近日,上海某制药厂在净化空调系统节能改造中,将回风方式由一次回风改为二次回风,更换双速电机,以及增加温、湿度控制系统等几项措施,使此次改造取得了满意的效果——既满足了温、湿度要求,实现了较好的控制,达到了GMP认证的要求,又取得了明显的节能效果,大大降低了运行费用。
■改造之前:能量损耗严重
技术人员通过现场的测定及对厂方原有记录数据的分析,发现整个净化空调系统运行中能量较大,主要存在以下几个方面的问题:
*冷冻水系统“各自为政”
两台风冷热泵机组的冷冻水系统各自独立运行,为各自空调箱提供冷水和热水,造成每台空调箱冷量无法公用,产生冷量分配不均等问题,造成了能量的浪费。而且,由于没有备用机组,若一台机组出现故障,就无法保证生产正常进行。
*温、湿度控制效果差
空调系统对温度和湿度的调节控制功能不太理想。当室外过渡季节湿度较大时,会造成生产车间内温、湿度较难达到要求,出现温度低、湿度大的问题。为使温、湿度达到要求,就必须开启电加热,以降低空气相对湿度,但这又造成能量消耗大大增加。
*空调箱风量分配不合理
技术人员对各空调箱风量及运行测量结果显示:AF-10和AT4两台空调箱风量分配不合理。AF-10空调箱风量过大,在夏季和过渡季节时,空调箱表冷档水段存在过水现象。AT4空调箱风量过小,风机运行电流太小。AT4空调箱表冷器表面偏小,只有6排管,无法满足空气的除湿要求。另外,三台空调箱均无风量调节功能,由于系统24小时运行,在车间不进行生产运行时,风机电机仍满负荷运转,造成大量能量浪费。
*无有效的温度调节手段
生产车间在冬、夏季均无有效的温度调节手段,只能采用设定风冷热泵机组出水温度的方法进行间接控制,这样不仅造成操作难度大,温度不易控制,而且机组频繁开停,加速对机组的损耗。
■改造措施:围绕节能下工夫
在进行技术改造前,该厂的整个净化空调系统虽然能保证运行,但是却存在着很多方面的问题,能量消耗巨大,对其进行技术改造势在必行。针对原有系统的问题,技术人员进行了以下几方面的技术改造:
*增加风冷热泵机组
由于原有一台机组使用时间较长,冷热量不足,根据目前使用情况,夏季基本上达到满负荷运转,因此技术改造中增加了一台风冷热泵机组(冷量125KW,功率40KW),并将三台机组合并为一个冷冻水系统,为整个空调系统提供冷热水。
*一次回风改为二次回风
将AF-10空调箱和AT4空调箱原有的一次回风系统改为二次回风系统。一、二次回风比例通过手动铝合金调节阀调节开度。当季节变化时,可以调节一、二次回风的比例,不同程度地利用回风的热量来代替电加热。
*增加AT4空调箱送风量和除湿能力
由于AT4空调箱风量不足,技术改造中通过更换风机皮带盘,提高了转速,增加空调箱送风量。AT4空调箱原有表冷器为6排管,不能满足除湿要求,技术改造中改为8排管,增加除湿能力。
*设置空调切换功能
原有空调箱风量均无调节功能,技术改造将AF-10空调箱和AT4空调箱中风机电机改为双速电机,在夜间值班运行时,切换到低速档运行,设置自动、手动两种切换功能。
*实现温、湿度自动控制
在连接房间的回风管道处设置温度传感器,通过反馈的回风温度与设定温度的比较,实现控制器运用PI控制规律对二次回风后的送风温度进行控制,从而控制电加热输出,使送风温度保持恒定。在空调箱中表冷段后设置露点温度传感器,通过反馈的表冷最后露点温度与设定值的比较,实现控制器运用PI控制规律控制表冷器出水管上三通阀旁通流量对流经表冷器冷冻水量的控制,实现对空气露点温度的调节,达到湿度控制要求。
■改造之后:节省四分之一电能
系统改造后,在满足了温、湿度要求的同时,也实现了温、湿度的自动控制,更重要的是达到了节约能量的目标。
经过对技改前后检测结果对比后发现,技术改造后,温度波动范围减小,得到了较好的控制,增强了夏季和过渡季节的除湿效果。相对湿度基本控制在55%~65%范围之内,满足了生产要求,解决了原来过渡季节时温度低、湿度大的问题。同时,由于有二次回风的余热利用代替了电加热的再热量,又大大地节约了电加热器的耗电量。
由于增加了回风温度电加热控制和表冷器露点温度冷冻水量控制系统,控制器中只需设定机器露点温度(通常设为13℃)和回风温度,就实现了在一定范围内对温、湿度的自动控制,解决了原来通过设定机组水温进行温度控制的问题,使机组在规定的工况下运行,避免了机组的频繁开停,减少了对机组的损耗,增加了机组的寿命。另一方面,通过冷冻水系统的合并,实现了冷热源共享,这样也减少了对机组的损耗,节约了机组运行能耗,增加了机组设备的可靠性。
将空调箱风机电机改为双速电机后,电机高速运转与低速运转的耗电量之比达到4比1,改造后,节省了约26.7%的电能,年节省电费约为1.2万元,整个系统年节省运行费用约为4.5万元。这样,大约两年左右时间就可收回双速电机改造投资。
另外,还有一个收获,即降低了人工成本——改造之前,系统全天24小时运行,只要开机就必须有人值班管理,原有系统无自控功能,全部依靠手动操作,工作量和工作难度较大,且控制效果较差,故障率也较高,给生产带来一定影响;而改造后,由于增加了温湿度控制系统,工作量减少,也使设备维修费用降低。