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螺桿式冷水機(jī)組單壓機(jī)和多壓機(jī)的性能比較

      螺桿式冷水機(jī)組由于機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,檢修方便,相對較低的價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用以及相對穩(wěn)定的運(yùn)行狀況,目前在小冷噸市場上獨(dú)占熬頭,受到廣大用戶和設(shè)計(jì)人員的青睞。但是隨著市場份額的擴(kuò)大,客戶需求的不斷提升,市場上出現(xiàn)了多機(jī)頭的螺桿式冷水機(jī)組。由于對空調(diào)市場缺乏深入的了解,許多用戶甚至部分從事制冷空調(diào)行業(yè)的人員,對單機(jī)頭機(jī)組和多機(jī)頭機(jī)組缺乏必要的了解,經(jīng)常詢問關(guān)于單機(jī)頭機(jī)組和多機(jī)頭機(jī)組的優(yōu)劣問題。

螺桿式冷水機(jī)

1、負(fù)載變化對能效比的影響

多機(jī)頭冷水機(jī)組能夠打動(dòng)用戶的一個(gè)表面原因是多機(jī)頭冷水機(jī)組在系統(tǒng)負(fù)荷減少到一定程度時(shí)可以減少部分壓縮機(jī)的運(yùn)行(多機(jī)頭就是多臺(tái)螺桿壓縮機(jī)的模塊組合,當(dāng)水溫降到接近區(qū)間時(shí),根據(jù)出水溫度的比例積分運(yùn)算,將關(guān)閉模塊組合中運(yùn)行時(shí)間長、啟動(dòng)次數(shù)多的壓縮機(jī)) 。

這樣對一臺(tái)壓縮機(jī)而言,是在60 %～100 %的空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷下運(yùn)行,從而認(rèn)為達(dá)到節(jié)能的目的。值得注意的是,這里討論的是其中的一臺(tái)(或多臺(tái)) 壓縮機(jī)的效率,而不是指冷水機(jī)組的效率。按照常規(guī)的想法,壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)的效率應(yīng)該是50 %～90 %左右。當(dāng)壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)在低于50 %的情況下工作時(shí)效率急劇下降。單機(jī)頭冷水機(jī)組的負(fù)荷變化量大,調(diào)節(jié)范圍廣,根據(jù)實(shí)際負(fù)載的變化,單機(jī)頭冷水機(jī)組能隨之改變,可以節(jié)省部分耗電量。

冷負(fù)荷在60 %～80 %時(shí),機(jī)組冷凝器和蒸發(fā)器增加了換熱余量,即增加了冷凝器和蒸發(fā)器的相對換熱面積,同時(shí)冷卻塔的相對散熱面積也增大,這樣就減小了制冷劑和冷凍水、空氣和冷卻水的換熱溫差,使機(jī)組的冷凝溫度下降、蒸發(fā)溫度升高,從而提高機(jī)組的效率,降低用戶使用成本。當(dāng)機(jī)組60 %冷負(fù)荷時(shí)zui省電,單位冷噸耗電為0. 6 kW/ ton ,此時(shí)機(jī)組的能效比為5. 80 。

對于多機(jī)頭冷水機(jī)組,由于各制冷系統(tǒng)通常各自獨(dú)立,每臺(tái)壓縮機(jī)很難利用整個(gè)機(jī)組的冷凝器和蒸發(fā)器面積。例如,有兩個(gè)壓縮機(jī)頭的機(jī)組,當(dāng)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷下降到50 %時(shí),關(guān)閉一臺(tái)壓縮機(jī),而只讓其中的一臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),此時(shí),正在運(yùn)行的壓縮機(jī)無法利用關(guān)閉側(cè)的冷凝器和蒸發(fā)器的面積。正在運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)實(shí)際上還是在滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行,這將導(dǎo)致多機(jī)頭機(jī)組的部分負(fù)荷效率的下降。

2、機(jī)組可靠性

用戶能否正常使用空調(diào)系統(tǒng),機(jī)組的可靠性是十分重要的。那么機(jī)組的可靠性是如何計(jì)算的呢?根據(jù)美國ASHRAE 協(xié)會(huì)1999 年的應(yīng)用手冊第37. 2 條,機(jī)組的靠性R = R1 ·R2 ·R3 ·?·Rn 。其中Rn 代表機(jī)組關(guān)鍵零部件的可靠性。當(dāng)機(jī)組使用多個(gè)壓縮機(jī)時(shí),機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)部件加倍或者更多。

機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)部件越多,機(jī)組的可靠性越差。因?yàn)樵谕瑯拥募夹g(shù)水平下,機(jī)組的故障率和機(jī)組的零部件、控制系統(tǒng)的控制對象數(shù)量呈正比。單機(jī)頭機(jī)組配置一套制冷系統(tǒng)及單個(gè)控制元件,控制對象少,控制準(zhǔn)確性高,因此機(jī)組的可靠性較高、使用壽命較長。多機(jī)頭的機(jī)組中,配置多個(gè)壓縮機(jī),一套控制器要控制多個(gè)控制元件,由于系統(tǒng)復(fù)雜,設(shè)備繁多,所以機(jī)組的可靠性相對要低、使用壽命相對較短些。基于此情況,部分生產(chǎn)廠家改進(jìn)設(shè)計(jì)方法,使每個(gè)機(jī)頭可相對獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn),降低單個(gè)系統(tǒng)的故障對整機(jī)的影響。

3、負(fù)荷調(diào)節(jié)情況

對于大冷量的單機(jī)頭螺桿機(jī)組而言,生產(chǎn)廠家一般采用精心設(shè)計(jì)的滑塊,在15 %～100 %的冷量范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié),既為用戶提供舒適的空調(diào)環(huán)境,同時(shí)又節(jié)約能源。在冷凍機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)中,對于不同的工況,均能保持冷凍機(jī)的率運(yùn)轉(zhuǎn)。在多機(jī)頭的機(jī)組中,制冷量為分級調(diào)節(jié),一般是通過壓縮機(jī)的啟停來實(shí)現(xiàn)制冷量調(diào)節(jié),因此負(fù)荷調(diào)節(jié)效果差。同時(shí),由于多機(jī)頭的機(jī)組在負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí),往往是通過壓縮機(jī)的啟停來操作,這樣一方面影響了調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性;另一方面,壓縮機(jī)的的頻繁啟停對壓縮機(jī)乃至整個(gè)機(jī)組的使用壽命都會(huì)有極大的負(fù)面影響。

4、啟動(dòng)電流對其他用電設(shè)備的影響

在一定的空調(diào)負(fù)荷條件下,多機(jī)頭機(jī)組在啟動(dòng)的時(shí)候可以做到多個(gè)機(jī)頭先后啟動(dòng),這樣由于較小機(jī)頭的啟動(dòng)電流較小,所以多機(jī)頭機(jī)組會(huì)在這一點(diǎn)上有良好的表現(xiàn)。

譬如:單個(gè)大機(jī)頭的啟動(dòng)電流為500 A ,運(yùn)行電流為150 A ;兩個(gè)小機(jī)頭的啟動(dòng)電流分別為300 A ,運(yùn)行電流為100 A。那么在啟動(dòng)時(shí):單機(jī)頭的啟動(dòng)電流= 500 A ;多機(jī)頭的一次啟動(dòng)電流= 300 A ,二次啟動(dòng)電流 ;從上面的簡易計(jì)算中可以得知,采用多機(jī)頭的機(jī)組,如果已經(jīng)有部分壓縮機(jī)在運(yùn)行之中,在再次啟動(dòng)其他壓縮機(jī)時(shí),整個(gè)機(jī)組的電流并不是如想象中的那樣有優(yōu)勢,并且機(jī)組的壓縮機(jī)頭越多,優(yōu)勢越小。當(dāng)然,一些對電網(wǎng)內(nèi)電流波動(dòng)十分敏感的用戶,在機(jī)組選型時(shí)可以把多機(jī)頭機(jī)組作為選擇的條件之一。

螺桿式冷水機(jī)

5、現(xiàn)場安裝和維護(hù)保養(yǎng)

在冷量相同的情況下,單機(jī)頭螺桿機(jī)組的體積相對要小些,故安裝靈活方便。由于冷卻、冷凍水的接口少,所以現(xiàn)場安裝時(shí)單機(jī)頭機(jī)組的工程量比多機(jī)頭機(jī)組要少;單機(jī)頭機(jī)組運(yùn)行可靠性高,故維護(hù)保養(yǎng)簡單。另外,多機(jī)頭的機(jī)組中,制冷管路接口多,這樣就導(dǎo)致系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)增多,增加了日常運(yùn)行的維修量。

個(gè)別生產(chǎn)廠家往往會(huì)給用戶灌輸這樣的思想:多機(jī)頭機(jī)組可以有備用機(jī)。這個(gè)觀點(diǎn)表面上很有道理,但筆者認(rèn)為有片面性。在部分負(fù)荷運(yùn)行(有待運(yùn)行的壓縮機(jī)) 時(shí),多機(jī)頭機(jī)組確實(shí)有這方面的優(yōu)勢,一旦運(yùn)行中的壓縮機(jī)出現(xiàn)故障,就可以用待機(jī)作為備用機(jī);而在滿負(fù)荷(滿負(fù)荷也是用戶zui需要冷量的時(shí)候) 的情況下,如果其中的某個(gè)壓縮機(jī)出現(xiàn)故障,那么剩余的壓縮機(jī)勢必處在超負(fù)荷狀態(tài)下長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn),空調(diào)系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)制冷量不足的情況,這顯然是不合理的。

當(dāng)單機(jī)頭冷水機(jī)組滿足不了您的制冷量的時(shí)候，冷水機(jī)廠家就會(huì)建議您采用雙機(jī)頭或者多機(jī)頭冷水機(jī)組。而且還可以將冷水機(jī)組能量調(diào)節(jié)一下，但在調(diào)節(jié)冷水機(jī)組的時(shí)候，要各別注意。

1、只有1個(gè)壓縮機(jī)的冷水機(jī)：在升溫過程中，當(dāng)顯示溫度≥設(shè)定溫度+溫差時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)壓縮機(jī)；在降溫過程中，當(dāng)顯示溫度＜設(shè)定溫度+溫差時(shí)自動(dòng)停止壓縮機(jī)。

2、有2個(gè)壓縮機(jī)的冷水機(jī)：在升溫過程中，當(dāng)顯示溫度＞設(shè)定溫度時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)1臺(tái)壓縮機(jī)，當(dāng)顯示溫度≥設(shè)定溫度+溫差時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)2臺(tái)壓縮機(jī)，在降溫過程中，當(dāng)顯示溫度＜設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)停一臺(tái)，當(dāng)顯示溫度＜設(shè)定溫度-溫差時(shí)全停。
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