关于离心式与螺杆式冷水机组的技术性能比较


科技专论

关于离心式与螺杆式冷水机组的技术性能比较
广东中烟工业有限责任公司 (广州市)
【摘 要】 通过对离心式、 螺杆式冷水机组的结构、 容量、 技术性 能对比体现不同机型的优势方面, 便于选型。 【关键词】 离心式; 螺杆式; 技术性能对比 1、 引言 随着工业化的发展, 冷水机组已经普遍应用于工厂 办公大楼、 、 商场等建筑的中央空调系统, 机型也呈现多元化, 朝着节能高效的方 向发展。 工程师选型面临多种选择, 本文从选型角度出发, 阐述了离 心式冷水机组和螺杆式冷水机组的技术性能方面的对比。 2、 两种机型的简介 离心机: 最早出现在上个世纪二十年代, 它是依靠离心式压缩机 中高速旋转的叶轮产生的离心力来提高制冷剂蒸汽压力, 以获得对蒸 汽的压缩过程, 然后经冷凝节流降压, 蒸发等过程来实现制冷, 其组 成部件主要有离心式压缩机、 蒸发器、 冷凝器、 节流机构、 抽气回收装 置、 润滑系统和电气控制冷凝器、 节流机构、 抽气回收装置、 润滑系统 和电气控制柜等。 它具有单机制冷量大的特点, 但存在压力过高密封 问题较难解决、 工作转速过高等缺点。 螺杆机: 属于发展较晚、 技术较为先进的一种机型, 迄今不过 三十年。 近二十年螺杆机发展迅猛。 它是利用螺杆式压缩机中两个 阴、 阳转子的相互啮合, 在机壳内回转而完成吸气、 压缩与排气过 程。 其组成部件主要有螺杆式压缩机、 冷凝器、 蒸发器、 热力膨胀阀 以及其它控制元件, 较离心机要少。 它具有结构紧凑、 运行平衡可靠、 易损件少、 使用寿命长等特点, 但其单机制冷量较离心机要小。 3、 两种机型的结构特点 单个离心式压缩机的制冷量较大, 可以从150---3000RT, 所 以一般离心式制冷机都只设计一个离心式压缩机就可以满足冷量的 需要。 单个螺杆式压缩机的制冷较离心机要小, 一般从30RT---400RT, 所以现在大制冷的螺杆式制冷机都采用多机头方式, 由微电 脑统一控制、 调节, 并且每台压缩机都有一个单独制冷系统。 这种结 构特点的不同对机器的控制、 操作、 维护都具有很重要的影响, 在下 面我们将作详细阐述。 4、 两种压缩机转动和传动部分结构特点 在离心式压缩机中, 电动机通过一对增速齿轮进而带动叶轮作 高速旋转; 在螺杆式压缩机中, 电动机直接同轴主转子与副转子相互 啮合旋转。 由以上可以看出, 螺杆式压缩机结构更为简单, 而且离心机叶轮 旋转速较螺杆式转子要高出许多, 同时高压气体对叶片、 叶轮都有较 大冲击压力, 故其故障率较螺杆机要高。 同时, 离心式压缩机因压缩 机体积庞大, 在维护维修时非常麻烦, 而螺杆式机组结构简单, 维护 维修非常方便。 5、 两种机型的安全保护装置 离心机和螺杆机一般都有诸如: 空气开关、 温度开关、 高低压开 关、 防冻开关、 延时保护、 过热保护、 逆向保护等功能, 但在两种情况 下两种机型有所不同。 (1) 突然断电: 因为离心机的润滑方式是以油泵送油。 这样, 在 高速旋转状况下, 如果无油润滑将对压缩机的转动、 传动部分造成巨 大的破坏。 虽然现在有的厂家采用紧急给油装置, 但不能保证长时间 供油, 而且紧急给油装置本身也存在一个故障率问题。 同时油泵本身 也存在一个故障率问题。 (2) 低负荷状态: 在低负荷状态下, 离心机都共有一个喘振问

徐爽

题。 离心式压缩机发生喘振的原因是:进口压力或流量突然降低,低过 最低允许工况点时,压缩机内的气体由于流量发生变化会出现严重的 旋转脱离,形成突变失速(指气体在叶道进口的流动方向和叶片进口角 出现很大偏差),这时叶轮不能有效提高气体的压力,导致出口压力降 低.但是系统管网的压力没有瞬间相应地降下来,从而发生气体从系统 管网向压缩机倒流,当系统管网压力降至低于机出口压力时,气体又向 系统管网流动.如此反复,使机组与管网发生周期性的轴向低频大振 幅的气流振荡现象.这对叶轮、 叶片连续不平衡冲击会大影响寿命。 现有厂家采用增加一个防喘振装置可以部分解决这个问题, 但同时 也造成零部件易损件增加等问题。 螺杆机是利用油压推动滑阀开关 控制容量, 部分负载时, 效率不变, 且绝无不平衡冲击现象。 6、 两种机型的容量调节问题 离心机的容量控制是利用叶片转速控制吸入口的大小控制容 量, 可以实现无级调节, 但在较低负荷下, 会出现前面提到的喘振现 象, 其效率也将降低。 螺杆机是利用油压推动滑阀开关控制容量, 而 且采有多机头形式, 可以实现有段或无段容调、 调节平衡, 部分负载 时效率不变, 且绝无涌浪现象。 7、 两种机型的操作及维护问题 离心机与螺杆机都具有较高技术水平, 一般都采用微电脑自动 控制。 具有自动诊断, 自动调节功能及各种安全保护装置, 对操作要 求不高。 由于在相同制冷量下, 离心机采用的是单压缩机形式, 而螺杆机 为多压缩机形式, 且具有独立制冷系统, 这样在维护、 维修状态下, 螺杆机只需单个压缩机关闭, 其它照常工作, 绝对可满足大楼负荷需 要; 而对离心机进行维护、 维修则整台机器都得关闭, 会极大的影响 大楼工作需要, 而且螺杆机结构简单, 零部件易捐件少, 维护费用也 较低。 一般20000小时后才需维护, 同时离心压缩机为全封闭型, 螺 杆机为半封闭型, 维修起业离心机要麻烦些。 8、 两种机型对电网的冲击问题 两种机型耗电量较大, 但由于同制冷量下, 螺杆机采用多台压缩 机形式, 可逐台逐级启动, 所以起动电流较离心机要小的多, 减小了 对电网的冲击。 以麦克维尔离心机和台佳螺杆机为例: 500RT冷水机 组, 麦克维尔起动电流为856A, 台佳螺杆机不到500A。 9、 两种机型的噪音问题 离心机的旋转度高, 且利用叶片、 叶轮吸、 排气, 所以其噪音值 较螺杆机要高一点, 且尖锐些。 螺杆机是靠阴、 阳转子的啮合旋转完 成吸、 排气, 其噪音值低于75dBA, 且不尖锐。 但现在一般主机都放 置在地下室, 都有一定的隔音装置, 影响不大。 10、 经常性费用开支 离心机和螺杆机的耗电量较大, 但在相同制冷量情况, 由于螺杆 机采用多机头形式, 在部分负荷下, 可停开部分机头。 因此, 它的节能 优点就充分被体现出来。

参考文献 [1]霍小平编著.中央空调自控系统设计.中国电力出版社 (2007-11出版). [2]彦启森.制冷技术及其应用.中国建筑工业出版社(2006-06 出版). [3]朱立.制冷压缩机(第2版).高等教育出版社 (2010-11出版). 《科技与企业》 杂志 2012年1月 (上)

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