螺桿式冷水機(jī)組原理

螺桿式冷水機(jī)組原理

　　螺桿式冷水機(jī)組因其關(guān)鍵部件-壓縮機(jī)采用螺桿式故名螺桿式冷水機(jī)，機(jī)組由蒸發(fā)器出來的狀態(tài)為氣體的冷媒；經(jīng)壓縮機(jī)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(jìn)入壓縮機(jī)，開始新的循環(huán)。這就是冷凍循環(huán)的四個(gè)過程。也是螺桿式冷水機(jī)組的主要工作原理。

螺桿式冷水機(jī)組應(yīng)用

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

　�。ㄒ唬╇p螺桿冷水機(jī)組制冷壓縮機(jī)（twin screw compressor）

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

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

　　容量15～無級(jí)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(dòng)軸承；開啟式設(shè)有油分離器、儲(chǔ)油箱和油泵；封閉式為差壓供油進(jìn)行潤滑、噴油、冷卻和驅(qū)動(dòng)滑閥容量調(diào)節(jié)之活塞移動(dòng)。

　

　　壓縮原理：

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

　　壓縮過程：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，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：移到排氣口，完成一個(gè)工作循環(huán)。

　�。ǘ�）單螺桿冷水機(jī)組制冷壓縮機(jī)（single screw compressor）

　　利用一個(gè)主動(dòng)轉(zhuǎn)子和兩個(gè)星輪的嚙合產(chǎn)生壓縮。它的吸氣、壓縮、排氣三個(gè)連續(xù)過程是靠轉(zhuǎn)子、星輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生周期性的容積變化來實(shí)現(xiàn)的。

　　轉(zhuǎn)子齒數(shù)為六，星輪為十一齒。

　　主要部件為一個(gè)轉(zhuǎn)子、兩個(gè)星輪、機(jī)體、主軸承、能量調(diào)節(jié)裝置。

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

　　吸氣過程：氣體通過吸氣口進(jìn)入轉(zhuǎn)子齒槽。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，星輪依次進(jìn)入與轉(zhuǎn)子齒槽嚙合的狀態(tài)，氣體進(jìn)入壓縮腔（轉(zhuǎn)子齒槽曲面、機(jī)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轉(zhuǎn)至排氣口。

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

產(chǎn)品選用要點(diǎn)

　　1. 螺桿式冷水機(jī)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. 螺桿式冷水機(jī)組的選用應(yīng)根據(jù)冷負(fù)荷及用途來考慮。對(duì)于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)工況時(shí)間較長的制冷系統(tǒng)，宜選用多機(jī)頭活塞式壓縮機(jī)組或螺桿式壓縮機(jī)組，便于調(diào)節(jié)和節(jié)能。

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

　　4. 選用冷水機(jī)組時(shí)，應(yīng)注意名義工況的條件。冷水機(jī)組的實(shí)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(jìn)水溫度、流量以及污垢系數(shù)。

　　5. 選用冷水機(jī)組時(shí)，應(yīng)注意該型號(hào)機(jī)組的正常工作范圍，主要是主電機(jī)的電流限值是名義工況下的軸功率的電流值。

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

　

常見故障及處理

　　1．高壓故障 

　　壓縮機(jī)排氣壓力過高，導(dǎo)致高壓保護(hù)繼電器動(dòng)作。壓縮機(jī)排氣壓力反映的是冷凝壓力，正常值應(yīng)在1.4~1. 6MPa，保護(hù)值設(shè)定為2.0MPa。若是長期壓力過高，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)行電流過大，易燒電機(jī)，還易造成壓縮機(jī)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(jī)組要求的冷卻水額定工況在30~35℃，水溫高，散熱不良，必然導(dǎo)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(fēng)機(jī)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(chǔ)水池的辦法予以解決。

　　(2)冷卻水流量不足，達(dá)不到額定水流量。主要表現(xiàn)是機(jī)組進(jìn)出水壓力差變�。ㄅc系統(tǒng)投入運(yùn)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(jìn)行排氣；管道過濾器堵塞或選用過細(xì)，透水能力受限，應(yīng)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(shí)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(jìn)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(jī)組進(jìn)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(yīng)定期對(duì)機(jī)組進(jìn)行反沖洗，必要時(shí)進(jìn)行化學(xué)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(jī)運(yùn)行電流也偏高。應(yīng)在額定工況下根據(jù)吸排氣壓力和平衡壓力以及運(yùn)行電流放氣，直至正常。

　　(5)制冷劑內(nèi)混有空氣、氮?dú)獾炔荒�結(jié)氣體。這種情況一般發(fā)生在維修后，抽真空不。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(bào)。由于高壓保護(hù)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(bào)。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(hù)繼電器手動(dòng)復(fù)位無效，電腦顯示“HP RESET”，或自動(dòng)消失，測壓縮機(jī)運(yùn)行電流正常，吸排氣壓力也正常。

　　2．低壓故障 

　　壓縮機(jī)吸氣壓力過低，導(dǎo)致低壓保護(hù)繼電器動(dòng)作。壓縮機(jī)吸氣壓力反映的是蒸發(fā)壓力，正常值應(yīng)在0.4~0. 6MPa，保護(hù)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(fèi)，對(duì)于回氣冷卻的壓縮機(jī)馬達(dá)散熱不良，易損壞電機(jī)。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(jī)時(shí)平衡壓力可能較高，而開機(jī)后吸氣壓力較低，排氣壓力也較低，壓縮機(jī)運(yùn)行電流較小，運(yùn)行時(shí)間較短即報(bào)低壓故障，電腦顯示“LP CURRENT”，同時(shí)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(jī)即報(bào)低壓故障，若是吸氣測壓力低于0. 2MPa，則不能開機(jī)，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(yùn)行時(shí)吸氣壓力很低，排氣壓力很高，壓縮機(jī)運(yùn)行電流也很大，同時(shí)閥溫也很低，膨脹閥結(jié)霜，停機(jī)后壓力很長時(shí)間才能恢復(fù)平衡。這種情況一般發(fā)生在低溫期運(yùn)行或每年的運(yùn)行初期，運(yùn)行一段時(shí)間后可恢復(fù)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(jī)組進(jìn)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(jìn)行排氣；管道過濾器堵塞或選用過細(xì)，透水能力受限，應(yīng)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(yīng)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(jìn)出水壓力差變大，吸氣口也會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜，因此應(yīng)定期對(duì)機(jī)組進(jìn)行反沖洗。

　　(4)電氣故障引起誤報(bào)。由于低壓保護(hù)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(bào)。

　　(5)外界氣溫較低，冷卻水溫度很低時(shí)開機(jī)運(yùn)行，也會(huì)發(fā)生低壓故障；機(jī)組運(yùn)行時(shí)，由于沒有足夠的預(yù)熱，冷凍油溫度低，制冷劑沒有充分分離，也會(huì)發(fā)生低壓故障。對(duì)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(duì)于后一種情況，則延長預(yù)熱時(shí)間，冷凍油溫度回升后一般可恢復(fù)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(gè)因素，一般它與冷媒水出水溫度差5~6℃。當(dāng)發(fā)生低閥溫故障時(shí)，壓縮機(jī)會(huì)停機(jī)，當(dāng)閥溫回升后，自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，保護(hù)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(shí)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(bào)，如閥溫線接觸不良，導(dǎo)致電腦顯示-5℃不變。

　　4．壓縮機(jī)過熱故障 

　　 

　　壓縮機(jī)馬達(dá)繞組內(nèi)嵌有熱敏電阻，阻值一般為1kΩ。繞組過熱時(shí)，阻值會(huì)迅速，超過141kΩ時(shí)，熱保護(hù)模塊SSM動(dòng)作，切斷機(jī)組運(yùn)行，同時(shí)顯示過熱故障，TH故障指示燈亮。產(chǎn)生壓縮機(jī)過熱故障的原因如下：

　　(1)壓縮機(jī)負(fù)荷過大，過電流運(yùn)行。可能的原因是：冷卻水溫太高、制冷劑充注過多或制冷系統(tǒng)內(nèi)有空氣等不凝結(jié)氣體，導(dǎo)致壓縮機(jī)負(fù)荷大，表現(xiàn)為過電流，并伴有高壓故障。

　　(2)電氣故障造成的壓縮機(jī)過電流運(yùn)行。如三相電源電壓過低或三相不平衡，導(dǎo)致電流或某一相電流過大；交流接觸器損壞，觸點(diǎn)燒蝕，造成接觸電流過大或因缺相而電流過大。

　　(3)過熱保護(hù)模塊SSM受潮或損壞，中間繼電器損壞，觸點(diǎn)不良，表現(xiàn)為開機(jī)即出現(xiàn)過熱故障，壓縮機(jī)不能啟動(dòng)。如果單元電子板故障或通信故障，也可能假報(bào)過熱故障。

　　5．通信故障 

　　電腦控制器對(duì)各個(gè)模塊的控制是通過通信線和總接口板來實(shí)現(xiàn)的，造成通信故障的主要原因是通信線路接觸不良或斷路，特別是接口受潮氧化造成接觸不良，另外單元電子板或總接口板故障，地址撥碼開關(guān)選擇不當(dāng)，電源故障都可造成通信故障。了處理的方法。