水冷冷水机组壳管式冷凝器胶球自动在线清洗装置的性能技术指标

      介绍了该装置的应用现状及工作原理。JB/T11133—2011《水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置》提出采用冷凝器端差表征污垢热阻，冷凝器端差增加量应不大于0.3℃±0.1℃,并给出了部分负荷时端差增量的折算方法。

      冷水机组的冷却水、冷水系统大部分都作了化学处理，目前我国尚没有针对集中空调冷水机组循环水处理的行业标准。GB50019—2003《采暖通风与空气调节设计规范》[1]规定“冷却水的水质应符合国家现行标准《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050)及有关产品对水质的要求”。GB50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》规定，敞开式循环水系统的污垢热阻值小于0.344m2·℃/kW。该规范比较适合大中型工业企业，有业技术人员、监测设施、仪器设备和相应的健全的管理制度作保证。对于集中空调冷水机组循环水系统，由于量大面广、系统小、分散，业人员和监测设施、仪器设备缺乏，又没有相应的管理制度作保证，多数用户采取了化学水处理技术，但实际的效果并不能令人满意，每年还需周期性机械清洗冷凝器和蒸发器，所以无法保证冷水机组的高效运行。GB/T18430.1—2007《蒸气压缩循环冷水（热泵）机组1部分：工业或商业用及类似用途的冷水（热泵）机组》中规定水冷式冷凝器污垢系数为0.044m2·℃/kW。由于不同规范给出的污垢热阻值的范围相差近8倍，致使使用单位无所适从。通常冷水机组冷凝器的端差（制冷剂的冷凝温度与冷却水出冷凝器的温度的差值）设计值在满负荷运行时约为1.0~1.5℃,由于冷却水侧污垢热阻增大时冷凝器端差增大，根据对北京、上海、广州、深圳近千台冷水机组10年来的运行记录粗略统计分析，冷水机组冷凝器端差折算为100%负荷时的平均值约为3.5℃,即由于冷却水侧污垢热阻的影响使冷水机组运行效率下降约8%~10%。

1、水冷冷水机组壳管式冷凝器胶球自动在线清洗装置

      冷凝器胶球自动在线清洗装置技术早由美国人HenryF.Schmidt于1927年发明，并于1931年取得了美国利,应用于美国费城西屋电厂的凝汽器中，对其换热管进行连续清洗，后经德国人Taprogge推广，20世纪在火电厂凝汽器中得到应用。

      冷凝器胶球自动在线清洗装置工作原理如图1所示，通过发球机将胶球送入水冷壳管式冷凝器中，胶球依靠水压差随冷却水在换热管内流动，通过与换热管内壁的摩擦来擦洗掉换热管内壁的污垢，在出口端通过捕球器回收胶球送至发球机形成一个清洗循环，并通过电气控制器控制清洗频率，实现自动在线定期清洗功能，保证冷凝器的清洁度，降低污垢热阻，提高传热系数。

图1冷凝器胶球自动在线清洗装置工作原理

      该技术21世纪初先应用于欧洲、美国、日本、韩国以及我国台湾的独资工厂，随着国外品牌产品在国内的推广，北京、上海、深圳、广州等发达地区用户逐渐开始接受和使用该类产品，目前已有近千台应用案例。

2JB/T11133—2011《水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置》标准中的性能参数

      在行业标准DL/T581—2010《冷凝器胶球自动在线清洗装置和循环水二次过滤装置》中，对该设备的结构、制造提出了相应要求。但对用户关心的被清洗对象凝汽器使用该装置前后运行参数的变化并没有作出相应的规定。笔者在起草JB/T11133—2011《水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置》标准时借鉴了DL/T581—2010的相关规定，同时针对冷水机组的具体特点，明确规定了用户关心的可在用户使用条件下进行监测的使用性能技术指标。对于新投入运行的冷却水机组和正在运行的冷水机组，用化学清洗或机械式毛刷清洗冷凝器换热管内壁，确认换热管内壁洁净无污后，在电流百分比为100%及额定工况下运行，冷水机组冷凝器胶球自动在线清洗装置正常使用时，冷凝器端差的增加量不大于0.3℃±0.1℃。

      根据冷凝器冷却水侧的污垢热阻计算公式，计算污垢热阻需已知冷凝器的结构参数，如换热管的管径、壁厚、管数、管排数、长度、冷却水的流量、冷凝器侧制冷剂温度等，但对于实际运行的冷水机组，要已知上述结构参数和测量冷却水的流量非常困难，或测量成本过高而无法实施。

      水冷式冷水机组实际运行时可直接观察到的是制冷剂的冷凝温度与冷却水出口温度之差，即冷凝器端差。考虑到冷凝器的换热过程中，压缩机的排气从过热蒸气被冷却到饱和温度段，温差较大，但换热系数较小，将此段的换热过程近似于冷凝换热段，冷凝器的对数平均温差Δtm与冷凝器端差的关系可近似为Δtm=Δtl+Δtw(1)式中Δtl为冷凝器的端差，℃;Δtw为冷却水进出口温差，℃。

      因此机组满负荷运行时，若冷却水进出口温差不变，冷凝器的对数平均温差的变化量等于冷凝器端差的变化量。冷凝器端差计算公式为Δtl=+Rf)-Δtw(2)式中Q为冷凝器的换热量；F为冷凝器换热面积；Rf为冷却水侧的污垢热阻；Kc为冷凝器清洁状态下的传热系数。

      假设冷凝器的冷却水进出水温差为5℃,冷却水侧换热表面清洁时冷凝器端差为1℃,即传热温差为3.5℃。图2显示了冷凝器清洁状态下传热系数Kc不同时污垢热阻对端差的影响，Kc越大，污垢热阻对端差的影响越显著。

图2污垢热阻对端差的影响

      由式(2)和图2可知冷凝器端差与污垢热阻呈线性关系，用冷凝器端差表征污垢热阻较方便实用。负荷率降低时，冷凝器的换热量也降低，污垢热阻相同但端差减小，为了方便比较，将此端差值折算至满负荷工况进行比较。折算后的端差Δt计算公式为Δt=Δtms×100式中Δtms为实测时的冷凝器端差，℃;R为实测时的机组电流百分比，％。

3冷水机组冷凝器胶球自动在线清洗装置工程实践

      图3为某城市综合体使用冷凝器胶球自动在线清洗装置前后的端差变化。