龔 平 黃 洪(東莞生益電子有限公司,廣東 東莞 523127)
中央油冷系統(tǒng)設(shè)計研究
龔平黃洪
(東莞生益電子有限公司,廣東東莞523127)
目前鉆機標(biāo)準(zhǔn)配置是每臺機各帶一臺獨立油冷機來對鉆機主軸運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱進行冷卻。而油冷機熱量吸收出來再經(jīng)過散熱風(fēng)扇釋放到車間的空氣中,又需中央空調(diào)機將熱量通過冷卻原理來吸收。如果直接由中央空調(diào)機冷凍水將鉆機主軸的熱量進行吸收,由中央冷水機組來把熱氣釋放到大氣中,不僅起到節(jié)能降耗的效果,而且大大優(yōu)化設(shè)備維護方面所投入的人力物力。
鉆機;中央油冷;節(jié)能降耗
節(jié)能降耗是企業(yè)的生存之本,樹立一種“點點滴滴降成本,分分秒秒增效益”的節(jié)能意識,以最好的管理,來實現(xiàn)節(jié)能效益的最大化。中央油冷系統(tǒng)正是以節(jié)能降耗為目標(biāo)對當(dāng)前鉆機主軸冷卻系統(tǒng)的改良。優(yōu)化了當(dāng)前鉆機單臺配置的獨立油冷機,建立中央油冷系統(tǒng)。
2.1工作原理
油冷機工作原理解析(圖1、圖2)。
圖1 油冷機工作原理圖
2.2油冷機工作能量轉(zhuǎn)換分析
2.2.1空壓機的耗電分析(圖3)
圖2 油冷機降溫流程圖
圖3 油冷機工作能量轉(zhuǎn)換流程圖
通過圖3可以看出,現(xiàn)有的主軸降溫系統(tǒng),所需電能主要由三部分組成:
(1)壓縮機及散熱風(fēng)扇工作所需電能A1;
(2)熱煤油循環(huán)油泵工作所需電能B1;
(3)工作產(chǎn)生熱量,排放到車間后,中央空調(diào)對其降溫所需電能C。
3.1中央油冷系統(tǒng)說明
中央油冷系統(tǒng),顧名思義就是中央冷卻系統(tǒng),優(yōu)化取消當(dāng)前每一臺鉆機設(shè)備附帶的油冷機。采用熱交換原理,用中央空調(diào)機組產(chǎn)生的冷凍水通過熱交換器直接吸收冷卻油的熱量。
3.2中央油冷系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換分析
通過圖4可以看出,使用中央油冷的主軸降溫系統(tǒng),所需電能主要由兩部分組成:
(1)凍水機工作制冷所需電能A2;
(2)中央油泵循環(huán)工作所需電能B2。
圖4 中央油冷系統(tǒng)工作能量轉(zhuǎn)換流程圖
因為兩種主軸降溫系統(tǒng),對于鉆機來說,所需要的冷量一樣,所需的熱媒油流量也是一樣的,所以,我們可以認為兩種系統(tǒng)中:
電能A1=電能A2電能B1=電能B2
而在中央油冷系統(tǒng)中,不在需要單獨油冷機系統(tǒng)中的電能C,此部分電能將被節(jié)省出來。
3.3中央油冷系統(tǒng)控制原理圖解析
如圖5,通過熱交換原理,實現(xiàn)中央冷凍水對集中儲存的冷卻油循環(huán)冷卻,冷卻后的油通過油泵分別分支到各鉆機,對主軸冷卻,冷卻后高溫的油回到油罐,冷凍水對其降溫,如此重復(fù)循環(huán)。
通過兩臺普通油泵和一臺變頻油泵,控制冷卻油的需要量,以滿足鉆機使用臺數(shù)多少的需求。避免能量過剩的浪費。
中央油冷系統(tǒng)可以設(shè)立在一個獨立的房間,通過中央空調(diào)機組冷凍水,與高溫的冷卻油進行熱交換。
我公司萬江工廠現(xiàn)有SCHMOLL鉆機4臺,日立鉆機33臺,以此數(shù)量做設(shè)計方案分析。
圖5 中央油冷系統(tǒng)控制示意圖
4.1各機種單體油冷機功率
SCHMOLL鉆機:壓縮機功率3.75 kW;水泵功率2.65 kW,流量80 L/min ~ 130 L/min,壓力3.0 MPa,風(fēng)扇功率0.3 kW;總用電112.2 kWh/天
日立鉆機:壓縮機功率1.1 kW;油泵功率0.4 kW;流量21 L/min,壓力4.1 MPa,風(fēng)扇功率0.075 kW;總用電23.7 kWh/天
(循環(huán)泵工作時間按24h/天;壓縮機和風(fēng)扇按12h/天)
每天總用電量:112.2*4+23.7*33=1230.9 kWh
通常消耗1千瓦的電能,將產(chǎn)生3千瓦的熱能;也就是鉆機單體冷水機工作功率1千瓦,在它對鉆機主軸進行冷卻工作時所產(chǎn)生的熱能3千瓦;同樣道理我們要對單體冷水機所產(chǎn)生的熱能要進行吸收就要消耗電能1千瓦(中央空調(diào)用電)。所以,油冷機所產(chǎn)生的熱量,通過中央空調(diào)降溫,每天將需要消耗電能1230.9/0.85=1448.12 kWh(有效功率按85%計算)。
每天理論總能耗為1230.9+1448.12=2679 kWh
4.2中央油冷系統(tǒng)組成及功耗
(1)中央冷油系統(tǒng)的組成部件(表1)。
安裝總液位報警;3 鍍鋅管道;每臺鉆機安裝進出閥門、卸壓閥、溫控電動控制閥(進出互通);入鉆機管道1寸;油箱采用大小互通式;壓力反饋變頻控制。
表1
(2)改造后中央冷油機的總用電消耗功率。
循環(huán)油泵:22kW*24h/天=528 kWh /天
凍水機增加負荷:(按照單機壓縮機總功率之后來計算理論值)
(3.75kW*4+1.1kW*33)*18H=923.4 kWh /天
每天理論總用電量為:528+923.4=1451.4 kWh/天
實際系統(tǒng)中,增加了變頻控制系統(tǒng),根據(jù)鉆機的使用情況,實際用電量將低于該理論值。
4.3中央油冷系統(tǒng)收益預(yù)算
(1)消耗功率及費用對比(表2)。
(2)投資回報周期計算(表3)。
我司萬江工廠鉆孔機中央油冷系統(tǒng)方案,預(yù)計一次性總投資費用約50萬元,詳細如下表說明。
方案實施后,按每個月節(jié)省電費29462萬元算,則一次性投資的60萬元,在21個月內(nèi)可完全收回。21個月之后,還可以繼續(xù)每月節(jié)省電費近3萬元,每年可為公司帶來35萬元以上的電費節(jié)省。
本次中央油冷系統(tǒng)建立所需費用約60萬元,約21個月收回成本,以后每年有約35萬元的回報,且可減少主軸、馬達內(nèi)部結(jié)垢導(dǎo)致備件損壞和油冷機故障的維修停機時間,并減少維修人工與維修費用。
中央油冷系統(tǒng)冷卻只需要管道運輸,優(yōu)化取消了當(dāng)前一臺鉆機配備一臺油冷機的冷卻模式,取消油冷機,重新調(diào)整位置,可以明顯改善當(dāng)前鉆房擁擠狹窄的的工作空間,使員工工作和運板時有更大的空間。
降低電能消耗,有效支持公司節(jié)能減排目標(biāo),響應(yīng)公司“節(jié)約資源,綠色產(chǎn)品”的環(huán)境保護方針。
[1]日立鉆機使用說明書.
[2]SCHMOLL鉆機使用說明書.
Research on the design for central system of oil cooling
GONG PingHUANG Hong
At present, each drilling machine is standard equipped with one separate oil cooler to cool the heat generated during the drilling spindle operating. While the oil cooler absorbs the heat and uses the cooling fan to release the heat to the workshop. It is required the central air conditioner to absorb the heat with the cooling principle. If we use the freezing water in the central air conditioning directly to absorb the heat generated from the drilling spindle, next, the central chiller turns up the heat, and then releases it to the atmosphere, this can not only play the effect of saving energy and reducing consumption, but also greatly optimize the input equipment maintenance manpower and material resources.
Drilling Machine; Central Oil Cooling; Energy Consumption
表2
表3
TN41
A
1009-0096(2015)09-0057-04