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(jì)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(jī)標(biāo)準(zhǔn)配置是每臺(tái)機(jī)各帶一臺(tái)獨(dú)立油冷機(jī)來(lái)對(duì)鉆機(jī)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱進(jìn)行冷卻。而油冷機(jī)熱量吸收出來(lái)再經(jīng)過(guò)散熱風(fēng)扇釋放到車(chē)間的空氣中，又需中央空調(diào)機(jī)將熱量通過(guò)冷卻原理來(lái)吸收。如果直接由中央空調(diào)機(jī)冷凍水將鉆機(jī)主軸的熱量進(jìn)行吸收，由中央冷水機(jī)組來(lái)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(hù)方面所投入的人力物力。

鉆機(jī)；中央油冷；節(jié)能降耗

1　前言

節(jié)能降耗是企業(yè)的生存之本，樹(shù)立一種“點(diǎn)點(diǎn)滴滴降成本，分分秒秒增效益”的節(jié)能意識(shí)，以最好的管理，來(lái)實(shí)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(duì)當(dāng)前鉆機(jī)主軸冷卻系統(tǒng)的改良。優(yōu)化了當(dāng)前鉆機(jī)單臺(tái)配置的獨(dú)立油冷機(jī)，建立中央油冷系統(tǒng)。

2　當(dāng)前設(shè)備冷卻原理

2.1工作原理

油冷機(jī)工作原理解析（圖1、圖2）。

圖1　油冷機(jī)工作原理圖

2.2油冷機(jī)工作能量轉(zhuǎn)換分析

2.2.1空壓機(jī)的耗電分析（圖3）

圖2　油冷機(jī)降溫流程圖

圖3　油冷機(jī)工作能量轉(zhuǎn)換流程圖

通過(guò)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(jī)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(chē)間后，中央空調(diào)對(duì)其降溫所需電能C。

3　中央油冷系統(tǒng)控制原理

3.1中央油冷系統(tǒng)說(shuō)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(tái)鉆機(jī)設(shè)備附帶的油冷機(jī)。采用熱交換原理，用中央空調(diào)機(jī)組產(chǎn)生的冷凍水通過(guò)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(guò)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(jī)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?yàn)閮煞N主軸降溫系統(tǒng)，對(duì)于鉆機(jī)來(lái)說(shuō)，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(rèn)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(dú)油冷機(jī)系統(tǒng)中的電能C，此部分電能將被節(jié)省出來(lái)。

3.3中央油冷系統(tǒng)控制原理圖解析

如圖5，通過(guò)熱交換原理，實(shí)現(xiàn)中央冷凍水對(duì)集中儲(chǔ)存的冷卻油循環(huán)冷卻，冷卻后的油通過(guò)油泵分別分支到各鉆機(jī)，對(duì)主軸冷卻，冷卻后高溫的油回到油罐，冷凍水對(duì)其降溫，如此重復(fù)循環(huán)。

通過(guò)兩臺(tái)普通油泵和一臺(tái)變頻油泵，控制冷卻油的需要量，以滿(mǎn)足鉆機(jī)使用臺(tái)數(shù)多少的需求。避免能量過(guò)剩的浪費(fèi)。

中央油冷系統(tǒng)可以設(shè)立在一個(gè)獨(dú)立的房間，通過(guò)中央空調(diào)機(jī)組冷凍水，與高溫的冷卻油進(jìn)行熱交換。

4　中央油冷系統(tǒng)的應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

我公司萬(wàn)江工廠(chǎng)現(xiàn)有SCHMOLL鉆機(jī)4臺(tái)，日立鉆機(jī)33臺(tái)，以此數(shù)量做設(shè)計(jì)方案分析。

圖5　中央油冷系統(tǒng)控制示意圖

4.1各機(jī)種單體油冷機(jī)功率

SCHMOLL鉆機(jī)：壓縮機(jī)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(jī)：壓縮機(jī)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(shí)間按24h/天；壓縮機(jī)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(jī)單體冷水機(jī)工作功率1千瓦，在它對(duì)鉆機(jī)主軸進(jìn)行冷卻工作時(shí)所產(chǎn)生的熱能3千瓦；同樣道理我們要對(duì)單體冷水機(jī)所產(chǎn)生的熱能要進(jìn)行吸收就要消耗電能1千瓦（中央空調(diào)用電）。所以，油冷機(jī)所產(chǎn)生的熱量，通過(guò)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(jì)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(bào)警；3 鍍鋅管道；每臺(tái)鉆機(jī)安裝進(jìn)出閥門(mén)、卸壓閥、溫控電動(dòng)控制閥（進(jìn)出互通）；入鉆機(jī)管道1寸；油箱采用大小互通式；壓力反饋?zhàn)冾l控制。

表1　

（2）改造后中央冷油機(jī)的總用電消耗功率。

循環(huán)油泵：22kW*24h/天=528 kWh /天

凍水機(jī)增加負(fù)荷：（按照單機(jī)壓縮機(jī)總功率之后來(lái)計(jì)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(shí)際系統(tǒng)中，增加了變頻控制系統(tǒng)，根據(jù)鉆機(jī)的使用情況，實(shí)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(fèi)用對(duì)比（表2）。

（2）投資回報(bào)周期計(jì)算（表3）。

我司萬(wàn)江工廠(chǎng)鉆孔機(jī)中央油冷系統(tǒng)方案，預(yù)計(jì)一次性總投資費(fèi)用約50萬(wàn)元，詳細(xì)如下表說(shuō)明。

方案實(shí)施后，按每個(gè)月節(jié)省電費(fèi)29462萬(wàn)元算，則一次性投資的60萬(wàn)元，在21個(gè)月內(nèi)可完全收回。21個(gè)月之后，還可以繼續(xù)每月節(jié)省電費(fèi)近3萬(wàn)元，每年可為公司帶來(lái)35萬(wàn)元以上的電費(fèi)節(jié)省。

5　總結(jié)與分析

本次中央油冷系統(tǒng)建立所需費(fèi)用約60萬(wàn)元，約21個(gè)月收回成本，以后每年有約35萬(wàn)元的回報(bào)，且可減少主軸、馬達(dá)內(nèi)部結(jié)垢導(dǎo)致備件損壞和油冷機(jī)故障的維修停機(jī)時(shí)間，并減少維修人工與維修費(fèi)用。

中央油冷系統(tǒng)冷卻只需要管道運(yùn)輸，優(yōu)化取消了當(dāng)前一臺(tái)鉆機(jī)配備一臺(tái)油冷機(jī)的冷卻模式，取消油冷機(jī)，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(yùn)板時(shí)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(hù)方針。

[1]日立鉆機(jī)使用說(shuō)明書(shū).

[2]SCHMOLL鉆機(jī)使用說(shuō)明書(shū).

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