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螺杆式冷水机组


螺杆式冷水机组
原理 应用 产品选用要点 主要品牌 常见故障及处理

原理
螺杆式冷水机因其关键部件-压缩机采用螺杆式故名螺杆式冷水机,机组由由蒸 发器出来的状态为的气体冷媒;经压缩机绝热压缩以后,变成高温高压状态。被压缩 后的气体冷媒,在冷凝器中,等压冷却冷凝,经冷凝后变化成液态冷媒,再经节流阀 膨胀到低压,变成气液混合物。其中低温低压下

的液态冷媒,在蒸发器中吸收被冷物 质的热量,重新变成气态冷媒。气态冷媒经管道重新进入压缩机,开始新的循环。这 就是冷冻循环的四个过程。也是螺杆式冷水机的主要工作原理。

应用
螺杆式冷水机的功率与相比涡旋式的相对较大,主要应用于中央空调系统或大型 工业制冷方面 (一)双螺杆制冷压缩机(twin screw compressor) 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(single screw compressor) 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。 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。

产品选用要点
1. 螺杆式冷水机组的主要控制参数为制冷性能系数,额定制冷量,输入功率以 及制冷剂类型等。 2. 冷水机组的选用应根据冷负荷及用途来考虑。对于低负荷运转工况时间较长 的制冷系统,宜选用多机头活塞式压缩机组或螺杆式压缩机组,便于调节和节能。 3. 选用冷水机组时,优先考虑性能系数值较高的机组。根据资料统计,一般冷 水机组全年在 100% 负荷下运行时间约占总运行时间的 1/4 以下。总运行时间内 10 0%、75%、50%、25% 负荷的运行时间比例大致为 2.3%、41.5%、46.1%、10.1%。 因此,在选用冷水机组时应优先考虑效率曲线比较平坦的机型。同时,在设计选用时 应考虑冷水机组负荷的调节范围。多机头螺杆式冷水机组部分负荷性能优良,可根据 实际情况选用。 4. 选用冷水机组时,应注意名义工况的条件。冷水机组的实际产冷量与下列因 素有关: a) 冷水出水温度和流量; b) 冷却水的进水温度、流量以及污垢系数。 5. 选用冷水机组时,应注意该型号机组的正常工作范围,主要是主电机的电流 限值是名义工况下的轴功率的电流值。 6. 在设计选用中应注意:在名义工况流量下,冷水的出口温度不应超过 15℃, 风冷机组室外干球温度不应超过 43℃。若必须超过上述范围时,应了解压缩机的使 用范围是否允许,所配主电机的功率是否足够。 世界主要要品牌

主要品牌
约克 开利 特灵

常见故障及处理

1. 高压故障 . 压缩机排气压力过高,导致高压保护继电器动作。压缩机排气压力反映的是冷凝 压力,正常值应在 1.4~1. 6MPa,保护值设定为 2.0MPa。若是长期压力过高,会导 致压缩机运行电流过大,易烧电机,还易造成压缩机排气口阀片损坏。产生高压故障 的原因如下: (1)冷却水温偏高,冷凝效果不良。冷水机组要求的冷却水额定工况在 30~35℃, 水温高,散热不良,必然导致冷凝压力高,这种现象往往发生在高温季节。造成水温 高的原因可能是:冷却塔故障,如风机未开甚至反转,布水器不转,表现为冷却水温 度很高,而且快速升高;外界气温高,水路短,可循环的水量少,这种情况冷却水温 度一般维持在较高的水平,可以采取增加储水池的办法予以解决。 (2)冷却水流量不足,达不到额定水流量。主要表现是机组进出水压力差变小(与 系统投入运行之初的压力差相比),温差变大。造成水流量不足的原因是系统缺水或 存有空气, 解决办法是在管道高处安装排气阀进行排气; 管道过滤器堵塞或选用过细, 透水能力受限,应选用合适的过滤器并定期清理过滤网;水泵选用较小,与系统不配 套。 (3)冷凝器结垢或堵塞。冷凝水一般用自来水,在 30℃以上时很容易结垢,而且 由于冷却塔是开式的,直接暴露在空气中,灰尘异物很容易进入冷却水系统,造成冷 凝器脏堵,换热面积小,效率低,而且也影响水流量。其表现是机组进出水压力差、 温差变大,用手摸冷凝器上下温度都很高,冷凝器出液铜管烫手。应定期对机组进行 反冲洗,必要时进行化学清洗除垢。 (4)制冷剂充注过多。这种情况一般发生在维修之后,表现为吸排气压力、平衡压 力都偏高,压缩机运行电流也偏高。应在额定工况下根据吸排气压力和平衡压力以及 运行电流放气,直至正常。 (5)制冷剂内混有空气、氮气等不凝结气体。这种情况一般发生在维修后,抽真空 不彻底。只能排掉,重新抽真空,重新充注制冷剂。 (6)电气故障引起的误报。由于高压保护继电器受潮、接触不良或损坏,单元电子 板受潮或损坏,通信故障引起误报。这种假故障,往往电子板上的 HP 故障指示灯不 亮或微亮,高压保护继电器手动复位无效,电脑显示“HP RESET”,或自动消失,测 压缩机运行电流正常,吸排气压力也正常。 2. 低压故障 . 压缩机吸气压力过低,导致低压保护继电器动作。压缩机吸气压力反映的是蒸发 压力,正常值应在 0.4~0. 6MPa,保护值设定为 0. 2MPa。吸气压力低,则回气量 少,制冷量不足,造成电能的浪费,对于回气冷却的压缩机马达散热不良,易损坏电 机。产生低压故障的原因如下: (1)制冷剂不足或泄漏。若是制冷剂不足,只是部分泄漏,则停机时平衡压力可能 较高,而开机后吸气压力较低,排气压力也较低,压缩机运行电流较小,运行时间较 短即报低压故障,电脑显示“LP CURRENT”,同时单元电子板 LP 故障指示灯亮,几 秒钟后电脑显示“LP RESET”,单元电子板 LP 故障指示灯灭。

若是制冷剂大部分泄漏,则平衡压力很低,开机即报低压故障,若是吸气测压力 低于 0. 2MPa,则不能开机,电脑显示“LPCURRENT”,单元电子板 LP 故障指示灯 亮。 还有一种可能是制冷剂足够,但膨胀阀开启度过小或堵塞(或制冷剂管路不畅 通),也可能造成低压故障。这种情况往往平衡压力较高,但运行时吸气压力很低, 排气压力很高,压缩机运行电流也很大,同时阀温也很低,膨胀阀结霜,停机后压力 很长时间才能恢复平衡。这种情况一般发生在低温期运行或每年的运行初期,运行一 段时间后可恢复正常。 (2)冷媒水流量不足, 吸收的热量少, 制冷剂蒸发效果差, 而且是过冷过饱和蒸汽, 易产生湿压缩,表现为机组进出水压力差变小,温差变大,吸气温度低,吸气口有结 霜现象。造成水流量不足的原因是:系统内存有空气或缺水,解决办法是在管道高处 安装排气阀进行排气;管道过滤器堵塞或选用过细,透水能力受限,应选用合适的过 滤器并定期清理过滤网;水泵选用较小,与系统不配套,应选用较大的水泵,或启用 备用水泵。 (3)蒸发器堵塞,换热不良,制冷剂不能蒸发,其危害与缺水一样,不同的是表现 为进出水压力差变大,吸气口也会出现结霜,因此应定期对机组进行反冲洗。 (4)电气故障引起误报。由于低压保护继电器受潮短路、接触不良或损坏,单元电 子板受潮或损坏,通信故障引起的误报。 (5)外界气温较低, 冷却水温度很低时开机运行, 也会发生低压故障; 机组运行时, 由于没有足够的预热,冷冻油温度低,制冷剂没有充分分离,也会发生低压故障。对 于前一种情况,可以采取关闭冷却塔,节流冷却水等措施,以提高冷却水温度。对于 后一种情况,则延长预热时间,冷冻油温度回升后一般可恢复正常。 3. 低阀温故障 . 膨胀阀出口温度反映的是蒸发温度,是影响换热的一个因素,一般它与冷媒水出 水温度差 5~6℃。当发生低阀温故障时,压缩机会停机,当阀温回升后,自动恢复运 行,保护值为-2℃。产生低阀温故障的原因如下: (1)制冷剂少量泄漏,一般表现为低阀温故障而不是低压故障。制冷剂不足,在膨 胀阀出口处即蒸发, 造成降温, 表现为膨胀阀出口出现结霜, 同时吸气口温度较高 (过 热蒸汽)制冷量下降,降温慢。 (2)膨胀阀堵塞或开启度太小,系统不干净,如维修后制冷剂管路未清理干净,制 冷剂不纯或含水分。 (3)冷媒水流量不足或蒸发器堵塞,换热不良造成蒸发温度低,吸气温度也低,而 膨胀阀的开度是根据吸气温度来调节的,温度低则开度小,从而造成低阀温故障。 (4)电气故障引起的误报,如阀温线接触不良,导致电脑显示-5℃不变。 4. 压缩机过热故障 .

压缩机马达绕组内嵌有热敏电阻,阻值一般为 1k 。绕组过热时,阻值会迅速增 大,超过 141k 时,热保护模块 SSM 动作,切断机组运行,同时显示过热故障,T H 故障指示灯亮。产生压缩机过热故障的原因如下: (1)压缩机负荷过大,过电流运行。可能的原因是:冷却水温太高、制冷剂充注过 多或制冷系统内有空气等不凝结气体,导致压缩机负荷大,表现为过电流,并伴有高 压故障。 (2)电气故障造成的压缩机过电流运行。如三相电源电压过低或三相不平衡,导致 电流或某一相电流过大;交流接触器损坏,触点烧蚀,造成接触电流过大或因缺相而 电流过大。 (3)过热保护模块 SSM 受潮或损坏,中间继电器损坏,触点不良,表现为开机即 出现过热故障,压缩机不能启动。如果单元电子板故障或通信故障,也可能假报过热 故障。 5. 通信故障 . 电脑控制器对各个模块的控制是通过通信线和总接口板来实现的,造成通信故障 的主要原因是通信线路接触不良或断路,特别是接口受潮氧化造成接触不良,另外单 元电子板或总接口板故障,地址拨码开关选择不当,电源故障都可造成通信故障。了 处理的方法。

一、适用范围 适用于大、中型空调系统。由于制冷温度低,多用于蓄冷空调系统。

二、产品选用要点 螺杆式冷水机组的主要控制参数为制冷性能系数, 额定制冷量, 输入功率以 及制冷剂类型等。

1.

2.

冷水机组的选用应根据冷负荷及用途来考虑。 对于低负荷运转工况时间较长 的制冷系统,宜选用多机头活塞式压缩机组或螺杆式压缩机组,便于调节和 节能。

3.

选用冷水机组时,优先考虑性能系数值较高的机组。根据资料统计,一般冷 水机组全年在 100% 负荷下运行时间约占总运行时间的 1/4 以下。 总运行时 间内 100%、75%、50%、25% 负荷的运行时间比例大致为 2.3%、41.5%、

46.1%、10.1%。因此,在选用冷水机组时应优先考虑效率曲线比较平坦的机 型。同时,在设计选用时应考虑冷水机组负荷的调节范围。多机头螺杆式冷 水机组部分负荷性能优良,可根据实际情况选用。

4.

选用冷水机组时, 应注意名义工况的条件。 冷水机组的实际产冷量与下列因 素有关:

a)

冷水出水温度和流量;

b)

冷却水的进水温度、流量以及污垢系数。

5.

选用冷水机组时, 应注意该型号机组的正常工作范围, 主要是主电机的电流 限值是名义工况下的轴功率的电流值。

6.

在设计选用中应注意:在名义工况流量下,冷水的出口温度不应超过 15℃, 若必须超过上述范围时, 应了解压缩 风冷机组室外干球温度不应超过 43℃。 机的使用范围是否允许,所配主电机的功率是否足够。

表1

机组名义工况能源效率限定值
类型 额定制冷量(kW) 性能系数(W/W)

≤50 风冷式或蒸发冷却式 >50

2.40

2.60

≤528 水冷式 528~1163

3.80

4.00

>1163

4.20

表2

能源效率等级指标
能效等级

类型 额定制冷量 性能系数

1

2

3

4

5

(kW)

(W/W)

风冷式或蒸 发冷却式

≤50

3.20

3.00

2.80

2.60

2.40

>50

3.40

3.20

3.00

2.80

2.60

≤528

5.0

4.70

4.40

4.10

3.80

水冷式

528~1163

5.50

5.10

4.70

4.30

4.00

>1163

6.10

5.60

5.10

4.60

4.20

注:机组的节能评价值为表中能效等级 2 级。 表3 公共建筑节能设计标准要求的机组性能系数下限值
机组类型 额定制冷量(kW) <528 活塞式/涡旋式 528~1163 >1163 水冷 <528 螺杆式 528~1163 >1163 4.10 4.30 4.60 性能系数下限值(W/W) 3.8 4.0 4.2

<528 离心式 528~1163 >1163 ≤50 活塞式/涡旋式 >50 风冷或蒸发冷却 ≤50 螺杆式 >50

4.40 4.70 5.10 2.40 2.60 2.60 2.80

表4

公共建筑节能标准要求的机组综合部分负荷性能系数下限值
综合部分负荷性能系数下限值 类型 额定制冷量(kW) (W/W) <528 螺杆式 528~1163 >1163 4.47 4.81 5.13 4.49 4.88 5.42

水冷 <528 离心式 528~1163 >1163

注:IPLV 值是基于单台主机运行工况。

三、施工、安装要点 施工、 冷水机组安装应考虑隔振消声措施。 安装在室外时, 电气控制设备和控制柜 应放置室内。控制柜的安装位置,应能有效避免柜内受潮甚至结露。

1.

2.

冷水机组的混凝土基础应平整, 在减振器上安装时, 各减振器的预压缩量应 均匀一致,偏差量小于 2mm。 连接冷水机组的管道应设有柔性接头,系统管道的重量不应由冷水机组支 承。

3.

4.

冷水机组的吊装应采用设备的吊装点,禁止在设备上随意捆吊绳。

四、执行标准 产品标准

GB19577-2004《冷水机组能效限定值及能源效率等级》

GB/T18430.1-2001《蒸气压缩循环冷水(热泵)机组工商业用或类似用途的冷水 (热泵)机组》

GB9237-2001《制冷和供热用机械制冷系统安全要求》 工程标准

GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》

GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》

GB50243-2002《通风与空调工程施工质量验收规范》

五、相关标准图集

07K304《空调机房设计与安装》


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