液氨冷冻机制冷原理

液氨冷冻机制冷原理
(螺杆式氨制冷压缩机组)

1.简介

氨机的制冷过程，是在氨压缩机、冷却器、调节阀、蒸发器等组成的循环密闭系统中进行，氨液通过调节阀降低压力进人蒸发器后，吸收被冷却介质的热量而蒸发，使介质温度降低，达到制冷的目的；蒸发的氨气被压缩机吸回，经压缩排人冷却器，使氨气降温凝为氨液，然后，通过调节阀再进人蒸发器蒸发，如此反复循环达到制冷的目的。

• 节流阀（节流）→蒸发器（蒸发）→压缩机（压缩）→冷凝器（冷凝）

1.2制冷系统：

一般由压缩机、冷凝器、储氨器、油分离器、节流阀、氨液分离器、蒸发器、中间冷却器、紧急泄氨器、集油器、各种阀门、压力表和高低压管道组成。

• 四个最基本部件：压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器（冷库排管）。

  它们之间用管道依次连接，形成一个封闭的系统，制冷剂氨在系统中不断循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。

1.3工作过程：

• 液态氨在蒸发器中吸收被冷却物的热量之后，汽化成低压低温的氨气，
• 压缩机吸入，压缩成高压高温的氨气后排入冷凝器，
• 冷凝器中被冷却水降温放热冷凝为高压氨液
• 节流阀节流为低温低压的氨液，再次进入蒸发器吸热气化

2.实际中的制冷系统：

完成一次制冷循环，制冷剂需要通过上述四大件外，还通过许多辅助设备，这些设备是为了提高运行的经济性、可靠性和安全性而设置的。

以双级压缩机制冷系统为例，完成一次制冷循环，氨必须依次通过低级氨压机、一级油分离器、中间冷却器、高级氨压机、二级油分离器、冷凝器、储氨器、节流阀、氨液分离器、调节站、蒸发器、再回到低级氨压缩机，这样才完成一次循环，实际制冷工艺流程是较为复杂的。

3.制冷流程图

4.主要性能参数：

螺杆压缩机的心脏部件是螺杆转子，转子型线的先进性又决定着整机的性能优劣，对加工精度和表面热处理的要求都很高。能否加工出最先进的型线已成为衡量一个机加工企业经济实力、技术实力的标志。
目前转子型线已发展到第三代——不对称型线，主要有德国的GHH型线、日本的日立型线和瑞典的Atlas copco SAP型线，采用5对6非对称齿形。
螺杆的加工设备和测量检测设备基本依赖国外进口，主要有英国HOLROYD加工中心、德国MAUSER、意大利DEA、英国IMS的三坐标测量系统，但价格都非常昂贵，动辄几千万元，一般企业无力承受购买和日常维护，所以国内一些制冷机组生产企业在生产或供货时会有两种选择：

4.1 厂家选择

• 一是“拿来主义”，即压缩机或机头部件直接从国外专业的生产厂家采购，目前国际上比较优质的压缩机品牌有德国的比泽尔（BITZER）、格拉索、意大利莱富康（REFCOMP）、富士豪、考玛（COMA）、台湾汉钟（HANBELL）、复盛、日本的日立、大金、三菱重工、神钢、美国富利克（FRICK）、瑞典阿特拉斯·科普柯（Atlas copco）；蒸发器、冷凝器、除油器等在国内配套加工，外加一些进口的电气控制元器件（像工业可编程控制器PLC、可编程终端触摸屏、过滤器、热力膨胀阀等）完成组装出厂。
  这类企业有：南京五洲制冷集团公司（原南京冷冻机总厂，简称南冷）、约克中国（广州、无锡空调冷冻设备有限公司）、浙江联丰制冷机有限公司（简称联丰）等。
• 二是“自力更生”，即除电气控制元器件外，机头部件和蒸发器、冷凝器都是由自己加工生产的，其企业规模一般比较大，铸造、加工和检测设备全部进口。这类企业有：大连冷冻机股份有限公司（原大连冷冻机厂，简称大冷）、武汉新世界制冷工业有限公司[注：武冷和大连冷冻已合并，一类还有麦克维尔。]（原武汉冷冻机厂，简称武冷）、烟台冰轮股份有限公司（简称烟冷），因为没有关税等成本附加，在整机价格上会相对便宜些。

4.2 安全保证

需要确保机组中其他组件包括冷凝器、蒸发器、节流或膨胀阀工作的正常。
也需要一系列控制元器件对压缩机运行中的温度、压力参数进行即时检测反馈，由工业可编程控制器统一协调整机的正常工作。
自动保护功能必须包括高低压保护、油位保护、排气过热保护、电机过热过电流保护、缺相、逆相保护、断水保护、防冻保护等，以便在系统出现异常的情况下能自动停机，锁定故障，显示报警/警告信息，并发出报警信号。
有的场所要求电机防爆。

4.3 节能要求

制冷机组一般都属于大功率耗电设备，运行过程中对其节能要求显得非常重要，要求机组可根据外部负载变化自动调整运行状态，确保机组在最佳负荷下运行。
同时机组必须具有部分负荷性能，即能在较低的负荷以及冷却塔水温较低时有效运行，实现无级调节，能量调节范围自然越宽越好。在制冷系统设计中还常常通过采用经济节能器，使部分制冷剂液体经过中间冷却，提高过冷度，从而提高单位工质制冷能力。
在衡量机组动力经济性方面，单位输入功率制冷量是一个重要参数，精良设备可达到4.5W/W以上，也称作能效比或性能系数，用COP（Coefficient of performance）来表示。

4.4 界面友好

友好的人机界面也是制造精良的制冷机组必不可少的组成部分。一般要求采用工业级可编程控制器+触摸屏操作的全中文界面，这种组合模式简便易懂，抗干扰能力强，自动化程度高。
操作人员可以根据生产实际需求，自由进行参数设定变更，并具备“运行状态显示”、“故障原因显示”、“累计运行时间显示”等多项功能，提供的数据信息完善详细，便于历史查询和维修保养。

5.压缩机分类

• 开启式机组：压缩机通过联轴器与电动机相联，要求在压缩机伸出轴上加装可靠的轴封，以防制冷剂和润滑油泄漏。（油封、噪声、便宜、占地、效率低）
  半封闭式机组：电动机与压缩机做为一体，中间用法兰联接，能有效防止制冷剂和润滑油的泄漏，并采用制冷剂冷却电动机，消除了开启式机组中电动机冷却风扇的噪声。

• 全封闭式机组：把电动机与压缩机封闭在一个容器内，彻底消除了制冷剂和润滑油的泄漏，噪声为最低。目前该制冷压缩机在标准工况下（蒸发温度：-15℃，冷凝温度：30℃）制冷量范围已经超过3500KW。

  全封闭式螺杆压缩机组主要适用于写字楼、运输工具、图书馆、商厦、医院、民用住宅、宾馆等对噪声特别敏感场所的独立空调或中央空调系统内。开启式与半封闭式机组在工矿企业、人防工程运用较多。