氟利昂冷库制冷工艺及设计要点浅探

氟利昂是一种常用的高、中、低温制冷剂，它无色，无味，不燃烧，不爆炸，化学性能稳定，具有良好的热力特性，操作更为方便等优点，被广泛应用于冷库制冷系统中，特别是小型氟利昂冷库更受欢迎。氟利昂可以适应不同制冷温度的要求，能制取的最低蒸发温度为-120℃。氟利昂能不同程度的溶解润滑油，不易在系统中形成油膜，对传热影响很小。但由于氟冷库方面的技术资料缺乏和施工经验不足等多种原因，我国已建小型冷库质量好的较少，贮藏食品的质量常常得不到保障，由此造成的经济损失和水、电浪费十分严重。 
　　1　配机工艺设计 
　　机组与冷库的匹配有一定的适用范围，但由于国产氟机组品种规格少，常采用多台小机组的办法来解决。 
　　配机一般是按冷库热负荷确定的，但通常情况下小冷库进、出货无规律可言，热负荷难以确定，因而假定了几个条件：库温-10～-15℃。较大冷库可按-18℃考虑，贮存肉类期限1～2个月，日最大进鲜货量为库容量的3～5％。根据耗冷计算和实际使用考核，我们确定的冷库较佳配机情况如下表： 
　　上表中机组曲适用容积比现行一般做法大出了许多，且机组还有一定裕度，如果小冷库都能按此标准配机，就能达到节能的目的。要达到以上标准，就应采取相应的对策。多台机组的使用：若油路没能平衡，禁止并联运行，但各机组间应设供液、回汽过桥阀；正常情况下分打，在故障维修时可相互借打。 
　　2　配管工艺设计 
　　视冷库负荷来决定蒸发排管的面积，但配管时需注意下列要点： 
　　配管比要高些，即蒸发面积要大些，因小库开门等影响大，且排管传热系数比氨的要小（K_F=0.75～0.85K_NH3），推荐库房建筑面积：蒸发面积=1：1～1.8。 
　　通路长度要适当，理论计算虽然是在100米以上，但实际上60～80米效果较好。 
　　排管的型式最好在停机时不要汇集液体以免冲缸，而且一定要能回注，除顶管外都应设回浊弯。排管间接管和回汽管均应考虑管径大小，既要保证回油速度又要防止阻力过大。 
　　多排管单路分液器供液，各排管长度、路数、型式等都应一致，以防结霜不一。多型式排管多路供液，其各排管间的长度、阻力要力求相近，选择恰当的膨胀阀大小和回汽管径。 
　　热力膨胀阀最好选用外平衡式，安装位置尽可能离蒸发器入口近点，膨胀阀应留出大约20％的裕度。 
　　分液器的出液管径应根据通路负荷来选择，管路尽可能短，避免过大压降和产生二次节流。 
　　3　三重防冲缸设计与安全运行 
　　小型氟剥昂机组智能化程度高，一般都是自动的，因而机组的安全、可靠性异常重要，主要包括三部分：防止冲缸，断水和断电。 
　　3.1　防止冲缸工艺设计 
　　应该使用具有缓冲，贮液能力的汽液分离——热交换器，它能将回汽汽、液分离，使供液过冷防止闪发气体，回汽通过冷热交换还能为膨胀阀开启提供过热度，可减少过热蒸发面积。 
　　排管型式及布局在一定程度上可防止冲缸。排管的型式设置要防止停机时液体的集中汇集，如实在无法避免，可设置混合排管来替代。比如以顶排管代替墙排管就不会集液；如系统流程是先通过墙管，再到顶管而回到汽，液分离器和机组，这样就减少了冲缸的可能性。 
　　电气控制也应考虑防止冲缸，即当库温达到要求而供液电磁阀关闭后，机组仍旧运行，抽空到一定低压后，由压力控制器动作而停机。需要引起注意的是，压力控制器的动作压力调整要适当，太高机组易反复频繁开停，太低易从轴封不严处抽入空气。 
　　3.2　防止断水 
　　断水将引起冷凝压力和温度升高，并可能使电机超负荷而损坏，还可能使易熔塞超温而熔化，导致制冷剂外泄。防止断水做法；a、是给机组配上手动复位式压力控制器，当超压后机组即不能自动再开；b、是在供水管路上增设压力或流量控制器，当水压低于调定值时则不能开机。 
　　3.3　防止断电 
　　用电的紧张导致断电事故频频发生，机组断电停运后，因为蒸发器中的液体较多或因液体过于集中一处，一旦恢复供电，自动开机，就会有冲缸的危险。预防的方法是设断电保护，使断电后的电源无法自动接通，保证恢复供电后通过人工指令方能接通电源开机。 
　　4　电气控制系统工艺设计 
　　4.1　启停控制 
　　自动控制原理为：温度控制器控制供液电磁伐，供液电磁伐控制低压压力控制器，低压压力控制器控制冷冻机。具体分述如下： 
　　4.1.1　自动开机：库温升到上限——温度控制器动作——供液电磁伐开——回汽压力升高至上限——低压压力控制器动作——水电磁伐（风冷机组没有，下同）与冷冻机同时开。 
　　4.1.2　自动停机：库温下降至下限——温度控制器动作——供液电磁伐关——回汽压力降至下限，低压压力控制器动作——水电磁伐与冷冻机同时停。 
　　4.1.3　反复开、停机：库温降至下限停机后，由于蒸发器内存液续续蒸发和库温回升都会引起回汽压力缓慢升高，当升至上限时，低压控制器动作，水电磁伐与冷冻机同时开，回汽压力降至下限后，低压控制器动作，水电磁伐与冷冻机又停，如此反复开，停机组。但只要低压压力控制器的上下限值调整得适当，这种反复开，停次数很少时间也极短（一分钟左右）。 
　　4.1.4　事故开停机：当冷却水不足，断水或误操作等引起排汽压力升高超12kg／cm₂（表压）时，高压压力控制器动作，水电磁伐与冷冻机同时停，以保证运行安全。停机后当压力降至9kg／cm₂（表压）时，水电磁伐与冷冻机自动再开。
　　4.2　安全报警 
　　为保障进库人员安全，在库内门幢上设按钮开关，库外门撞上方设闪光蜂鸣器，当人被锁在库内时可按开关呼救，以策安全。 
　　5　除霜控制工艺 
　　停机除霜法是将压缩机停止，冷风机的风扇持续运转，利用库温将翅片表面的霜除去，此种除霜方式仅适用于库温高于+3℃的场所。它和电热除霜法一样，被广泛应用于小型冷库中。为便于直观教学和培训，实训台同时采用了两种除霜方式，并利用转换开关进行切换。电控柜中的机械式冷库除霜控制器可以控制除霜周期和两次除霜之间的间隔。同样出于教学目的，可以利用全自动微电脑温度控制器来进行除霜控制。微电脑控制器的除霜传感器探头牢固地置于蒸发器回液管上，通过控制回气温度控制除霜周期和间隔。 
　　6　保护控制 
　　配置多种安全保护措施，包括高低压压力保护，电机过载保护，除霜超温保护等。当其中任何一项出现故障时立即切断压缩机电源，停止制冷装置运行，并通过控制柜上的多个故障指示灯对应显示出故障原因，帮助排除故障。此外，任何紧急情况下操作人员均可通过急停按钮强制紧急停车，并在总供电线路中装有漏电保护器。还可模拟真实冷库设置了库内反锁报警照明灯和蜂鸣器。 

　　7　排管系统应设置贮液器 
　　排管系统客积大，配制冷剂多，按机组能力配置排管其充液量将大大超过机组本身允许能力，所以一定要另设贮液器才行。贮液器的大小由充液置决定，一般排管的充液量约为容积的25％左右，据此可估算系统充液量，应按容积15％考虑，贮液器安装位置应低于冷凝器，冷凝器出液口与贮液器进液口高差在300mm左右为宜。风冷机组将贮液器与冷凝器置于同一平面做法也会占据部分冷凝面积，我们在使用时均作改装并按需配贮液器。 
　　排营材料与规格。一般外径D25～D38×2.2～3.0范围的无缝钢管均可使用，常用D32～D38管。这里有个经济管径问题，即kg／m³或元／m³。制冷效果上管径不好，经济性上大管偏省，弯管半径是D25R=50，D32R=65，D38R=75。