冷库制冷系统流程与运行参数优化

【摘要】：能源紧缺是长期性的国际问题,提高能源的利用率尤为重要。因此,通过对冷库制冷系统的研究,对其流程以及运行参数进行优化,挖掘制冷系统的节能潜力,对节能降耗,减少企业的生产经营成本,以及提高能源利用率具有重要的意义。 本文通过理论计算,比较了典型制冷循环单级或双级压缩的特性。同时,从工程实用的角度,对采用单级压缩还是双级压缩两种方案进行技术经济分析。通过对厦门地区典型冷库制冷系统实地调研,采集历年制冷系统运行数据。本文以商业冷冻公司蒸发温度为-30℃的制冷系统为重点研究对象。针对该制冷系统的运行记录数据量大,实际记录有一些缺损等现象,总结出数据筛选和处理的方法。利用粗集理论分析气象参数和压缩机各性能参数对压缩机能耗的影响。根据采集的压缩机实际运行参数,计算得到理论制冷系数和实际制冷系数,接着分析了运行参数和气象参数对制冷系统COP的影响。研究结果如下: (1)在压缩比小于8(4.39压缩比6.23)的工况下,与单级压缩制冷比较,采用双级压缩时理论循环制冷系数提高了4.16%～7.08%。在压缩比大于8(8.15压缩比10.19)的工况下,采用双级压缩时理论制冷系数比单级提高了9.01%～10.85%,排气温度可降低33°C～44°C。 (2)从工程应用的角度,在蒸发温度为-15°C、冷凝温度为35°C(压缩比小于8)工况下,由于采用双级压缩节能显著,经济效益可观,在低压缩比下人们可以考虑采用双级压缩的方案。在蒸发温度为-28°C、冷凝温度为35°C(压缩比大于8)的工况下,压缩机满负荷运行,双级压缩比单级压缩实际节能率可达37.7%,并且采用双级压缩压缩机的投资少。因此,高压缩比时不应该采用单级压缩。 (3)对采集的历年制冷系统运行记录进行筛选与整理,得出最佳数据筛选规律,具体规律如下:a)仅挑选完整的数据组录入,对于缺损的数据组,没有录入;b)由于6#和7#压缩机型号相同,并且交替运行供新冷藏库使用,故将这两个压缩机的运行参数合并处理,处理时各性能参数取平均值;c)对采集的历史数据,比较当天前后记录的数据,剔除明显误差的数据;d)采用历年(2002-2007年)同期数据的比对方法,并且辅以工作日记记录,进行综合分析,由此来剔除可疑的误差数据;e)忽略管道阻力损失,高压级排气压力近似当作冷凝压力,低压级吸气压力近似当作蒸发压力。 (4)利用粗集理论分析气象参数和压缩机各性能参数对压缩机能耗的影响,得到最佳约简属性集{干球温度,湿球温度,低压吸压,低压排压,高压排压,油温},将属性由原先的14组,约简到6组,为制冷系统能耗的深入研究提供了便利。 (5)对于典型的制冷系统的COP随着中间温度变化比较平缓,当中间温度上下变化5℃时,实际COP的变化为2.67%;制冷系统的COP随着低压级吸气压力的升高而增大。当低压级的吸气压力处在0.15～0.20MPa时,其实际COP和理论COP的变化均超过了20%;制冷系统的COP随着高压级排气压力的升高而降低。当高压级的排气压力处在0.80～1.20MPa时,制冷系统的理论COP变化为21.7%,其实际COP的变化为5.40%。低压级的吸气压力和高压级的排气压力必须严格控制,尽量提高压缩机的低压级吸气压力,降低高压级的排气压力,从而提高制冷系统的性能。 (6)制冷系统的COP不仅随着干球温度的升高而减小,也随着湿球温度的升高而减小。在保证产品质量要求的情况下,尽量增加制冷系统的夜间运行时间,这样不仅能够提高制冷系统的性能,带来经济效益,还有利于电网的削峰填谷,提高电力生产效益。