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磁悬浮离心机组节能应用工程案例分享

时间:2023-10-11 浏览次数:6482次

项目背景


    该节能改造项目地址坐落于上海,据客户提供讯息得知,原设计为总量2800RT 的冰水供应系统,主要用于生产制程需求,其产品在成形阶段需要透过冷风将热带走并使其固化,在夏季高温时会需要全部机组设备满负荷运行,但其他时节则视产能需求做调配。

    在因缘际会之下,该公司项目负责人参加了上海市政府相关单位举办的论坛后,从而得知现下能效居于领导地位的磁悬浮离心式冷水机组,在经过了解磁悬浮离心式冷水机组产品特点,实地考察及生产工厂勘查后,同时也为因应上海市持续推动的碳达峰中和及节能减排工作,该公司选定使用400RT 磁悬浮冷水机组作为第一阶段节能改造,后续将透过一定期限的观察及对比做进一步改造汰换的规划



项目方案优势

磁悬浮变频冷水机相比定频冷水机组,主要具有下列几方面的优势:

1.独家控制逻辑,大幅提高部分负荷性能指标

众所周知,冷水机组大多数的时间运行在部分负荷工况。定频冷水机组是通过压缩机进气口导叶的开度调节,进而去匹配客户使用需求,而磁悬浮变频冷水机组采用自适用控制逻辑,同步调节电机转速和导流叶片开度,来调节机组输出冷量,随着负荷降低,单位冷吨能耗大幅减少。

工程应用表明:同容量工程,磁悬浮变频冷水机组节能显着,年运行费用节省35%-40%左右。


2.控制磁悬浮变频冷水机组避开喘振点,提高机组可靠性

磁悬浮变频冷水机组,在低负荷状态运行时,同时调节导流叶片开度和电机转速,可控制离心机组迅速避开喘振点,避免喘振对机组的伤害,确保机组运行安全。


3.优化机组启动性能,延长设备寿命

磁悬浮变频冷水机组的变频驱动装置对机组实现变频启动,启动电流不会超过机组满负荷电流(FLA),减少了设备的电流冲击。同时,启动电流的降低也延长设备寿命。


4.无摩擦、无需润滑油,降低噪音

磁悬浮变频冷水机组采用磁浮轴承(运转时与传动轴无接触)并以直接方式驱动叶轮,无增速齿轮的摩擦,有效降低噪音。磁悬浮变频冷水机组的噪音相比定频冷水机组降低10dBA。


5.磁悬浮变频冷水机组部分负荷表现

建筑物大楼的空调冷负荷一年中存在不同时节的负荷差别。对于空调系统而言,不同时节的负荷变化更明显,夏日负荷大,春秋负荷小。而中央空调冷水机组的冷量匹配往往是以满足建筑物的最大负荷需求做规划,致使中央空调冷水机组在大多数的运行时间内,都运行在部分负荷状态,正是基于这一点,给磁悬浮变频冷水机组提供了广泛的发挥空间。任何运行工况,任何时刻都能发挥变频驱动的部分负荷高效节能作用,大幅节省了整个空调工程的耗电费用。



项目效益评估

(1) 费用节约及碳减排效益

依据该客户提供的年度系统使用条件,结合磁悬浮冷水机组的性能计算,可以得知针对本案节能工程,磁悬浮离心式变频冷水机组可以带来每年31.60万元RMB的节约量,节约用电量357,105KWH,减少碳排放150吨。

(1) 其他衍生效益

     a.避免机械启动(星三角启动)方式的种种弊端,因星三角启动方式启动电流大,且会有持续100-500毫秒的二次冲击电流,其幅度可达运行电流的4-5倍以上。虽然持续时间不长,但造成大量的中高频干扰信号,对通信和数字电路均会造成强烈的干扰,可能会造成不定时的隐形故障。使用变频驱动可以避免大启动电流对电网的冲击,其启动电流不超过100%的满负荷电流。

    b.变频控制器独有自适应容量控制逻辑定出最有效的调节方法,优化电机转速和导流叶片的开度,避免机组在低负荷运转时发生喘振。


    c.使用非接触式的磁悬浮轴承,在任何工况下都能降低10分贝的运转噪音。


    d.磁悬浮轴承的系统配置为无油系统,在常规维护保养上,无需每年更换润滑油和油路配件,节省保养费用2-3万/年。

项目总结

(1) 新冷媒的应用,也就是HFO 冷媒,特点是:GWP 低,GWP(全球变暖潜能值),GWP是在100年的时间框架内,各种温室气体的温室效应对应于相同效应的二氧化碳的质量。二氧化碳被作为参照气体,是因为其对全球变暖的影响最大。按照惯例,以二氧化碳的GWP值为1,其余气体与二氧化碳的比值作为该气体GWP值。因此未来世代的冷媒,将以0 ODP且低GWP的冷媒为主,如R-1234yf、R-1234ze、R-1233zd。


(2) 变频技术的应用,采用变频技术能够满足各种不同负荷的需求,并快速调节使用端所需求的冷量,进而达到提升综合能效,节省能源。


(3) 高效换热器的发展,随着加工工艺的进步,新材料的探索,换热器型式的更新迭代,作为磁悬浮冷水机组的主要部件之一,同步发展新型高效的热换器是一个必要的开发。


(4) Oil-free 无油润滑系统,磁悬浮冷水机组所采用的压缩机即是使用磁悬浮轴承作为转动部件的承载,使用磁力来取代润滑油,不仅达到零机械摩擦损失,也免去了润滑油在换热系统造成的热传导损失。还有一点则是省去设备的维修保养其中一个项目,更换润滑油。


(5) 高速电机的应用,作为磁悬浮离心压缩机的心脏,采用高速电机能很大程度的提升电机效率,另外的优点则是体积小,重量轻,且在运转时的噪音值很低。