Аммиачная холодильная установка

Аммиачная холодильная установка

Министерство образования и науки украины

Одесская ГОСУДАРСТВЕННАЯ академия холода

Кафедра холодильных установок

расчетно-графическое задание

по ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

Выполнил: студент группы151(б) Гулык И.В.

Одесса 2009

1. Исходные данные

Аммиачная холодильная установка, расположенная в г. Полтаве, работает на 2 температуры кипения -10/-40/C⁰. За отчётный период по данным журнала компрессорного цеха получены следующие данные, характеризующие работу холодильной установки.

За отчётный период (месяц) на систему  работали 2 агрегата АD-130-7-4 (А-350 и А-110) с суммарным числом часов работы 1000, два циркуляционных насоса ЦНГ-68 (один резервный) с суммарным числом часов работы 500, 12 воздухоохладителей ВОГ-250 с суммарным числом часов работы 8400.

На систему с температурой кипения  работали 10 компрессорных агрегата А-110-7-0 с общим числом часов работы 4320, три циркуляционных насоса ЦНГ-70 (один резервный) с общим числом работы 1400, 50 воздухоохладителей ВОГ-230 с числом работы 30520 час и один воздухоохладитель ВОП-100 с суммарным числом часов работы 500 .

В холодильной системе было установлено 6 испарительных конденсаторов ИК-125 с суммарным числом часов работы 3800, одна градирня ГПВ-80 с числом работы 720, 2 насоса оборотного водоснабжения 1,5К-8/19 с суммарным числом работы 720. Средняя температура наружного воздуха .

По данным электросчётчика, учитывающего работу оборудования холодильной установки, потребление электроэнергии в отчетном периоде составило

Таблица 1.1 Климатические условия

Все исходные данные сводим в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

2. Определение технологической нормы расхода электроэнергии

В данном случае холодильную установку обслуживают испарительные конденсаторы. Расчёт ведётся графоаналитическим методом. Согласно методике определяем нагрузку на конденсатор Q_k со стороны холодильных компрессоров для температур конденсации . Расчет сведен в табл. 2.1

Таблица 2.1

Определяем суммарную нагрузку на конденсатор от каждого компрессора

где:  - холодопроизводительность компрессора, ккал/ч;- эффективная мощность на валу компрессора, кВт.

Определяем холодопроизводительность компрессора

где: - коэффициент подачи компрессора, который определяют в зависимости от рабочего отношения давлений;

 - объёмная холодопроизводительность аммиака, ккал/м³;

 - описанный объём компрессора или цилиндров высокого давления м³/ч.

Определяем промежуточное давление:

где:  - давление конденсации, ;

-давление кипения, .

Определяем эффективную мощность для двухступенчатой установки:

где:  - промежуточное давление, ;

 - безразмерная мощность компрессора, которую определяют в зависимости от рабочего отношения давлений.

Эффективная мощность на валу компрессора одноступенчатой установки

Определяем суммарную нагрузку на конденсатор при температуре конденсации

где: - нагрузка на конденсатор от соответствующего компрессора, ккал/ч;₁ , h₂ - число часов работы каждого компрессора за отчётный период, ч;- число календарных рабочих часов в отчётном периоде (для месяца 720).

Производительность конденсаторов ИК-125 при температуре конденсации 38; 34; 30; 26  и температуре влажного термометра  определяем по характеристике. Результаты заносим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Суммарная производительность всех конденсаторов, то есть 6 шт. Результаты заносим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3

Строим графики зависимости суммарной нагрузки на конденсатор и со стороны компрессоров, и по характеристике конденсатора от температуры конденсации. По точке пересечения кривых определяем .

Рис. 1

Все результаты расчёта сведены в таблицу 2.4.

Таблица 2.4

Находим мощность, потребляемую электродвигателями вспомогательного оборудования.

Мощность двигателей циркуляционных насосов ЦНГ-68, из справочника видно что, при Н=40 составит 9,6 кВт., а насоса марки ЦНГ-70 ,при Н=20 составит 2,4кВт.

Находим мощность, потребляемая двигателями вентиляторных градирен, водяных насосов и воздухоохладителей:

где: N_уст - по приложению 12,13,14 для вентиляторных градирен, водяных насосов и воздухоохладителей.

Мощность двигателей вентиляторов ВОГ-250: =0,75•4•2=6 (кВт)

Мощность двигателей вентиляторов ВОГ-230: =0,75•4=3 (кВт)

Мощность двигателей вентиляторов ВОП-100:=0.75•1.5•2=2.25 (кBт)

Мощность двигателя градирни ГПВ-80: =0,75•1.85=1.39 (кВт)

Мощность потребляемая тэнами:

ВОГ-250 N=25 кВт

ВОГ-230 N=25 кВт

ВОП-100 N=12 кВт

Мощность насоса оборотного водоснабжения 1.5 кВт.

Находим расход электроэнергии электродвигателей испарительных конденсаторов ИК-125 за отчётный период:

Мощность двигателей вентиляторов конденсаторов

Мощность двигателя водяного насоса

Мощность электродвигателей испарительных конденсаторов составляет:

где:  - количество работающих конденсаторов.

Общий расход енєргии електродвигателей составляет:

где:  - установленная или потребляемая мощность электродвигателей (градирни, конденсаторов, водяных насосов), кВт;

 - число часов работы оборудования, ч.

Определяем суммарный расход электроэнергии от оборудования, обслуживающие разные системы охлаждения:

электроэнергия конденсатор водоохлаждающий

где:  - нагрузка на конденсатор от работающих на данную температуру компрессоров, ккал/ч;

 - время работы этих компрессоров, ч.

Расчет сведен в таблицу 2.5:

Таблица 2.5

На основании вышеизложенного производим группировку оборудования, обслуживающего отдельные системы охлаждения.

Таблица 2.6

Определяем технологические нормы расхода электроэнергии по отдельным системам охлаждения:

где: - мощность электродвигателей компрессоров, обслуживающих систему с данной температурой кипения;

- время работы этих компрессоров, ч;

 - холодопроизводительность компрессоров, обслуживающих систему температурой кипения , ;

 - суммарный расход энергии от вентиляторов конденсаторов и водяных насосов, приходящийся на данную температуру кипения, ;

- мощность электродвигателей холодильного оборудования для данной температуры кипения, кВт.

Технологическую норму расхода электроэнергии для всей холодильной установки определяем по формуле:

где: - сумма часов работы компрессоров ,обслуживающих данную систему охлаждения, ч;

- сумма часов работы всех компрессоров, ч.

Действительное потребление электроэнергии:

Сравним действительное потребление электроэнергии G^д _эл.эн =  кВт/час, с данным нам теоретическим  кВт/час:

% -92% = 8%

Видно, что действительное потребление электроэнергии меньше, чем теоретическое на 8%.

Снижение среднемесячной температуры наружного воздуха на 8^оС

Тогда, при  температура влажного термометра  

Производительность конденсаторов ИК-125 при температуре конденсации 34; 30; 26; 21  и температуре влажного термометра  определяем по характеристике. Результаты заносим в таблицу 2.7.

Таблица 2.7

Суммарная производительность всех конденсаторов, то есть 6 шт. Результаты заносим в таблицу 2.8.

Таблица 2.8

Строим графики по характеристике конденсатора от температуры конденсации. По точке пересечения кривых определяем .

Рис. 2

Все результаты расчёта сведены в таблицу 2.9.

Таблица 2.9

Определяем суммарный расход электроэнергии от оборудования, обслуживающие разные системы охлаждения:

где:  - нагрузка на конденсатор от работающих на данную температуру компрессоров, ккал/ч;

 - время работы этих компрессоров, ч.

Расчет сведен в таблицу 2.10:

Таблица 2.10

Определяем технологические нормы расхода электроэнергии по отдельным системам охлаждения:

Технологическую норму расхода электроэнергии для всей холодильной установки определяем по формуле:

Действительное потребление электроэнергии:

Сравним действительное потребление электроэнергии G^д _эл.эн =  кВт/час, с данным нам теоретическим  кВт/час:

% -91% = 9%

Видно, что действительное потребление электроэнергии меньше, чем теоретическое на 9%.

3. Определение годовой потребности в аммиаке на пополнение систем охлаждения

На предприятиях, где холодильная установка включает системы охлаждения с несколькими температурами кипения, норма потребности в аммиаке принимается в соответствии с нормативами для наиболее низкой температуры кипения, аммиакоёмкость принимается общая для всей системы.

Годовая потребность в аммиаке определяем по формуле:

где: N - норма годовой потребности в аммиаке, для системы аммиакоёмкостью 8.6 тонны и температуры кипения в системах охлаждения выше минус 33  находим по графику «Зависимость нормы потребности в аммиаке от аммиакоемкости системы» N = 5.6 ;

G_а - аммиакоёмкость системы, т

Для своевременного пополнения системы аммиаком с целью обеспечения её бесперебойной работы необходимо иметь на предприятии эксплуатационный запас аммиака, который определяем по формуле:

где: n - периодичность поставки аммиака на предприятие.

Для систем хладоснабжения с аммиакоёмкостью от 5 до 20 тонн периодичность поставки принимается не более 2 раз в год. Принимаем .

Тогда:

В качестве емкостей для хранения эксплуатационного запаса аммиака на пополнение системы для систем хладоснабжения с аммиакоёмкостью 5 и более тонн следует применять ресиверы типа РД.

4. Определение норм расхода воды для отвода теплоты в конденсаторах и водоохлаждающих устройствах холодильной установки

Определяем нормативный часовой расход воды для отвода всей теплоты холодильной установки в конденсаторах:

, м³/ч

где: H_w - нормативный расход воды для отвода 1 кВт теплоты, л/кВт×ч (определяется по таблице);_к - тепловая нагрузка на испарительные конденсаторы, кВт

Общий расход воды на пополнение системы оборотного водоснабжения за отчётный период определяем по формуле:

, м³

где Z - число часов работы холодильной установки в отчётном периоде, ч

. Нормативы численности рабочих холодильной установки

Определяем численность машинистов при трехсменной и двухсменной работе холодильной установки, в состав которой входят 2 винтовых компрессорных агрегата А350 и 12 компрессоров А-110.

Холодильные машины укомплектованы всеми приборами автоматики, установлены в виде отдельных агрегатов и не эксплуатируются в автоматическом режиме управления.

Численность машинистов в целом для холодильной установки Ч_об, определяем по формуле:

где: Ч_гр - норматив численности по каждой группе холодильных компрессоров, дифференцированных по холодопроизводительности.

Нормативы численности по каждой группе холодильных компрессоров определяем по формуле:

где: Ч_i ¾ норматив численности на один компрессор данного типа;_i - количество компрессоров данного типа в группе;_б - поправочный коэффициент снижения нормативов численности в  зависимости от количества компрессоров в группе.

а) винтовые компрессорные агрегаты А-350 относятся к третьей группе с нормативами численности на один компрессор 1.15 (по таблице) и K_б = 0.8 при двух компрессорах:

Ч_гр1 = 2 × 1.15 × 0.8 = 1.84 (чел.)

б) компрессоры А-110 относятся ко второй группе с нормативами численности на один компрессор 1.2 (по таблице) и K_б = 0.6 при 12 компрессорах:

Ч_гр2= 12 × 1.2 × 0.6 = 8.64 (чел.)

в) общая численность машинистов при трехсменной работе установки составляет:

.

г) общая численность машинистов при двухсменной работе установки составляет:

Ч¹_об = 10.5 × 0.66 = 6.9 = 7 (чел.)

Определяем численность слесарей-ремонтников при трехсменной и двухсменной работе:

а) винтовые компрессорные агрегаты А-350 относятся к третьей группе с нормативами численности на один агрегат 0,19 чел.:

Ч_гр1 =2 × 0.19 = 0.38 (чел.)

б) компрессоры А-110 относятся ко второй группе с нормативом численности на один компрессор - 0,147 чел.

Ч_гр2 =12 × 0.147 = 1.8 (чел.)

в) общая численность слесарей-ремонтников при трехсменной работе установки составляет:

Ч_об = 0.38 + 1.8 = 2.2 = 2 (чел.)

г) общая численность слесарей-ремонтников при двухсменной работе составляет:

Ч¹_об = 2.2 × 0.66 = 1.5 = 2 (чел.)

6. Анализ причин перерасхода электроэнергии

Основной причиной перерасхода электроэнергии является, в данном случае, работа холодильной установки с пониженной температурой кипения на всех температурах. Для воздухоохладителей разница между температурой кипения холодильного агента и температурой в охлаждаемом помещении составляет 7¸10 °С. Как видно из условий задания разница температур больше на 1-3°С. Как известно, понижение температуры кипения увеличивает удельные затраты электроэнергии. Причиной пониженной температуры кипения может быть наличие снеговой шубы на поверхности приборов охлаждения. Поэтому необходимо своевременно производить оттайку.

Следующей причиной может быть неправильная обвязка испарительных конденсаторов. Так как конденсаторов много (6 шт.) и они работают параллельно (а это вызывает определённые трудности), возможно несоответствие диаметра сливного трубопровода из конденсаторов в линейный ресивер. Результатом неправильной обвязки конденсатора может быть его частичное подтопление, что вызывает 5%-ое увеличение удельных расходов электроэнергии. Также возможна неправильная работа конденсаторов из-за наличия гидравлических “мешков” на сливной линии от конденсатора в линейный ресивер.

Наличие различных температур кипения может также повлиять на перерасход электроэнергии. Как видно из задания, в системе присутствуют две температуры кипения, различные между собой на 20 °С.

Причиной перерасхода электроэнергии может быть малое количество холодильного агента в системе, или залегание холодильного агента. Если в системе мало холодильного агента, то это может привести к 10%-ому увеличению удельных затрат электроэнергии.

Также возможно наличие масла в системе вследствие неработоспособности маслоотделителей. Следствием наличия масла в системе является 15%-ое увеличение удельных затрат электроэнергии.