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冷凝器自動清洗系統(tǒng)在藥廠的應(yīng)用與擴(kuò)展《八》

深圳市致君藥廠空調(diào)節(jié)能探討

冷凝器自動清洗系統(tǒng)在藥廠的應(yīng)用與擴(kuò)展《八》

深圳市致君藥廠空調(diào)節(jié)能探討

羅碧玉¹李小濤 ²張懷義³

Luo Biyu¹ Engineer Li Xiao tao² Zhang Huaiyi³

1、深圳市新怡空調(diào)設(shè)備有限公司2、深圳致君藥廠工程師3、四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司

Shenzhen xinyi air-condition equipment co.ltd 2、shenzhen zhijun pharmaceutical Factory 3、Sichuan Jiuzhou Electric Group Co., Ltd.

摘要：本文以某藥廠空調(diào)節(jié)能實(shí)際案例，列舉了藥廠凈化空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的多種途徑，解決了一些藥廠空調(diào)節(jié)能的特殊問題，推出了一種xy-r3D型的球水分離器，分析了空調(diào)節(jié)能的幾種常見的失誤。在本案例綜合節(jié)能改造中采用了多種投資小、收效高的節(jié)能小方案，取得了節(jié)能投資半年電費(fèi)、水費(fèi)收回的可喜效果。對藥廠空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能有特殊的價值和普遍借鑒意義。

Abstract：In this paper, in the pharmaceutical industry energy-saving air-conditioning case, lists a variety of ways of air conditioning system in pharmaceutical cleanrooms, solves some special problems of energy-saving pharmacy air conditioning, launched the ball water separator of a xy-r3D type, analyzes several common air conditioning energy saving error. In the comprehensive energy saving reconstruction in this case using a variety of energy-saving small smaller investment with high, made the surprise effect of energy saving, investment saving water back half a year. Have special value for energy-saving air-conditioning system and the universal significance of pharmaceutical factory.

關(guān)鍵詞：藥廠節(jié)能、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、小溫差、局部水阻。

Keywords: Factory energy saving，Condensing temperature ,The evaporation temperature,Little Wen Cha, Local water resistance.

深圳致君藥廠空調(diào)是集中式中央空調(diào)，機(jī)房設(shè)在生產(chǎn)車間中部的動力房，冷凍站內(nèi)有開利離心式水冷冷水機(jī)組2臺，型號19XR70704V5LGH，制冷量3000Kw，約853RT，輸入功率563Kw，另有螺桿式水冷冷水機(jī)組1臺，開利30HXC165A,制冷量165RT，輸入功率118Kw，原設(shè)計安裝大冷卻泵3臺，Q=645m³/h，H=29m,N=75Kw,兩用一備；大冷凍泵3臺，Q=660 m³/h,H=42m,N=110Kw,小水冷卻泵1臺，Q=100 m³/h ,H=30m,N=15Kw,小冷凍泵1臺，Q=100 m³/h,H=42m,N=22Kw。以上機(jī)組可供一～三層車間生產(chǎn)用凈化空調(diào)和部分舒適空調(diào)作冷源，冬季不供暖。

未做節(jié)能改造前，運(yùn)行管理人員及設(shè)備部人員提出的問題是：空調(diào)冷卻水使用環(huán)境差，污垢嚴(yán)重，1個半月到2個月冷凝器銅管內(nèi)就結(jié)垢污泥嚴(yán)重，小溫差3～5℃，此時主機(jī)開機(jī)率只能開到70%，必經(jīng)通炮清洗一次。通炮后小溫差可降到1.3～1.5℃，夏季大負(fù)荷時1個半月到2個月就要重復(fù)通炮1次，是必須解決的首要問題。

我公司設(shè)計人員在致君藥廠設(shè)備部的配合下，對空調(diào)系統(tǒng)作了細(xì)致地測試和專業(yè)的分析，根據(jù)該系統(tǒng)的特殊問題和普遍情況，作出如下節(jié)能改造的分析和方案。

1、解決冷凝器自動清洗節(jié)能的難點(diǎn)是球水分離器的選型及安裝空間限制，xy-14r3D球水分離器專利技術(shù)是最佳解決方案。

致君藥廠生產(chǎn)車間凈化空調(diào)的運(yùn)行特性是：1）每天開機(jī)24h，1年開機(jī)360天。2）星期六或星期天負(fù)荷低時，可停主機(jī)1臺供節(jié)能改造，節(jié)能改造須在8～10小時內(nèi)完成，隨后開機(jī)。停機(jī)施工過程中，另一臺主機(jī)及冷卻水、冷凍水泵不停機(jī)，不停水。3）2臺離心機(jī)冷凝器冷卻水出水管蝶閥內(nèi)立管橫管的直管部分長度＜400，裝不了Y型分離器或直管同心式分離器；前后安裝的立管間距約300mm，也裝不了T型分離器。（見圖1）有人提出冷凝出水管改道：把冷卻出水管向上豎彎改為水平橫彎，橫彎后加長到可以裝進(jìn)Y型分離器或直管同心式分離器，標(biāo)準(zhǔn)14y分離器長度1350mm，可見水平直管長度應(yīng)大于1350mm，垂直向上再轉(zhuǎn)，共經(jīng)4個彎回到原立管碰頭。“此招”至少有四弊端：

（1）、直接增加DN350冷卻管4～6ｍ，增加4個沖壓彎頭的材料和割焊量。（2）、增加工時>2天，是該機(jī)房停機(jī)改造時間所不允許的。（3）、橫向走DN350管約2m往返，是該機(jī)房安裝空間及安全操作維護(hù)空間都不具備的。（4）、增加了4～6m管，增加了4個彎頭急轉(zhuǎn)4個90°彎的局部水阻,成為冷卻水泵長久的額外耗能。真是削足適履之招啊！我們選擇了2012年11月公告的最新國家專利技術(shù)，深圳市新怡空調(diào)設(shè)備有限公司的xy-14r3D分離器，不僅解決了安裝空間和停機(jī)時間的局限問題，而且解決了多個彎頭或T型分離器安裝增加的局部水阻問題，因?yàn)閞3D分離器有平滑導(dǎo)流的作用。（見圖2、圖3）這對于大流量小揚(yáng)程水系統(tǒng)的能耗影響很大！類似的機(jī)房安裝空間局限情況，約占已裝空調(diào)機(jī)房環(huán)境的25～30%，也就是說xy-r3D專利技術(shù)的市場很大。如果這些機(jī)房都裝了這種xy-r3D新專利技術(shù)，不僅解決了安裝困難，而且由于減小了水阻，帶來了很好的企業(yè)節(jié)能效益，同時實(shí)現(xiàn)了減碳的社會效益。

該系統(tǒng)于2012年6月11日改造完成（見圖4），2012年6月18日加海綿球運(yùn)行至今。我們?nèi)?011年6月～8月、2012年6月～8月的9000多個運(yùn)行數(shù)據(jù)分析對比，得出平均節(jié)能率19.85%，小溫差穩(wěn)定在通炮后的最低值，1＃機(jī)小溫差不升反降0.2 ～0.3℃。其他數(shù)據(jù)性能全部達(dá)到設(shè)定參數(shù)，計算依據(jù)和檢測方法見《關(guān)于“空調(diào)冷凝器海綿球自動清洗裝置”節(jié)電率的確認(rèn)、計量和界定方法的討論》，討論二。

2.冷卻泵、冷凍泵的流量、揚(yáng)程與系統(tǒng)匹配，有較大的節(jié)能空間。

該系統(tǒng)原設(shè)計安裝的冷卻泵流量略小，揚(yáng)程偏高10m，冷凍泵揚(yáng)程偏高10m。經(jīng)現(xiàn)場測試和匹配計算，冷卻泵可選300-250離心泵，流量Q=720 m³/h，揚(yáng)程H=20m，功率N=55Kw，較原泵75Kw減小20Kw。冷凍泵可選Q=500 m³/h，H=32m,N=75Kw,較原裝泵110Kw減少35Kw。經(jīng)半年運(yùn)行驗(yàn)證，節(jié)能率>32%。按一年360天運(yùn)行，每天開24h，冷卻、冷凍泵按平均各1.5臺運(yùn)行計，每年的節(jié)電量：【（110Kw-75Kw）+（75Kw-55Kw）】 X24hX360dX1.5臺=712800Kwh。

經(jīng)測量節(jié)能改造前后，冷卻泵電流由原來的

139A降到94A，冷凍泵電流由201A降到123A，實(shí)際節(jié)能率>32%,更換6臺冷卻、冷凍泵節(jié)能方案簡單成功。節(jié)能工程投資僅為一年所省電費(fèi)的約33%。后經(jīng)查實(shí)，以往已安裝的其他空調(diào)機(jī)房水系

（圖4）

統(tǒng)，這種因設(shè)計不當(dāng)所造成冷卻、冷凍泵選型過大，多耗能的現(xiàn)象并不少見。

小結(jié)：致君藥廠原設(shè)計冷卻、冷凍泵選型不匹配有2點(diǎn)常見失誤：1、把冷卻塔所在高度當(dāng)做揚(yáng)程，冷卻泵揚(yáng)程增加了10m,造成冷卻泵功率由55Kw變?yōu)?5Kw，多耗能20Kw的錯誤。把冷凍管的路程當(dāng)作揚(yáng)程，冷凍泵揚(yáng)程由32m變?yōu)?2m，功率由75Kw變?yōu)?10Kw，多耗能35Kw。2、冷卻、冷凍泵要滿足水系統(tǒng)設(shè)計流量揚(yáng)程，以本方案冷卻泵選型為例，至少有3種選型：(1)、原設(shè)計選型300-400C（大直徑葉輪3次切割葉輪厚度，降低了水泵效率），Q=645 m³/h 、 H=29m 、N=75Kw；(2)、也可選300-315A Q= 650m³/h H=28m N=75Kw；(3)、現(xiàn)選型300-250、 Q=720 m³/h、 H=20m N=55Kw。得到最大流量，最小的功率?？梢姖M足設(shè)計揚(yáng)程時，應(yīng)盡量選擇葉輪直徑小，并不切割葉輪厚度的泵，效率高，功率小。冷凍泵選型相似，原冷凍泵設(shè)計型號為250-400A H=42m N=110Kw現(xiàn)選型250-315、 H=32m、 N=75Kw 因小一級葉輪直徑，不切割葉輪厚度，功率由110Kw變?yōu)?5Kw。（見圖5）水泵流量揚(yáng)程曲線圖，（圖6）水泵大葉輪外徑多次切割厚度，中葉輪外徑1次切割厚度，小葉輪外徑不切割厚度，水泵效率遞減的性能曲線圖。

3、運(yùn)行方案的改變，綜合能效是不同的。

在統(tǒng)計、歸納了致君藥廠2011年6月 8月，2012年6月 8月數(shù)千個運(yùn)行數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)2臺離心機(jī)開機(jī)負(fù)荷率大多數(shù)在50%～70%的工況。此工況如果把開2臺大機(jī)60%負(fù)荷改為開1臺大機(jī)853Rt、1臺小機(jī)165Rt100%負(fù)荷運(yùn)行，輸出冷量相同，除主機(jī)在額定負(fù)荷下效率有所提高外，冷卻、冷凍泵的耗電量大不相同！此時冷卻、冷凍泵可由各開2臺大泵改為開大泵各1臺，小泵各一臺運(yùn)行，設(shè)這種運(yùn)行選擇每年有200d，則可省電：【（75Kw-22Kw）+（55Kw-15Kw）】*24h*200d=398400Kwh，可見節(jié)能是很明顯的，比主機(jī)直接節(jié)能大很多！

4、凈化空調(diào)的冷凍水水溫度設(shè)定合理，可省電約6%。

從2011年、2012年的空調(diào)冷凍進(jìn)出水溫，大多數(shù)在5.8℃～ 8.5℃看，即回水溫度大多數(shù)<9℃。

如果潔凈室空調(diào)溫度要求在20～21℃，冷凍回水溫度設(shè)定到11℃為上止點(diǎn)，是可以滿足末端換熱要求的。理論上回水溫度低于空調(diào)設(shè)定溫度8℃，就能達(dá)到設(shè)定溫度環(huán)境的要求。此時蒸發(fā)溫度還可上升2℃，而蒸發(fā)溫度上升1℃ ，空調(diào)主機(jī)可省電3%，蒸發(fā)溫度上升2℃可省電6%，這對數(shù)千Rt的大型空調(diào)冷凍站，不加投資就可省

（圖6）

電6%，其得失是值得斟酌的。

5、主機(jī)冷卻、冷凍進(jìn)出水溫差的合理控制，冷卻、冷凍泵可以安全節(jié)能30%。

我們都知道冷卻、冷凍進(jìn)出水溫差大時，說明水流量偏小，水泵節(jié)能；溫差小時，說明流量偏大，主機(jī)換熱效果相對好，水泵不節(jié)能。綜合節(jié)能和設(shè)備的安全考慮，確定經(jīng)濟(jì)溫差為5℃。致君藥廠冷卻、冷凍水平均溫差為2～3℃，與安全節(jié)能經(jīng)濟(jì)溫差5℃相比約為一半。如果更換了匹配的冷卻、冷凍泵后，再恢復(fù)變頻，變頻后冷卻、冷凍水溫差控制在4～5℃，冷凍、冷卻泵還可安全節(jié)能約30%。

6、冷卻塔風(fēng)機(jī)溫控；該系統(tǒng)冷卻塔設(shè)在車間四層屋面，已裝350 m³/h方型橫流冷卻塔5組，每臺風(fēng)機(jī)電機(jī)11Kw，在春秋季節(jié)約有50%的時間冷卻水回水溫度低于25℃，此時冷卻水溫繼續(xù)下降，對主機(jī)的省電已不明顯，而停1臺風(fēng)機(jī)每小時省電11Kwh，停5臺風(fēng)機(jī)則省電55Kwh，而冬季冷卻塔風(fēng)機(jī)幾乎可以不開。5臺冷卻風(fēng)機(jī)安裝簡單的回水溫度控制，設(shè)定到合適的回水停機(jī)溫度，花費(fèi)無幾，節(jié)能可觀。

7、冷卻水分流電動閥控制；多臺冷卻塔并聯(lián)安裝時，進(jìn)水管應(yīng)加裝電動蝶閥，使冷卻塔與主機(jī)開關(guān)機(jī)一一聯(lián)動，是省電省水，系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要措施。原電動閥安裝在冷卻塔出水管上是錯誤的，應(yīng)改回到供水管上，并與主機(jī)開關(guān)機(jī)一一聯(lián)動，即可省電省水一舉兩得。

8、屋頂冷卻管保溫的節(jié)能意義；深圳夏季屋頂室外溫度可達(dá)到≧50℃。原設(shè)計安裝在屋頂數(shù)十米DN500冷卻供回水主管全裸暴曬，約百平方米暴曬面積直接烈日輻射，其吸熱可導(dǎo)致冷卻回水溫度上升約2℃，如果裸曬的冷卻管加裝保溫，減少輻射熱和熱傳導(dǎo)，降低回水溫度約2℃，此時空調(diào)主機(jī)省電約6~10%。

9、潔凈空調(diào)的排氣量大，如果能把排氣中帶出的一部分熱量作為新風(fēng)的預(yù)熱除濕，是理想的排風(fēng)二次節(jié)能方案。

致君藥廠有數(shù)十個排氣和新風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)帶走了大量的冷量，這些冷量白白浪費(fèi)。如果能將其收集，供給新風(fēng)機(jī)預(yù)冷除濕，改為全熱回收新風(fēng)排氣系統(tǒng)，節(jié)能數(shù)量及價值是很可觀的。經(jīng)現(xiàn)場測試，排氣出口與新風(fēng)進(jìn)口相距較遠(yuǎn)，分布零散，風(fēng)管廊夾層內(nèi)縱橫交錯已布滿各種風(fēng)管，改造或重做全熱回收新風(fēng)排氣系統(tǒng)難度大，成本高，性價比不高，經(jīng)綜合分析，商議暫時放棄。但可為今后藥廠凈化空調(diào)的新風(fēng)排氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計提供新的參考和借鑒。

經(jīng)以上數(shù)項(xiàng)節(jié)能改造，致君藥廠空調(diào)系統(tǒng)每年可省電約2000000Kwh，而實(shí)際的節(jié)能改造投入費(fèi)用<100萬元，如果節(jié)能系統(tǒng)使用壽命為15年，凈賺節(jié)能電費(fèi)約3100萬元（按一度電一元計算）?？梢娝帍S潔凈空調(diào)的節(jié)能方法很多，空間很大，有各自特點(diǎn)，也有普遍規(guī)律。藥廠空調(diào)節(jié)能是市場競爭的需要，是減碳形勢的需要，有名有利，大有可為。