完整的製冷系統應包括製冷劑循環系統、潤滑油循環系統、冷卻水循環系統、載冷劑循環系統。
基本介紹
- 中文名：氨製冷系統
- 外文名：Ammonia refrigeration system
- 組成部分：壓縮部分、冷凝部分和調節部分
- 壓縮部分：壓縮機、吸排氣管、冷卻器等
高壓系統,壓縮部分,冷凝部分,調節部分,低壓系統,直接膨脹供液,重力供液,
高壓系統
高壓系統可分為三部分：壓縮部分、冷凝部分和調節部分。
壓縮部分
壓縮部分由壓縮機、吸排氣管、雙級系統的中間冷卻器等組成。
1.單級壓縮
僅有一個蒸發迴路時，壓縮部分配連比較簡單，把吸、排氣管和壓縮機連線即可。用於切斷機器與系統連線的閥門常為兩排，下排為機器自帶的吸、排氣閥，上排為設計時加的，其作用是便於更換壓縮機、修理單向閥。在設定反向運轉裝置的機器上則是必需的。
製冷系統有兩個或多個蒸發迴路時，各自迴路的機器首先要滿足能對各自系統降溫，在此基礎上，尚應考慮在特殊情況下也可以承擔其他蒸發迴路的降溫任務。即在不設備用機器的前提下，通過增設少量的管道、閥門使各系統之間配連靈活。這樣，提高了製冷裝置的可靠性，也增加了機器調度的靈活性。但應注意，不要過多地增設過橋閥和連線管，以免使系統複雜化，既浪費了材料，又增大了阻力，實際使用價值也不大。
2.雙級壓縮
如前所述，雙級壓縮是把兩台或多台壓縮機（或一台壓縮機的高、低壓缸）串聯運行，再設定中間冷卻器用以降低高壓級壓縮機吸入氣體的溫度，從而降低了高壓級壓縮機排氣溫度、改善了運行狀況。有的中間冷卻器還可起到分油和對高壓液體製冷劑進行過冷的作用。雙級壓縮有配組雙級和單機雙級兩種型式。
兩台低壓級壓縮機一台高壓級壓縮機配組構成的雙級壓縮系統，正常工作時做雙級壓縮。為了提高運行的靈活性，可在其中一台低壓級壓縮機排氣管上增設一段連線管和閥件，這樣可把任一台低壓級壓縮機改成單級機運行。此時注意電動機應能滿足大功率的要求。
單機雙級壓縮是集高壓氣缸、低壓氣缸為一體的壓縮機，稱為單機雙級壓縮機。用一台單機雙級機就能完成雙級壓縮。低壓氣缸吸入低壓氣體加壓至中壓排入中間冷卻器，再被高壓缸吸入壓縮至冷凝壓力排至排氣管。
配組雙級、單機雙級壓縮各有特點，其中配組雙級可通過搭配選型取得較理想的理論排氣量的比值，從而使其實際工況接近最佳工況，又可改為單級運行，調度靈活性強。單機雙級機則在初次投資、機器占地面積、單位功率製冷量和操作管理方面具有優勢，其配連靈活性只能在兩個不同蒸發迴路之間考慮。
3.綜合系統
既有單級壓縮、又有雙級壓縮的製冷系統在實際製冷裝置中是很常見的，其機器、管道配置方案，除了要滿足各自迴路的需要，還可考慮在不同蒸發迴路之間能互相切換，靈活套用。
反向運轉裝置的設定：反向運轉就是通過壓縮機吸、排氣管的調換，將高壓系統的製冷劑氣體輸入低壓系統，把高壓系統抽成真空狀態，以便於檢修等使用。由於該裝置的不常用性，整個製冷系統設一個即可，且最好設在單級機上。
冷凝部分
冷凝部分由油分離器、冷凝器、貯液器及相關的閥件、管道構成。
壓縮機排出的高壓過熱蒸氣先經排氣管進入油分離器，分離出來的氨氣進入冷凝器被冷卻介質冷卻液化，氨液再經下液管流入貯液器。這部分管道配置和冷凝器、油分離器等設備的型式有關。但無論何種配置，都必須保證製冷劑氣體能冷凝成液體並在系統中順利循環。
1.油分離器的配置
根據油分離器的型式不同有以下幾種
①填料式油分離器的配置。填料式油分離器是利用過濾作用來分離油滴的，分離效果較好，但阻力較大。它的管路配置簡單，但不同廠家生產的結構不一樣，連線時注意分清進、出氣口的位置。
②洗滌式油分離器的配置。洗滌式油分離器是氨系統專用設備，在底部保持一定液位，主要利用氨液洗滌、冷卻等作用使油滴分離。因此，油分離器下部設有一個供液接口，與冷凝器下液管連線，以保證對油分離器的供液。
③離心式油分離器的配置。離心式油分離器利用氣流呈螺旋形流動時的離心力使油滴分離，適用於大型機器。
當系統有幾台油分離器時應採用並聯連線，並注意進氣量的均勻。油分離器分離下來的油一般經放油管進入集油器。
2.冷凝器的配置
氨系統常用立式、臥式和蒸髮式冷凝器，冷凝器的管接口，除了進氣、出液口，考慮到安全及經濟運行等方面的因素，實際又增加了均壓、放空氣、放油等接口，這些接口與相對應設備之間應正確連線。
對於蒸髮式冷凝器的連線，由於製冷劑通過冷凝器時產生的阻力損失較大，所以在管道連線時有別於立式、臥式冷凝器，應採取一些具體措施。
3.貯液器的配置
在製冷裝置中，製冷系統經常處在變負荷下工作，冷凝液直接通過節流閥供給蒸發器很難準確控制。當蒸發量小於冷凝量時，會有一部分液體積存於冷凝器中而占去一定的冷凝面積；當蒸發量大於冷凝量時，又將會有高壓氣體進入蒸發器而導致製冷系統紊亂。所以，在冷凝器後設貯液器就成了必要。貯液器的主要功能是：貯存冷凝液，調節和平衡熱負荷與製冷劑之間的需求關係；在製冷裝置高低壓系統之間起著液封作用，防止高壓氣體進入供液管中；容納冷凝器下流液體，防止冷凝液占冷凝面積而使冷凝壓力上升；在設備維修時貯存製冷劑等。
貯液器的配置有通過式和漲縮式兩種方案，其中通過式製冷系統的總循環量都從貯液器通過，是目前廣泛採用的方式。當蒸發量與冷凝量相等時，冷凝液不經貯液器直接送往節流閥。只有蒸發量與冷凝量不平衡時，貯液器才起調節作用。該方案的特點是：當環境溫度高於冷凝溫度時，可保持冷凝液的過冷度，且對冷凝器和貯液器的安裝高差要求較小，常用於高度受限、機艙溫度較高的船用製冷裝置。但容易將液體中的油帶入低壓系統，對習慣於操作通過式布置的人來說，需注意操作上的區別。
4.空氣分離器的配置
空氣分離器用於排除製冷系統中不凝性氣體（主要是空氣）。現在國內使用的有臥式套管式、立式盤管式和自動式空氣分離器三種型式。前兩種的管道配置其連線要求是：
①供液管可從總調節站或空氣分離器附近的高壓液管接出，節流後作為空氣分離器的冷源。
②回氣管應接在蒸發溫度較低、製冷工況穩定、經常工作的蒸發迴路的回氣管道上，不得直接與吸氣管連線，以免供液多時發生濕行程。
③混合氣體管應接自貯液器和冷凝器。由於貯液器的液封作用，使進入製冷系統的不凝性氣體積聚在冷凝器和貯液器中，故應從這兩個設備接出混合氣管至空氣分離器。有的立式冷凝器有上、下兩個放空氣接頭。這是因為在一定壓力下，溫度低處空氣含量大，立式冷凝器工作時，出液口附近溫度最低，由此處放空氣是合適的。在停止工作時，則可從上部的出口放空氣。
④放空氣管用管道接入水中。
⑤對於被冷凝下來的液體的處理，臥式是內部循環使用，立式可接到空氣分離器供液管上循環使用，也可利用高差進入貯液器。
5.集油器的配置
在氨製冷系統中，潤滑油隨製冷劑進入冷凝器、蒸發器等換熱設備中是很不利的。為了減少油對換熱設備的影響，凡有可能積油的設備都設有放油接口並通過放油管與集油器接通，由集油器實施放油。集油器上部的減壓管用於降低集油器內的壓力，使油氨混合物中的氨液在低壓下吸熱氣化而使油、氨分離，氨氣被抽走，油則留在集油器內而後放出。較大的製冷系統可設兩個集油器，將高、低壓設備分開使用。
調節部分
調節部分主要指總調節站的設定。在製冷系統中，把能控制高壓液體分配的閥門集中起來，再配備一些顯示儀表構成總調節站。總調節站的結構型式因供液方式、壓縮級數等不同而異。
1.單級壓縮總調節站
單級壓縮總調節站，直接膨脹供液常把節流閥設在調節站上，由此控制、節流、降壓；液泵、重力供液一般在低壓循環桶、氨液分離器上採用浮球閥或自動供液，調節站上不設節流閥，之用截止閥控制。為了維修方便，可在經常檢修的節流閥前後加設截止閥。但隨之帶來的是閥件數的增加、阻力的增大和系統的複雜化，所以，應適當設定。
2.雙級壓縮總調節站
雙機壓縮時總調節站分高、低溫兩部分，中間用過橋閥溝通。高溫部分液體來源有高壓貯液器、加氨站等；去向為高蒸發溫度供液、中間冷卻器供液和蛇形盤管供液等。低溫部分液體來源為中間冷卻器蛇形盤管過冷液體、排液桶排液等；去向為低蒸發溫度供液。
對於比較簡單的製冷系統，也可不設總調節站。
低壓系統
低壓系統因製冷系統供液方式不同而有很大差異。
根據向蒸發器供液的動力，直接冷卻系統分直接膨脹供液、重力供液、液泵供液和氣泵供液等四種。
直接膨脹供液
利用冷凝壓力和蒸發壓力之差，將節流後的製冷劑直接送入蒸發器的供液方式，稱為直接膨脹供液。在製冷裝置中，它是套用最早和最簡單的供液方式。該方式的特點是：
①製冷設備少，系統簡單，製冷劑充注量少，工程費用低。
②節流生成的閃發氣體進入蒸發器，使製冷效率降低。
③無氣液分離設備，容易發生濕行程。
④操作調節困難。隨冷凝壓力、蒸發壓力、負荷大小的變化，應及時調整節流閥的開啟度，這對使用手動節流閥、靠人工調節的製冷裝置來講是不容易做到恰到好處的。同時，由於閃發氣體的存在，對並聯蒸發器的供液不容易均勻分配，使供液多的易濕行程，供液少的則出現過熱現象。
重力供液
重力供液主要用於氨製冷裝置。
1.工作原理
在節流閥和蒸發器、蒸發器和壓縮機之間增設氨液分離器，並將其設在高於蒸發器的地方。節流後的兩相製冷劑先進入氨液分離器被分離，分離下來的液體利用氨液分離器內保持的液面和蒸發器之間高差形成的靜壓向蒸發器供液，故稱之為重力供液。
2.供液高差的確定
氨液分離器內正常液面和蒸發器之間的高差取決於流動阻力的大小，供液高差過小，不足以克服阻力，供液不通暢；供液高差過大，液柱靜壓對蒸發溫度的影響加大。因此，為了保證既能向蒸發器正常供液，又不至於嚴重影響蒸發溫度，原則上講，該高差形成的靜壓在克服了總阻力之後，剩餘壓差對蒸發溫度的影響不超過1℃。如不同蒸發迴路所要求的剩餘壓差值分別為：
-33℃迴路：≯5KPa
-28℃迴路：≯6KPa
-15℃迴路：≯12KPa
實際計畫中氨液分離器正常液面可高於蒸發器最長層管子0.5~2m，常取1.5m。
3.機房氨液分離器的設定
重力供液的回氣系統屬下列情況之一時，應在氨壓縮機房內增設氨液分離器：①兩層及兩層以上的庫房；②設有兩個或兩個以上的製冰池；③庫房氨液分離器與氨壓縮機房的水平距離大於50m時。
也就是說，為了提高壓縮機運行的安全性，必要時設機房氨液分離器，對庫房氨液分離器不承擔向蒸發器供液的任務，不必保持一定液面。
4.氨液分離器的數量
按庫房、機房氨液分離器分別確定。
①機房氨液分離器的數量取決於蒸發迴路數、冷間數及層數。不同蒸發迴路應分別設定；多層庫房應分層設定；同一蒸發迴路的多個冷間可以合用一個，也可以分別設定。
②機房氨液分離器的數量主要取決於蒸發迴路數，需要設定時，在滿足氣液分離的條件下，一個蒸發迴路設一個即可。
5.分調節站的設定
一個氨液分離器對多個冷間或多組蒸發器供液時，為便於操作管理，設定分調節站。分調節站按製冷劑流過時的相態分液體分調節站、氣體分調節站；按融霜功能分帶熱氨融霜和不帶熱氨融霜的分調節站。兩種型式的調節站均由總管、支管、截止閥、壓力表等組成，其中支管的數量由冷間和蒸發器的數量而定。原則上一間一根供液一根回氣；對於採用不同型式蒸發器的冷間，可分別供液並聯回氣，或分別供液分別回氣。
簡化設計的分調節站，閥門少，結構簡單。但任何一個蒸發器融霜時，同一蒸發迴路的其他蒸發器都不能降溫，且需要有另一個蒸發迴路存在，以提供熱源。對於不需要經常融霜的冷間可以考慮選用，如凍結物冷藏間。
6.排液桶、低壓貯液桶的連線
排液桶、低壓貯液桶的構造相同，用途稍有不同。排液桶主要用於容納沖霜排液，低壓貯液桶則是收集個容器分離下來的液體。早些年建的冷庫中，有這兩種都設的。後來，為簡化系統採取了一桶兩用的設計方式。
7.蒸發器製冷劑流向
由於重力供液的供液壓力不是很大，蒸發器製冷劑流向必須採用下進上出，即液體從蒸發器底部進入，回氣從頂部接出。
8.特點
重力供液有以下特點：
①改善了直接膨脹供液的不足。
②液柱靜壓對蒸發溫度有影響。
③蒸發器內製冷劑流速慢，放熱係數較低，且其中的積油不易被衝出來。
④氨液分離器、分調節站布置較分散，不便於集中管理。
⑤需加建閣樓或占穿堂等使用面積放置氨液分離器，土建費用增加。
