冷水机组的工作原理.docx

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冷水机组的工作原理

冷水机组的工作原理

1.冷水机组的分类及优、缺点冷水机组的分类：

分类方式

种类

分类方式

种类

按压缩机形式分

活塞式螺杆式离心式

按燃料种类

燃油型（柴油、重油）燃气型（煤油、天然气）

按冷凝器冷却方式

水冷式风冷式

按能量利用形式

单冷型热泵型热回收型单冷、冰蓄冷双功能型

按冷水出水温度

空调型（7度、10度、13度、15度）低温型（-5度～-30度）

按密封方式

开式半封闭式全封闭式

按载冷剂分

水盐水乙二醇

按能量补偿不同分

电力补偿（压缩式）热能补偿（吸收式）

按制冷剂分

R22R123R134a

按热源不同（吸收式）

热水型蒸汽型直燃型

各种冷水机组的优缺点

名称

优点

缺点

活塞式冷水机组

1.用材简单，可用一般金属材料，加工容易，造价低

2.系统装置简单，润滑容易，不需要排气装置

3.采用多机头，高速多缸，性能可得到改善

1.零部件多，易损件多，维修复杂，频繁，维护费用高

2.压缩比低，单机制冷量小

3.单机头部分负荷下调节性能差，卸缸调节，不能无级调节

4.属上下往复运动，振动较大

5.单位制冷量重量指标较大

螺杆式冷水机组

1.结构简单，运动部件少，易损件少，仅是活塞式的1/10，故障率低，寿命长

2.圆周运动平稳，低负荷运转时无“喘振”现象，噪音低，振动小

3.压缩比可高达20，EER值高

4.调节方便，可在10%~100%X围内无级调节，部分负荷时效率高，节电显著

5.体积小，重量轻，可做成立式全封闭大容量机组

6.对湿冲程不敏感

7.属正压运行，不存在外气侵入腐蚀问题

1.价格比活塞式高

2.单机容量比离心式小，转速比离心式低

3.润滑油系统较复杂，耗油量大

4.大容量机组噪声比离心式高

5.要求加工精度和装配精度高

离心式冷水机组

1.叶轮转速高，输气量大，单机容量大

2.易损件少，工作可靠，结构紧凑，运转平稳，振动小，噪声低

3.单位制冷量重量指标小

4.制冷剂中不混有润滑油，蒸发器和冷凝器的传热性能好

5.EER值高，理论值可达6.99

6.调节方便，在10%~100%内可无级调节

1.单级压缩机在低负荷时会出现“喘振”现象，在满负荷运转平稳

2.对材料强度，加工精度和制造质量要求严格

3.当运行工况偏离设计工况时效率下降较快，制冷量随蒸发温度降低而减少幅度比活塞式快

4.离心负压系统，外气易侵入，有产生化学变化腐蚀管路的危险

模块化冷水机组

1.系活塞式和螺杆式的改良型，它是由多个冷水单元组合而成

2.机组体积小，重量轻，高度低，占地小

3.安装简单，无需预留安装孔洞，现场组合方便，特别适用于改造工程

1.价格较贵

2.模块片数一般不宜超过8片

水源热泵机组

1.节约能源，在冬季运行时，可回收热量

2.无需冷冻机房，不要大的通风管道和循环水管，可不保温，降低造价

3.便于计量　

4.安装便利，维修费低

5.应用灵活，调节方便

1.在过度季节不能最大限度利用新风

2.机组噪声较大

3.机组多数暗装于吊顶内，给维修带来一定难度

溴化锂吸收式冷水机组（蒸汽，热水和直燃型）

1.运动部件少，故障率低，运动平稳，振动小，噪声低

2.加工简单，操作方便，可实现10%~100%无级调节

3.溴化锂溶液无毒，对臭氧层无破坏作用

4.可利用余热。

废热及其他低品位热能

5.运行费用少，安全性好

6.以热能为动力，电能耗用少

1.使用寿命比压缩式短

2.节电不节能，耗汽量大，热效率低3.机组长期在真空下运行，外气容易侵入，若空气侵入，造成冷量衰减，故要求严格密封，给制造和使用带来不便

4.机组排热负荷比压缩式大，对冷却水水质要求较高

5.溴化锂溶液对碳钢具有强烈的腐蚀性，影响机组寿命和性能

2.螺杆式冷水机组的工作原理

螺杆冷水机组主要由螺杆压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀及电控系统组成。

水冷单螺杆冷水机组制冷原图如下：

（一）双螺杆制冷压缩机（twinscrewpressor）

双螺杆制冷压缩机是一种能量可调式喷油压缩机。

它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠机体内的一对相互啮合的阴阳转子旋转时产生周期性的容积变化来实现。

一般阳转子为主动转子，阴转子为从动转子。

主要部件：

双转子、机体、主轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置。

　　容量15～100%无级调节或二、三段式调节，采取油压活塞增减载方式。

常规采用：

　　径向和轴向均为滚动轴承；开启式设有油分离器、储油箱和油泵；封闭式为差压供油进行润滑、喷油、冷却和驱动滑阀容量调节之活塞移动。

双螺杆结构图：

压缩原理：

　　吸气过程：

气体经吸气口分别进入阴阳转子的齿间容积。

　　压缩过程：

转子旋转时，阴阳转子齿间容积连通（V型空间），由于齿的互相啮合，容积逐步缩小，气体得到压缩。

　　排气过程：

压缩气体移到排气口，完成一个工作循环。

（二）单螺杆制冷压缩机（singlescrewpressor）

　　利用一个主动转子和两个星轮的啮合产生压缩。

它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠转子、星轮旋转时产生周期性的容积变化来实现的。

　　转子齿数为六，星轮为十一齿。

　　主要部件为一个转子、两个星轮、机体、主轴承、能量调节装置。

　　容量可以从10%-100%无级调节及三或四段式调节。

单螺杆结构图：

压缩原理：

　　吸气过程：

气体通过吸气口进入转子齿槽。

随着转子的旋转，星轮依次进入与转子齿槽啮合的状态，气体进入压缩腔（转子齿槽曲面、机壳内腔和星轮齿面所形成的密闭空间）。

　　压缩过程：

随着转子旋转，压缩腔容积不断减小，气体随压缩直至压缩腔前沿转至排气口。

　　排气过程：

压缩腔前沿转至排气口后开始排气，便完成一个工作循环。

由于星轮对称布置，循环在每旋转一周时便发生两次压缩，排气量相应是上述一周循环排气量的两倍。

单螺杆制冷压缩机与双螺杆制冷压缩机特点之比较

双螺杆制冷压缩机的特点：

1、需喷油压缩（也可采用少量喷液）。

一旦失油时可能产生金属与金属的啮合摩擦，影响运行和转子寿命。

2、转子径向负荷及轴向推力大，尤其是轴向推力非常大，需体积和强度大的轴承或平衡活塞来抵消轴向力，轴承使用寿命受影响。

3、油不仅用于螺杆阴阳转子之间之冷却、密封，并作润滑及动力传递（25～60%的动力）。

运行时一般需持续起动油泵。

油耗量大，油路系统复杂。

4、一般轴承寿命为20,000~30，000小时，30,000小时即需大修。

5、主要部件仅为活塞式制冷压缩机的十分之一。

6、单级压缩比高。

低温工况时可以采取独有的经济器结构，节能性好，但成本相应有所提高。

7、压缩机效率比单螺杆略高。

8、单机头最大制冷量较单螺杆大。

9、对液击不敏感，可以湿行程运转。

单螺杆压缩机之主要特性及优点:

1、使用寿命长，可靠性极高。

　　基于下列理由故有很长耐用寿命（一般25年以上）：

（a）螺杆转子与星轮间的啮合压缩为金属与非金属。

转子材料为六齿钢制涂铝保护层，星轮为十一齿52层增强纤维复合强化材料。

可以实现柔性零间隙接触密封。

（b）零部件及易损件极少，主要运动部件仅为五件，一个转子，两个星轮，两个滑阀。

（c）由于转子径向和轴向受力完全平衡，故轴承径向和轴向推力极小，轴承可靠性极高，轴承设计寿命达100,000小时，为双螺杆的3～5倍。

（d）运转时采取喷液取代喷油，密封、润滑和冷却效果更好，啮合阻力低，具有经济有效之润滑。

无油润滑方式，不需要复杂的油路系统，只须少量冷冻机油，油路较双螺杆简明。

（e）20,000小时后方需检查，30,000～40,000小时后方需较大保养。

星轮可以单独拆卸，维修简便。

（f）由于星轮处于一种柔性承载状态，可以调整它与主转子之间的间隙，所以液击不敏感，可以湿行程运转。

（g）半封闭单螺杆电机液体冷却，保持长期冷却状态，电机寿命长。

（h）由于转子受力平衡，轴封负荷极度小，寿命长，远高于双螺杆压缩机轴封寿命。

2、效率高。

（a）转子与星轮的"零间隙"配合，最大程度减小泄漏损失和压力损失，效率大幅度提高。

（b）半封闭单螺杆电机液体冷却，电机效率高。

3、由于六齿转子与十一齿星轮啮合时分散和减少了排气脉动，从而使排气平稳，加上交替啮合又有效地排除正弦波音，所以噪音低沉、易隔音。

一般比同级双螺杆低0.8～5dB（A）（3ft）。

4、运转时极度平稳，振动值低于0.14Ips。

双螺杆压缩机则明显高于此值。

5、现场便于维修，可从顶部或底部拆卸星轮进行维修。

目前仅有CARRIER的23XL系列声称其产品也便于维修服务。

3.螺杆式机组开机、停机操作

螺杆式机组开机前的检查与准备工作

螺杆式机组日常开机前的检查与准备工作因其压缩机类型不同，而部分内容有别于离心式冷水机组，年度开机前的检查与准备工作则基本相同。

一、日常开机前的检查与准备工作

1、启动冷冻水泵；

2、把冷水机组的三位开关拨到"等待/复位"的位置，此时，如果冷冻水通过蒸发器的流量符合要求，则冷冻水流量的状态指示灯亮；

3、确认滑阀控制开关是设在"自动"的位置上；

4、检查冷冻水供水温度的设定值，如有需要可改变此设定值；

5、检查主电机电流极限设定值，如有需要可改变此设定值。

二、年度开机前的检查与准备工作

1、检查电路中的随机熔断管是否完好无损，对主电机的相电压进行测定，其相平均不稳定电压应不超过额定电压的2％；

2、检查主电机旋转方向是否正确，各继电器的整定值是否在说明书规定的X围内；

3、检查油泵旋转方向是否正常，油压差是否符合说明书的规定要求；

4、检查制冷系统内的制冷剂是否达到规定的液面要求，是否有泄露情况；

5、因冬季防冻而排空了水的冷凝器和蒸发器及相关管道要重新排除空气，充满水；

6、润滑导叶调节装置外部的页片控制连接装置；

7、检查冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔；

8、检查机组和水系统中的所有阀门是否操作灵活，无泄露或卡死现象；各阀门的开关位置是否符合系统的运行要求；

　　完成上述各项检查与准备工作后，再接着做日常开机前的检查与准备工作。

当全部检查与准备工作完成后，合上所有的

2.螺杆式机组开机、停机操作

螺杆式机组及其水系统的启动

当机组处于启动状态后，微处理器马上发出一个信号启动冷却水泵，在3min内如果证实冷却水循环已经建立，微处理器又会发出一个信号至启动器屏去启动压缩机电机，并断开主电磁阀，使润滑油流至加载电磁阀、卸载电磁阀以及轴承润滑油系统。

在15s～45s内，润滑油流量建立，则压缩机电机开始启动。

压缩机电机的Y－△启动转换必须在2.5s之内完成,否则机组启动失败。

如果压缩机电机成功启动并加载，运转状态指示灯会亮起来。

螺杆式机组及其水系统的停机操作

一、手动停机

1、将开关转换到"等待/复位"位置；

2、如果需要的话，一般15min后停水泵。

三、故障停机

螺杆式机组设有众多自动保护装置，当高压过高、低压过低、油压偏低、油温过高、冷冻水供水温度过低时，均能使机组自动停止运转，同时发出报警信号，显示故障情况。

隔离开关即可进入冷水机组及其水系统的启动操作阶段。

4.离心式冷水机组的结构

离心式冷水机组主要由压缩机、主电动机、蒸发器、冷凝器等组成。

5.离心式压缩机工作原理

离心式压缩机一般是由电动机通过齿轮增速带动转子旋转。

自蒸发器出来的制冷剂蒸气经吸气室进入叶轮。

叶轮高速旋转，叶轮上的叶片即驱动气体运动，并产生一定的离心力，将气体自叶轮中心向外周抛出。

气体经过这一运动，速度增大，压力得以提高。

显然，这是作用在叶轮上的机械能转化的结果。

气体离开叶轮进入扩压器，由于扩压器通道面积逐渐增大，又使气体减速而增压，将其动能转变为压力能。

为了使制冷剂蒸气继续提高压力，则利用弯道和回流器再将气体引入下一级叶轮，并重复上述压缩过程。

被压缩的制冷蒸气从最后一级扩压器流出后，又由蜗室将起汇集起来，进而通过排气管道输送至冷凝器，这样就完成了对制冷剂蒸气的压缩。

6.离心式机组开停机

离心式机组开机前的检查与准备工作

离心式冷水机组因开机前停机的时间长短不同和所处的状态不同而有日常开机和年度开机之分，这同时也决定了日常开机前和年度开机前的检查与准备工作的侧重点不同。

一、常开机前的检查与准备工作

1、检查油位和油温油箱中的油位必须达到或超过低位视镜，油温为60度-63度；

2、检查导叶控制位确认导叶的控制旋钮是在"自动"位置上，而导叶的指示是关闭的；

3、检查油泵开关确认油泵开关是在"自动"位置上，如果是在"开"的位置，机组将不能启动；

4、检查抽气回收开关确认抽气回收开关设置在"定时"上；

5、检查各阀门机组各有关阀门的开、关或阀位应在规定位置；

6、检查冷冻水供水温度设定值冷冻水供水温度设定值通常为7℃，不符合要求可以进行调节，但不是特别需要最好不要随意改变该值；

7、检查制冷剂压力制冷剂的高低压显示值应该在正常停机X围内；

8、检查主电机电流限制设定值通常主电机（即压缩机电机）最大负荷的电流限制应设定在100％位置，除特殊情况下要求以低百分比电流限制机组运行外，不得任意改变设定值；

9、检查电压和供电状态三相电压均在380V±10VX围内，冷水机组、水泵、冷却塔的电源开关、隔离开关、控制开关均在正常供电状态；

10、如果是因为故障原因而停机维修的，在故障排除后要将因维修需要而关闭的阀门打开。

二、年度开机前的检查与准备工作

1、检查电路中的随机熔断管是否完好无损，对主电机的相电压进行测定，其相平均不稳定电压应不超过额定电压的2％；

2、检查主电机旋转方向是否正确，各继电器的整定值是否在说明书规定的X围内；

3、检查油泵旋转方向是否正常，油压差是否符合说明书的规定要求；

4、检查制冷系统内的制冷剂是否达到规定的液面要求，是否有泄露情况；

5、因冬季防冻而排空了水的冷凝器和蒸发器及相关管道要重新排除空气，充满水；

6、润滑导叶调节装置外部的页片控制连接装置；

7、检查冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔；

8、检查机组和水系统中的所有阀门是否操作灵活，无泄露或卡死现象；各阀门的开关位置是否符合系统的运行要求；

完成上述各项检查与准备工作后，再接着做日常开机前的检查与准备工作。

当全部检查与准备工作完成后，合上所有的隔离开关即可进入冷水机组及其水系统的启动操作阶段。

离心式机组及其水系统的启动

当机组启动前的检查和准备工作全部完成后，油泵将会被启动，并在33S内达到足够的油压，当油压成功建立时，紧接着自动进行15S的预润滑，完成顶润滑后压缩机电机启动，并加速达到正常运转速度。