Quy trình vận hành hệ thống lạnh amoniac

Hệ thống lạnh amoniac là một loại hệ thống làm lạnh sử dụng amoniac (NH3) làm môi chất lạnh. Loại hệ thống này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp như kho lạnh, sản xuất thực phẩm và chế biến hóa chất.

Khởi động và ngừng hệ thống lạnh một cấp

Nguyên tắc chung

Trước khi khởi động thiết bị, người vận hành cần tham khảo sổ trực để nắm rõ nguyên nhân dừng máy trước đó. Nếu máy dừng bình thường và nghỉ chưa quá một ngày, công nhân có thể khởi động máy mà không cần phê duyệt.

Tuy nhiên, nếu máy đã nghỉ quá một ngày hoặc đã được bảo trì, sửa chữa, cần có ý kiến của cán bộ kỹ thuật và phải dựa vào biên bản kiểm nghiệm bàn giao cùng nhật ký phòng trực.

Thao tác mở máy

1. Kiểm tra trước khi khởi động:

• Xem xét bên ngoài máy nén để đảm bảo không gian an toàn và thuận tiện cho hoạt động.
• Kiểm tra dầu trong máy nén.
• Đảm bảo các van khóa chính của hệ thống đều ở trạng thái mở, trừ các van đầu hút, đầu đẩy và van điều chỉnh khởi động.

2. Chuẩn bị nước làm mát:

Cấp nước vào áo nước làm mát máy nén, bình ngưng và dàn quá lạnh (nếu có).

3. Khởi động máy:

• Mở van giảm tải máy nén.
• Quay tay trục khuỷu ít nhất hai vòng trước khi đóng mạch động cơ.
• Khi máy đạt số vòng quay định mức, mở van khóa đẩy và đóng van giảm tải.

4. Mở van hút:

• Từ từ mở van hút máy nén, lắng nghe âm thanh từ máy. Nếu có lỏng, cần đóng ngay và mở lại từ từ để hút hơi ẩm.
• Theo dõi áp suất dầu; không được cho máy chạy nếu áp suất dầu không cao hơn áp suất hút quá 0,5 bar.

5. Cấp lỏng cho hệ thống:

Từ từ mở van tiết lưu và sau đó mở quạt hoặc bơm nước muối của thiết bị bay hơi.

6. Theo dõi hoạt động:

Khi hệ thống hoạt động, cần liên tục theo dõi các thông số như áp suất và nhiệt độ để đảm bảo máy chạy êm.

Ngừng máy

1. Đóng van tiết lưu: Ngừng cấp lỏng và giảm áp suất trong thiết bị bay hơi để máy khởi động lại nhẹ nhàng sau này.
2. Đóng van hút máy nén: Hút hết hơi trong vỏ máy.
3. Ngắt mạch động cơ: Sau khi máy nén ngừng quay, đóng van đẩy.
4. Ngừng cấp nước làm mát: Tắt nước làm mát cho máy nén, bình ngưng và thiết bị quá lạnh.
5. Khuấy nước muối: Có thể để bơm nước muối hoạt động thêm một thời gian để tận dụng lạnh của bể muối.
6. Kiểm tra tình trạng máy và thiết bị: Kiểm tra dầu máy và các mối lắp ghép. Nếu có hư hỏng, cần khắc phục ngay và ghi lại trong nhật ký vận hành.

Khởi động và ngừng hệ thống lạnh hai cấp

Hai cấp hai máy nén riêng 

Khởi động

Nguyên tắc chung

• Khởi động máy nén cao áp trước và máy nén hạ áp sau. Không để máy nén hạ áp bị quá tải.
• Tránh làm tăng áp suất quá mức trong bình trung gian.

Kiểm tra trạng thái trước khi khởi động

• Đảm bảo các van hút và đẩy của máy nén hạ áp và máy nén cao áp, cũng như các van tiết lưu đều ở trạng thái đóng.
• Mở các van khóa hơi trên ống đẩy và các van khóa lỏng.

Trình tự khởi động

1. Mở các van khởi động K1 và K2.
2. Khởi động máy nén cao áp:
   • Quay tay thử trục khuỷu, sau đó đóng điện động cơ.
   • Khi đạt số vòng quay định mức, mở van đẩy và khóa van khởi động K1. Nếu áp suất dầu bình thường, từ từ mở van hút.
3. Khởi động máy nén hạ áp.
4. Cấp lỏng vào bình trung gian và thiết bị bay hơi: mở các van và van tiết lưu tương ứng.

Ngừng máy

• Thực hiện theo thứ tự ngược lại với khởi động: dừng máy nén hạ áp trước, sau đó đến máy nén cao áp.
• Đóng các van tiết lưu và ngừng cấp lỏng vào bình trung gian và thiết bị bay hơi.

Hai cấp nén trong một máy nén

Nguyên tắc

Trình tự khởi động và dừng tương tự như hai cấp nén riêng biệt: khởi động xilanh cao áp trước và dừng xilanh hạ áp trước.

Khởi động

1. Mở các van trên đường đẩy và hút ở cả hai cấp. Các van hút, van đẩy và van khởi động vẫn phải đóng.
2. Mở các van cấp nước làm mát.
3. Mở các van khởi động của xilanh cao áp và hạ áp, sau đó đóng điện.
4. Mở van đẩy của xilanh cao áp trước, sau đó mở van đẩy của xilanh hạ áp. Đóng van khởi động và mở van hút xilanh cao áp.
5. Khi áp suất hút xilanh cao áp đạt khoảng 1,5 – 2 bar, từ từ mở van hút xilanh hạ áp để điều chỉnh áp suất hút.

Ngừng máy

1. Hút hết hơi khỏi máy bằng cách đóng van hút hạ áp, sau đó đóng van hút cao áp.
2. Ngắt điện; khi máy không quay nữa, đóng các van đẩy ở cả hai cấp.
3. Đóng các van cấp lỏng và tất cả các van trên đường hút và đường đẩy.
4. Ngừng cấp nước làm mát và các hoạt động khác như khuấy, quạt.

Kỹ thuật vận hành máy và thiết bị

Máy nén amoniac

Dấu hiệu làm việc bình thường

• Âm thanh và rung động: Máy chạy êm, không rung, không phát ra tiếng gõ lạ.
• Nhiệt độ: Thân máy và xilanh nóng đều.
• Rò rỉ: Không có dấu hiệu chảy dầu hay rò ga qua các mối nối.

Các trường hợp phải ngừng máy

• Xuất hiện tiếng gõ lạ hoặc va đập mạnh.
• Áp suất dầu giảm, không đủ dầu, dầu bị đốt nóng quá mức, nhiệt độ đầu đẩy vượt quá 150°C.
• Rò rỉ amoniac ra ngoài.
• Mất nước làm mát máy nén do các sự cố như hỏng bơm, tắc ống dẫn.

Chú ý trong thao tác vận hành

• Chỉ đóng điện khi đã quay tay thử và mở van giảm tải.
• Khởi động chỉ khi van hút đã đóng. Mở van đẩy sau đó mở van hút từ từ để tránh máy làm việc với hành trình ẩm.
• Khi máy quá nóng do mất nước, không nên cho nước lạnh vào ngay để tránh ứng suất nhiệt.
• Năng suất máy nén phải được điều chỉnh phù hợp với phụ tải thiết bị bay hơi.

Thiết bị ngưng tụ

Yêu cầu

• Nhiệt độ ngưng tụ không cao hơn nhiệt độ nước làm mát quá 5 – 8°C.
• Độ gia nhiệt của nước làm mát không quá 5 – 8°C đối với bình ngưng ống chùm và 2 – 3°C đối với tháp ngưng tụ.

Dấu hiệu làm việc bình thường

• Áp suất và nhiệt độ ngưng tụ ở trị số cho phép.
• Không rò amoniac vào nước hay ra ngoài không khí.
• Không có không khí trong bình ngưng.

Thiết bị bay hơi

Yêu cầu vận hành

• Hiệu chỉnh từ từ van tiết lưu để giữ chế độ nhiệt độ ẩm trong phòng lạnh.
• Dung dịch muối có nồng độ thích hợp để nhiệt độ đóng băng thấp hơn nhiệt độ sôi của môi chất.

Dấu hiệu làm việc bình thường

• Nhiệt độ và áp suất sôi ở trị số cho phép.
• Không có rò amoniac và bề mặt truyền nhiệt không bị phủ bẩn.

Chú ý khi vận hành

• Không khởi động bơm dung dịch muối khi nhiệt độ trong bể chưa đạt mức quy định.
• Mở van tiết lưu cấp lỏng từ từ để tránh nạp lỏng quá mức cho máy nén.

Bộ lạnh không khí

Phá tuyết kịp thời, không để chiều dày lớp tuyết quá 2,5mm.

Bơm ly tâm

• Đảm bảo chiều cao cột lỏng đầu hút không nhỏ hơn 1,5m.
• Khởi động bơm đúng cách, theo dõi áp suất và dòng điện.

Các dụng cụ tự động

Van tiết lưu nhiệt

Dấu hiệu làm việc bình thường: độ quá nhiệt của hơi trong phạm vi cho phép.

Rơle nhiệt độ

Đảm bảo đóng ngắt chính xác và giữ ổn định nhiệt độ lạnh theo yêu cầu.

Rơle áp suất

Các rơle áp suất phải làm việc tin cậy, không rung động.

Van điện từ

Đảm bảo đóng mở ổn định, không rung và không kêu.

Điều chỉnh chế độ nhiệt độ

Chế độ nhiệt độ của hệ thống lạnh chủ yếu gồm nhiệt độ sôi, nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ quá lạnh, nhiệt độ hút và nhiệt độ đầu đẩy của máy nén. Nó có tầm quan trọng đặc biệt ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế (như tiêu hao điện, nước) và tính kỹ thuật (tức là số lượng, hay năng suất lạnh và chất lượng, hay nhiệt độ làm lạnh) của hệ thống.

Chế độ nhiệt độ hợp lý được quy định do chế độ nhiệt – ẩm yêu cầu và tình trạng kỹ thuật của phòng lạnh, các đặc tính kỹ thuật của dàn lạnh (bể mặt truyền nhiệt, phương thức truyền nhiệt), số lượng và tình hình phụ tải lạnh, giá thành điện nước, điều kiện khí hậu và kiểu làm mát thiết bị ngưng tụ, v.v…

Nhiệt độ sôi (t₀) và nhiệt độ đầu hút máy nén (t_h)

Điều chỉnh nhiệt độ sôi

Yêu cầu: ổn định ở giá trị hợp lý quy định. Khi to giảm 1K thì năng suất lạnh của máy có thể giảm 4 – 5% và suất tiêu hao điện năng tăng khoảng 3 – 4%.

Ảnh hưởng của t_o

• Khi t_o giảm: nhiệt độ làm lạnh thấp, năng suất dàn lạnh tăng nhưng kéo theo hàng loạt yếu tố bất lợi như năng suất lạnh của máy nén giảm và suất tiêu hao điện năng tăng do tỉ số nén tăng, năng suất hút giảm (do thể tích riêng hơi hút tăng) do đó cả hệ số cấp và lưu lượng môi chất qua máy nén cũng giảm. 
• Khi t_o tăng: chủ yếu là không đặt nhiệt độ làm lạnh yêu cầu và tăng độ quá nhiệt hơi hút,…

Giá trị t_o hợp lý:

• Với hệ thống làm lạnh trực tiếp : t_o phải thấp hơn nhiệt độ phòng lạnh 8 – 10K.
• Hệ thống làm lạnh gián tiếp: t_o phải thấp hơn nhiệt độ phòng lạnh 11 – 16K (nhiệt độ chất tải lạnh cao hơn to từ 4 đến 6K và thấp hơn nhiệt độ phòng lạnh 7 đến 10K).

Phương pháp điều chỉnh t_o:

• Phương pháp hay dùng là điều chỉnh năng suất lạnh của máy nén bằng cách thêm vào (khi p_o, t_o cao) hay bớt đi (khi p_o, t_o giảm) một số máy nén hay một số xilanh của máy nén hai cấp.
• Việc điều chỉnh được thực hiện bằng tay hay do rơle áp suất thấp, van tiết lưu tự động, đưa bớt hơi đẩy sang đường hút, v.v…

Điều chỉnh nhiệt độ hút (t_h)

Yêu cầu: khi t_o đã ở giá trị hợp lý thì nhiệt đồ hút t_h phải được điều chỉnh để có độ quá nhiệt hợp lý cho phép, giữ cho máy làm việc ở hành trình khô mà công suất nhiệt các dàn lạnh vẫn cao.

Trị số độ quá nhiệt hợp lý của hơi hút : 5 – 15K

• Nếu độ quá nhiệt này nhỏ hơn 5K mà đoạn ống không bọc cách nhiệt và xilanh máy bị bám tuyết dày thì có thể van tiết lưu mở quá to, có thể có hành trình ẩm.
• Nếu độ quá nhiệt lớn hơn 15K: chứng tỏ van tiết lưu mở nhỏ, không cấp đủ lỏng cho thiết bị bay hơi.

Phương tiện điều chỉnh: điều chỉnh độ mở của van tiết lưu.

Nhiệt độ ngưng tụ (t_k) và nhiệt độ đầu đẩy của máy nén (t_đ)

Nhiệt độ ngưng tụ (t_k)

Yêu cầu: cung cấp cho thiết bị ngưng tụ đủ nước hay không khí làm mát để tạo nhiệt độ ngưng tụ tk ở giá trị thấp nhất có thể được, vì t_k chỉ tăng 1K thôi thì năng suất lạnh cũng giảm 1 – 1,5% và tiêu hao điện năng tăng 3 – 4%.

Ảnh hưởng của t_k : khi t_k tăng thì áp suất ngưng tụ P_k cũng tăng làm tăng tỉ số nén và tiêu hao điện năng, đồng thời hệ số nạp và lưu lượng khối lượng hơi qua máy nén cũng giảm. Ngoài ra, khi tk tăng còn làm tăng lượng hơi sinh ra trong van tiết lưu làm giảm năng suất lạnh và quá trình làm việc không ổn định.

Dấu hiệu t_k hợp lý: nước khi qua thiết bị ngưng tụ không bị hâm nóng quá 6 – 8K với bình ngưng ống chùm và 2 – 3K với thiết bị ngưng tụ bay hơi. Nếu phải làm nguội nước trong tháp làm mát (để dùng lại) thì nên giữ mức độ hâm nóng nước ở bình ngưng không quá 2 – 4K. t_k cao hơn nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng 4 – 5K.

Phương pháp hạ t_k: tùy theo điều kiện cung cấp nước mà tính toán kinh tế chọn tk hợp lý. Không có tháp làm mát hay nước giếng mà giá thành nước cao thì có thể chọn tk cao hơn, nhưng phải có phương án điều chỉnh tk khi quá cao. Làm mát bằng nước giếng đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao hơn cả.

Nhiệt độ đầu đẩy máy nén (t_đ)

Yêu cầu: Giữ t_đ ở giá trị hợp lý.

• t_đ cao quá (lớn hơn 150°C) làm dầu bị giảm khả năng bôi trơn, tạo cặn hoặc dầu bị cháy.
• t_đ thấp quá thì máy có thể làm việc với hành trình ẩm.

Giá trị t_đ hợp lý được xác định phụ thuộc vào t_o, t_k và tình hình nước làm mát máy nén, t_k lớn, t_o giảm thì t_đ càng cao. 

Bảng: Giá trị t_đ phụ thuộc t_k và t_o của hệ thống lạnh amoniac

to, °C	Nhiệt độ ngưng tụ tk, °C
	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35
-6	75	77	79	82	84	87	89	91	94	96	98
-10	83	86	88	90	93	96	98	100	102	104	107
-12	87	89	92	95	99	101	103	105	107	109	112
-14	91	94	96	99	102	105	107	109	112	114	116
-16	96	99	102	105	107	110	112	114	116	118	121
-18	100	103	16	109	112	114	116	119	121	123	125
-20	106	109	111	114	117	120	122	124	126	128	130
-22	111	114	116	119	122	125	127	130	132	134	136
-24	115	118	121	123	126	128	130	133	135	138	140
-28	126	128	131	134	136	139	141	144	146	148	150
-30	130	133	136	138	141	144	146	149	151	153	155

Điều chỉnh nhiệt độ quá lạnh

Yêu cầu: Tạo độ quá lạnh hợp lý để giảm quá trình bay hơi trong van tiết lưu và khi quá lạnh môi chất trong thiết bị hồi nhiệt phải đảm bảo hơi khô về máy nén.

Điều chỉnh: độ quá lạnh trong thiết bị quá lạnh bằng nước là 10K sẽ cho hiệu quả cao hơn cả còn trong thiết bị hổi nhiệt thì chỉ nên duy trì độ quá lạnh 2,5 – 3K. Ở trị số độ quá lạnh hợp lý, năng suất lạnh có thể tăng 4 đến 8% nhưng nếu độ quá lạnh lớn hơn thì hiệu quả lại giảm. Để giảm chi phí điện năng, có thể cho nước lạnh đi qua dàn quá lạnh rồi vào thiết bị ngưng tụ.

Nhiệt độ quá lạnh phải cao hơn nhiệt độ nước ra khoảng 2 – 3K.