4.9　制冷站制冷系统

4.9.1　制冷站制冷能力应符合下列规定：

1　氨、盐水及冷却水三个系统的能力，应在设计规定的时间内能满足形成冻结壁的冷量需要；

2　根据地层温度、岩性、冻结深度及盐水降温设计，冻结器单位面积吸热负荷应在840kJ/（m2·h）～1050kJ/（m2·h）之间；

3　地面冷量损失应控制在冻结管总热负荷的15%以内；

4　盐水温度、流量及冷却水温度、水量应满足设计要求。

4.9.2　制冷站制冷能力计算应符合下列规定：

1　冻结管吸热能力应按下式计算：

式中：QT——冻结管总吸热能力（kJ/h）；

d——冻结管外直径（m）；

H——冻结管长度（m）；

N——冻结管数量（个）；

qf——冻结管单位面积吸热负荷，采用840kJ/（m2·h）～1050kJ/（m2·h）。

2　制冷站制冷能力计算应符合下列规定：

1）一个制冷站服务于一个井筒应按下式计算：

式中：Q′——制冷站制冷能力（kJ/h）；

m——冷量损失系数，采用1.1～1.15。

2）一个制冷站服务于两个井筒应按下式计算：

式中：Q1、Q2——两个井筒所需的冷量（kJ/h）；

M——先期冻结井筒冻结壁维持期的冷量供给系数，采用0.4～0.6。

4.9.3　氨压缩机工作制冷量确定、氨循环系统附属设备选择及充氨量应按本标准附录C执行。

4.9.4　盐水循环系统设计计算应符合下列规定：

1　盐水（氯化钙水溶液）循环系统管路的允许流速应符合下列规定：

1）冻结器环形空间应为0.1m/s～0.3m/s；

2）供液管应为0.6m/s～1.5m/s；

3）干管及配集液圈应为1.5m/s～2.0m/s。

2　氯化钙水溶液应符合下列规定：

1）凝固点应低于盐水设计温度8℃～10℃；

2）比重应在1.25～1.28之间，应采用纯度为96%的无水氯化钙或纯度为70%的晶体氯化钙配制；

3）氯化钙水溶液性质应符合表4.9.4的规定；

4）氯化钙水溶液应充满循环系统中所有的容器和管路。氯化钙用量应按下式计算：

式中：V1——冻结器内盐水体积（m3）；

V2——干管及配集液圈内盐水体积（m3）；

V3——蒸发器内盐水体积（m3）；

g——单位盐水体积固体氯化钙含量（kg/m3），由表4.9.4查得；

ρ——固体氯化钙纯度，一般无水氯化钙取96%，晶体氯化钙取70%。

3　盐水泵选择应符合下列规定：

1）盐水泵流量应按下式计算：

式中：W——盐水泵流量（m3/h）；

γ——盐水密度（kg/m3）；

c——盐水比热［kJ/（kg·℃）］；

Δt——去回路盐水温差：

冻结深度小于250m，Δt选取2℃～4℃；

冻结深度大于或等于250m，Δt选取4℃～6℃。

2）盐水泵扬程应按下列公式确定：

h1、h2、h3按下式计算：

当处于紊流状态时：

当处于层流状态时：

式中：h1——盐水干管和集配液圈中的压头损失（m）；

h2——供液管中的压头损失（m）；

h3——冻结器环形空间的压头损失（m）；

h4——盐水管路中弯头、三通、阀门等局部阻力，取值为（h1+h2+h3）的20%（m）；

h5——盐水泵的压头损失（取3m～5m）；

h6——封闭式循环系统中回路盐水管高出盐水泵的高度（取1.5m）；

d——盐水管的直径（m）；

L——盐水管的长度（m）；

g——重力加速度（取9.81m/s2）；

ω——盐水流速（m/s）；

λ——盐水流动阻力系数；

Re——雷诺数；

μ——盐水动力黏度系数（kg·s/m2）。

3）电动机功率应按下式计算：

式中：N——盐水泵电动机功率（kW）；

η1——盐水泵的效率（取0.75）；

η2——电动机的效率（取0.85）。

4）盐水泵台数按设计配备，应设备用泵。

4.9.5　制冷站冷却水循环系统设计计算应符合下列规定：

1　制冷站冷却水总用水量应满足冷凝器和压缩机冷却水的用量，并应符合下列规定：

1）蒸发式冷凝器用水量由厂家提供，立式壳管冷凝器用水量可按下式计算：

式中：Qc——冷凝器总热负荷（kJ/h）；

Δt——冷凝器进出水温差，Δt=3℃～5℃。

2）压缩机冷却用水量W2，由厂家提供；

3）制冷站总用水量：

2　水源供水量可按下式计算：

式中：W3——水源供水量（m3/h）；

t2——冷却水回水池温度（℃）；

t1——冷凝器进水温度（℃）；

t0——水源入水池温度（℃）。

采用立式壳管冷凝器时，应采用冷却塔、水池循环水。

3　冷却水水温水质应符合下列规定：

1）冷凝器进水温度，制冷站单级压缩制冷运转时应低于22℃；双级压缩运转时应低于25℃；螺杆机组运转时应低于28℃；

2）冷却水pH值应为6.5～8.5，碳酸盐硬度和浑浊度应符合表4.9.5的规定：

4　主要设备选择应符合下列规定：

1）水源供水及循环水的水泵应根据流量、扬程来选择，电机功率宜稍大；循环水池设备用泵。

2）宜选用100m3/h～200m3/h的玻璃钢冷却塔。

3）采用蒸发式冷凝器安设水质处理仪，立式壳管冷凝器在深井冻结中应安设水质处理器。

4.9.6　制冷站设备容量及负荷计算应符合下列规定：

1　设备负荷计算应采用分组方式，并应符合下列规定：

1）成组设备有功功率应按下式计算：

2）成组设备无功功率应按下式计算：

3）成组设备视在功率应按下式计算：

式中：Pt——每台电动机额定容量（kW）；

Kx——成组设备需用系数；

cosψ——成组设备功率因素；

tgψ——功率因素正切值。

2　变压器容量计算应根据最大用电负荷来选择。宜选用多台变压器，当运行变压器因故障或定期停电检修时，其余变压器应能承受用电最大负荷的75%以上；

3　高压电缆截面选择应采用最大负荷时线电流，按经济电流密度选择电缆截面，并应采用电压损失、长期允许电流校核。

4.9.7　根据设计盐水温度和实际冷却水温度，合理选择单级或双级压缩制冷模式。

4.9.8　一个制冷站服务于2个或3个井筒时，氨及盐水循环系统应能分组运转。

4.9.9　冷却水水源为地下水时，水源井应布置在水流上方，冻结壁应在水源井的抽水影响半径以外。

4.9.10　盐水循环宜采用配、集液圈集中回液的封闭式系统，且应制订保障冻结器配、集液均衡措施。

4.9.11　盐水管路、盐水箱及低温管路、设备应有保温层和防潮层，冷量损失应控制在设计范围内。保温层应符合下列规定：

1　平壁、桶形、管道保温层厚度应使其外表面温度比环境露点温度高2℃左右，不产生凝结水；

2　保温层宜采用聚苯乙烯等泡沫塑料制品，其密度应为20kg/m3～50kg/m3，导热系数不应大于0.17kJ/（m·h·℃），抗压强度应大于或等于0.15MPa。

4.9.12　配电室应单独设置在制冷站附近，供电设备应有继电保护装置和可靠的接地装置。