新型库用氨泵设备组的效能研讨与剖析

　　为了适应市场需要，在吸收国内外先进技术的基础上，我们设计了一种新型螺杆氨泵机组，将氨液循环泵组和螺杆压缩机组合成一个机组，既保留了各自机组的优点又大大缩小了设备体积，方便了用户。为减少能耗，还设置了经济器。用户选用后只需进行必要的管路、电路连接以及绝缘施工，即可投入使用。

　　在设计中我们遇到的关键问题是机组的高度。解决问题的关键是采用哪种型式的低压循环贮液桶、氨泵、经济器及其布置。卧式的低循桶，以及卧式氨泵是必需的，桶泵机组中用得比较多，也比较成熟。考虑的重点是经济器的型式，如果采用以前的满液式经济器，机组的高度很难降低（满液式经济器上方需采用集气管，占用空间高度）。为此，我们考察了美国的带有经济器的压缩机组，参考他们的经验，我们设计了干式经济器，经济器的供液阀采用Danfoss氨用热力膨胀阀，这样基本上解决了机组的高度问题。

　　2机组中各部件的布置

　　螺杆氨泵机组包括的部件有压缩机、电机、油分离器、油冷却器、油泵、冷凝器、低压循环贮液桶、干式经济器、氨泵（2台）以及大大小小的粗、精过滤器，各种各样的角阀，共有几十个之多，布置上比较烦琐。考虑到压缩机的安装、调试以及易损零件的拆换，压缩机上方不宜再布置其它部件。从冷凝器出来的液体制冷剂分流，分别进入经济器的管、壳程（进入经济器管程的液体制冷剂首先节流）。而由于氨泵有进液高度的限制，低循环桶的位置又不能太低，我们借鉴螺杆冷水机组中有关油路系统布置的经验，采用所示的布置方式。经过计算，采用这种布置方式机组的总高度在3580mm左右，不会产生高度方面的不利影响。该机组冷凝器侧的重量过大，运输时，可以将冷凝器单独装箱，安装时，先安装机组其它部件，再吊装冷凝器。

　　3机组设计

　　3 1机组主要部件的设计

　　3 1 1制冷压缩机机组本身要求能适应多种工况，蒸发温度从- 35 - 2 ，采用双级压缩则不用设计经济器。

　　然而，螺杆压缩机单级压缩基本上可以满足机组的工作条件，单级螺杆制冷压缩机的极限工作条件为：冷凝温度不高于45 ，蒸发温度5 - 40 ，排气温度不高于105 ，油温不高于65.

　　由于螺杆压缩机有比较好的工作性能，能适应多种要求，故本机组选用国产K16型螺杆制冷压缩机。

　　3 1 2冷凝器螺杆氨泵机组主要用于冷库的制冷系统中，而冷库的制冷范围并非是固定的，即使是相同的机组，在空调工况的冷量几乎是标准工况下的2倍。当然，冷凝面积也大许多，为了提高螺杆氨泵机组的适应性，我们把蒸发温度的范围定为- 35 - 2 ，冷凝温度为40 ，无论低温库还是高温库都可采用，冷凝面积由空调工况的负荷而定。冷库系统中，高温贮液器必不可少，而在本机组中，由于部件很多，很难找到合适的位置放置贮液器。经过慎重分析，冷凝器设计为冷凝贮液器，使经过冷凝的液体贮存于冷凝贮液器的下半段内，只要在冷凝器侧面加个液面计指示液面高度即可。

　　冷凝面积：A 1 = Q 1 / q A（m 2）式中Q 1冷凝器负荷， W q A冷凝器单位面积热负荷， W/ m 2贮液器容积：V= Gv / 1000（m 3）式中G压缩机每小时氨液的总循环量， kg v冷凝温度下氨液的比容， l/ kg贮液器的容积系数，由于本机组为小型冷库设计，取1 2贮液器的容积系数，一般取0 7 1000单位换算系数该冷凝贮液器的设计节省了空间，减小了设备体积，也减少了很多连接管路及阀门等附件。

　　3 1 3低压循环贮液桶依据冷库制冷设计手册#，计算低压循环贮液桶的直径：d = 4v 3600 w#n式中w低压循环贮液桶内气体流速，取w = 0 8m/ s #低压循环桶截面积系数，取#= 0 3本机组采用直径为900mm的贮液桶。考虑多方面因素，低压循环贮液桶的总长设计为3688mm，容积为2 1m 3。

　　3 1 4干式经济器机组工作在低温工况时，压缩机的工作条件比较恶劣，造成机组工作效率大大降低，故设计时考虑设计经济器。常用的满液式经济器由于体积较大，在本机组中并不适合，我们查阅相关资料，设计了干式经济器。经热力计算，确定干式经济器的补气压力为0 1017MPa，经济器内蒸发压力为0 13787MPa.

　　经济器的换热面积按下式计算：A= Q/ （K t m）（m 2）式中Q经济器的热负荷， W/ m 2 K传热系数， W/ （ m 4）t m对数平均温差，经计算，得出换热面积为8 128m 2，增加10%的余量，确定其换热面积为9 1m 2，经校核计算能够满足要求。

　　3 1 5氨泵（1）氨泵的流量氨泵的流量按下式计算：q vp = nq m v（m 3 / h）式中q m氨泵所供同一蒸发温度的氨液蒸发量， kg/ h v蒸发温度下氨饱和气体的比容， m 3 / kg n系数，对负荷比较稳定、蒸发器台数较少、不易积油的系统，取n= 3 4；对负荷有波动、蒸发器台数较多、容易积油的系统，取n= 5 6（2）氨泵的输出压头系统内压力的高低，对管道上压力损失的计算是一样的，如在一个系统内连接不同压力的蒸发器时，该氨泵压头应按蒸发压力较高的蒸发器计算。它必须克服下列的压头损失：（a）氨泵出口至蒸发器进液口的全部阻力损失，包括阀门和管件等局部阻力；（b）氨泵中心至*高的蒸发器进液口的液柱；（c）蒸发器节流阀前应维持100kPa的自由压头，以调节各蒸发器的流量。

　　（3）氨泵的吸入压头任何形式的氨泵都没有吸入压头，因此，泵的吸入口必须保持足够的静液柱，称为净正吸入压头，以保证氨泵的正常供液。

　　净正吸入压头是氨泵性能参数中的一个很重要的数据，应由生产厂家提供。为了保证氨泵吸入口有足够的净正吸入压头，以克服氨泵的入口处因加速度和涡流现象所引起的压力损失，通常的做法是使低压循环筒的正常液位与氨泵中心之间保持一定的高度，该高度内形成的液柱静压，扣除氨泵吸入管的全部阻力损失（包括阀门和管件的局部阻力），尚应大于氨泵所需的净正吸入压头，即： 9 807H%- p> NPSH.

　　现在的氨泵种类很多，按型式可分为立式泵和卧式泵，卧式泵的性能比立式泵有了很大提高。

　　考虑压缩机的流量，以及一般强制供液时需要的压力，我们选用40PW 10 % 4型屏蔽泵。在需要的范围内，此泵有良好的性能，扬程为40m左右，很好地满足了需要。为了便于修理，我们选用2台氨泵。这种氨泵是多极屏蔽泵，由于氨泵正常运转的需要，必须从氨泵的排出腔分流一股氨液进入电机，这种方式称为外循环式，另一端接到低压循环贮液桶的回气管上。低循桶液位的下限（由UQK控制）与氨泵的吸入管的高度差为1 4m，即使在*为恶劣的情况下也会满足此泵的NPSH要求（摩擦阻力很小，约为0 08m左右，可以不考虑）。氨泵的排出侧接有旁通阀，当需要的氨液减少时，多余的氨液通过旁通阀流回到低循桶，既不会对氨泵造成危害，也节省了能量。

　　3 2油路系统在设计机组油路系统时，我们借鉴了国产LSKA16螺杆冷水机组性能可靠、布置简单的优点。油分离器和油冷却器与LSKA16螺杆冷水机组中的相同，为布置方便起见，油分离器采用立式，油冷却器采用卧式。在冷凝贮液器和低压循环贮液桶的底部设置了放油阀，冷凝贮液器的温度较高，放油容易，而低压循环贮液桶温度较低，油流动阻力较大，若是反复再生的油，则更难流动，另外考虑机组的结构较为紧凑，水平管接集油器的型式不宜采用，故本机组中不设集油器，放油时只需在放油阀下放置油桶即可。

　　3 3机架机组后侧大型压力容器较多，有冷凝贮液器，低压循环贮液桶和经济器，特别是冷凝贮液器，本身重量有3t左右，正常工作时重量约5t.低压循环贮液桶工作时重量约1 5t，故设计时选用C160 % 65 % 8 5的槽钢。低压循环贮液桶上下侧均有支座。下支座固定在机架上，上支座与冷凝贮液器的下支座连接，经济器则布置在机架的下部。

　　4结束语

　　螺杆氨泵机组是在螺杆压缩机组与桶泵机组基础上发展起来的一种新型机组，结构较为紧凑，在冷库设计中缩短了设计周期，简化了制冷及氨泵回路的设计。另外可以大量缩短施工周期，节省机房面积，又便于调试，经济效益非常可观。