冷水系统在棉纺生产中的应用

2022-08-25孟成杰徐丽萍

纺织报告 2022年8期

孟成杰，徐丽萍

（苏州震纶棉纺有限公司，江苏苏州 215231）

1 冷水机组的选择设计

棉纺车间一般采用水冷式的冷水机，需配备相应的冷却塔。冷水机大小要根据棉纺车间的制冷量需求来选型，制冷需求超500冷吨（1冷吨=3.517 kW）一般选用离心式机组。总制冷量Qt=Q1+Q2，单位为kW，Q1为室内设备负荷（约等于设备功率×0.8），Q2为环境热负荷（0.14～0.18 kW/m2×车间面积）。

例如，苏州震纶棉纺有限公司一期工程6万锭环纺车间，车间厂房面积超过17 000 m2，空调送风面积达到13 000 m2，送风区域内主机运行功率为2 500 kW。总制冷量Qt=2 500×0.8+0.14×13 000=3 820 kW，因此，本研究选用了特灵的水冷离心式水冷机组CVHG1100，制冷量为1 100冷吨，约3 868 kW，满足车间热负荷要求。

设计棉纺车间时，一般根据大小设计冷水池，水池一般设在地下，有保温效果好、利于重力回水的优点，水池必须做好防水，预留好管道口。大型冷水机自重较大，运行时还会产生振动，所以在建设时需设计好牢固的安装基础。安装前需留好设备进口。冷机维修中有一项拔管维修，需要留出合适的拔管距离。

冷水机系统因为配合空调系统使用，应尽量选择靠近空调的地方，若有多个空调室，应靠近制冷需求最高的细纱空调室。

2 冷水机的应用原理和作用

冷水机的主要部件有压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀。在棉纺生产中，冷水系统包含冷水机、冷却塔、冷水池以及3组水泵（冷水泵、冷却泵、二次泵）。其中，冷水泵通过管道连接冷水池和蒸发器，水在蒸发器内与冷媒进行热交换，冷水池内水不断降温；冷媒吸热后气化被压缩机吸入压缩成高压蒸汽后排至冷凝器，在冷凝器内与水进行热交换，冷却泵将水带至冷却塔将热量散去；冷媒放热后凝结成液体，经膨胀阀再一次进入蒸发器循环。

冷水池的水经过降温处理后需由二次泵输送至各个空调室的喷淋水池，经过喷淋系统的喷洒形成温度较低的水幕。空气经过水幕，一方面降低了温度，另一方面空气中的水蒸气凝结成水掉落，达到了降湿的目的。各个喷淋水池都设有回水管，冷水重力回落到冷水池实现循环使用，原理如图1所示。

图1 冷水机的应用原理

夏季细纱区是高热负荷的生产区，苏州震纶棉纺有限公司细纱生产的温湿度标准要求是温度30.0～35.0 ℃，相对湿度50.0%～55.0%。当室外温度为33.0 ℃，相对湿度为72.0%，焓值为90.58 kJ/kg，在车间空调运行时不使用冷水系统，车间内细纱区温度高达38.5 ℃，相对湿度为47.5%，焓值为91.47 kJ/kg，焓值甚至比室外还高，这样的环境显然无法满足生产要求。在加入冷水系统运行后，车间内细纱片区温度为31.0 ℃，相对湿度为55.0%，焓值为70.97 kJ/kg，与未使用冷水前相比，降焓率达22.4%，相比室外，降焓率达21.6%，完全符合细纱温湿度标准要求。由此可见冷水系统在夏季棉纺生产中的重要性。

3 冷水系统日常操作和管理

大型冷水机组一般由设备厂家派技术工程师安装调试，调试完成后，与空调管理人员进行设备的交接方可使用。

冷水机组开机流程：（1）启动前确认没有人员在进行维修工作；（2）确认冷却水、冷冻水的水量充足；（3）启动冷冻水泵、冷却水泵、二次泵、冷却塔风机；（4）如车间空调水池有回水泵，需确认回水泵已经开启；（5）观看各水泵的水压、冷却塔风扇是否正常；（6）启动冷冻机，观察冷冻机启动和运行是否正常；（7）每两小时巡查冷冻机运行情况并做好记录。

冷水机组关机流程：（1）关闭冷冻机开关；（2）确认冷冻机停机后，关闭冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机；（3）关闭车间空调设备的冷冻水回水泵；（4）冷冻机不使用时，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、冷冻水回水泵每十天点动一次。

冷水机组关系到整个棉纺车间的生产运行，进而对机组的日常管理也作出了一些规定：（1）空调操作工需时刻注意冷机的运行状况，保证运行中无异响、杂音等；（2）点检时记录冷机运行参数，如电流、电压、油温、油压、电机温度、进出水温度等，对异常参数进行判断，排除异常；（3）冷机操作工需经过培训，只有完全掌握机组操作过程才能上岗，无关人员不得私自操作；（4）根据负荷和天气变化，适当调整冷机出水温度，对企业节能工作负责；（5）机房环境清洁，通风良好，无杂物，机身清洁。

4 冷水系统的节能措施

苏州震纶棉纺一期工程的1 100冷吨冷机额定功率为629 kW，泵组、冷却塔功率为200 kW，冷水系统启用时，实际运行功率约630 kW，车间其余设备运行功率为2 900 kW，冷水系统能耗占整个车间能耗的18%以上。减少企业功耗也是一项重要工作。

（1）冷水二次泵采用变频控制，根据车间内各空调室需要的水量进行冷水抽取。现代棉纺车间空调系统自动化程度较高，通过焓值计算，可以得出需求冷量自运控制变频泵抽取冷水。

（2）空调系统应设置一个全自动的焓值控制系统，合理控制新回排风阀和变频喷淋泵。手动空调系统也应根据室内外温湿度和生产情况灵活调节新回风，空调操作工反应要迅速。

（3）空调系统要保证清洁，可能产生风力受阻的地方要及时清洁（如挡水板污垢、风机网罩积花），经常检查喷淋嘴，发现堵塞后要及时疏通或更换，保证喷淋水幕均匀。

（4）空调系统对冷水的水温没有具体要求，只要满足露点需求、调高出水温度就可以减少一定的能耗，当然前提是满足生产需求。

5 冷水系统的保养检修

冷机在夏季使用前需进行一系列的保养工作，主要内容如下：（1）电器检查维修。对启动柜、控制柜进行断电检查、测量、清洁。（2）压缩机换油。根据油样分析，决定压缩机是否需要换油。换油前将控制柜内断开装置打开，通过机组油槽上的注油阀，将油抽入指定容器，通过注油阀将油注入密封容器，使用磁力驱动的辅助泵来泵油。（3）更换油过滤器。运行油泵，使油过滤器和油槽内的油温度相同，关闭油过滤器后的截流阀，将正常运行位置的三通路阀转为45.0 ℃，使油过滤器的油被吸入油槽。将油过滤器内的油吸掉后关闭三通路阀门，更换油过滤器。（4）润滑。外部导叶联接装置需滴几滴轻机油，润滑导叶连接轴的轴承和连杆端的轴承。（5）清洁冷凝器。关闭冷凝器进出水管道阀门，可将管道压力表卸掉，用软管接上泵，不断抽入化学清洗剂溶液，循环浸泡后拆掉冷凝器两端水室盖，用圆毛刷系在棍上刷洗铜管的污泥脏物，最后用干净水冲刷清洗。洁净的冷凝器可以使热交换率最大化，提高机组使用效率。

除了保养冷机，对水系统也要进行保养，对管路定期做好防腐防锈工作，使管道阀门开关顺畅。管道上的Y型水过滤器要定期打开清理，若滤网有变形或破损，需及时更换。对各组水泵及时进行润滑保养，及时发现水泵异响、漏水等异常情况并加以维修。冷却塔的状态决定了冷却水的散热效果，冷却塔需每年润滑保养，保证机械部件运转正常，冷却塔填料视情况清洗或更换。冷机运行期间，对冷却水循环系统需进行水处理，水处理药剂根据当地水质做好配比，做好水处理可以尽量减少冷凝器结垢，提高热交换效率。