設為首頁 聯系我們 友情鍊接 網站導航 知識窗
中央空調 家用空調 空調末端 特種空調 運輸空調 冷凍冷藏 熱泵熱水機 水/地源熱泵 蒸發冷卻空調 壓縮機 熱交換器 配件及原料 智能控制 空氣淨化
您所在位置:首頁  > 技術

關于CO2制冷系統中管道安裝的幾點探讨

發表日期:2018/11/20 10:26:24 來源:《制冷與空調》 評論 總點擊量: 次

由于ODP(消耗臭氧潛能值)和GWP(全球變暖潛能值)對大氣環境造成影響的原因,淘汰氯氟烴類(CFCs)以及氫氯氟烴類(HCFCs)化合物的使用已成為全球共識,2007年9月,第19次蒙特利爾議定書締約國大會通過了關于氫氯氟烴類(HCFCs)化合物加速淘汰的調整案。環保制冷劑及其應用系統的研究成為制冷行業重要的研究方向,考慮到NH3(R717)和丙烷(R290)等天然工質的安全性,CO2以其良好的傳熱傳質性能與單位制冷量,被廣泛的應用在現代制冷系統中,但CO2也有非常明顯的優缺點:

1) 環境友好,ODP=0、GWP=1;安全無毒不可燃,化學性質穩定;廉價易獲取;粘度低、導熱系數高,具有良好流動和傳熱特性,可顯著減小壓縮機和系統的尺寸;

2) 由于CO2具有較低的臨界溫度(31.1 ℃)以及較高的臨界壓力(7.37 MPa),CO2制冷系統往往工作在較高的壓力下,對制冷系統的設備、管道以及閥門的承壓能力提出了一定的要求。

本文針對CO2制冷系統中管道的特殊要求,進行了從管道選型、焊接、吹污、無損檢測、壓力試驗、抽真空實驗、防腐、保溫、CO2充注等一系列安裝工藝上的探讨,以使整個CO2制冷系統能夠在設定工況下正常、安全的運行,旨在建立一套安全、有序的CO2制冷系統管道安裝規範。


1  CO2制冷系統

在現代制冷系統中,CO2制冷劑通常和其他制冷劑複合使用,形成一套複合系統,如CO2/NH3、CO2/R22、CO2/R290等複疊制冷系統,以及NH3/CO2載冷系統,不僅從一定程度上解決了CO2工質應用在極高壓力工況下,壓縮機穩定性與能效的問題,又可以針對低溫冷庫、冷鍊、食品加工等行業對較低溫度供冷的需求,提供高效可行的制冷系統方案。其中,最常見的CO2制冷系統有兩種模式:

1) NH3/CO2載冷系統(圖1),其特點是:a.有效減少高溫級制冷劑充注量(制冷劑R717、R507、R404A、R22等),可以降低常規制冷劑所帶來的弊端(降低ODP、GWP和燃爆毒的風險);b.系統載冷側為無油系統,且CO2在末端蒸發器換熱時産生相變,使末端蒸發器的傳熱系數K值增大,換熱效率提高;c.系統簡單、CO2價格便宜、運行成本低;d.單位載冷量大,密度高等特點,可使系統充注量大幅減少。

2) NH3/CO2複疊系統(圖2),其特點是:a.大幅減少高溫級制冷劑充注量(R717、R507、R404A、R22等);b.在-40 ℃以下的制冷需求中效率極高,超過其他制冷技術;c.管路尺寸小;d.熱氣除霜的效率極高;e.很好地解決需要兩個制冷溫區的工況。




2  CO2制冷系統管道安裝工藝2.1  管道選型及處理

CO2制冷系統管路選用304 L流體輸送用無縫鋼管,具體要求如下:

1) 制冷系統管道、管道元件的材質、規格、型号應符合圖紙,滿足設計壓力和設計溫度的要求。

2) 安裝前必須檢查每根管質量,清除内部鏽迹,雜質和氧化皮,使内部出現金屬光澤面(内除鏽磨光),管道内必須十分清潔,清潔好及未焊接連接完畢的管子必須兩端用木塞塞住或專用塑料管蓋好,并用膠帶粘好封閉,避免掉落影響除鏽效果。

3) 到貨的管材、管件運至倉庫後,要有規律地擺放,所有工藝管材均封口蓋帽。

4) 管道依據技術人員已轉化的預制單線圖紙進行劃線、切割下料後進行坡口加工。坡口加工的管段應放置在加工台上用坡口機進行坡口加工;在現場進行坡口加工時,管段下面應加墊道木或其它可墊物;坡口附近30 mm氧化層都需打磨露出金屬光澤。每天安裝收工前将管道用木塞塞好或專用塑料管口蓋好,以免水汽及雜物進入管内。雨天施工時,管道焊接後用幹燥劑放在管道内吸水,完工前将幹燥劑取出。

5) 二氧化碳制冷系統安全閥的洩壓管出口應布置在室外安全處,遠離門、窗、進風口和人員經常停留或經常通行的地點。

2.2  管道的焊接

管道的焊接工藝參照GB 50236—2011《現場設備、工業管道焊接工程施工規範》和GB/T 20801.1~6—2006《壓力管道規範 工業管道》進行。

1) 管道的焊接必須由持有質量技術監督局頒發的特種設備焊接作業證的合格焊工擔任,其持證項目應符合焊接工藝卡要求項目。

2) 焊工憑焊接工藝卡領取焊接材料并嚴格按工藝要求進行施焊,焊接現場應采用塑料焊接棚進行防風處理。

3) 焊接質檢員根據焊接工藝卡要求,對坡口、組裝質量和尺寸、施焊過程、焊後焊縫外觀質量進行監督檢測,并做好各項原始記錄(圖3,以某項目為例)。


2.3  管道吹掃及排污

1) 管道吹掃、排污時,應設置安全警戒标識,非操作人員不得進入操作區域。

2) 管道安裝完成後,應用0.8 MPa(表壓)的幹燥氮氣(減少水分混入系統中)對制冷系統管道進行分段吹掃、排污,并在距排污口300 mm處以白色标識闆設靶檢查,直至無污物排出為止,施工人員應逐次做好排污效果的記錄。

3) 排污前,應将系統内的儀表、安全閥等加以保護,并将電磁閥、止回閥的閥芯以及過濾器濾網拆除,待排污合格後方可重新安裝複位。

4) 系統排污潔淨後,應拆卸可能積存污物的閥門,并将其清洗幹淨後重新組裝。

2.4  管道無損檢測

制冷系統管道焊縫的質量應按設計文件的規定進行無損檢驗。

1) 介質為二氧化碳的制冷系統管道的對接焊接接頭應100%射線檢測合格,角焊縫應100%磁粉或滲透檢測合格。

2) 100%射線檢測的焊縫質量合格标準不應低于現行國家标準NB/T 47013—2015規定的Ⅱ級合格,100%磁粉或滲透檢測的焊縫質量合格标準不應低于國家現行标準NB/T 47013—2015規定的Ⅰ級。

3) 當抽樣檢測未發現需要返修的焊縫缺陷時,則本次抽樣所代表的全部焊縫應認為全部合格;當抽樣檢測發現焊縫缺陷超出規定時,必須進行返修。焊縫返修後用原規定的方法進行檢測,并按規定增加抽檢樣本數量。

2.5  管道壓力試驗(氣壓試驗)

制冷系統管道應利用幹燥氮氣進行試壓檢漏以及氣密性試驗。

1) 制冷管道氣壓試驗的試驗壓力應為其設計壓力的1.15倍。

試驗前應進行預試驗,預試驗的壓力宜為0.2 MPa試驗時,應逐級緩慢增加壓力,當壓力升至試驗壓力的50%時,應進行初始檢查,如未發現異常或洩漏時,繼續按試驗壓力的10%逐級升壓,直至達到規定的試驗壓力,以某項目氣壓試驗為例,如圖4所示。


2) 氣密性試驗

系統壓力升至試驗壓力并保持10 min後,将壓力降至設計壓力,以塗刷中性發泡劑的方法檢查有無洩漏。如無洩漏則填寫壓力試驗記錄并保持壓力24 h,以壓力無下降為合格;如發現洩漏,必須将系統壓力降至大氣壓力後方可補焊,嚴禁帶壓補漏焊接。

2.6  CO2系統抽真空試驗

1) 二氧化碳系統抽真空試驗應在系統氣體壓力強度試驗和氣密性試驗合格後進行。

2) 制冷系統抽真空時,除關閉與外界有關的閥門外,還應将制冷系統中的其他閥門全部開啟,系統抽真空操作應分數次進行。

3) 采用工業級真空泵,根據近年來幾個大型CO2項目的現場測試經驗,由于制冷系統管路長且複雜、抽真空時間長,為了達到較好的抽真空效果以及維護真空泵良好性能,抽真空過程中每4~6 h需要換一次油,當系統壓力降下來後,換油時間延長至8~10 h。

4) 當二氧化碳系統的真空度需達到500 微米汞柱(6.67×10-1 mbar)時,停止抽氣并維持3h,如果系統壓力回升不高于650 微米汞柱(8.67×10-1 mbar),則為抽真空試驗合格。如系統壓力回升高于650 微米汞柱(8.67×10-1 mbar),則應查找系統中的洩漏點,消除洩漏點後,應重新進行系統管道的氣密性試驗和抽真空試驗,直至完全合格。

5) 抽真空過程中,如果系統壓力徘徊或維持在10 000~5 000 微米汞柱(13.6~6.67 mbar)時,說明系統裡面還有水分,此時将幹燥氮氣充注系統,直至壓力達到76 000 微米汞柱(0.1 bar),維持壓力3 h後将氮氣從系統最低處排出,然後繼續抽真空試驗。

2.7  CO2制冷設備及管道防腐、保冷

1) 制冷設備和管道防腐工程應在系統氣密性試驗合格後進行。

2) 制冷設備及管道保冷工程應符合設計文件的要求,并按隔熱層、防潮層、保護層的順序施工。

3) 設備和管道隔熱層、防潮層、保護層的材料性能及施工技術要求應符合GB/T 8175—2008《設備及管道絕熱設計導則》的有關規定。

4) 凡管道和設備有冷量損失的部位,可能産生凝結水滴部位以及形成冷橋部位均應進行保冷。

5) 不應将需要保冷的容器上的閥門,壓力表及管件埋入容器隔熱層内。

2.8  系統CO2的充注

1) 制冷系統充注用的二氧化碳(鋼瓶裝或槽車裝)質量應符合現行國家标準GB 10621—2006《食品添加劑 液體二氧化碳》的有關規定,二氧化碳的體積分數不低于99.9%,水分的體積分數不高于20 ppm。

2) 充注二氧化碳時,應先充注二氧化碳氣體,待系統壓力達到0.7 MPa時,再充注二氧化碳液體。

3) 充注二氧化碳時應掌握系統所需二氧化碳液量,如制冷系統是初次充注二氧化碳,可先加入70%左右,待系統運行正常後再加入所需的全部二氧化碳液量。


3  結束語

CO2是綠色、安全、節能的環保制冷劑,CO2制冷正迎來很好的發展機遇,因此,建立一套安全、有序的CO2制冷系統管道安裝規範顯得非常重要。CO2制冷劑管道的連接和布置,在嚴格按照本文所述規範和準則來安裝的情況下,才能更好的做到節能、環保和安全,使CO2制冷劑得到更好更廣泛的應用。


本文選自《制冷與空調》2018年3月刊,作者:袁賴紅  陳瀚  張瑜  範明升;未經許可,不得轉載




發表評論: 共有 訪客發表了評論

驗證碼: 看不清楚?

    精彩内容推薦

    • 多聯式空調(熱泵)機組銘牌标注研讨會在合肥順利召開

      中國制冷空調工業協會聯合全國冷凍空調設備标準化技術委員會、合肥通用機電産品檢測院有限公司于2019年9月9日至10日在合肥召開了多聯式空調(熱泵)機組銘牌标注研讨會。來自行業的27家多聯機生産企業的技術和質量負責人出席了會議。中國制冷空調工業協會理事長、全國冷凍空調…

    • 間接蒸發冷卻:向全新階段邁進

      據統計,全球數據中心的耗電量約占地球總用電量的2-3%。正是由于這種巨大的能耗,高效的解決方案應用迫在眉睫。而自然冷卻(Free Cooling)和蒸發冷卻(Evaporative cooling)技術就是最具潛力的冷卻解決方案之一(特别是在近期項目中);根據ASHRAE TC 9.1數據處理環境熱指南…

    • 三菱電機将在日本推出R32熱泵冷水機組

      近日獲悉,三菱電機表示将于2020年初在日本推出一款風冷式熱泵冷水機組,該機組采用較低的GWP制冷劑R32。據悉,R32熱泵冷水機組DT-RIII采用其VRF産品中使用的高效鋁扁管換熱器技術,三菱電機相關人員表示,新型冷水機組可在室外溫度高達52℃時實現冷卻。與三菱目前的DT-RII R4…

    排行榜

    一周 | 一月

    精彩專題更多

    • 中國制冷能效項目

    • 制冷空調行業部分上市公司2019年半年報一覽

    • 第十三屆中國制冷空調行業大學生科技競賽

    • 制冷空調行業部分上市公司2018年年報盤點

    • 臭氧氣候技術路演及工業圓桌會議

    • 保護臭氧層與溫室氣體減排

    • 改革開放40年制冷空調企業展示

    • 制冷空調行業部分上市公司2018年三季度報集錦

    • 制冷空調行業部分上市公司2018年中報集錦

    • 2018年中國技能大賽——全國機械行業職業技能競賽制冷工(制冷與空調)賽項

    • 第十二屆中國制冷空調行業大學生科技競賽

    • 20号令變身94号令,關于質疑投訴的要點

    • 詳解《中華人民共和國标準化法》

    • 制冷空調行業部分上市公司2017年三季報集錦

    • 全國各地政府采購評審專家勞務報酬标準彙總

    • 第十一屆中國制冷空調行業大學生科技競賽

    • 2017“2+26”城市“煤改清潔能源”補貼政策一覽

    • 您需要知道的幾個要點

    • 2017北京“煤改清潔能源”招标陸續啟動

    • 關注熱泵采暖

    • 中央空調政府采購二三事兒

    • 冷凍冷藏

    • 汽車空調

    Top