基于R32制冷剂的商用空调制造系统改造方案的研究.pdf

自动化应用系统解决方案基于R32制冷剂的商用空调制造系统改造方案的研究汤忠桂（约克广州空调冷冻设备有限公司，广东清远5116 8 5）摘要：本文分析了R32的物理特性，根据R32的微可燃性评估制造系统安全影响，并对其存在的风险点提出解决方案，以满足商用空调制造系统的安全稳定运作。关键词：R32，商用空调，制造系统中图分类号：TB657.2Research on the Transformation Scheme of Commercial Air Conditioning Manufacturing System(York Guangzhou Air Conditioning and Refrigeration Equipment Co.,Ltd.,Qingyuan,Guangdong 511685,China)Abstract:This paper analyzes the physical characteristics of R32,evaluates the impact of R32s micro-flammability on thesafety of manufacturing systems,and proposes solutions to its risk points to meet the safe and stable operation of commercialair conditioning manufacturing systems.Key words:R32,commercial air conditioning,manufacturing systems文献标识码：ABased on R32 RefrigerantTANG Zhonggui0引言由于R32制冷剂具有低全球变暖潜能值（GlobalWarmingPotential,GWP）,环保性高，且可燃性低于其他可燃性制冷工质，相对安全，使得其在商用空调行业有良好的应用前景。目前的研究主要着重于R32制冷剂对空调器自身的影响，缺乏对制造系统影响的评估。制造系统的安全影响需要从R32制冷剂人厂到成品仓储进行系统的评估，并对其存在的风险采取相应措施，使其生产过程安全可控。本文针对此方面进行研究,并提出相应的解决方案。1 R32 的特性R32的臭氧消耗潜能值（OzoneDepletionPotential,ODP)为0,同时,其CWP值为0.11。对于机组内体积相同的系统,R32的充注量较小,成本低，也更加环保。R290、R32、R2 2、R410 A 制冷剂的基本物理特性如表1所示。表1R290、R32、R2 2、R410 A 制冷剂的基本物理特性臭氧消耗潜替全球变暖潜分子量LELUEL能值（ODP）能值(CWP)R2900R320R220.045R410A0.000R32制冷剂的安全等级为A2（或A2L），即具有可燃性,在其燃烧时会产生氟化氢,具有毒性，由于该特性,应在产品设计和应用以及制造过程中考虑其风险1。2危险区域的识别与划分根据危险区域分类，将区域分为0 区、1区、2 区、警戒区、安全区2 1。0 区即该区域持续性或长时间存在危险气体和氧气的混合物。1区即偶尔存在危险气体和氧气的混合物。2 区即在异常情况下，很短时间内存在危险气体和氧气的混合物。警戒区需使用IP54防护等级的电气设备，当气体泄漏报警时，非防爆电气应自动关闭。安全区不能使用明火，同时在该区域应张贴相应的警告标识。常见的危险区域分类如图1所示。0区等级0.0144.90.1152.014.0%31.0%A2(A2L)1 66286.48261272.582区1区0区2.1%9.5%A3图1危险区域分类3制造系统的风险点从空调制造分析，当应用R32制冷剂时，主要涉及以作者简介：汤忠桂，男，19 7 7 年生，中级工程师，研究方向为机电。10|自动化应用系统解决方案自动化应用下风险点：R32制冷剂存储站、增压/供应系统、抽真空、制4制造系统的改造方案冷剂充注、产品电气检测和运转测试、返修、成品仓储。本文针对上述风险点分析评估R32制冷剂泄漏的可能性33.1R32制冷剂存储站在生产空调时，需要对机组充人一定量的R32制冷剂,因此,应配置R32制冷剂的存储站。无论是用槽罐集中供应，还是通过标准瓶装供应，都需要考虑泄漏的可能性。使用槽罐时,则需要通过接口,注人R32制冷剂,在此过程中，会产生少量的泄漏。同时，由于气温的变化,安全阀会自动打开，也可能会泄漏。若采用标准瓶装，则需考虑日晒对瓶内压力的影响及运输过程中的碰撞问题43.2增压/供应系统由于R32制冷剂是通过增压泵和管道系统输送至充注设备，所以需考虑增压系统的选型和管道系统防雷击和静电所生产的危害，同时，若管道较长，也需要考虑交通对管道的影响以及管道内压力的变化5。3.3抽真空该工序的危险性在于在未知的情况下，将带有残留R32制冷剂的机组进行抽真空，使得气体进入泵体内产生危险6。3.4制冷剂充注在充注枪与机组对接和拔开时存在少量泄漏的风险，如图2 所示。3mAlarm-zone图2 制冷剂充注危险区域分类R32制冷剂从管道进入充注设备，并通过充注枪注入到机组内，在此工序中,除充注枪嘴存在泄漏风险外，设备自身也存在内部泄漏的可能性。3.5电气检测和运输测试充注了R32制冷剂的机组需要进行电气安全检测和通电运行测试，在此过程中，可能存在运行过程中泄漏气体进人测试设备，电气打火引起燃烧的风险。3.6 返修机组返修时，需要脱管或抽真空，若残留R32制冷剂，在动明火或抽真空时会存在风险，同时，如需排除机组的R32制冷剂也同样存在泄漏的风险。3.7成品仓储机组有可能存在微漏，在仓储时经过长时间的积累，可能在局部区域聚集致使危险气体浓度超标。3.8地面地面不能有坑洼或沟，低洼处易聚积危险气体。R32制冷剂对制造系统的风险主要是其具有可燃性。物质的燃烧由可燃物、氧气和点火源三者作用形成，因此，要控制风险，只需控制其中一个，即可避免燃烧。氧气为普遍存在的物质，在生产实践中，几乎无法避免。因此，控制R32制冷剂和点火源是解决问题的关键。4.1R32制冷剂存储站槽罐的选择、放置以及安装应依据相关规范，并与主要建筑物保持安全距离，且应处于下风口。槽罐自身应具备保护层防晒、超压自动卸压的安全功能。另外，确保周边没有能够与R32制冷剂发生反应的其他物质，并应配备相应的消防设施。4.2增压/供应系统增压/供应系统实现R32制冷剂从供应站输送到车间使用点，在输送过程中需要考虑扬程和压力稳定。因此,这套系统需要考虑配置气动的增压泵，及制冷剂分配阀门组和安全阀，并将一些传感器连接信号传送到安全监控系统。增压/供应系统放置在制冷剂供应站的附近，增设有应对防风雨、防雷击的措施，周围用网格状的封闭围栏保护，防止无关人员靠近及操作。管网需要作隔热保护，防止日晒造成管网压力升高。4.3抽真空Ball d200m原则上，在线体上的抽真空所使用的真空泵可以采用Exzone2TCharging gund10mFire safe常规真空泵，但禁止返修机组在该处抽真空。返修机组需要抽真空则必须采用防爆型真空泵。从防差错角度考虑，真空泵应全部采用防爆型真空泵，预防对带有残留制冷剂的机组抽真空。4.4制冷剂充注制冷剂充注机必须采用防爆型充注系统。在充注机及其周围的危险区域，地面不得有漏洞和地陷,并配以足够的抽排风。为防止泄漏的R32制冷剂扩散到其他区域,该工作区域（充注和焊接工作站）必须使用合适的封闭式围栏隔离。此外，在该区域必须配置3个气体浓度传感器、1个急停开关以及1套受控制的高/低双速抽排风系统或变频调速的抽排风系统。气体浓度传感器分布在线体下方、充注机内部和充注机附近。需要对每个传感器具体的安装和摆放位置进行专业的评估。4.5电气检测和运转测试R32机组的电气检测必须采用专用的设备。运转测试系统的强电部分与操作区分离。强电部分放置在单独隔离的房间内，操作区域内的所有电气元器件采用防爆器件。4.6返修有质量异常的机组若要进行机械维修，调整管路系2023|16期|11自动化应用系统解决方案统，为避免机组泄漏的制冷剂扩散到更多区域，需使用排放回收装置R32制冷剂。管路更放时不能采用火焰热脱焊，须采用冷切割方式维修机组管路系统。4.7成品仓储成品仓储的主要风险点是机组微漏造成R32制冷剂局部聚积，因此，通风排风及浓度检测是必要的。灯具采用防爆灯具，转运的叉车若是烧气的，其排气管必须进行处理，防止火星出现，5抽排风系统和安全监控系统除上述针对各工序的专门措施和防静电以及防雷击外，制造系统整体性安全措施是预防风险的重要措施，如抽排风系统和安全监控系统。5.1 抽排风系统若不是在室外通风良好的系统下，而是在室内生产时，则必须在生产现场安装防爆电机、布置抽排风管道，将泄漏的R32制冷剂快速有效排出，使现场制冷剂浓度降低至爆炸浓度下限。抽排风系统采用防爆双速排风机并穴余备份，离心风轮采用铝材质制作。风机控制柜控制对应区域排风机的高速/低速切换和备用排风机切换。电源采用双回路供电模式。抽排风系统与安全监控系统联动。正常情况下，抽排风系统处于低速通风状态，当R32泄漏时，抽排风系统自动切换到高速通风，当气体浓度恢复到安全级别时，经人工复位解除报警，抽排风机恢复低速通风。抽排风系统的吸风口必须尽量贴近地面，吸风口的下沿距离地面高度不宜超过10 0 mm。同时，应用风压传感器实时监测风压信号，当风机发生异常时（电机不转或风力不足），发出相应的报警提示。5.2安全监控系统安全监控系统包括R32制冷剂监测、风压开关、急停开关以及与抽排风系统和消防的联动等。R32机组制造系统对可能出现泄漏的区域及制冷剂供应站进行气体浓度监测，安装专用传感器探头，通过报警主控系统分级报警，如图3所示。安全系统接收R32气体传感器、压差开关及急停开关的反馈信号，与车间抽排风系统联动，控制危险区域设备（如冷媒充注机)的电、制冷剂供应。报警方式分为二级报警，一级报警为当R32浓度达到其燃烧爆炸下限LEL的15%时，启动该级别报警，警笛鸣响（长声低鸣），警灯闪烁，车间紧急强排风系统启动；二级报警为当R32浓度达到其燃烧爆炸下限LEL的35%时，启动该级别报警，警笛鸣响（急促高声），警灯闪烁，在一级报警的基础上，再切断整个报警区的设备电源供应（报警器、应急灯光、抽排风系统电源除外）。当R32浓度恢复到安全级别时，经人工复位解除报警，设备才允许恢复工作。应急系统的电源供应：（1)保证安全监控系统持续24h不间断供电，并配备不间断电源（UninterruptiblePowerSupply,UPS)，确保在意外断电情况发生时也能继续工作1 2 h；（2)保证抽排风系统能够2 4h不间断运行，电网采用双回路供电或备用电机组；(3)在安全系统供电断开时，即UPS启动工作时，系统即给出报警，通知人员进行断电检查并尽快恢复给安全系统的供电。控制器气体传感器德国PILZ德国德尔格PIR7000急停开关德国西门子图3安全系统主要配置6结语R32制冷剂有一定的危险性,在充分识别其风险的基础上，分析制造系统的危险源,并采取相应的安全措施，可以有效预防生产过程的风险，使R32制冷剂的可燃性风险可控，促进R32制冷剂在商用空调行业中的应用。1蔡亚君.基于多维曲线拟合算法的空调制冷剂不足故障诊断模型J.制冷与空调（四川）,2 0 2 3,37(1)：9 2-9 6.2张吉雪,王战术，曹培春，等.多联机空调系统制冷剂泄漏保护控制研究J.家电科技,2 0 2 2(S1)：7 7-8 1.3唐德明,黎恢山，刘笑任，等.R410A制冷剂补气增恰新能源空调性能研究J.今日制造与升级,2 0 2 2(5)：112-114.4卜康太，樊华云,王思，等.多联式空调(热泵)机组室内机制冷剂流量分配均匀性试验研究J.制冷与空调,2 0 2 2,2 2(1)：15-19.5刘慕云.多联机空调系统制冷剂泄漏安全性探讨J.制冷与空调,2 0 2 1,2 1(11):46-51.6刘道春，朱则刚.车用空调制冷剂泄漏诊排实例J.汽车工程师,2 0 2 1(8):59-59.压差传感器德国DUNGSUPS德国西门子参考文献（责任编辑：李慧）12|自动化应用