中央油冷系统设计研究

龚　平　黄　洪（东莞生益电子有限公司，广东　东莞　523127）

中央油冷系统设计研究

龚平黄洪
（东莞生益电子有限公司，广东东莞523127）

目前钻机标准配置是每台机各带一台独立油冷机来对钻机主轴运转时产生的热进行冷却。而油冷机热量吸收出来再经过散热风扇释放到车间的空气中，又需中央空调机将热量通过冷却原理来吸收。如果直接由中央空调机冷冻水将钻机主轴的热量进行吸收，由中央冷水机组来把热气释放到大气中，不仅起到节能降耗的效果，而且大大优化设备维护方面所投入的人力物力。

钻机；中央油冷；节能降耗

1　前言

节能降耗是企业的生存之本，树立一种“点点滴滴降成本，分分秒秒增效益”的节能意识，以最好的管理，来实现节能效益的最大化。中央油冷系统正是以节能降耗为目标对当前钻机主轴冷却系统的改良。优化了当前钻机单台配置的独立油冷机，建立中央油冷系统。

2　当前设备冷却原理

2.1工作原理

油冷机工作原理解析（图1、图2）。

图1　油冷机工作原理图

2.2油冷机工作能量转换分析

2.2.1空压机的耗电分析（图3）

图2　油冷机降温流程图

图3　油冷机工作能量转换流程图

通过图3可以看出，现有的主轴降温系统，所需电能主要由三部分组成：

（1）压缩机及散热风扇工作所需电能A1；

（2）热煤油循环油泵工作所需电能B1；

（3）工作产生热量，排放到车间后，中央空调对其降温所需电能C。

3　中央油冷系统控制原理

3.1中央油冷系统说明

中央油冷系统，顾名思义就是中央冷却系统，优化取消当前每一台钻机设备附带的油冷机。采用热交换原理，用中央空调机组产生的冷冻水通过热交换器直接吸收冷却油的热量。

3.2中央油冷系统能量转换分析

通过图4可以看出，使用中央油冷的主轴降温系统，所需电能主要由两部分组成：

（1）冻水机工作制冷所需电能A2；

（2）中央油泵循环工作所需电能B2。

图4　中央油冷系统工作能量转换流程图

因为两种主轴降温系统，对于钻机来说，所需要的冷量一样，所需的热媒油流量也是一样的，所以，我们可以认为两种系统中：

电能A1=电能A2电能B1=电能B2

而在中央油冷系统中，不在需要单独油冷机系统中的电能C，此部分电能将被节省出来。

3.3中央油冷系统控制原理图解析

如图5，通过热交换原理，实现中央冷冻水对集中储存的冷却油循环冷却，冷却后的油通过油泵分别分支到各钻机，对主轴冷却，冷却后高温的油回到油罐，冷冻水对其降温，如此重复循环。

通过两台普通油泵和一台变频油泵，控制冷却油的需要量，以满足钻机使用台数多少的需求。避免能量过剩的浪费。

中央油冷系统可以设立在一个独立的房间，通过中央空调机组冷冻水，与高温的冷却油进行热交换。

4　中央油冷系统的应用方案设计

我公司万江工厂现有SCHMOLL钻机4台，日立钻机33台，以此数量做设计方案分析。

图5　中央油冷系统控制示意图

4.1各机种单体油冷机功率

SCHMOLL钻机：压缩机功率3.75 kW；水泵功率2.65 kW，流量80 L/min ～ 130 L/min，压力3.0 MPa，风扇功率0.3 kW；总用电112.2 kWh/天

日立钻机：压缩机功率1.1 kW；油泵功率0.4 kW；流量21 L/min，压力4.1 MPa，风扇功率0.075 kW；总用电23.7 kWh/天

（循环泵工作时间按24h/天；压缩机和风扇按12h/天）

每天总用电量：112.2*4+23.7*33=1230.9 kWh

通常消耗1千瓦的电能，将产生3千瓦的热能；也就是钻机单体冷水机工作功率1千瓦，在它对钻机主轴进行冷却工作时所产生的热能3千瓦；同样道理我们要对单体冷水机所产生的热能要进行吸收就要消耗电能1千瓦（中央空调用电）。所以，油冷机所产生的热量，通过中央空调降温，每天将需要消耗电能1230.9/0.85=1448.12 kWh（有效功率按85%计算）。

每天理论总能耗为1230.9+1448.12=2679 kWh

4.2中央油冷系统组成及功耗

（1）中央冷油系统的组成部件（表1）。

安装总液位报警；3 镀锌管道；每台钻机安装进出阀门、卸压阀、温控电动控制阀（进出互通）；入钻机管道1寸；油箱采用大小互通式；压力反馈变频控制。

表1　

（2）改造后中央冷油机的总用电消耗功率。

循环油泵：22kW*24h/天=528 kWh /天

冻水机增加负荷：（按照单机压缩机总功率之后来计算理论值）

（3.75kW*4+1.1kW*33）*18H=923.4 kWh /天

每天理论总用电量为：528+923.4=1451.4 kWh/天

实际系统中，增加了变频控制系统，根据钻机的使用情况，实际用电量将低于该理论值。

4.3中央油冷系统收益预算

（1）消耗功率及费用对比（表2）。

（2）投资回报周期计算（表3）。

我司万江工厂钻孔机中央油冷系统方案，预计一次性总投资费用约50万元，详细如下表说明。

方案实施后，按每个月节省电费29462万元算，则一次性投资的60万元，在21个月内可完全收回。21个月之后，还可以继续每月节省电费近3万元，每年可为公司带来35万元以上的电费节省。

5　总结与分析

本次中央油冷系统建立所需费用约60万元，约21个月收回成本，以后每年有约35万元的回报，且可减少主轴、马达内部结垢导致备件损坏和油冷机故障的维修停机时间，并减少维修人工与维修费用。

中央油冷系统冷却只需要管道运输，优化取消了当前一台钻机配备一台油冷机的冷却模式，取消油冷机，重新调整位置，可以明显改善当前钻房拥挤狭窄的的工作空间，使员工工作和运板时有更大的空间。

降低电能消耗，有效支持公司节能减排目标，响应公司“节约资源，绿色产品”的环境保护方针。

[1]日立钻机使用说明书.

[2]SCHMOLL钻机使用说明书.

Research on the design for central system of oil cooling

GONG PingHUANG Hong

At present， each drilling machine is standard equipped with one separate oil cooler to cool the heat generated during the drilling spindle operating. While the oil cooler absorbs the heat and uses the cooling fan to release the heat to the workshop. It is required the central air conditioner to absorb the heat with the cooling principle. If we use the freezing water in the central air conditioning directly to absorb the heat generated from the drilling spindle， next， the central chiller turns up the heat， and then releases it to the atmosphere， this can not only play the effect of saving energy and reducing consumption， but also greatly optimize the input equipment maintenance manpower and material resources.

Drilling Machine； Central Oil Cooling； Energy Consumption

表2　

表3　

TN41

A

1009-0096（2015）09-0057-04