隨著工業(yè)化的發(fā)展,冷水機組已經(jīng)普遍應(yīng)用于工廠、辦公大樓、商場等建筑的中央空調(diào)系統(tǒng),機型也呈現(xiàn)多元化,朝著節(jié)能高效的方向發(fā)展。工程師選型面臨多種選擇,本文從選型角度出發(fā),闡述了離心式冷水機組和螺桿式冷水機組的技術(shù)性能方面的對比。
2、兩種機型的簡介
(1)離心機:
最早出現(xiàn)在上個世紀二十年代,它是依靠離心式壓縮機中高速旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生的離心力來提高制冷劑蒸汽壓力,以獲得對蒸汽的壓縮過程,然后經(jīng)冷凝節(jié)流降壓,蒸發(fā)等過程來實現(xiàn)制冷,其組成部件主要有離心式壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流機構(gòu)、抽氣回收裝置、潤滑系統(tǒng)和電氣控制冷凝器、節(jié)流機構(gòu)、抽氣回收裝置、潤滑系統(tǒng)和電氣控制柜等。它具有單機制冷量大的特點,但存在壓力過高密封問題較難解決、工作轉(zhuǎn)速過高等缺點。
(2)螺桿機:
屬于發(fā)展較晚、技術(shù)較為先進的一種機型,迄今不過三十年。近二十年螺桿機發(fā)展迅猛。它是利用螺桿式壓縮機中兩個陰、陽轉(zhuǎn)子的相互嚙合,在機殼內(nèi)回轉(zhuǎn)而完成吸氣、壓縮與排氣過程。其組成部件主要有螺桿式壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、熱力膨脹閥以及其它控制元件,較離心機要少。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、運行平衡可靠、易損件少、使用壽命長等特點,但其單機制冷量較離心機要小。
3、兩種機型的結(jié)構(gòu)特點
單個離心式壓縮機的制冷量較大,可以從150---3000RT,所以一般離心式制冷機都只設(shè)計一個離心式壓縮機就可以滿足冷量的需要。單個螺桿式壓縮機的制冷較離心機要小,一般從30RT----400RT,所以現(xiàn)在大制冷的螺桿式制冷機都采用多機頭方式,由微電腦統(tǒng)一控制、調(diào)節(jié),并且每臺壓縮機都有一個單獨制冷系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)特點的不同對機器的控制、操作、維護都具有很重要的影響,在下面我們將作詳細闡述。
4、兩種壓縮機轉(zhuǎn)動和傳動部分結(jié)構(gòu)特點
在離心式壓縮機中,電動機通過一對增速齒輪進而帶動葉輪作高速旋轉(zhuǎn);在螺桿式壓縮機中,電動機直接同軸主轉(zhuǎn)子與副轉(zhuǎn)子相互嚙合旋轉(zhuǎn)。
由以上可以看出,螺桿式壓縮機結(jié)構(gòu)更為簡單,而且離心機葉輪旋轉(zhuǎn)速較螺桿式轉(zhuǎn)子要高出許多,同時高壓氣體對葉片、葉輪都有較大沖擊壓力,故其故障率較螺桿機要高。同時,離心式壓縮機因壓縮機體積龐大,在維護維修時非常麻煩,而螺桿式機組結(jié)構(gòu)簡單,維護維修非常方便。
5、兩種機型的安全保護裝置
離心機和螺桿機一般都有諸如:空氣開關(guān)、溫度開關(guān)、高低壓開關(guān)、防凍開關(guān)、延時保護、過熱保護、逆向保護等功能,但在兩種情況下兩種機型有所不同。
(1)突然斷電:
因為離心機的潤滑方式是以油泵送油。這樣,在高速旋轉(zhuǎn)狀況下,如果無油潤滑將對壓縮機的轉(zhuǎn)動、傳動部分造成巨大的破壞。雖然現(xiàn)在有的廠家采用緊急給油裝置,但不能保證長時間供油,而且緊急給油裝置本身也存在一個故障率問題。同時油泵本身也存在一個故障率問題。
(2)低負荷狀態(tài):
在低負荷狀態(tài)下,離心機都共有一個喘振問題。離心式壓縮機發(fā)生喘振的原因是:進口壓力或流量突然降低,低過最低允許工況點時,壓縮機內(nèi)的氣體由于流量發(fā)生變化會出現(xiàn)嚴重的旋轉(zhuǎn)脫離,形成突變失速(指氣體在葉道進口的流動方向和葉片進口角出現(xiàn)很大偏差),這時葉輪不能有效提高氣體的壓力,導(dǎo)致出口壓力降低。但是系統(tǒng)管網(wǎng)的壓力沒有瞬間相應(yīng)地降下來,從而發(fā)生氣體從系統(tǒng)管網(wǎng)向壓縮機倒流,當系統(tǒng)管網(wǎng)壓力降至低于機出口壓力時,氣體又向系統(tǒng)管網(wǎng)流動。如此反復(fù),使機組與管網(wǎng)發(fā)生周期性的軸向低頻大振幅的氣流振蕩現(xiàn)象。這對葉輪、葉片連續(xù)不平衡沖擊會大影響壽命?,F(xiàn)有廠家采用增加一個防喘振裝置可以部分解決這個問題,但同時也造成零部件易損件增加等問題。螺桿機是利用油壓推動滑閥開關(guān)控制容量,部分負載時,效率不變,且絕無不平衡沖擊現(xiàn)象。
6、兩種機型的容量調(diào)節(jié)問題
離心機的容量控制是利用葉片轉(zhuǎn)速控制吸入口的大小控制容量,可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié),但在較低負荷下,會出現(xiàn)前面提到的喘振現(xiàn)象,其效率也將降低。螺桿機是利用油壓推動滑閥開關(guān)控制容量,而且采有多機頭形式,可以實現(xiàn)有段或無段容調(diào)、調(diào)節(jié)平衡,部分負載時效率不變,且絕無涌浪現(xiàn)象。
7、兩種機型的操作及維護問題
離心機與螺桿機都具有較高技術(shù)水平,一般都采用微電腦自動控制。具有自動診斷,自動調(diào)節(jié)功能及各種安全保護裝置,對操作要求不高。
由于在相同制冷量下,離心機采用的是單壓縮機形式,而螺桿機為多壓縮機形式,且具有獨立制冷系統(tǒng),這樣在維護、維修狀態(tài)下,螺桿機只需單個壓縮機關(guān)閉,其它照常工作,絕對可滿足大樓負荷需要;而對離心機進行維護、維修則整臺機器都得關(guān)閉,會極大的影響大樓工作需要,而且螺桿機結(jié)構(gòu)簡單,零部件易捐件少,維護費用也較低。一般兩萬小時后才需維護,同時離心壓縮機為全封閉型,螺桿機為半封閉型,維修起業(yè)離心機要麻煩些。
8、兩種機型對電網(wǎng)的沖擊問題
兩種機型耗電量較大,但由于同制冷量下,螺桿機采用多臺壓縮機形式,可逐臺逐級啟動,所以起動電流較離心機要小的多,減小了對電網(wǎng)的沖擊。以麥克維爾離心機和臺佳螺桿機為例:500RT冷水機組,麥克維爾起動電流為856A,臺佳螺桿機不到500A。
9、兩種機型的噪音問題
離心機的旋轉(zhuǎn)度高,且利用葉片、葉輪吸、排氣,所以其噪音值較螺桿機要高一點,且尖銳些。螺桿機是靠陰、陽轉(zhuǎn)子的嚙合旋轉(zhuǎn)完成吸、排氣,其噪音值低于75dBA,且不尖銳。但現(xiàn)在一般主機都放置在地下室,都有一定的隔音裝置,影響不大。
10、經(jīng)常性費用開支
離心機和螺桿機的耗電量較大,但在相同制冷量情況,由于螺桿機采用多機頭形式,在部分負荷下,可停開部分機頭。因此,它的節(jié)能優(yōu)點就充分被體現(xiàn)出來。
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