工藝與設(shè)備谷物冷卻機利用變頻技術(shù)節(jié)能于洪海，婁義平，姜珊(大連冷凍機股份有限公司，遼寧大連來調(diào)節(jié)離心通風(fēng)機的風(fēng)量與制冷壓縮機的冷量，以達(dá)到節(jié)能的目6的變頻技術(shù)應(yīng)用于谷物冷卻機具有獨特的優(yōu)勢。
1前言隨著國家新的500億斤糧食倉儲設(shè)施的建成使用，國家為各中央直屬儲備庫配備了谷物冷卻機，從而在全國推廣低溫儲糧技術(shù)，這是我國進(jìn)行傳統(tǒng)儲糧技術(shù)改革的一個重大體現(xiàn)，使我國的糧食倉儲技術(shù)向科學(xué)先逃效益的方向發(fā)展谷物冷卻機的應(yīng)用雖然在國外己有近40年的歷史，在我國大規(guī)模使用尚屬首次，谷物冷卻機的使用情況將直接關(guān)系到低溫儲糧技術(shù)能否推廣應(yīng)用。由于國外能源價格相對國內(nèi)較便宜，因此他們對節(jié)能方面考慮的很少，目前國內(nèi)生產(chǎn)的谷物冷卻機均為在引進(jìn)或吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上自行設(shè)計生產(chǎn)的，照搬國外的技術(shù)顯然不適合我國的國情，在國內(nèi)能源價格還較高及糧食流通領(lǐng)域未能充分體現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價的情況下，各廠家產(chǎn)品的節(jié)能效果將直接影響谷物冷卻機的選用，因此，開發(fā)出適合我國國情的、具有節(jié)能特點的新一代谷物冷卻機顯得尤為必要2谷物冷卻機簡介谷物冷卻機，顧名思義，就是利用特殊的制冷機調(diào)整環(huán)境空氣的溫度與濕度后，通入糧食作物的倉儲設(shè)施中，使糧食作物在較低的溫度下保存，從而抑制害蟲的活動與繁殖、避免糧食作物因發(fā)熱等原因造成的壞糧，達(dá)到保存期長而不降低糧食作物的固有品質(zhì)的效果谷物冷卻機主要由制冷系統(tǒng)與控制系統(tǒng)構(gòu)成，以大連冷凍機股份有限公司生產(chǎn)的GLAGLB型谷物冷卻機為例，其制冷系統(tǒng)簡圖見其工作原理是根據(jù)用戶要求冷空氣的溫度與相對濕度值，通過設(shè)定蒸發(fā)器后與出口溫度控制器的溫度值，利用溫度控制器固化的邏輯程序來控制制冷系統(tǒng)的運行，使環(huán)境空氣降溫至要求的溫度與相對濕度后，吹入糧倉內(nèi)，將糧食逐步降溫至保管的最佳溫度由于糧食的倉儲設(shè)施通常容量特別大，所以每次降溫需要很長一段時間，這取決于糧溫環(huán)境溫度、谷物冷卻機的使用數(shù)量及倉儲設(shè)施的類型等，其耗能也是可觀的，因此研究谷物冷卻機的節(jié)能是十分必要的。
3谷物冷卻機的節(jié)能措施谷物冷卻機的耗能設(shè)備主要為制冷壓縮機電機離心通風(fēng)機電機及冷凝風(fēng)機電機，以大連冷凍機股份有限公司生產(chǎn)的GLB44型谷物冷卻機為例，其功率及調(diào)節(jié)特性見表1表1GLB44型谷物冷卻機的功率及調(diào)節(jié)特性名稱壓縮機電機通風(fēng)機電機冷凝風(fēng)機電機數(shù)量功率/kW 41(最大)是否調(diào)節(jié)是由于冷凝風(fēng)機電機功率較小，且可以通過冷凝壓力的高低來控制其中的一臺或幾臺風(fēng)機的啟停來節(jié)能，所以這里主要探討制冷壓縮機與離心通風(fēng)機的節(jié)能通風(fēng)機的轉(zhuǎn)速n來改變風(fēng)量0，通風(fēng)機的功率消耗將大幅降低，并且管網(wǎng)性能特性不變，效率較高采用變頻器后的通風(fēng)機性能曲線如所示，由可以看出，通過改變通風(fēng)機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量，節(jié)能效果顯著，根據(jù)有關(guān)資料介紹，使用變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)量，可節(jié)能30%左右。另外，采用變頻器工作的通風(fēng)機，在部分負(fù)荷下工作，具有減少磨損、風(fēng)量調(diào)節(jié)1響應(yīng)快等優(yōu)點;再者由于糧食倉儲設(shè)施的類型不同fblishi 1離心通風(fēng)機的節(jié)能谷物冷卻機工作時，當(dāng)制冷壓縮機己全負(fù)荷工作，在出口空氣溫度仍高于控制儀表的設(shè)定溫度的情況下，控制系統(tǒng)將通過調(diào)整離心通風(fēng)機的流量來降低溫度到設(shè)定值。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)風(fēng)機流量的方法是在風(fēng)機的出口采用節(jié)流裝置(風(fēng)門)，通過改變管網(wǎng)性能曲線來減小流量，如風(fēng)機流量由03，且0>Q2>Q3，離心通風(fēng)機的管網(wǎng)性能曲線將由如所示依據(jù)風(fēng)機理論，風(fēng)機的消耗功率N為：時雖然離心通風(fēng)機的風(fēng)量降低了，但由于風(fēng)機壓頭的高，因此節(jié)流后通風(fēng)機的消耗功率變化不大此種調(diào)節(jié)方法雖然結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，但由于人為加管網(wǎng)阻力，多消耗了一部分功，故很不經(jīng)濟通風(fēng)機風(fēng)量0風(fēng)壓P消耗功率N的性能關(guān)系滿足下式：由關(guān)系式可以看出，如果采用變頻器通過調(diào)節(jié)離心71994-2016ChinaAcademicournal如高大平方倉、淺圓倉、立筒倉等，其高度各不相同，因此裝糧后阻力也不相同，由可以看出，對于不同的糧倉，在相同風(fēng)量條件下，可調(diào)整風(fēng)機的轉(zhuǎn)速來使風(fēng)壓與糧倉的阻力特性相適應(yīng)，從而降低通風(fēng)機的消耗功率，所以采用帶變頻器的通風(fēng)機可適應(yīng)不同倉型的工作，而降低由于固定轉(zhuǎn)速、固定電機功率所帶來的高風(fēng)壓能耗目前國內(nèi)谷物冷卻機均采用了這一節(jié)能技術(shù)滿足下式：壓縮機的輸氣系數(shù);D為壓縮機的汽缸直徑;S為壓縮機的活塞行程，n為壓縮機的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，z為壓縮機的汽缸數(shù)量，對于同一壓縮機由于qvDSz均不變化，K基本不變化，因此可以通過采用變頻器調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)壓縮機的制冷量變頻器的調(diào)節(jié)曲線如所示3.2制冷壓縮機的節(jié)能谷物冷卻機工作時，如果離心通風(fēng)機己滿負(fù)荷工作，而設(shè)備的出口冷空氣溫度仍低于設(shè)定溫度值時，控制系統(tǒng)將通過調(diào)節(jié)制冷壓縮機的制冷量來使冷空氣的溫度達(dá)到設(shè)定要求值通常壓縮機利用減少工作的氣缸數(shù)量的方式，進(jìn)行制冷量調(diào)節(jié)，如對于六缸壓縮機，一般可有246缸工作，相應(yīng)制冷量有33. 3%66.7%、100%三檔有級調(diào)節(jié)，配合將高溫排氣與熱力膨脹閥節(jié)流后的低溫液體混合后進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行制冷量連續(xù)調(diào)節(jié)。由于這種調(diào)節(jié)方法為有級調(diào)節(jié)，所以溫度調(diào)節(jié)波動較大對于壓縮機的電機消耗功率P有下式：作用于電機的轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減小，但由于機械磨擦損失與氣流阻力損失的存在，這種固定轉(zhuǎn)速壓縮機的功率消耗變化不大，因此在部分載荷的條件下，起不到節(jié)能的作甩對于活塞式制冷壓縮機的制冷量Q滿趾在改改變頻率的同時其供電電壓也隨之改變，電機機的功率N與供電電壓U的關(guān)系如下：機定子相電流，cosh為電機功率因數(shù)因電機定子的電阻值一定，當(dāng)定子電壓U降低時，其上的電流值)也要下降，當(dāng)壓縮機通過變頻器低速運轉(zhuǎn)時，其功率總的趨勢是下降的，因此在壓縮機減小制冷量時，節(jié)省了功率消耗通過變頻器調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)制冷量，與固定轉(zhuǎn)速的制冷壓縮機相比，具有以下優(yōu)點1.節(jié)能能效比高，根據(jù)有關(guān)資料介紹，比固定轉(zhuǎn)速的壓縮機節(jié)能約30% 2壓縮機啟動電流小，可以進(jìn)行“軟啟動”，對電網(wǎng)干擾小壓縮機的使用壽命長由于避免壓縮機的頻繁啟動停機，使壓縮機和電動機的機械沖擊與電沖擊大大減少，因而壓縮機的磨損少、壽命長、可靠性高。
無級調(diào)速，調(diào)節(jié)范圍廣，適應(yīng)負(fù)荷變化范圍寬。
溫度波動小，控制精度高，控制響應(yīng)快。
考慮到谷物冷卻機工作的特殊性，即離心通風(fēng)機進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)時，壓縮機的制冷量最大，壓縮機制冷量調(diào)節(jié)時，離心通風(fēng)機風(fēng)量最大因此是否可以采用一臺變頻器來控制通風(fēng)機與壓縮機，按如程序運行，有待進(jìn)一步探討。
4結(jié)語通過以上分析，我們可以看到在谷物冷卻機上利用變頻技術(shù)的優(yōu)勢。目前國內(nèi)廠家只在離心通風(fēng)機上應(yīng)用變頻器，在制冷壓縮機上的應(yīng)用還沒有，主要原因為變頻器加了成本，但目前谷物冷卻機上使用的變頻器的最大功率不超過50kW，就糧庫的實際情況而言，隨著糧食品質(zhì)的提高所帶來的效益，以及谷物冷卻機應(yīng)用的多樣化與經(jīng)濟化，存儲糧食所獲得的收益與加成本相比將顯得微不足道相信隨著新一代利用變頻技術(shù)的節(jié)能型谷物冷卻機的推出，必將對我國廣泛發(fā)展低溫儲糧技術(shù)，具有深遠(yuǎn)的意義：于洪海，1994年畢業(yè)于華中理工大學(xué)制冷設(shè)備與低溫技術(shù)專業(yè)，畢業(yè)后，于大連冷凍機股份有限公司從事制冷設(shè)我國首家“名膜超市”開張2001年3月12日，我國同時也是世界上的第一家“名膜超市”在北京正式開張它是由中國膜工業(yè)協(xié)會支持的，匯集了國內(nèi)外知名膜產(chǎn)品、儀器配件、自控系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)水處理藥劑膜裝備、零配件等。“名膜超市”將為我國膜工業(yè)業(yè)內(nèi)人士和廣大客戶提供一個參觀交流咨詢、洽談和商貿(mào)的窗口。它的開張標(biāo)志著中國的膜工業(yè)進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期中國膜工業(yè)協(xié)會理事長任建新表示，協(xié)會還將在上海廣州開辦我國第二個、第三個“名膜超市”，并將其開辦到國外，如歐洲等膜技術(shù)作為高新技術(shù)在世界范圍內(nèi)受到廣泛重視，發(fā)展迅速我國膜工業(yè)技術(shù)力量雄厚，有些產(chǎn)品己達(dá)世界先進(jìn)水平，有些研究領(lǐng)域己走到世界前列，特別是無機膜和氣體分離膜的生產(chǎn)方面取得了驕人的成績，引起世界膜工業(yè)界的廣泛關(guān)注。近年來，我國膜工業(yè)的年長率在20%以上，年產(chǎn)值達(dá)30多億元，在環(huán)境保護、清潔生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作甩專家預(yù)測，到2010年，我國的膜分離技術(shù)市場的產(chǎn)值將達(dá)到50億~ 80億元人民幣;到2020年，膜市場產(chǎn)值將達(dá)到100億~200億元人民幣，并進(jìn)入世界膜工業(yè)強國，產(chǎn)值約占世界膜工業(yè)的1/10
