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全封閉離心機的優(yōu)缺點
來源: | 發(fā)布日期:2017-11-25 次 | 人氣:2334
全封閉離心機在世界中央空調(diào)冷水機組的歷史上,特靈1981年開發(fā)成功的三級離心式冷水機組是一次重要的革命。該產(chǎn)品一經(jīng)出現(xiàn),便改寫了世界冷水機組的最高效率,它將當(dāng)時的機組效率從0.80kW/ton提高到0.68kW/ton,將所有的競爭對手遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后,奠定了特靈在離心機組生產(chǎn)廠商中“武林霸主”的地位。
在激烈的市場競爭壓力下,各公司不斷的調(diào)整自己的戰(zhàn)略,開發(fā)自己的新產(chǎn)品。在這種背景下YORK公司在當(dāng)時不得不開始了提高機組效率的工作。由于他們的壓縮機是開式結(jié)構(gòu),壓縮機上帶有軸封,存在無法彌補的泄漏點,因此如果追隨特靈公司開發(fā)R123冷媒的冷水機組是沒有前途的。因為低壓制冷劑R123機組需要解決的最大問題不是制冷劑的泄漏,而是空氣的滲入問題。開式壓縮機存在泄漏點,無法避免的要進入空氣,而空氣的滲入量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于閉式冷水機組中空氣的滲入量。(用氦檢的數(shù)量級來描述,開式壓縮機冷水機組的數(shù)量級為10-5m3bar/s, 而特靈的閉式壓縮機冷水機組達(dá)到的數(shù)量級為10-11m3bar/s。這樣就要求抽氣裝置既要有很高的質(zhì)量(空氣滲入,抽氣裝置不得不長時間運轉(zhuǎn),成了易損元件?!), 還要求抽氣裝置能有很好的過濾冷媒效果),否則冷媒泄漏過多 不但影響機組的效率,而且還背上了危害環(huán)境的惡名。(這些就是為什么YORK公司有R123冷媒的冷水機組卻又不作為主流產(chǎn)品的原因。其實并不是制冷劑本身的問題,因為R134a本身也不環(huán)保,我會在另一篇文章中闡述)。在這樣的條件下,YORK公司不得不鋌而走險,使用在當(dāng)時還并不是很成熟的變頻技術(shù),試圖與特靈公司高效率的冷水機組一決高下。
2、 全封閉離心冷水機組,適合變頻嗎?
可以說在所有的壓縮機中,離心壓縮機是最不適合于使用變頻技術(shù)的,因為如果離心機組具有本身無法克服的致命問題-------喘振。我們知道,喘振的誘發(fā)因素是冷凝壓力與蒸發(fā)壓力壓差過高或壓縮機流量過低。也就是說在部分負(fù)荷時喘振是很容易發(fā)生的。而變頻技術(shù)恰恰要解決的是部分負(fù)荷的節(jié)能問題。這樣就為研制變頻技術(shù)的專家們制造了一個很大的問題。這猶如是在長江險灘中撐船的艄公,不得不小心翼翼的繞過每個負(fù)荷點的喘振極限。而如果有一個點控制不好的話,機組就會無法正常運行,嚴(yán)重時甚至?xí)斐蓧嚎s機軸承損壞。變頻對電機的要求很高,不能使用普通電機,只能購買特制的電機。這樣YORK在樣本、廣告中許下的諾言(電機更換容易、迅速)。
我們從中可以看得出,他們下定決心,排除萬難的去走華山一條道,其實也是迫不得已。在經(jīng)過無數(shù)次試驗,歷經(jīng)三代改革后,YORK公司的變頻冷水機組終于推向用戶了。YORK公司似乎很愿意將變頻機組作為與特靈CVHE/G離心機組相抗衡的產(chǎn)品。他們在中國市場極力推廣這種產(chǎn)品,在一定時期、一定區(qū)域內(nèi)取得了一定的成功。那么,變頻離心冷水機組真的有他們所說的這么節(jié)電嗎?我愿意與大家一起認(rèn)真的研究變頻離心冷水機組的原理后再下結(jié)論。
3、 全封閉離心冷水機組的原理
下文中關(guān)于變頻離心冷水機組的原理的闡述均引用YORK公司公開發(fā)表的論文,不代表我個人觀點。作為對我們競爭同行的尊重,我不愿去設(shè)想YORK公司在論文中提供的數(shù)據(jù)是否真實,我們引用論文的數(shù)據(jù)的前提條件是這些數(shù)據(jù)是真實可靠的。
1) 離心式冷水機組部分負(fù)荷調(diào)節(jié)與變頻器原理 我們知道,離心壓縮機是一種固定壓頭、變流量的壓縮機。單級離心壓縮機靠電機通過增速齒輪帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn),葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力提高制冷劑氣體的速度,然后通過擴壓室,并在其中完成動能與壓力能的轉(zhuǎn)化。壓縮機的最大壓頭由壓縮機葉輪的最大線速度決定。對于制冷量較大的冷水機組,我們通常需要考慮增加能量調(diào)節(jié)機構(gòu),一方面是為了防止機組在滿負(fù)荷啟動時扭矩過大,另一方面是增加機組的適應(yīng)能力,使機組的負(fù)荷能與系統(tǒng)用戶的負(fù)荷相匹配,避免頻繁的開啟機組。對于離心式壓縮機來說,通常采用通過導(dǎo)流葉片或改變壓縮機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。
A、 導(dǎo)流葉片控制
固定轉(zhuǎn)速的離心機通過導(dǎo)流葉片的作用就可以使壓縮機在最大壓頭下任意點運行。當(dāng)壓縮機在系統(tǒng)低負(fù)荷運行時,導(dǎo)流葉片開始關(guān)閉,當(dāng)機組發(fā)生喘振時,此時的負(fù)荷就是機組允許的最小負(fù)荷。導(dǎo)流葉片關(guān)小時,機組的冷媒的循環(huán)量就會減小,機組的制冷量相應(yīng)有所下降。另一方面,由于導(dǎo)流葉片在關(guān)閉過程中葉片角度改變,此時進入壓縮機的冷媒氣體的方向也會相應(yīng)改變,有效的改善了壓縮機內(nèi)冷媒的壓縮條件,防止了機組的喘振。然而,導(dǎo)流葉片的調(diào)節(jié)范圍是有限的,對于單級壓縮機來說,通常只能下載到20%~30%。如果機組需要在20%以下運轉(zhuǎn)時,則需要熱氣旁通或是變頻機構(gòu)來控制了。
B、 速度控制
在離心壓縮機中,壓縮機的功耗如下: BHP=FLOW*HEAD/EFF
式中:BHP--------壓縮機功耗 FLOW------制冷劑流量 HEAD-----壓縮機壓頭 EFF--------效率 對于離心壓縮機而言:
FLOW正變于速度PRM的一次方,HEAD正變于速度PRM的二次方,所以功耗BHP正變于速度PRM的三次方。由此可知,壓縮機的功耗與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時,功耗將急劇下降,從而達(dá)到部分負(fù)荷節(jié)能的效果。速度控制的弱點在于機組的下載范圍較小。在較低負(fù)荷(約小于60%)時,如果將壓縮機速度降低來控制部分負(fù)荷,機組將產(chǎn)生喘振。
C、 變頻驅(qū)動離心機組
如果將變頻控制與導(dǎo)流葉片控制有機結(jié)合,共同來控制壓縮機,就能充分利用這兩種控制方式的優(yōu)點,既能使機組有較大的運行范圍,又能達(dá)到很好的節(jié)能目的。這種控制的邏輯如下: 70%~100% 機組保持導(dǎo)流葉片全開,通過變頻來下載。 50%~70% 導(dǎo)流葉片開始關(guān)閉,轉(zhuǎn)速維持恒定。 <50% 為避免出現(xiàn)喘振,適當(dāng)增加轉(zhuǎn)速,增大運行范圍。
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