CO2机组设计方案说明书

1、项目编号：版次 0 设 计 方 案 说 明 书项目名称：CO2压缩机组 2014、3、25 设 计 说 明 书目 录1.项目介绍11.1 项目目标11.2 市场范围21.3 制造标准要求22.方案设计概述22.1 系统总体方案设计22.2 压缩机计算22.3 电机选型32.4 油分设计32.5 油冷却器设计42.6 油泵42.7油压调节阀42.8油过滤器42.9油路设计42.10 结构设计52.11 电控设计52.12程序控制5 第 2 页 共 26 页1.项目介绍为规范CO2制冷压缩机组的设计，提高机组标准化程度，设计的一致性，实现流程规范化，外购件选用标准化。遵循零件标准化、部件模块化、产

2、品个性化，满足市场需求，提高设计响应速度，特制订本规范。本规范有三部分组成，设计规范文档（本文档）、设计计算及标准输出格式（EXCEL）和标准模型（PROE的TOP_DOWN标准）。1.1 项目目标 型号系列CO2机组共ABC三个系列。表1-1是汇总信息： 表1-1 CO2机组系列机组型号LG*R制冷量 KWN/A蒸发温度 C（-45 -30（-52 -45（-52 -25冷凝温度 CMAX=0MAX=-15MAX=5设计工况点-40/-12-50/-20N/A最小适用压差MIN=5最小适用外压比MIN=2.4制冷剂R744供油方式油泵油冷方式热虹吸油冷(高温介质)注：“最小压差”与“最小外压

3、比”须同时满足。 “C”系列为融霜工况，只有LG12R、LG16R两个规格。噪音· 低压主电机：85dB(A)±3· 高压主电机：90 dB(A)±3电源要求· 220V/1Ph/50Hz：控制柜（控制电源）· 220V/1Ph/50Hz：加热器· 380V/3Ph/50Hz：电机功率 < 315kW· 10KV/3Ph/50Hz：电机功率 315kW电气要求· 安全区域· 防护等级：IP23电控要求· 形式：PLC · 语言：中文 / 英文· 防护等级：IP

4、23· 通讯方式：MODBUS· 通讯接口：RS485· 负荷控制范围：15% 100%· 负荷控制方式：吸气压力使用环境· 室内· 温度范围：5 45· 相对湿度：20% 90%· 海拔高度：<1000米1.2 市场范围CO2机组主要针对商业冷冻市场的复叠机组低温级。1.3 制造标准要求机组应遵循或参照以下标准。见表1-2表1-2 机组应遵循或参考的国内标准序号文件编号/代号文件名称1GB/T 29030容积式CO2制冷压缩机（组）2GB9237制冷和供热用机械制冷系统 安全要求3TSG R0004-200

5、9固定式压力容器安全技术监察规程4GB150钢制压力容器5GB151壳管式换热器6GB/T13384机电产品包装运输通用技术条件7JB/T4330-1999制冷和空调设备噪音的测定8GB/T14048.1-2000低压开关设备和控制设备 总则9GB 14048.5-2001低压开关设备和控制设备 第5-1部分:控制电路电器和开关元件 机电式控制电路电器10GB10621-2006食品添加剂 液体二氧化碳2.方案设计概述 本设计说明书以A系列机组基准进行，B、C系列机组的设计参照执行。2.1 系统总体方案设计机组整体布置与普通氨压缩机组相同，机组配用主电机功率630KW以下时采用卧式油分形式，压

6、缩机及主电机安装在油分之上。主电机功率在630KW及以上时采用立式油分结构。机组配置按照国内自动档次执行，全部采用模拟量进行控制，除能量指示器外不再采用开关量。机组规划全部为自动型。机组的系统中的主要部件为压缩机、电机、油分、油冷却器、油泵、电磁阀、安全阀、油过滤器等。下面分别对它们进行设计和选型计算。2.2 压缩机计算根据表1-1的规划，确认机组所属系列及型号，利用样本计算选型，其选型的条件如下：n 制冷剂：R744n 电源频率：50Hzn 负荷：100%n 蒸发温度-40，吸气管过热度0，吸气管路压降1）0.02bar。n 冷凝温度-12，冷凝器过冷度0(无过冷)，排气管路压降2）0.03

7、bar。 n 固定滑阀口2.0注1：吸气管路指压缩机吸气口至吸气截止阀出口间管路，含止回阀、过滤器、截止阀2：排气管路指压缩机排气口至排气截止阀出口间管路，含油分、止回阀、 截止阀表2-1 LG*R压缩机型号对应表压缩机型号LG12R4）LG12R4）LG12R4）系列ABC设计工况点蒸发温度-40-50-40冷凝温度-12-20-12冷量 KW240182240轴功率KW53.6841.453.68COP4.474.394.47滑阀口2.02.02.0校核工况点13）蒸发温度-45-52-52冷凝温度-205）-285）5冷量 KW226.3轴功率KW40.4COP5.6校核工况点23）蒸发

8、温度-45-52/冷凝温度-106）-186）冷量 KW182.4轴功率KW56.1COP3.25校核工况点33）蒸发温度-30-45-25冷凝温度-57）-205）5冷量 KW312.6轴功率KW57.7COP5.4校核工况点43）蒸发温度/-45/冷凝温度-156）冷量 KW轴功率KWCOP注 3：校核工况点的选取不区分开闭区间 4：LG12R为示例 5：满足最小外压比；最低冷凝温度 6:最高冷凝温度 7：3bar供油压差小于内压缩结束点1bar压差2.3 电机选型主电机功率在选择时应计算表2-1中所列三个工况，选取其中最大轴功率乘以1.08的选型系数，向上圆整至标准电机的型号系列，按此选

9、型功率来选择合适的电机。启动方式为：380V的低压电机采用星三角启动， 10KV高压电机采用直接启动。2.4 油分设计LG*R机组油分离器按油分离器规范进行设计，设计压力按照CO2机组规定选取50bar，内部分离结构与普通氨制冷压缩机油分相同，仅外部接口位置、护板等按实际要求调整。油分在设计时应综合考虑容器板幅、机组总长度的协调等问题。LG*R系列卧式油分的分离速度见表2-2。表2-2 油分流速的规定制冷剂最大允许流速 m/s主分离段滤芯段R7440.20.08注：该流速是指在工况下压缩机满载的排气状态下流速主分离段流速指正常油面以上部分滤芯段流速是指滤芯内表面积的通流速度按照表2-1中的设计

10、工况及校核工况规定，分别对油分内流速进行校核，结果列于表2-4中，结果应满足表2-2要求。表2-4 CO2机组的主分离段、滤芯段油流速计算结果（m/s）压缩机型号设计工况点校核工况点1校核工况点2校核工况点3校核工况点4主分离段滤芯段主分离段滤芯段主分离段滤芯段主分离段滤芯段主分离段滤芯段2.5 油冷却器设计本机组的油冷采用工质冷却油冷进行设计，润滑油在壳程，工质（采用高温侧介质）在管程，两侧换热系数的选取及流速控制根据高温侧介质不同按照氨或R22进行选取。壳程设计压力5.0MPa,管程根据高温介质选取。n 每个规格压缩机，A、B系列采用一个油冷 n 按照-45/-10度工况，根据样本选定由冷

11、负荷；C系列LG12R、LG16R按照-52/5度工况核算油冷负荷，可考虑靠上一档压缩机-45/-10度工况压缩机油冷n 油冷可采用管壳式或全激光焊接板换式结构n 无论采用哪种形式，油冷在强度试验及气密试验要求上按照冷凝蒸发器。n 油冷的油侧压降控制在1bar以下。2.6 油泵本系列机组油泵采用常规LG系列机组用转子柱塞泵，型号对应如下：表2-5 油泵对应表压缩机型号 系列油泵型号转速流量L/min功率kWLG12RA/B/CZHB125P414201252.2LG16RA/BZHB150P69601503LG20RA/BZHB220P414202204LG25RA/BZZB300P87203

12、005.5LG16RCZHB220P414202204 在机组总图中应注明油泵的压力测试要求,试验压力不小于53bar。2.7油压调节阀本系列机组油压调节阀选用Danfoss的ICS-150型伺服主阀+CVPP导阀结构，阀门通流能力按照样本提供的KV值，选取所用油泵流量的80120%。管道直径同阀门通径。2.8油过滤器油过滤器通流面积根据油泵流量，按照油过滤器规范选取。2.9油路设计从油分出油口至油泵入口前油管路内流速按照0.81.5m/s进行设计，换热器、过滤器等需要变径的位置在设备进出口完成。油压调节阀入口接在油泵出口；油压调节阀出口管线接入油泵入口。2.10阀门选择压缩机吸气止回阀选用阀

13、门手册“A.11系列”，其余阀门根据功能不同，选用Danfoss不同系列阀门。排气截止止回阀选用的SCA；转子腔喷油选用CHV；节流阀选用REG，其余手阀选用SVA-S。2.11 结构设计联轴器及防护罩机组整体布置方式同LG系列，主电机小于630KW时采用卧式油分，大于等于630KW是采用立式油分结构。压缩机油泵油过滤器油冷控制箱油分电机 图2-3 机组三维模型 LG16R、LG12R采用铲装底座式结构，铲装孔之间距离参照相关吨位铲车进行设计。2.12部件划分2.12.1主体管路部件 a、 吸气管组b、压缩机排气管组c、油分排气管组d、油分出油管组e、油冷出油管组f、油泵进油管组g、油泵出油管组h、油分配器组件i、 转子腔喷油管组j、回油管组k、安全阀管组2.12.2引压管路部件 a、 传感器组件b、增减载电磁阀组件 2.12.3布线总成 a、 布线总成组件12.13电控设计仪表清单 2-6序号名称单位仪表规格信号功能1油温传感器0150420mA显示、报警、连锁、控制2吸气压力传感器bara060420mA显示、报警、控制3排气压力传感器bara060420mA显示、报警、连锁4油压传感器bara060420mA显示5蒸发压力传感器bara060420mA显示6能量指示器