分散的小负荷用冷末端采用末端调节站工艺在集中供冷系统的应用

骆锦登

摘要：在传统的集中式大型制冷系统中，通常以泵站加压，通过中央调节站把制冷工质分配到各个用冷末端。但现在大部分的食品加工厂既有集中式大负荷末端，同时又存在分散的小负荷末端情况。如果在分散的小负荷末端仍然应用中央调节站供液就会出现中央调节站过于臃肿，管线过于繁多，控制复杂等情况。本文以实际案例介绍末端调节站在分散型用冷末端的应用。

关键词：集中供冷；分散末端；应用

一、某工程案例上使用泵站加集中式调节站方式供液的初设计

某一食品企业规模有一座4000吨大型综合冷藏库，一座500吨原料冷藏库，4条各2吨/小时双螺旋速冻线等大负荷用冷设备。又有13个30至100立方不等的车间工能性冷藏库，分布于3层高4千多平方米厂房内。我们为其设计出综合制冷系统，全部采用桶泵加调节站供液。初设计后发现会有以下问题出现。

（一）制冷设备不匹配，大马拉小车。

因为制冷系统主要考虑的是大用冷负荷设备，所以在压缩机，冷凝器，桶泵选型，及电器控制上都是以匹配大负荷用冷设备为主。所以在给小负荷用冷设备供冷时就会出现各制冷设备负荷不匹配，出现大马拉小车的现象，压缩机及冷凝器风机会频繁起动，造成电机寿命下降。液泵流量大大高于使用量，只能长期保持卸压状态。直接影响液泵使用寿命，以上几点会造成运行能耗增大，系统的稳定性变差。

（二）管线长，压降严重

小冷库分布在3层4千平方米厂房内各个区域，每个小冷库都要用一路管线由制冷机房调节站接驳至末端蒸发器，13个小冷库13套管线在厂房内于回曲折地安装，而且管道超长是必然的。超长的小口径流体管的压降是相当严重的，随之产生的闪发气体影响制冷剂的输送，降低效率。（2-2）述明了R22制冷剂在管径，长度，流量与温度，压降，闪发气体之间的关系。

（三）控制复杂，难以实现自动化

一般车间使用的功能性冷库是按生产车间的生产要求进行操作运行，设备启停通常是一键式操作，这样可以提高生产效率。而中央系统在机房控制室虽然也可实现数据同步，但十多台用冷设备操作起来始起彼复，事必会给操作人员带来很大的困扰，甚至还会出现操作不当造成损失的风险。

（四）建设成本，管理运行成本的增加

一个供液循环由供液管，回汽管，热汽管。排液管组成，13个末端安装点分散管线安装复杂。而且管道安装完成后还需要每天套管道进行防腐保温及保温保护层等多重工序。这样会大大增加了建造成本。而在使用管理上系统控制过于复杂，必然要增加操作人员对设备值守，而车间使用要求与机房操作不同步会增加设备及产品风险。

通过初设计，我们发现理论上按传统的泵站加集中式调节站方式供液其实是完全可以实现的，但会出现上述对使用产生困扰的问题。

二、我们在实际案例中因应以上几项问题做出了以下设计的调整

（一）在设备选型上做出调整

1压缩机选型，在满足大负荷用冷设备同时，增设了1台小排量压缩机。使到压缩机不会因为压力的变化而频繁起动。

2增加一台专门配套小冷负荷的小桶泵，供液量小时不会造成液泵频繁启停，尽量少地避免因泵的流量过大而经常性泄压。

（二）运用分散式末端调节站及集中管道工艺的调整

1 大负荷用冷末端的调节站还是保留在机房，把小负荷用冷末端的调节阀组靠近蒸发器末端安装。

2 把同一工况的小负荷用冷末端的供液，回气，热汽，排液管道集束成各一条管道，由近而远地架接至末端。与2.1相结合，管道每到一台末端利用独立的调节阀组进行各种操作的调节。增大管道后压力降减少。见式（2-2），同样管道内液体容量增加，冷焓增大，闪发量也相对减少。

计算压力降工式： △p （2-2）

式中 △p————压力降（pa）；

f————阻力系数；

L————管道长度（m）

D————管道直径（m）

V————速度（m/s）

P————密度（kg/m3）

从公式中可以得出，在阻力系数，管道长度，流速，工质密度，流量不变的情况下，管道直径的大小 决定压力降的大少，即管径小，压力降大。管径大，压力降小。

从（2-1）图中显示，阻力损失与摩擦力大小有关，在同等长度同等输送量的情况下，一条管径为80的管道内壁面积远远少于10条同等长度的管径为25的管道内壁面积之和，即一条管径为80的阻力损失少于10条同等长度的管径为25的阻力损失。

（三）新的控制方式，实现区块自動化

1 压缩机的区块自动控制：按工况设定压力值，压缩机按压力设定值控制上卸载及启停。压缩机自动控制着低压循环桶的压力，即末端工况又控制着压缩机的自动运行。

2 桶泵的区块自动控制：桶泵液位按常规的方式用液位传感器控制液位，液泵的启停控制利用供液管道液体的压力控制，末端供液电磁阀开启，管道泄压，管压低于设定值时液泵启动。末端供液电磁阀关闭，液泵继续运行，直到管压到达设定值时液泵停止运行。这样就形成了一个自动控制的供液系统（供冷系统）。

3 末端设备区块自动运行的控制：在末端蒸发设备安装独立的运行控制箱。使用温度的设定值控制供液电磁阀的开断，达到控制温度的目的，运用软件程序控制热汽融霜及排液组合阀组的开断，达到控制末端设备不需要机房操作而自动运行。

三、实践

我们在这个项目实际采用了上述优化设计，完成工艺的安装，系统调试后投入了运行，集中供冷系统既能满足大用冷负荷的需要，又能给分散型的小负荷末端提供简捷而充足的用冷需求。大大降低了能耗及运行管理成本。证明分散型小负荷用冷末端利用末端调节站工艺在集中供冷系统的应用是可行的，高效的。

参考文献

[1]岳孝方 陈汝东编著.制冷技术与应用.同济大学出版社 第八章 第二节 制冷剂管道的设计

[2]丹佛斯选型软件Coolselector2中的阀门与管路部件

[3]比泽尔选型软件BITZER Software V6.9.0rev2049

[4]约克RWKII-CM螺杆式制冷机组选型资料数据

（作者单位：广州市粤联水产制冷工程有限公司）