丙烷制冷成套设备.docx

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丙烷制冷成套设备

一、基本结构和工作原理 

通常所称的螺杆压缩机即指双螺杆压缩机。

螺杆压缩机的基本结构：

在压缩机的机体中，平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子。

通常把节圆外具有凸齿的转子，称为阳转子或阳螺杆。

把节圆内具有凹齿的转子，称为阴转子或阴转子。

一般阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子转动。

转子的长度和直径决定压缩机排气量（流量）和排气压力，转子越长，压力越高；转子直径越大，流量越大。

螺旋转子凹槽经过吸气口时充满气体。

当转子旋转时，转子凹槽被机壳壁封闭，形成压缩腔室，当转子凹槽封闭后，润滑油被喷入压缩腔室，起密封。

冷却和润滑作用。

当转子旋转压缩润滑剂+气体（简称油气混合物）时，压缩腔室容积减小，向排气口压缩油气混合物。

当压缩腔室经过排气口时，油气混合物从压缩机排出，完成一个吸气——压缩——排气过程。

在压缩机机体的两端，分别开设一定形状和大小的孔口。

一个供吸气用，称为进气口；另一个供排气用，称作排气口。

工作原理：

螺杆压缩机的工作循环可分为进气，压缩和排气三个过程。

随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。

1、进气过程：

转子转动时，阴阳转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，此时转子齿沟空间与进气口的相通，因在排气时齿沟的气体被完全排出，排气完成时，齿沟处于真空状态，当转至进气口时，外界气体即被吸入，沿轴向进入阴阳转子的齿沟内。

当气体充满了整个齿沟时，转子进气侧端面转离机壳进气口，在齿沟的气体即被封闭。

2、压缩过程：

阴阳转子在吸气结束时，其阴阳转子齿尖会与机壳封闭，此时气体在齿沟内不再外流。

其啮合面逐渐向排气端移动。

啮合面与排气口之间的齿沟空间渐渐件小，齿沟内的气体被压缩压力提高。

3、排气过程：

当转子的啮合端面转到与机壳排气口相通时，被压缩的气体开始排出，直至齿尖与齿沟的啮合面移至排气端面，此时阴阳转子的啮合面与机壳排气口的齿沟空间为0，即完成排气过程，在此同时转子的啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，进气过程又再进行。

从上述工作原理可以看出，螺杆压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械。

气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳内作回转运动来达到。

螺杆压缩机的特点：

就气体压力提高的原理而言，螺杆压缩机与活塞压缩机相同，都属容积式压缩机。

就主要部件的运动形式而言，又与离心压缩机相似。

所以，螺杆压缩机同时具有上述两类压缩机的特点。

螺杆压缩机的优点：

　　1、可靠性高：

螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔期可达4-8万小时。

2、操作维护方便：

操作人员不必经过专业培训，可实现无人值守运转。

3、动力平衡性好：

螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转。

4、适应性强：

螺杆压缩机具有强制输气的特点，排气量几乎不受排气压力的影响，在宽广范围内能保证较高的效率。

5、多相混输：

螺杆压缩机的转子齿面实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体，含粉尘气体，易聚合气体等。

螺杆压缩机的缺点：

1、造价高：

螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面，需利用特制的刀具，在价格昂贵的专用设备上进行加工。

另外，对螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求。

2、不适合高压场合：

由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆压缩机只能适用于中，低压范围，排气压力一般不能超过3.0Mpa。

3、不能制成微型：

螺杆压缩机依靠间隙密封气体，目前一般只有容积流量大于0.2m3/min，螺杆压缩机才具有优越的性能。

二、制冷系统成套设备组成

螺杆压缩机

数量：

2

机组型号：

TR-T2655S-28

排气量：

1477m3/h

压缩机转速：

2975rpm

制冷剂：

R290

蒸发温度：

-24℃

蒸发压力：

2.1bar.a

吸气管过热度：

2℃

过冷度：

0℃

冷凝温度：

50℃

冷凝压力：

17.071bar.a

经济器温度：

4℃

经济器压力：

5.33bar.a

经济器负荷：

175kw

制冷量：

506KW

压缩机轴功率：

306.9kw

用电机功率：

355KW

电源：

10KV*3*50Hz

电机防爆等级：

ExdIIBT4

噪音：

85dBA

防护等级：

IP55

绝缘等级：

F级

油泵

数量：

2（一用一备）

油泵形式：

齿轮油泵

油泵启动方式：

直接启动

油泵输入功率：

4KW

电源：

380V/3PH/50HZ

电机防爆等级：

ExdIIBT4

控制电源：

220V/1PH/50HZ

油分离器内油加热器：

1.5KW

电加热电源：

380V/2PH/50HZ

制冷量调节：

10~100%连续可调

油冷却器

油冷却器方式：

虹吸式

油冷却器负荷：

75KW

排出油温：

71℃

材质：

管程：

SS304不锈钢管

壳程：

20R

设计温度：

80℃

设计压力：

管程：

2.5MPa

壳程：

2.5MPa

冷凝器

数量：

1

形式：

风冷式

冷凝负荷：

1411.3KW

虹吸桶

数量：

1

类型：

卧式

容积：

1M3

材质：

20R

设计温度：

50℃

设计压力：

2.5MPa

经济器

数量：

1

类型：

壳管式

经济器负荷：

351.2kw

材质：

管程：

10#钢管

壳程：

20R

设计温度：

50℃

设计压力：

2.5MPa

贮液器

数量：

1

类型：

卧式

容积：

10M3

材质：

20R

设计温度：

50℃

设计压力：

2.5MPa

蒸发器

数量：

1

类型：

满液式

制冷量：

864KW

载冷剂：

天然气混和物料

载冷剂进出口温度：

-12.5℃/-21℃

载冷剂流量：

5459kgmol/h

外形尺寸：

蒸发器：

1200x7500

汽液分离器：

750x4500

管程压降：

26kPa

材质：

管程：

SS304不锈钢管

壳程：

16MnDR

设计温度：

-40℃/50℃

设计压力：

管程：

8.0MPa

壳程：

2.5MPa

回油器

数量：

1

类型：

卧式

外形尺寸：

325mmx1500mmOAL

电加热功率：

2kw

材质：

16MnDR

设计温度：

-40℃/80℃

设计压力：

2.5MPa

入口汽液分离器

数量：

1

类型：

立式

外形尺寸：

1000mmx2000mmH

材质：

16MnDR

设计温度：

-40℃/80℃

设计压力：

2.5MPa

三、螺杆压缩机组设备描述

螺杆压缩机

开启式螺杆压缩机头，实现能量从10%到100%的无级调节，线形接触螺杆转子无论在满负荷或部分负荷情况下保证高的COP效率值，机组设计紧凑。

可采用国内市场上都能买到的进口冷冻油：

如美孚、壳牌、BP、ICI等品牌。

机体：

机体依照DIN8975设计，采用高性能灰铸铁（EN-GJL-200），经精密机械加工而成，并经液压检测，测试压力35bar。

专利流程，优化的吸气入口，提高了容积效率，减低噪音。

转子:

转子具有最新的高效齿形，C45锻钢，专利的转子线形和优化的转子尺寸，提高了效率，降低了能耗，5:

6的齿数比改善了轴承的载荷分配，低噪音和高的容积效率。

阳转子直接由马达驱动。

径向轴承:

四个滑动轴承，轴和轴承间有一层油膜，二者不直接接触，使轴承比滚动轴承具有更长的寿命。

止推轴承:

转子止推轴承使用向心止推滚动轴承，使转子精确的定位在机体上。

安装一个平衡活塞用以承担转子的轴向力，减小止推轴承的负荷，获得更长的使用寿命，正常使用情况下达到3万小时以上。

轴封:

机械式轴封由石墨材料的动环和硬质合金材料的静环组成。

轴封在机组开机停机时均充满润滑油。

格拉索螺杆压缩机的轴承设计位于吸气侧，最大程度地降低了油泄漏，延长了轴封的使用寿命，正常情况下运行超过24000小时。

能量控制:

能量控制由能量调节电磁阀组通过铸铁材质的滑阀实现，由油压控制电磁阀进

行加载卸载。

压缩机从100%到10%之间可进行无级调节。

油路中有针阀以阻止过载或震动。

Vi调节Vi值通过滑块的位置调节来改变。

在满负荷运行情况下，润滑油驱动液压活塞来移动滑块，使之与滑阀接触。

当滑块向排气端移动时，Vi增加，反之，当滑快向吸气端移动时，Vi减少。

润滑油压力根据外界冷凝压力的改变而改变，从而影响液压活塞两侧的压力平衡，来移动液压活塞往排气端或吸气端移动，从而改变Vi的值。

联轴器:

柔性联轴器的间隔部件允许不移动电机即可更换轴封。

吸气过滤器:

位于压缩机外部，便于更换清洗。

吸气止回阀:

吸气止回阀位于吸气截止阀和过滤器之间，防止停机时冷媒倒流。

吸气截止阀：

吸气截止阀安装在吸气过滤器上游，用于在维护保养时将压缩机头从压缩机组上卸下来。

驱动马达：

螺杆压缩机直接驱动马达为10000V/50Hz，采用进口轴承，配用格拉索进口钢质柔性联轴器。

电机防护等级IP55，绝缘等级F，防爆等级dIIBT4。

高压电机带空间加热器、轴承温度传感器。

油路：

压缩机组采用油泵强制供油，提供压缩机转子、轴封、轴承，同时能够减少噪音，以及吸收一部分压缩机运行所产生的热量。

通过一个油温自控三通阀将油分离器出来的高温冷冻油与经过油冷却器的冷油混合后控制在45℃，然后返回压缩机。

封闭的油路系统包括以下部分：

油泵：

齿轮泵，保证运行时润滑油的压力，油泵两侧的压力差在3±0.5bar。

双油过滤器：

专利的德国BEA-Filtri进口高效的油过滤器滤芯，所有供入压缩机的油均经过滤，使用隔离阀，可以在机组运行过程中不停机情况下更换、清洗滤芯。

油加热器：

进口温控电加热器带油温控制器及油温限制器在机组停机时保持油温，同时分离冷冻油中的制冷剂。

加热器电源同控制电源相分离。

油冷却器：

虹吸式油冷却器，润滑油位于管程，制冷剂位于管程，不锈钢管换热管和碳钢壳体，封头，满足GB150/GB151标准。

油冷却器装在压缩机撬块上，装有温度控制器，控制油流量和温度。

油分离器：

立式油分离器采用三级分离设计，同时作为储油器。

油分离器由两部分专利的德国BEA-Filtri进口油分离滤芯构成，第一部分改变方向和速度，第二部分依据粗效过滤器和精效过滤器原理分离油雾粒子。

经过精油分离器分离出来的油经过一个过滤器及视液镜回到压缩机。

三个视液镜观察油分离器两部分的油位。

油加热器安装在底部，安全阀安装在油分离器容器上。

设计和测试压力：

23.0bar/29.9bar

油路系统带压力和温度控制以及保护装置。

油路系统管道在油过滤器后采用不锈钢材质。

管路系统在工厂进行压力和泄漏测试，以及所有焊缝的检测。

控制

制冷系统采用PLC控制可实现自动运行，每台螺杆压缩机分别配置了带PLC功能的控制器（GSC），可分别实现能量自动上下载的功能。

本系统螺杆压缩机能量在100％－10%之间自动上下载。

每台螺杆压缩机控制器具有所有必须的显示、警告、控制和安全装置。

每套控制器带RS485通讯接口，支持MODIBUS（RTU）通讯协议，可完成DCS系统的数据通讯。

仪表

压力安全控制器，吸排气及油压的压力传感器，排气油温温度传感器，冷凝压力保护，马达电流保护，排气压力过高保护，吸气压力过低保护以及油泵油压、与压缩机排气压力过高及油过滤器两侧油压差过低保护等。

格拉索德国进口压缩机控制（PLC）及正压通风低压控制柜

SiemensPLC，GSCC7-635key带操作开关面板及冷冻压缩机组的所有保护（吸气压力、冷凝压力和油压，油压及排气压力差，排气温度，油温，冷媒出口温度，马达电流，滑块位置控制）。

电压的标准控制，数据传递可以通过总线完成。

所有设定已在工厂设定，所有参数可以根据数据末端改变（需要密码）。

根据吸气压力控制能量的自动调节，显示操作信息、运行时间记录、显示所有相关输入的数据、操作控制的故障信息，在信息显示器上以文本方式显示，电压情况报告以及相关的滑块位置的显示。

螺杆压缩机控制器GSC（德国进口）

CPU：

SIEMENSC7－635key

数量：

一台

适用与环境温度为0℃~+50℃，湿度5%~95%（25℃时），电气防护标准符合IEC529，即IP65，防火等级符合UL94。

所有显示参数均为国际标准单位。

螺杆压缩机控制器GSC放置在正压通风中央控制柜内，放置在机组旁边。

设远程紧急停车、正常停车、综合报警干触点信号。

配备防雷接地端子。

可以控制防止压缩机反转，在排气压力过高，吸气压力过高或电机电流过大时限制负荷，基于吸气压力、工艺温度、滑阀位置或其他模拟量设置点来实现能量增卸。

运行模式包括开机/复位，远程开机和现场开机。

能量控制方式包括自动、手动、增载、卸载和外部控制。

能量控制方式会及时显示在显示屏上。

显示屏为液晶显示屏（LCD），显示参数如下：

能量百分比

设定值

排气压力/温度

油压/油温

滑阀位置

电机电流

Vi值

增载/卸载，过载状态

通信状态

模拟参数用于显示和校对现场设定模拟量，参数如下：

吸气压力

排气压力

进口油压/油温

油过滤器压力

油分离器温度

修改或校对参数可以方便地在键盘上进行，同时设有密码，以防误操作。

运行参数限值用于控制机组设定值范围，每一个运行参数限值均有一个上限下限，超出该范围可能导致机组损坏，操作人员可以在显示屏上显示各运行参数限值，可以整组显示或逐个显示。

压缩机参数用来显示与机组有关的参数，但不会影响报警或停机，如：

压缩机系列号，压缩机型号，运行时间，程序配置，程序版本。

冷凝器

系统配置一台风冷式冷凝器，从压缩机排出的高温高压气体制冷剂经过风冷式冷凝器冷凝成高压饱和液体，向系统供液。

该风冷式冷凝器配百叶窗带地面手动调节，采用钢管铝翅片材质。

虹吸桶

系统配置一台卧式虹吸桶，用于冷却螺杆压缩机的热油，由风冷式冷凝器冷凝下来的高压液体通过重力向压缩机油冷却器供液体制冷剂，桶体材质采用20R。

贮液器

系统配置一台卧式贮液器，用于贮存和循环系统的高压液体制冷剂。

贮液罐带压力变送器，将信号远传至中控室以控制空冷器一台风机电机的转速。

贮液罐加制冷剂接口布置在过滤干燥器上游，过滤干燥器布置在储液罐上游，在过滤干燥器的下游增加水分指示仪。

桶体材质采用20R。

经济器

系统配置一台卧式壳管经济器，从高压贮液器过来的高压液体制冷剂分二路进经济器：

一路经过节流、蒸发后气态丙烷回压缩机经济器补气口；另一路与蒸发状态的丙烷换热后的过冷液体供丙烷蒸发器。

壳程材质采用20R，管程材质采用10#钢管。

丙烷蒸发器及汽液分离器

系统配置一台满液式蒸发器（自带卧式汽液分离器），天然气在管程冷却、制冷剂在壳程蒸发，经过上部自带的汽液分离器将未蒸发的制冷剂液滴靠重力作用留在蒸发器内，使回到压缩机吸气口的制冷剂保持气态。

该蒸发器带有液位远传，其气体出口为买方提供一台手动球阀（散件供货）。

壳体材质采用16MnDR，管程材质采用SS304不锈钢钢管。

入口汽液分离器

系统配置一台立式汽液分离器，用于分离丙烷蒸汽中夹带的液体，使回到压缩机吸气口的制冷剂保持气态。

汽液分离器内带盘管，由高压液体经过盘管将桶体内的液体汽化。

带玻璃板式液位显示，高液位开关用于压缩机联锁。

壳体材质采用16MnDR。

回油器

系统配置一台卧式回油器，采用手动回油方式。

卧式回油器底部安装有带温度控制器的电加热器。

根据实际需求当系统有必要回油时打开排液阀和平衡阀，将制冷剂和油的混合液体排至回油器内，观察至一定液位关闭排液阀。

保持电加热处于通电状态，使回油器内的液态制冷剂汽化。

多次排液放油后回油器的油位达到一定高度后通过高压气体将油压入压缩机吸气口。