螺杆式与离心式冷水机组比较(正)


C 螺杆式与离心式冷水机组的比较 螺杆式与离心式冷水机组 冷水机组的
一、两种机型的简介: 两种机型的简介: 离心机: 离心机 离心机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 制冷剂蒸气压力,以获得对蒸气的压缩过程,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:螺杆机属于技术较为先进的一种机型。它是利用螺杆式压缩机中两 螺杆机 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、部分负荷效率高及使 用寿命长等特点。 二、两种机组的市场状况: 两种机组的市场状况: 离心机: 离心机:由于离心式冷水机组适用的市场范围相对较小,2008 离心式冷水 机组的市场销售额大约在 25 亿元的水平,仅占中央空调全部市场容量的 10%。 分析整个国内市场离心机组生产企业的销售情况, 销售额超过 3 亿以上的 企业只有几个,主要集中在几大欧美品牌,这几年国内也有一些企业进入这个市 场,也取得了一些成绩。 由于离心机组生产企业不多,整体利润还相当可观。这几年离心机组的市 场年增长率都在 15%左右。 螺杆机: 螺杆机:螺杆式冷水机组拥有众多技术优势,如具有效率高、噪声低、振动 小、可靠性高、易损件少、运行平稳等,被广泛应用在酒店、商场、医院及现代 代的工厂和办公大楼的制冷及空调工程。 2008 年螺杆机的销售额约为 56 亿,约占全部市场销售额的 37%,相当 于离心机、水冷柜机和模块机之和。 螺杆机市场现在正呈“两极分化”的状态,其容量朝更大和更小的方向发 展。 我国最早出现的中央空调产品是水冷螺杆机组,其优点是高效节能。目前 国内各类型号建筑中正使用的最多就是水冷螺杆机组。现在,建筑节能已被列为 今后能源工作的重点,水冷螺杆机组高效节能的优势使其再次成为销售热点,发 展前景非常乐观。

两种机型的结构特点: 二、 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----500RT,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。 两种压缩机转动和传动部分结构特点: 三、 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,电动机直接连同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 率较螺杆机明显要高。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。 两种机型的容量调节问题: 四、 两种机型的容量调节问题: 在低负荷状态下,离心机都共有一个喘振问题。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及消耗能量等问题。 螺杆机是利用油压推动滑阀开关控制容量,部分负载时,绝无不平衡冲击现 象。 一般来说离心机组的能量调节范围为 40%~100%,在低于 40%负荷运行时, 离 心机组比较容易发生“喘振”现象,“喘振”严重时,可以使机组的整个核心部 件——叶轮被损坏,使离心压缩机报废。目前很多离心机组厂家通过“补气”手 段是机组“喘振”临界点达到“20%”或“10%”,而“补气”是需要消耗大量能 量的,使机组在 50%以下能效比相对较低。而对于多机头的螺杆机组来说,其能 量调节范围一般在 7.5%~100%之间,而且可以连续能量调节。特别是民用场所 和商用场所,比如宾馆、商场、会议中心等,其空调负荷随着季节变化和人流变 化而变化较大,要求制冷机组有较宽的能量调节范围。

五、两种机型的操作及维护问题: 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 件易损件少,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,维护维修方面离心机要麻烦些。 六、两种机型对电网的冲击问题: 两种机型对电网的冲击问题: 两种机型耗电量较大,但由于相同制冷量下,螺杆机采用多台压缩机形式, 可逐台逐级启动,所需起动电流较离心机要小得多,减小了对电网的冲击。以 1000 冷吨为列,离心机启动电流大约 2000A,台佳螺杆机启动电流约为 1200A。 两种机型的噪音问题: 七、 两种机型的噪音问题: 离心机的旋转速度高,一般为 9000~30000 转/分钟,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,其转速较低,一般为 2950 转/分钟其噪音值约为 75dBA, 且不尖锐。 两种机型的工质问题: 八、 两种机型的工质问题: 离心机现在采用的工质基本上是 R-123 和 R-134a 两种。螺杆机大部分使用 R-22,它们都是 R-11、R-12 的替代品,除非大规模泄漏并遇明火,R-22、R-134a 都是无毒的,R-123 具有毒性。但目前,由于螺杆机和离心机都具有较高技术水 平,大规模泄漏基本上是不可能的。在三者中,R-22 的单位容积制冷能力最强。 根据蒙特利尔公约,将在 2040 年全面禁止 R-22、R-123,但就中国具体情况而 言,R-22 占据市场 30 年主导地位应不成问题,而且目前 R-22 的市场价格较 R-134a 要低许多。 两种机型经常性费用开支对比: 经常性费用开支对比 九、 两种机型经常性费用开支对比: 离心机和螺杆机的耗电量较大,但在相同制冷量情况,由于螺杆机部分负荷 时能效要大大高于离心机组的部分负荷能效, 所以螺杆机组的运行费用大大低于 离心机组的运行费用。 本项目要求总冷量为 10000Kw(2843 冷吨),如果采用 3 台机组,每台冷量 约为 1000 冷吨。 下面以 1000 冷吨冷水机组为例, 对比分析两种机组的耗电情况。 根据统计表明,冷水机组满负荷即 100%运行时间占总运行时间为 2.3%,75%、 50%、25%运行时间分别占总运行时间为 41.5%、46.1%和 10.1%。本项目按每年

空调时间 4 个月进行计算, 总体运行时间为 4×30×10=1200 小时。 则机组 100%、 75%、50%、25%运行时间分别为 27.6、498、553、121 小时。 (1) 离心机组 1) 以C厂家的1000-19XR7070555EKS机组为例,机组满负荷COP为5.58,机组的 部分负荷能效比曲线见下图。 机组在75%、 50%、 25%负荷下COP分别为5.97、 5.74、 3.87。 也就是说机组在100%、 75%、 50%、 25%负荷下耗功分别为630kW (1000×3.517×100%÷5.58=630)、442 kW(1000×3.517×75%÷ 5.97=442) 306kW 、 (1000×3.517×50%÷5.74=306) 227Kw 、 (1000×3.517 ×25%÷3.87=227)。
115 110 105 100 95 90

COP%

85 80 75 70 65 60 55 20 40 60 80 100

冷 冷能 能 %

机组4个月总耗电为630×27.6+442×498+306×553+227×121=434189度 (2) 螺杆机组 1)以T厂家的RSW-1000-4机组为例,机组满负荷COP为5.24,机组的部分负荷 能效比曲线见下图。 机组在75%、 50%、 25%负荷下COP分别为6.63、 7.23、 6.03。 也就是说机组在100%、 75%、 50%、 25%负荷下耗功分别为672kW (1000×3.517 ×100%÷5.24=672) 397kW 、 (1000×3.517×75%÷6.63=397) 243 kW 、 (1000 ×3.517×50%÷7.23=243)、145kW(1000×3.517×25%÷6.03=145)。
2)
140 135 130 125

COP%

120 115 110 105 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

冷 冷 能 能%

2)机组4个月总耗电为672×27.6+397×498+243×553+145×121=368177.2 度。 (3)1000冷吨机组在4个月的运行中,螺杆机组总耗电为368177.2度,离心机组 总耗电为434189度,也就是说螺杆机组比离心机组节电66011.8度,即节约 了近15%运行费用。以商业用电1元/度计算,则一台1000冷吨螺杆机组比一 台相同冷量的离心机组要节约66011.8元,本项目共3台1000冷吨机组, 共节

约198035.4元运行费用。

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