提高制冷机吨蒸汽制冷量

胡霄毅 高冠升 王淑玉 王小沈 吴春丽

（河南中烟工业有限责任公司驻马店卷烟厂，河南 驻马店 463000）

引言

从目前我国能源使用特点来看，其能源利用率较低且能源供需矛盾严重，节能问题已经成为影响可持续发展能力的重大因素。作为耗能大户的卷烟生产企业，节约能源、降低生产成本，不仅是其提高产品竞争力必须完成的任务，更是其担负的重要的社会责任。

一、制冷系统现状

为了解制冷机吨蒸汽制冷量的现状，收集一个月的制冷机日制冷量和日蒸汽消耗量。通过计算公式：吨蒸汽制冷量＝制冷机制冷量/蒸汽消耗量[1]，计算得出吨蒸汽制冷量。对制冷机吨蒸汽制冷量过程能力进行分析，均值为54.65×104Kcal/t，Cpk为-0.12，过程能力改进空间很大。

二、研究内容分析

通过梳理制冷机控制系统、查阅相关资料与现场实际观察，分析影响制冷系统吨蒸汽制冷量的因素，确定了5项潜在的根本原因，分别为机组溶液循环量不足、蒸汽阀门开度、冷冻水水温、冷却水水温和冷却水阀门开度[2]。

为了验证这5项因素对制冷机制冷量的影响是否显著，制定数据采集计划如表1所示。

表1 数据收集计划

为了验证不同的溶液循环量对机组制冷量的影响，分别收集溶液循环量在60%、75%、90%下对机组制冷量影响数据；蒸汽阀门开度在60%、70%、80% 下对吨蒸汽制冷量影响数据；冷冻水水温在6oC、9 oC下对制冷机吨蒸汽制冷量影响数据；冷却水温度在30℃、35℃、40℃下对吨蒸汽制冷量影响数据；冷却水阀门开度在50%、75%、90% 下对吨蒸汽制冷量影响数据。

通过单因子方差分析[3]，发现机组溶液循环量不足、冷却水温度、冷却水阀门开度、蒸汽阀门开度对吨蒸汽制冷量的影响是显著的。利用双样本T检验，验证冷冻水水温影响吨蒸汽制冷量的关键因子。

表2 各影响因素确认结果

三、影响因子的研究方案

由于机组溶液循环量不足、蒸汽阀门开度和冷冻水水温、冷却水温度、冷却水阀门开度理论上没有交互作用，为减少试验的次数，机组溶液循环量不足、蒸汽阀门开度两个因子进行DOE分析[3]。冷冻水水温、冷却水温度、冷却水阀门开度三个因子进行DOE分析。

（1）Xa、Xb全因子DOE试验

对Xa、Xb两水平全因子DOE试验设计，对溶液循环量、蒸汽阀门开度两个因子，进行两水平、四个中心点、重复三次的全因子DOE试验。两个因子取值范围分别为：Xa溶液循环量（60,90）、Xb蒸汽阀门开度（60,80）。

根据实际情况，为方便参数控制，各变量的值取0位小数。手动调整各响应变量，使吨蒸汽制冷量最大。最佳处理组合为溶液循环量＝75%、蒸汽阀门开度＝73% 时，吨蒸汽制冷量最大。

（2）Xc、Xd、Xe全因子DOE试验设计

对Xc、Xd、Xe两水平全因子DOE试验设计，对冷冻水水温、冷却水温度、冷却水阀门开度三个因子，进行两水平，四个中心点进行全因子DOE试验。三个因子的取值范围分别为：Xc冷冻水水温（6，10）、Xb冷却水温度（30，40）、Xc冷却水阀门开度（80，100）。生成响应变量优化器结果图。

根据实际情况，为方便参数控制，手动调整各响应变量，使吨蒸汽制冷量值最大。最佳处理组合为冷冻水水温＝7.5℃、冷却水温度＝30℃、冷却水流量调节阀开度＝80%时，制冷机吨蒸汽制冷量最大。

四、研究分析结果验证

按照研究结果对各个影响因子进行改进控制后，收集一个月的吨蒸汽制冷量数据，进行最终效果确认。

改进控制完成后，吨蒸汽制冷量过程能力CpK由改善前的-0.12提高到1.49，吨蒸汽制冷量由55.00×104Kcal/t提高到61.41×104Kcal/t。

五、结语

通过一系列分析、研究与改进，提高了设备的运行效率，降低了能源消耗，提高了企业成本控制能力，增强了企业发展核心竞争力；提供了制冷系统运行和管理的科学依据，实现了该项管理“科学化、制度化、标准化、规范化”的目标。