟里昂、溴化锂、氨、氯甲烷等，其中氟里昂可以按不同的气化温度和不同的化学分子式分为多种不同的形式。而大多数的制冷剂可用于三种情况下，一是低压（冷凝压力小于0.3-0.3MPa）高温（蒸发温度大于0℃）、二是中压（冷凝压力1-2MPa）中温（蒸发温度0—-50℃），三是高压（冷凝压力大于2MPa）低温（蒸发温度小于-50℃）的三种不同的制冷系统里。

1.2低负荷工况下的分析

一般情况下，当用户所需的冷负电荷量与冷冻机的实际的制冷量相差较大时，便会使得冷冻机出水口的冷冻水温度逐步达到跳机值，而一旦达到跳机值，冷冻机便会自动跳停。然而，用户所提供的热量却不会因为这个原因而减少或停止，热量逐步累积，当热量累计到一定值时，便会使得冷冻机自动开启，而这个过程往往只需要短短的20分左右。这个过程就会造成冷冻机频繁的启动停止。对冷冻机造成了极大的伤害，在一定程度上会减少冷冻机的使用寿命。

当然，这个过程一般发生在冬季冷冻机运行或停堆维修期间。这是由于冷却水一般是有RCW系统中的海水进行提供。而冬季海水温度较低，在蒸发的压力不变的情况下，冷冻机的冷凝压力降低从而导致制冷剂的循环量与冷冻机的制冷量增加。所以，在长时间低负荷情况下，冷冻机是无法稳定运行的，而工作人员想要使得冷冻机运行较为正常，就必须采取必要的手段，对冷冻机低负荷工况下的在运行进行维护或修改。当然，冷冻机的自动跳停是工作人员对保护冷冻机，防止冷冻机结冰的手段之一，这是因为在水温接近设定值时，冷冻机会自动降低电荷量，低负荷工况下，温度容易下降至设定的温度以下导致冷冻机跳停。而在考虑这一环节的基础上，工作人员需要使得冷冻机的冷负荷与用户所需的冷负荷相匹配，才能够达到在低负荷情况下冷冻机改进的目的[1]。

1.3低压差工况下的分析

△P≥70kPa是保证液态制冷剂流量的冷冻机蒸发压力与冷凝压力的压力差，而“低压差工况”就是指冷冻机蒸发压力与冷凝压力间的压力差小于这个正常压力差。在一般情况下，冷冻机正常运行是可以达到这个正常压力差值的。然而当冷冻机处于冬季堆停的大维修期间，由于冷冻机油引射失败，冷冻机蒸发器内的润滑油无法及时回到油系统中或是再补充润滑油时导致润滑油大量的附着在制冷机上，导致制冷剂无法正常的蒸发。而这两种情况，都会导致冷冻机由于低压差自动跳停。

在冬季，RCW的水温一般只有9摄氏度，而想要保证冷冻机蒸发压力与冷凝压力间的压力差，目前只有通过人工手动调节冷冻水流量的方法。而只有办证压力差在70千帕左右，才能使得油引射正常发生，以此来保证冷冻机的正常运行[2]。

2.冷冻机在低负荷与低压差工况下的调节方法

2.1目前的调节方法

一般情况下，想要减少冷冻机在低负荷、低压差情况下的运作，可以通过调节冷冻机制冷量的大小来达到目的，而调节冷冻机的制冷量大小一般又是通过改变热负荷的大小来实现的。在目前的条件下，想要进行改进，一般有以下几种方法。

首先是人工手动调节进气量，而这个一般是通过调节进气管道上的进气阀门的开度来实现的，因为通过调节进气阀门的开度，可以改变压缩机的性能。第二是使用可调节入口导流叶片。这是因为导流叶片的转速是有预设定的，而又由于预旋的存在，压力和流速的改变得以实现，进而达到调节制冷量的目的。第三可以通过改建压缩机的转速来实现。因为压缩机的转速一般是通过变频调节来实现的，而在变频调节后，电动机的转速也会降低，这样便变相的减小了电动机的运行功率，以此来实现减少制冷量的目的。最后，工作人员还可以改变蒸发器和冷凝器的基本参数来达到减少冷冻机制冷量的愿望。

2.2方法的改进

通过上文对目前方法的论述，可清楚地发现，目前的调节方法都是人工手动进行调节，这样的调节方法存在着一定的安全隐患，比如，手动调节不一定能够在调节时准确地把握调节的“度”，调节不到位可能达不到调节的原有效果，而调节过度往往又会影响冷冻机的正常运行等等。所以，方法的改进在目前来说不可缺少的。

而改进的措施一般有以下几种，首先，控制系统可以在保证用户安全的情况下适当的设置较大的冷冻水出水温度与温度设定点间的公差，及设置安全情况下的适当较大的静止带。第二，可以通过控制加载速率限制导叶运行速率。第三，可以加装自动控制阀来控制冷却水的流量。

3.结语

冷冻机在设计上有其不可避免的缺陷，所以，想要对其进行改进，必须通过观察实际，反复试验，才能达到最好的改进效果，才能提高冷冻机的运行效率。

参考文献：

[1]何桂梁.冷冻机低负荷、低压差工况下的分析和改进[J].中国核工业，2011，（11）：6-10.

[2]叶常琼.冷冻机及操作[J].价值工程，2012，31（17）：319-320.