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螺桿式冷水機組

原理

　螺桿冷水機組因其關(guān)鍵部件-壓縮機采用螺桿式故名螺桿式冷水機，機組由由蒸發(fā)器出來的狀態(tài)為的氣體冷媒；經(jīng)壓縮機絕熱壓縮以后，變成高溫高壓狀態(tài)。被壓縮后的氣體冷媒，在冷凝器中，等壓冷卻冷凝，經(jīng)冷凝后變化成液態(tài)冷媒，再經(jīng)節(jié)流閥膨脹到低壓，變成氣液混合物。其中低溫低壓下的液態(tài)冷媒，在蒸發(fā)器中吸收被冷物質(zhì)的熱量，重新變成氣態(tài)冷媒。氣態(tài)冷媒經(jīng)管道重新進入壓縮機，開始新的循環(huán)。這就是冷凍循環(huán)的四個過程。也是螺桿式冷水機的主要工作原理。

應用

　　螺桿式冷水機的功率與相比渦旋式的相對較大，主要應用于中央空調(diào)系統(tǒng)或大型工業(yè)制冷方面

　�。ㄒ唬╇p螺桿制冷壓縮機（twin screw compressor）

　　雙螺桿制冷壓縮機是一種能量可調(diào)式噴油壓縮機。它的吸氣、壓縮、排氣三個連續(xù)過程是靠機體內(nèi)的一對相互嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生周期性的容積變化來實現(xiàn)。一般陽轉(zhuǎn)子為主動轉(zhuǎn)子，陰轉(zhuǎn)子為從動轉(zhuǎn)子。

　　主要部件：雙轉(zhuǎn)子、機體、主軸承、軸封、平衡活塞及能量調(diào)節(jié)裝置。

　　容量15～100%無級調(diào)節(jié)或二、三段式調(diào)節(jié)，采取油壓活塞增減載方式。常規(guī)采用：

　　徑向和軸向均為滾動軸承；開啟式設(shè)有油分離器、儲油箱和油泵；封閉式為差壓供油進行潤滑、噴油、冷卻和驅(qū)動滑閥容量調(diào)節(jié)之活塞移動。

　　雙螺桿結(jié)構(gòu)圖：

　　壓縮原理：

　　吸氣過程：氣體經(jīng)吸氣口分別進入陰陽轉(zhuǎn)子的齒間容積。

　　壓縮過程：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，陰陽轉(zhuǎn)子齒間容積連通（V型空間），由于齒的 互相嚙合，容積逐步縮小，氣體得到壓縮。

　　排氣過程：壓縮氣體移到排氣口，完成一個工作循環(huán)。

　�。ǘ�）單螺桿制冷壓縮機（single screw compressor）

　　利用一個主動轉(zhuǎn)子和兩個星輪的嚙合產(chǎn)生壓縮。它的吸氣、壓縮、排氣三個連續(xù)過程是靠轉(zhuǎn)子、星輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生周期性的容積變化來實現(xiàn)的。

　　轉(zhuǎn)子齒數(shù)為六，星輪為十一齒。

　　主要部件為一個轉(zhuǎn)子、兩個星輪、機體、主軸承、能量調(diào)節(jié)裝置。

　　容量可以從10%-100%無級調(diào)節(jié)及三或四段式調(diào)節(jié)。

　　壓縮原理：

　　吸氣過程：氣體通過吸氣口進入轉(zhuǎn)子齒槽。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，星輪依次進入與轉(zhuǎn)子齒槽嚙合的狀態(tài)，氣體進入壓縮腔（轉(zhuǎn)子齒槽曲面、機殼內(nèi)腔和星輪齒面所形成的密閉空間）。

　　壓縮過程：隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，壓縮腔容積不斷減小，氣體隨壓縮直至壓縮腔前沿轉(zhuǎn)至排氣口。

　　排氣過程：壓縮腔前沿轉(zhuǎn)至排氣口后開始排氣，便完成一個工作循環(huán)。由于星輪對稱布置，循環(huán)在每旋轉(zhuǎn)一周時便發(fā)生兩次壓縮，排氣量相應是上述一周循環(huán)排氣量的兩倍。

產(chǎn)品選用要點

　　1. 螺桿式冷水機組的主要控制參數(shù)為制冷性能系數(shù)，額定制冷量，輸入功率以及制冷劑類型等。

　　2. 冷水機組的選用應根據(jù)冷負荷及用途來考慮。對于低負荷運轉(zhuǎn)工況時間較長的制冷系統(tǒng)，宜選用多機頭活塞式壓縮機組或螺桿式壓縮機組，便于調(diào)節(jié)和節(jié)能。

　　3. 選用冷水機組時，優(yōu)先考慮性能系數(shù)值較高的機組。根據(jù)資料統(tǒng)計，一般冷水機組全年在100% 負荷下運行時間約占總運行時間的1/4 以下。總運行時間內(nèi)100%、75%、50%、25% 負荷的運行時間比例大致為2.3%、41.5%、46.1%、10.1%。因此，在選用冷水機組時應優(yōu)先考慮效率曲線比較平坦的機型。同時，在設(shè)計選用時應考慮冷水機組負荷的調(diào)節(jié)范圍。多機頭螺桿式冷水機組部分負荷性能優(yōu)良，可根據(jù)實際情況選用。

　　4. 選用冷水機組時，應注意名義工況的條件。冷水機組的實際產(chǎn)冷量與下列因素有關(guān)：

　　a) 冷水出水溫度和流量；

　　b) 冷卻水的進水溫度、流量以及污垢系數(shù)。

　　5. 選用冷水機組時，應注意該型號機組的正常工作范圍，主要是主電機的電流限值是名義工況下的軸功率的電流值。

　　6. 在設(shè)計選用中應注意：在名義工況流量下，冷水的出口溫度不應超過15℃，風冷機組室外干球溫度不應超過43℃。若必須超過上述范圍時，應了解壓縮機的使用范圍是否允許，所配主電機的功率是否足夠。

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常見故障及處理

　　1．高壓故障 

　　壓縮機排氣壓力過高，導致高壓保護繼電器動作。壓縮機排氣壓力反映的是冷凝壓力，正常值應在1.4~1. 6MPa，保護值設(shè)定為2.0MPa。若是長期壓力過高，會導致壓縮機運行電流過大，易燒電機，還易造成壓縮機排氣口閥片損壞。產(chǎn)生高壓故障的原因如下：

　　(1)冷卻水溫偏高，冷凝效果不良。冷水機組要求的冷卻水額定工況在30~35℃，水溫高，散熱不良，必然導致冷凝壓力高，這種現(xiàn)象往往發(fā)生在高溫季節(jié)。造成水溫高的原因可能是：冷卻塔故障，如風機未開甚至反轉(zhuǎn)，布水器不轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為冷卻水溫度很高，而且快速升高；外界氣溫高，水路短，可循環(huán)的水量少，這種情況冷卻水溫度一般維持在較高的水平，可以采取增加儲水池的辦法予以解決。

　　(2)冷卻水流量不足，達不到額定水流量。主要表現(xiàn)是機組進出水壓力差變小（與系統(tǒng)投入運行之初的壓力差相比），溫差變大。造成水流量不足的原因是系統(tǒng)缺水或存有空氣，解決辦法是在管道高處安裝排氣閥進行排氣；管道過濾器堵塞或選用過細，透水能力受限，應選用合適的過濾器并定期清理過濾網(wǎng)；水泵選用較小，與系統(tǒng)不配套。

　　(3)冷凝器結(jié)垢或堵塞。冷凝水一般用自來水，在30℃以上時很容易結(jié)垢，而且由于冷卻塔是開式的，直接暴露在空氣中，灰塵異物很容易進入冷卻水系統(tǒng)，造成冷凝器臟堵，換熱面積小，效率低，而且也影響水流量。其表現(xiàn)是機組進出水壓力差、溫差變大，用手摸冷凝器上下溫度都很高，冷凝器出液銅管燙手。應定期對機組進行反沖洗，必要時進行化學清洗除垢。

　　(4)制冷劑充注過多。這種情況一般發(fā)生在維修之后，表現(xiàn)為吸排氣壓力、平衡壓力都偏高，壓縮機運行電流也偏高。應在額定工況下根據(jù)吸排氣壓力和平衡壓力以及運行電流放氣，直至正常。

　　(5)制冷劑內(nèi)混有空氣、氮氣等不凝結(jié)氣體。這種情況一般發(fā)生在維修后，抽真空不徹底。只能排掉，重新抽真空，重新充注制冷劑。

　　(6)電氣故障引起的誤報。由于高壓保護繼電器受潮、接觸不良或損壞，單元電子板受潮或損壞，通信故障引起誤報。這種假故障，往往電子板上的HP故障指示燈不亮或微亮，高壓保護繼電器手動復位無效，電腦顯示“HP RESET”，或自動消失，測壓縮機運行電流正常，吸排氣壓力也正常。

　　2．低壓故障 

　　壓縮機吸氣壓力過低，導致低壓保護繼電器動作。壓縮機吸氣壓力反映的是蒸發(fā)壓力，正常值應在0.4~0. 6MPa，保護值設(shè)定為0. 2MPa。吸氣壓力低，則回氣量少，制冷量不足，造成電能的浪費，對于回氣冷卻的壓縮機馬達散熱不良，易損壞電機。產(chǎn)生低壓故障的原因如下：

　　(1)制冷劑不足或泄漏。若是制冷劑不足，只是部分泄漏，則停機時平衡壓力可能較高，而開機后吸氣壓力較低，排氣壓力也較低，壓縮機運行電流較小，運行時間較短即報低壓故障，電腦顯示“LP CURRENT”，同時單元電子板LP故障指示燈亮，幾秒鐘后電腦顯示“LP RESET”，單元電子板LP故障指示燈滅。

　　若是制冷劑大部分泄漏，則平衡壓力很低，開機即報低壓故障，若是吸氣測壓力低于0. 2MPa，則不能開機，電腦顯示“LPCURRENT”，單元電子板LP故障指示燈亮。

　　還有一種可能是制冷劑足夠，但膨脹閥開啟度過小或堵塞（或制冷劑管路不暢通），也可能造成低壓故障。這種情況往往平衡壓力較高，但運行時吸氣壓力很低，排氣壓力很高，壓縮機運行電流也很大，同時閥溫也很低，膨脹閥結(jié)霜，停機后壓力很長時間才能恢復平衡。這種情況一般發(fā)生在低溫期運行或每年的運行初期，運行一段時間后可恢復正常。

　　(2)冷媒水流量不足，吸收的熱量少，制冷劑蒸發(fā)效果差，而且是過冷過飽和蒸汽，易產(chǎn)生濕壓縮，表現(xiàn)為機組進出水壓力差變小，溫差變大，吸氣溫度低，吸氣口有結(jié)霜現(xiàn)象。造成水流量不足的原因是：系統(tǒng)內(nèi)存有空氣或缺水，解決辦法是在管道高處安裝排氣閥進行排氣；管道過濾器堵塞或選用過細，透水能力受限，應選用合適的過濾器并定期清理過濾網(wǎng)；水泵選用較小，與系統(tǒng)不配套，應選用較大的水泵，或啟用備用水泵。

　　(3)蒸發(fā)器堵塞，換熱不良，制冷劑不能蒸發(fā)，其危害與缺水一樣，不同的是表現(xiàn)為進出水壓力差變大，吸氣口也會出現(xiàn)結(jié)霜，因此應定期對機組進行反沖洗。

　　(4)電氣故障引起誤報。由于低壓保護繼電器受潮短路、接觸不良或損壞，單元電子板受潮或損壞，通信故障引起的誤報。

　　(5)外界氣溫較低，冷卻水溫度很低時開機運行，也會發(fā)生低壓故障；機組運行時，由于沒有足夠的預熱，冷凍油溫度低，制冷劑沒有充分分離，也會發(fā)生低壓故障。對于前一種情況，可以采取關(guān)閉冷卻塔，節(jié)流冷卻水等措施，以提高冷卻水溫度。對于后一種情況，則延長預熱時間，冷凍油溫度回升后一般可恢復正常。

　　3．低閥溫故障 

　　膨脹閥出口溫度反映的是蒸發(fā)溫度，是影響換熱的一個因素，一般它與冷媒水出水溫度差5~6℃。當發(fā)生低閥溫故障時，壓縮機會停機，當閥溫回升后，自動恢復運行，保護值為-2℃。產(chǎn)生低閥溫故障的原因如下：

　　(1)制冷劑少量泄漏，一般表現(xiàn)為低閥溫故障而不是低壓故障。制冷劑不足，在膨脹閥出口處即蒸發(fā)，造成降溫，表現(xiàn)為膨脹閥出口出現(xiàn)結(jié)霜，同時吸氣口溫度較高（過熱蒸汽）制冷量下降，降溫慢。

　　(2)膨脹閥堵塞或開啟度太小，系統(tǒng)不干凈，如維修后制冷劑管路未清理干凈，制冷劑不純或含水分。

　　(3)冷媒水流量不足或蒸發(fā)器堵塞，換熱不良造成蒸發(fā)溫度低，吸氣溫度也低，而膨脹閥的開度是根據(jù)吸氣溫度來調(diào)節(jié)的，溫度低則開度小，從而造成低閥溫故障。

　　(4)電氣故障引起的誤報，如閥溫線接觸不良，導致電腦顯示-