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螺杆式冷水机组的原理特点及应用

发布时间:2017-01-09 13:39:22 来源:济南高盛冷水机制造有限公司 浏览:

一、螺杆式冷水机原理:
  螺杆冷水机主要由螺杆压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀及电控系统组成,因其关键部件—压缩机采用螺杆式故名螺杆式冷水机,机组由由蒸发器出来的状态为的气体冷媒;经压缩机尽热压缩以后,变成高温高压状态。被压缩后的气体冷媒,在冷凝器中,等压冷却冷凝,经冷凝后变化成液态冷媒,再经节流阀膨胀到低压,变成气液混合物。其中低温低压下的液态冷媒,在蒸发器中吸收被冷物质的热量,重新变成气态冷媒。气态冷媒经管道重新进进压缩机,开始新的循环。这就是冷冻循环的四个过程。也是螺杆式冷水机的主要工作原理。
水冷单螺杆冷水机组制冷原图如下:

(一)双螺杆制冷压缩机
    双螺杆制冷压缩机是一种能量可调式喷油压缩机。它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠机体内的一对相互啮合的阴阳转子旋转时产生周期性的容积变化来实现。一般阳转子为主动转子,阴转子为从动转子。
   主要部件:双转子、机体、主轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置。
  容量15~100%无级调节或二、三段式调节,采取油压活塞增减载方式。常规采用:
  径向和轴向均为滚动轴承;开启式设有油分离器、储油箱和油泵;封闭式为差压供油进行润滑、喷油、冷却和驱动滑阀容量调节之活塞移动。

压缩原理:
  吸气过程:气体经吸气口分别进入阴阳转子的齿间容积。
  压缩过程:转子旋转时,阴阳转子齿间容积连通(V型空间),由于齿的 互相啮合,容积逐步缩小,气体得到压缩。
  排气过程:压缩气体移到排气口,完成一个工作循环。
(二)单螺杆制冷压缩机
  利用一个主动转子和两个星轮的啮合产生压缩。它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠转子、星轮旋转时产生周期性的容积变化来实现的。
  转子齿数为六,星轮为十一齿。
  主要部件为一个转子、两个星轮、机体、主轴承、能量调节装置。
  容量可以从10%-100%无级调节及三或四段式调节。

压缩原理:
  吸气过程:气体通过吸气口进入转子齿槽。随着转子的旋转,星轮依次进入与转子齿槽啮合的状态,气体进入压缩腔(转子齿槽曲面、机壳内腔和星轮齿面所形成的密闭空间)。
  压缩过程:随着转子旋转,压缩腔容积不断减小,气体随压缩直至压缩腔前沿转至排气口。
排气过程:压缩腔前沿转至排气口后开始排气,便完成一个工作循环。由于星轮对称布置,循环在每旋转一周时便发生两次压缩,排气量相应是上述一周循环排气量的两倍。
 
二、单螺杆制冷压缩机与双螺杆制冷压缩机特点之比较
双螺杆制冷压缩机的特点: 
1、需喷油压缩(也可采用少量喷液)。一旦失油时可能产生金属与金属的啮合摩擦,影响运行和转子寿命。
2、转子径向负荷及轴向推力大,尤其是轴向推力非常大,需体积和强度大的轴承或平衡活塞来抵消轴向力,轴承使用寿命受影响。
3、油不仅用于螺杆阴阳转子之间之冷却、密封,并作润滑及动力传递(25~60%的动力)。运行时一般需持续起动油泵。油耗量大,油路系统复杂。
4、一般轴承寿命为20,000~30,000小时,30,000小时即需大修。
5、主要部件仅为活塞式制冷压缩机的十分之一。
6、单级压缩比高。低温工况时可以采取独有的经济器结构,节能性好,但成本相应有所提高。
7、压缩机效率比单螺杆略高。
8、单机头最大制冷量较单螺杆大。
9、对液击不敏感,可以湿行程运转。
单螺杆压缩机之主要特性及优点:
1、使用寿命长,可靠性极高。
  基于下列理由故有很长耐用寿命(一般25年以上):
(a)螺杆转子与星轮间的啮合压缩为金属与非金属。转子材料为六齿钢制涂铝保护层,星轮为十一齿52层增强纤维复合强化材料。可以实现柔性零间隙接触密封。
(b)零部件及易损件极少,主要运动部件仅为五件,一个转子,两个星轮,两个滑阀。
(c)由于转子径向和轴向受力完全平衡,故轴承径向和轴向推力极小,轴承可靠性极高,轴承设计寿命达100,000小时,为双螺杆的3~5倍。
(d)运转时采取喷液取代喷油,密封、润滑和冷却效果更好,啮合阻力低, 具有经济有效之润滑。无油润滑方式,不需要复杂的油路系统,只须少量冷冻机油,油路较双螺杆简明。
(e) 20,000小时后方需检查,30,000~40,000小时后方需较大保养。星轮可以单独拆卸,维修简便。
(f)由于星轮处于一种柔性承载状态,可以调整它与主转子之间的间隙,所以液击不敏感,可以湿行程运转。
(g)半封闭单螺杆电机液体冷却,保持长期冷却状态,电机寿命长。
(h)由于转子受力平衡,轴封负荷极度小,寿命长,远高于双螺杆压缩机轴封寿命。
2、效率高。
(a)转子与星轮的"零间隙"配合,最大程度减小泄漏损失和压力损失,效率大幅度提高。
(b)半封闭单螺杆电机液体冷却,电机效率高。
3、由于六齿转子与十一齿星轮啮合时分散和减少了排气脉动,从而使排气平稳,加上交替啮合又有效地排除正弦波音,所以噪音低沉、易隔音。一般比同级双螺杆低0.8~5dB(A)(3ft)。
4、运转时极度平稳,振动值低于0.14Ips。双螺杆压缩机则明显高于此值。
5、现场便于维修,可从顶部或底部拆卸星轮进行维修。目前仅有CARRIER的23XL系列声称其产品也便于维修服务。 
 
三、螺杆式冷水机的应用:
  螺杆式冷水机的功率与相比涡旋式的相对较大,主要应用于中心空调系统或大型产业制冷方面
产品选用要点:
  1. 螺杆式冷水机组的主要控制参数为制冷性能系数,额定制冷量,输进功率以及制冷剂类型等。
  2. 冷水机组的选用应根据冷负荷及用途来考虑。对于低负荷运转工况时间较长的制冷系统,宜选用多机头活塞式压缩机组或螺杆式压缩机组,便于调节和节能。
  3. 选用冷水机组时,优先考虑性能系数值较高的机组。根据资料统计,一般冷水机组全年在100% 负荷下运行时间约占总运行时间的1/4 以下。总运行时间内100%、75%、50%、25% 负荷的运行时间比例大致为2.3%、41.5%、46.1%、10.1%。因此,在选用冷水机组时应优先考虑效率曲线比较平坦的机型。同时,在设计选用时应考虑冷水机组负荷的调节范围。多机头螺杆式冷水机组部分负荷性能优良,可根据实际情况选用。
  4. 选用冷水机组时,应留意名义工况的条件。冷水机组的实际产冷量与下列因素有关:
  a) 冷水出水温度和流量;
  b) 冷却水的进水温度、流量以及污垢系数。
  5. 选用冷水机组时,应留意该型号机组的正常工作范围,主要是主电机的电流限值是名义工况下的轴功率的电流值。
  6. 在设计选用中应留意:在名义工况流量下,冷水的出口温度不应超过15℃,风冷机组室外干球温度不应超过43℃。若必须超过上述范围时,应了解压缩机的使用范围是否答应,所配主电机的功率是否足够。