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提高工业过程冷水机的能源效率

提高工业过程冷水机的能源效率
时间:2022-01-11
  蒸发器是发生从液体到制冷剂的热传递的地方...

  蒸发器是发生从液体到制冷剂的热传递的地方。在冷水机中,这种液体通常是水或另一种传热流体,如乙二醇或丙二醇。就像一滩水在周围空气中蒸发成蒸汽一样,在此过程中会发生吸收热量的相变。液态制冷剂通过吸收循环冷却液中的热量,在蒸发器中经历类似的相变,将其变为气体。一旦蒸发的制冷剂气体离开蒸发器,它就会进入压缩机并被压缩成高压、高温气体。

  在此过程中,压缩机消耗电能并将其转化为热能。这称为压缩热。压缩机的目的是将制冷剂的压力和温度提高到一个温度,使较冷的环境空气或水源可以同时带走从过程流体中吸收的热量和压缩热量。从过程流体吸收的热量和压缩热的组合称为总排斥热。离开压缩机的排气然后被送到冷凝器,在那里从制冷剂气体中去除总的排热,将其变回液体。

  在风冷式冷水机组中,这是通过使用风扇通过冷凝器盘管的较冷空气来完成的。在水冷式冷水机组中,这是通过使用比制冷剂的冷凝温度低的单独水源(例如冷却塔或城市用水)来实现的。液态制冷剂离开冷凝器后,进入膨胀阀,将高压、高温的液体降为低压、低温的液体,然后再次进入蒸发器。阀门通过监测离开蒸发器的制冷剂的状态来调节,使用温度和压力传感器来驱动孔中的一个小销,以计量适量的制冷剂。然后重复该循环。

  冷水机效率会受到所有主要部件的影响。首先,压缩机效率会影响冷水机组的整体效率。在冷水机中使用变速压缩机使其效率很高。变速压缩机通过监控流体温度来调节其速度以满足过程的确切需求。

  随着过程负载的降低,冷水机的流出液温度将降低,从而导致压缩机减速以避免在负载变化期间浪费不必要的能量。压缩机有一个由逆变器驱动控制的直流电机。直流电机能够在很宽的范围内控制速度并且在启动时具有低功率需求。驱动器监控电压和电流强度以及其他参数。它与冷水机组控制配合使用,以使压缩机保持在最有效的点运行。当存在具有挑战性的条件(例如,较高或较低的环境或通常导致冷水机组关闭的过程温度)时,驱动器甚至会调整压缩机速度以使其安全运行(在其要求的参数范围内)。

  这些高效的冷水机还使用变速冷凝器风扇,从而将速度调节到最有效的操作点。该点由控制系统中的算法确定,该算法监控冷水机随附的所有传感器。在环境温度较低的情况下,冷水机将利用这一点。它可以自动调节风扇转速,使冷凝压力保持在最低水平,以减少压缩制冷剂所需的能量。

  除了变速压缩机和冷凝器风扇外,高效冷水机组还可以采用电子膨胀阀 (EEV) 而不是机械阀。机械阀在系统压力下运行,系统压力会随着环境和过程温度波动而波动,从而导致效率和可靠性下降。EEV不需要压力即可操作;相反,它是电子的。它与控制算法一起工作,以计量蒸发器的制冷剂,以使其尽可能高效地运行。此外,冷水机在蒸发器上的表面积可以比满负荷所需的表面积更大,以进一步提高效率。对于某些冷水机组,所使用的控制装置可以使用多达 10 个压力和温度传感器以及来自压缩机驱动器的其他参数来控制压缩机

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