JBT11133-2011《冷水机组水冷管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置
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JB 中华人民共和国机械行业标准 JB/T 11133－2011 水冷冷水机组管壳式冷凝器 胶球自动在线清洗装置 Chiller condenser tube automatic on-line rubber ball cleaning equipment 2011 年5 月18 日发布 2011 年8 月1 日实施 中华人民共和国工业与信息化部 发布 JB/T 11133-20 11 前 言 本标准附录A 是资料性附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国冷冻空调设备标准化技术委员会（SAC/TC238）归口。 本标准主要起草单位：深圳市勤达富节能技术有限公司、华南理工大学 本标准主要起草人：倪永刚、刘金平、张亚军、王海鹏、谭卫湘、刘雪峰、张永康、刘文飞。 本标准是首次制定。 I JB/T 11133-20 11 水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线 范围 本标准规定了水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置（以下简称“清洗装置”）的术语 和定义、型式与基本信息参数、要求、适用条件、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。 本标准适用于水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置，同时也适用水冷冷水机组管壳式 满液蒸发器胶球自动在线清洗装置，冷却水走管程温度不超过 80℃的水冷管壳式换热器胶球自动在线 清洗装置也可参考使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这一些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 151 管壳式换热器 GB/T 191 包装储运图示标志 （GB/T 191－2008 ，ISO 780 ：1997，MOD ） GB/T 983 不锈钢焊条 GB/T 3216 回转动力泵 水力性能验收试验 1 级和2 级（GB/T 3216－2005 ，ISO 9906 ：1999，MOD ） GB/T 3280 不锈钢冷轧钢板和钢带 GB/T 3797 电气控制设备 GB/T 3853 容积式压缩机验收试验 （GB/T 3853 －1998，eqv ISO 1217 ：1996） GB/T 5117 碳钢焊条 GB/T 7251.8 低压成套开关设备和控制设备智能型成套设备通用技术方面的要求 GB/T 8163 流体输送用无缝钢管 GB/T 11253 碳素结构钢冷轧薄钢板及钢带 GB/T 12771 流体输送用不锈钢焊接钢制管 GB 50050 工业循环冷却水处理设计规范 JB/T 5296 通用阀门 流量系数和流阻系数的试验方法 JB 8654 容积式和离心式冷水（热泵）机组 安全要求 JB/T 9633 凝汽器 胶球清洗装置 DL/T 581 凝汽器胶球清洗装置和循环水二次过滤装置 HGT 21637 化工管道过滤器 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 水冷冷水机组管壳式冷凝器胶球自动在线清洗装置 Chiller condenser tube automatic on-line rubber ball cleaning equipment 通过发球机将胶球送入水冷管壳式冷凝器中，胶球依靠水压差随冷却水在换热管内流动，通过与换 热管内壁的摩擦，从而擦洗掉换热管内壁的污垢，在出口端通过捕球器回收胶球至发球机形成一个清洗 循环，并通过电气控制器控制清洗频率，达到自动在线定期清洗功能，保证冷凝器的清洁度，降低污垢 1 JB/T 11133-20 11 热阻，提高传热系数的装置。清洗装置的工作原理见图1 和图2 。 图1 工作原理 图2 工作原理 3.2 发球机 Injector 提供发送、回收胶球的动力机构。 3.3 捕球器 Ball trap 收集胶球的机械机构,安装在冷凝器的出口端管道上。 3.4 电气控制器 Controller 用于控制发球机收发球清洗动作的电气单元，可设定清洗频率清洗周期等参数。 3.5 胶球 Rubber ball 改性后的天然橡胶发泡成型,用于擦洗换热管内壁的污垢。 3.5.1 干燥状态下的胶球 Dry rubber ball 放置在空气中的未吸水胶球。 2 JB/T 11133-20 11 3.5.2 湿态胶球 Wet rubber ball 处于吸足水状态下的胶球。 3.5.3 湿态胶球视相对密度 Relatively density of wet rubber ball 湿态胶球密度与水的密度之比。 3.6 投球量 Quantity of working rubber ball 指投入运行的胶球数量，是冷凝器每一流程换热管数的30%以上。 3.7 温度端差 △t Condenser approach temperature difference △t 水冷冷水机组电流百分比为100％时，管壳式冷凝器壳程中制冷剂冷凝的温度与冷却水离开冷凝器 的温度之差，该温差越小，代表冷凝器的换热效果越好（冷凝器的换热面越洁净）。 4 型式与基本信息参数 4.1 型式 4.1.1 按发球机的发球方式分类： —— 水泵 —— 水力压差 —— 压缩空气 4.1.2 按捕球器型式分类： —— 直通型 —— Y 型 —— T 型 —— 其他 4.1.3 按清洗装置的功能分类: —— 一拖一型 —— 一拖多型 4.2 型号 清洗装置的型号可由制造商按捕球器的接口公称直径 （单位mm）来确定，每种型号适合的水流速 不应大于3.0m /s 名义额定流速(特殊除外)： 150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800 5 要求 5.1 一般要求 5.1.1 清洗装置应符合本标准的规定，并按规定程序批准的图样和技术文件制造，也可按用户和制造 厂的协议制造。 5.1.2 清洗装置的组成见表1。 3 JB/T 11133-20 11 表1 清洗装置的组成 发球机动力类型 组成设备 水 泵 水 力 空压机 1、发球机 ○ ○ ○ 2、捕球器 ○ ○ ○ 3、胶球 ○ ○ ○ 4、电气控制器 ○ ○ ○ 5、视镜 ○ ○ ○ 6、水泵 ○ △ △ 7、空压机 △ △ ○ 8、水流开关 ○ ○ ○ 9、压力表 ○ ○ ○ 10、阀门 ○ ○ ○ 注：○：表示应有 △：表示根据需要 5.1.3 清洗装置使用的材料应符合应GB/T 3280、GB/T 8163、GB/T 983、GB/T 11253、GB/T 12771、 GB/T 5117 的规定。 5.1.4 清洗装置承压部分应按GB151 进行设计、制造、检验与验收，并接受 《能承受压力的容器安全技术监察 规程》的监察；清洗装置胶球过流部分内表面应设计光滑，无死区，工作时不应对胶球造成机械损伤。 5.2 主要设备要求 5.2.1 发球机 a) 发球机应参照DL/T 581、JB/T 9633 进行机械加工、焊接和装配。 b) 发球机应有排气和排水机构。 d) 发球机应有加球和放球机构。 5.2.2 捕球器 a) 捕球器制造工艺应参照 HGT 21637 的要求。 b) 捕球器应设计检修手孔，或设计结构方便清污检修。 c) 捕球器应设计安装压力表，当压降超过许可值时要停机清污。 d） 捕球器滤网的材质应采取不锈钢或等同的光滑、耐腐蚀的金属材料。 e） 捕球器滤网的过滤孔径应不小于3mm。 5.2.3 电气控制器 a） 清洗装置的电气控制器应布线合理、整齐、焊点牢固。 b） 对被控对象所处的状态应具有清晰、正确的信号灯指示。 c） 盘面或侧面宜配设简明的原理图。 d） 程控装置应同时具备手控功能，并应满足生产流程要求。预设清洗频率和周期,实现自动在线 清洗,并可现场调节频率和周期，现场起停。 e) 有手动开关功能 f） 采用微处理器的机组控制管理系统，应具有抑制无线电或其它通讯干扰信号的性能。 5.2.4 配套设备 清洗装置使用的水泵应符合GB 3216 的要求，使用的空压机应符合GB/T 3853 的要求,水流开关、 压力表、阀门等应符合相应的标准规定。 5.2.5 胶球 5.2.5.1 胶球应耐磨、质地柔软富于弹性、材质均匀，气孔均匀贯通。干态胶球直径误差不大于公称 直径的±2%且不超过±0.2mm，湿态胶球视相对密度为1.00～1.15，在使用期内及5℃～45℃水温下胶 球直径胀大不应超标且不老化，湿态胶球直径比冷凝器换热管的内径大 1mm～2mm。胶球应耐腐蚀，在 4 JB/T 11133-20 11 寿命期内性能不变。 5.2.5.2 当湿态胶球直径小于换热管内径时、或当温度端差的增量变化超过 0.3℃时、或使用时间超 过8000 个小时，应该更换新的胶球。 5.3 安全要求 5.3.1 清洗装置的电气安全保护元器件、绝缘电阻、耐电压性、电磁兼容性能等应符合JB 8654 的规 定。 5.3.2 清洗装置在进行耐湿试验后，绝缘电阻应不小于1MΩ, 机组带电部位和可能接地的非带电部位 之间的绝缘电阻值，标称电压单相交流220V、三相交流380V 时应不小于1MΩ 。 5.3.3 清洗装置淋水绝缘性能应符合JB 8654 的规定。 5.3.4 清洗装置电气控制器应符合GB/T 3797、GB/T 7251.8 的要求。 5.3.5 发球机的电控系统的过流、短路保护功能在出现过电流或短路现象时能断路并发出声光报警， 停电再复电后能自动恢复运行。 5.4 性能要求 5.4.1 发球性能 a) 清洗装置的发球速度应能保证所有胶球到达冷凝器前端板的时间差控制在5s 之内，使每个胶 球能同时清洗不同的换热管。 b) 对于不同动力型式的发球机： 水泵式：水泵的扬程在20mH O 时流量应不小于7 L/s，发球时间应小于5s。 2 水力式和空压机式：发球时间应小于5 s。 5.4.2 捕球性能 a） 清洗装置应能正常回收胶球，不漏球，不积球。 b） 捕球器水阻： 当名义额定流速小于3.0m/s，在捕球网面清洁时，局部阻力损失应在0.5m 水柱以内。 当小于名义额定流速及网面清洁及局部阻力系数ζ 小于2.2 时，局部水头损失△P 可按式 （1） 计算： v 2 ρ P „„„„„„„„„„„„„„„„（1） 2 式中： △P—— 局部水头损失，单位为帕（Pa）； ν —— 表示的水流速度，单位为米每秒（m/s）； 3 ρ —— 表示水的密度，单位为千克每立方米（kg/m ）。 5.4.3 使用性能 用化学洗涤或机械式毛刷捅炮机清洗冷水机组冷凝器换热管内壁，确认换热管内壁洁净无污后，在 电流百分比为100%及额定工况下运行，清洗装置正常使用时，温度端差△t 的增加量应不大于0.3℃± 0.1℃。温度端差对冷水机组性能的影响参见附录A。 6 适用条件 6.1 冷却水温度：0℃～+80℃。 6.2 清洗装置的运行条件：冷水机组冷却水和冷冻水入水口前应设置过滤孔径不大于1.5mm 的过滤器。 对于循环水泵设置在冷凝器和蒸发器入口处的设计方式，该过滤器可设为在循环水泵进水口。 确保水中不应含粒径大于1.5mm 的杂质，防止造成换热管和捕球器的堵塞，阻止胶球的通过。 6.3 对于新系统：在设备正式启用前，应冲洗、清理整个管道系统（包括冷水机组冷却水和冷冻水 入水口前的过滤器等），排除安装过程造成的系统中的焊渣、铁丝、木片、塑料以及管段、氧化皮等杂 质，排除系统中的黄锈水，确认换热管内壁洁净无污。 5 JB/T 11133-20 11 6.4 对于改造的系统：在设备正式启用前，应彻底清理换热管内壁的污垢。对于机械捅刷无法清理掉 的污垢，要先采用化学洗涤的方法，再进行机械捅刷，确认换热管内壁洁净无污。 7 试验方法 7.1 测量仪表 7.1.1 一般规定 试验用仪表应经检定合格,并在有效期内。 7.1.2 测量仪表的型式及准确度 测量仪表的型式及准确度，按下表的规定。 表2 测量仪表的型式及准确度 类别 型式 准确度 玻璃水银温度计 冷却水进、出口温度测量：±0.1℃ 热电偶 温度测量仪表 环境和温度测量：±0.5℃ 电阻温度计 半导体温度计 制冷剂压力测量：0.1 级精密压力表 压力测量仪表 精密压力表 水压测量：0.4级精密压力表 时间测试仪表 秒表 0.1s 注: 以准确度定义的测量仪表,其测量值应在仪表量程的 1/3～2/3 之间.制冷剂的冷凝温度通过测量冷凝压力查表 换算得来 7.2 试验 7.2.1 液压试验 发球机和捕球器液压试验规定如下: a) 试验液体应为洁净的水； b) 试验压力为1.25 倍的设计压力； c) 水温应不低于5℃； d) 试验方法： 1) 试验时顶部应设排气口,充水时应将内的空气排尽。试验过程中观察表面应保持干燥。 2) 试验时压力应缓慢上升,达到规定试验压力后,保压 10min.然后降至设计压力,并保持充足 长的时间对所有的焊接头和连接部位进行全方位检查，以无渗透和无异变化为合格。 3) 试验完毕后应将水排尽，并用干燥、洁净的压缩空气将内部吹干。 7.2.2 发球速度试验 手动启动发球机，同时用秒表开始计时，从视镜中目测所有胶球发出后，停止计时，同样方法作三 次，取平均值。 7.2.3 捕球器水阻试验 捕球器的水阻试验按JB/T 5296 的规定做试验。 7.2.4 发球试验 按图1 或图2 方式安装好清洗装置，在系统水质符合GB 50050 的要求条件下，加入少数的合 格胶球进行清理洗涤装置的发球试验 3 次，每次都要通过发球机的放球口（或视镜处）检查胶球是否 100% 发出，3 次100%发出为合格。 7.2.5 捕球试验 按图1 或图2 方式安装好清洗装置，在系统水质符合GB 50050 的要求条件下，加入少数的合 格胶球进行清理洗涤装置的收球试验3 次，每次都要通过清洗装置放球口（或视镜处），检查胶球是否100% 收回，打开捕球器检修手孔，检查是不是有漏球、积球现象，三次收球试验都为100%收回，即为合格。 6 JB/T 11133-20 11 7.2.6 使用性能测试 清洗装置的使用性能测试采用工业运行试验。 在循环水系统按GB50050规定进行了循环水处理基础上，用标准温度计校核冷水机组冷却水进、出 口管路上的温度计偏差不超过0.1℃，冷水机组冷凝器内制冷剂的冷凝压力转换成温度后的指示值与标 准压力表测试出的冷凝压力转换成温度后的数值偏差不超过0.1℃，安装清洗装置，在机组电流百分比 为100%及额定工况下运行时，持续测量冷凝器端差。若测量时机组电流百分比不是100%，则需折算成机 组电流百分比为100％时的端差，计算公式如下： 100t t p I p 式中： ⊿t —— 测量时的冷凝器端差，单位摄氏度，℃； p I —— 测量时机组电流百分比 。 p 清洗装置的使用性能数据记录见表3。 表3 清洗装置的使用性能数据 温度 折算成机组电流百分 冷却水离开冷凝器温度 冷凝器内制冷剂的冷凝温 机组电流百分比 时间 端差 比为100％时的温度 ℃ 度℃ ％ ℃ 端差 8 检验规则 8.1 一般要求 每台清洗装置应由制造企业质量检验部门检验合格后方可出厂 8.2 检验分类 清洗装置的检验分为出厂检验、型式检验，检验项目、要求和试验方法见表4。 8.3 出厂检验 每台清洗装置均应做出厂检验。 8.4 型式检验 新产品或定型产品作重大改进对性能有影响时，第一台产品应做型式检验。 表4 检验项目 项 目 出厂检验 型式检验 要求 试验方法 1、发球机制造工艺 √ 5.2.1 DL/T 581 JB/T 9633 2、捕球器制造工艺 √ 5.2.2 HGT 21637 3、电气安全 5.3.1 JB 8654 4、淋水绝缘性能 － 5.3.3 5、电气控制器 5.3.4 GB 3797 GB/T 7251.8 √ 6、液压试验 5.1.4 7.2.1 7、发球速度 5.4.1.b 7.2.2 — 8、捕球器水阻试验 5.4.2.b 7.2.3 9、发球试验 5.4.1.a 7.2.4 √ 10、捕球试验 5.4.2.a 7.2.5 11、使用性能 — 5.4.3 7.2.6 注：“√”需要，“—”表示不需要 7 JB/T 11133-20 11 9 标志、包装、运输、贮存 9.1 标志 9.1.1 清洗装置上的铭牌应有产品的名字、型号、商标、生产企业名、执行标准号等标志。并标有电 源的性质、额定电源电压（或电压范围）及主要参数。 9.1.2 产品运输包装箱上应有如下标志： a) 产品的名字、型号、商标； b) 生产企业名、地址； c) 产品质量标准号； d) 生产批号及编号； e) 印有防潮、向上、小心轻放、堆放层数等运输标志应符合GB/T 191 的规定。 9.2 包装 产品应有牢固的包装，并且有防震、防尘、防潮措施。经出厂检验合格的产品，应连同合格证、保 修卡、使用说明书及有关随机文件、配套的附件等一同包装。 9.3 运输 包装完好的产品可用正常交通工具运输。运输时应注意防水、防尘和机械损伤。 9.4 贮存 产品应存放在环境和温度0℃～40℃，相对湿度不大于80%，无腐蚀性气体，通风良好的仓库中。 8 JB/T 11133-20 11 附录A （资料性附录） 冷水机组冷凝温度和温度端差对冷水机组性能的影响 冷水机组的运行效率受蒸发温度和冷凝温度的影响，蒸发温度一定时，冷凝温度越高，其运行效率 越低。 逆卡诺循环的制冷系数为： q T 0 0 „„„„„„„„„„„„„„„„„„（A.1） 0 w T T 0 k 0 式中： 0 ——为逆卡诺循环的制冷系数 q0 —— 为制冷量，单位为瓦（W）； w 0 —— 为耗功率，单位为瓦（W）； T 0 —— 为蒸发温度，单位为开（K）； T k —— 为冷凝温度，单位为开（K）。 根据目前空调工况冷水机组的设计参数以及实际运行工况，假设逆卡诺循环的低温热源（蒸发）温 度为5.5℃，冷凝温度为30℃，此时的制冷系数为11.37。表A.1 显示了冷凝温度对逆卡诺循环制冷系 数的影响，冷凝温度上升1℃，则制冷系数降低3.92%～2.90%，且冷凝温度越低，影响越显著。 表A.1 冷凝温度对逆卡诺循环制冷系数的影响 冷凝温度（℃） 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 制冷系数 11.37 10.93 10.52 10.13 9.78 9.45 9.14 8.85 8.57 8.32 8.08 冷凝温度上升1℃ — 3.92 3.77 3.64 3.51 3.39 3.28 3.17 3.08 2.99 2.90 制冷系数降低百分数(%) 对图A.1 所示的蒸气压缩理论制冷循环进行计算， 制冷剂为R134a，根据目前空调工况冷水机组的设计参数，设蒸发温度为5.5℃，冷凝温度为30℃，进 压缩机前的制冷剂蒸气过热度为3℃，冷凝器出口制冷剂液体的过冷度为2℃，取压缩过程的等熵绝热 效率为0.8，此时的理论制冷系数为8.02，表2 显示了冷凝温度对理论制冷循环制冷系数的影响。 图A.1 蒸气压缩制冷循环的lgp-h 9 JB/T 11133-20 11 表A.2 冷凝温度对理论制冷循环制冷系数的影响 冷凝温度（℃） 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 制冷系数 8.02 7.66 7.33 7.02 6.73 6.47 6.22 5.98 5.76 5.55 5.36 冷凝温度上升1℃ 4.46 4.32 4.19 4.08 3.97 3.87 3.78 3.69 3.61 3.54 制冷系数降低百分数(%) 综上所述，实际运行的水冷式冷水机组的冷凝温度在31℃～40℃范围内时，冷凝温度每增加 1℃， 压缩机单位制冷量的功耗率约增加3.54%～4.46%之间。 当冷却水进、出水温度不变时，冷凝温度上升即相当于冷凝器温度端差增大，即实际运行的水冷式 冷水机组的冷凝器温度端差增大1℃，压缩机单位制冷量的功耗率约增加3.54%～4.46%之间。 10
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