永磁同步变频离心式冷水机组的研制及性能分析

磁悬浮离心式冷水机组市场调研报告目录序言 (1)1、磁悬浮与磁悬浮变频离心式空调主机 (4)1.1 磁悬浮技术 (4)1.2 磁悬浮轴承与磁悬浮压缩机 (4)1.3 磁悬浮变频离心式冷水机组 (5)1.3.1 磁悬浮无油满液式水冷冷水机组 (7)1.3.2 磁悬浮变频模块机组 (7)2、主要企业产品名录与案例介绍 (8)2.1 海尔 (8)2.3.1 企业简介 (8)2.1.2 产品名录 (9)2.1.3 应用案例 (10)2.2必信 (12)2.2.1 企业简介 (12)2.2.2 产品名录 (13)2.2.3 应用案例 (13)3 总结 (16)3.1 理论体系 (16)3.1.1磁悬浮压缩机 (16)3.1.2 磁悬浮离心式冷水机组 (18)3.2 节能依据 (19)3.3 计算方法 (20)3.3.1 用于新建建筑时 (20)3.3.2 用于既有建筑改造时 (20)3.4 纵向对比 (20)3.5 横向对比 (22)序言在电制冷空调系统中,按照承担室内负荷的介质不同,中央空调系统可分为全空气系统、全水系统、空气-水系统和制冷剂系统.除制冷剂系统外,其他三种中央空调系统的主机都为冷水机组.而按照压缩机形式的不同,冷水机组可分为活塞式、螺杆式、离心式和模块化冷水机组.四种冷水机组的性能对比如下表所示：活塞式冷水机组由于固有的缺陷,目前已经很少使用.既有和新建建筑中广泛使用的是螺杆式、离心式和模块化冷水机组.在既有建筑,特别是使用年限超过10年的建筑中,冷水机组存在以下几个方面的问题：1、设计不严谨,机组选型偏大这个问题主要是由于中央空调设计阶段,负荷计算不严谨,导致机组选型偏大.普通冷水机组调节能力较差,一般在50%~80%的负载率时能效比较高.选型偏大导致冷水机组长期处于低负载率条件下运行,能效比低,电能浪费严重.2、机组老化严重,能效比低运行条件恶劣,围护保养不到位,是冷水机组普遍存在的问题,带来的后果就是冷水机组老化严重.此外,普通冷水机组必须采用润滑油,而润滑油不可避免的进入制冷循环,影响换热器换热,降低机组制冷量和能效比.据统计,当制冷系统含油量为4%时,机组能效比降低9%,而当含油量增大到7%时,能效比将下降13%.普通冷水机组每年制冷量衰减为3%~8%.3、使用淘汰冷媒,环保性差R22由于对臭氧层有破坏作用而面临被淘汰的命运,根据最新的《蒙特利尔协议》规定,中国到2015年停止以R22为制冷剂的机组,每年生产的R22只能用于旧机组的维护,到2030年彻底淘汰R22.以R22为制冷剂的冷水机组,在既有建筑中央空调系统中占有较大比重,特别是使用年限超过10年的建筑,其冷水机组基本使用的是R22.4、机组故障率高,维保费用严重.机组老化严重以与必须使用润滑油导致冷水机组故障率高,维保费用高.冷水机组一般两年左右就要更换一次润滑油和制冷剂,还需要对换热器进行清洗,以确保机组安全、高效运行.而这些维保工作不仅需要人力和财力,对于机组本身也是一种伤害.此外,某些冷水机组在设计时选用的就是能效较差的设备,特别是冷冻水泵和冷却水泵；过渡季节运行时,机组需要对润滑油进行预热才能运行.因此,冷水机组节能改造势在必行.普通冷水机组应用与建筑改造时往往面临以下几个方面的问题：1、工程量大、改造时间长,改造费用高传统冷水机组由于尺寸、重量大,改造时往往需要破坏原有机房的围护结构,工程施工量大,改造时间长,改造费用高；2、大型设备〔吊车等〕进场困难高层和超高层建筑冷水机组改造时,往往需要使用吊车等大型设备将机组吊装至指定位置,这就要求建筑所在地有大型设备进场的条件；3、影响正常营业,扰民1、磁悬浮与磁悬浮变频离心式空调主机磁悬浮空调的核心在于磁悬浮压缩机,而磁悬浮压缩机的核心在于磁悬浮轴承.磁悬浮轴承技术是国际上20世纪60年代中期开始研究的一项支撑技术.它是利用电磁力使转轴稳定悬浮起来的一种新型轴承,是集转子动力学、机械学、力学、控制工程、电磁学、电子学和计算机科学于一体的最具代表性的机电一体化产品.1.1 磁悬浮技术1937年,德国工程师Kemper申请了第一个磁悬浮技术专利,他认为要使铁磁体实现稳定的磁悬浮,必须根据物体的悬浮状态不断地调节磁场力的大小,即采用可控电磁铁才能实现,这一思想成为这之后开展磁悬浮列车和磁悬浮轴承研究的主导思想.利用磁场力使物体沿着一个轴或几个轴保持在一定位置的技术措施,磁悬浮系统由转子、传感器、控制器和执行器4个部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分.当转子受到某个方向的干扰而偏离其参考位置时,传感器检测出转子偏离参考点的位移,作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号,然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流,控制电流在执行磁铁中产生磁力,从而驱动转子返回到原来平衡位置.因此,不论转子受到哪个方向的扰动,转子始终能处于稳定的平衡状态.1.2磁悬浮轴承与磁悬浮压缩机磁悬浮轴承是磁悬浮变频离心式冷水机组的核心部件之一,其构造如图1所示：在轴与轴承之间存在两个磁场：第一个是永磁体,保证轴和轴承之间不接触,可以保持30年磁性不消除,30年之内不用大修.另一个是电磁场——数字式控制系统,每分钟600万次的测试,时刻保证轴不偏离中心,并且在检测到偏心时与时修正偏心距,使轴的位置偏移量被限制在0.007mm之内,确保压缩机的高可靠性.无油离心式磁悬浮压缩机是一种完全不需要润滑油的压缩机,轴承并非是机械轴承而是磁悬浮轴承,利用磁铁"异性相斥〞的原理,轴承内径与轴的外径同极,使得轴承的内径与轴相互之间不接触.电动机、驱动轴以与离心叶轮都由磁悬浮轴承托起,处于没有直接接触的悬浮状态,因此消除了机械摩擦,在实际运行中,轴与轴承之间仅有气流摩擦,而气流摩擦损失只是机械摩擦损失的2%,大大减小了摩擦力,并且能够大幅度降低噪音.不仅如此,磁悬浮技术还可以减少机械摩擦所产生的效率损失、震动和噪音等问题.磁悬浮压缩机转轴的转速可高达1.8万至4.8万转,而普通压缩机转轴的转速最高只能达到8000转.磁悬浮压缩机转轴的高转速减小了叶轮半径,一般叶轮半径只有5~8cm,大大节省了空间,这样磁悬浮压缩机就能放到模块化冷水机组中,形成单压缩机配单板换的模块化系统.而且由于系统没有润滑油,因此省去了油泵、供油系统,同时也避免了润滑油对换热器换热效率的不利影响.传统压缩机最多只能做到从制冷剂中分理出96.5%的润滑油,而剩下的至少3.5%的润滑油会带来至少8%的冷量损失,不仅如此,90%的压缩机烧毁都是由于润滑油失效.在磁悬浮压缩机内部配有专门针对电动机冷却的冷却环路,保证电动机不会因为长时间的运行,烧毁而出现事故或是温度过高会造成损失等问题.在实际运行中磁悬浮压缩机还有以下两个优点：1、磁悬浮压缩机的启动为软启动,启动电流仅为0~6A,传统压缩机的启动电流需要200~600A.而且在实际运行中磁悬浮模块化冷水机组多个模块式顺利启动,没有冲击电流,前一个启动平稳后下一个才启动,使得运行更安全；2、在突然断电时,压缩机中电容器中的电可以保证转轴速度缓慢减小直至为零,避免了突然停运对压缩机的损坏.1.3磁悬浮变频离心式冷水机组澳大利亚捷丰公司于20##的美国Chicago ASHRAE/AHR展览上首次磁悬浮离心式空调这一高新技术产品,并获得Energy Innovation奖.经过10多年的发展,包括麦克维尔、约克、阿拉斯加等一批国外企业均开发了自己的磁悬浮离心式空调.国内方面,海尔于20##率先推出磁悬浮离心式空调,在此之后,格力、美的、必信等公司也相继推出自己的磁悬浮空调产品.目前已经量产并在工程上得到应用的磁悬浮变频离心式空调包括磁悬浮变频冷水机组、磁悬浮变频模块机组、磁悬浮热泵机组.磁悬浮离心式冷水机组是一种高效率的机组,使用的制冷剂为R134a环保冷媒,它使用到的是磁悬浮无油离心式压缩机,是一种两级压缩机械循环的压缩机,在第一级压缩机腔和第二级压缩机腔之间,具有一个中间吸气接口,它可以吸入一股中间压力的制冷剂,实现经济器循环.以此为基础,采用了经济器制冷循环,在蒸发器和冷凝器之间安装一个经济器,经冷凝器冷凝过的液体冷媒被分成两个回路,一个回路的冷媒通过一个膨胀阀节流后,在经济器中对另外一个回路多的液体冷媒进行再冷却,提高将要进入蒸发器的这部分冷媒的过冷度,而膨胀阀节流的冷媒在经济器内完全蒸发后,由压缩机中间吸气口回到压缩机.经济器循环可以在几乎不增加压缩机功率的情况下,提高机组的制冷量,使机组达到更高的效率.磁悬浮离心式冷水机组的COP能达到7以上,而传统机组的COP只能达到5~6.在最新的改造中,磁悬浮离心式冷水机组的COP值已经达到8.磁悬浮机组于普通机组的对比如下表所示：表2磁悬浮机组于普通机组对比1.3.1 磁悬浮无油满液式水冷冷水机组磁悬浮水冷冷水机组的蒸发器和冷凝器均采用满液式高效换热器,根据工程应用需要,还可以设计成双回路双机串联、单回路双机并联,双回路双机并联,双回路四机并联等多种形式.使用的制冷剂为R134a环保冷媒,可实现的制冷量X围为92~1500RT.当以土壤或敞开睡眠〔湖水、河水〕等作为热源时,机组可实现制热运转.可应用在酒店、办公楼、医院、地铁站、商场等场合,并且可以在对温度有严格要求的工业冷却场合.1.3.2 磁悬浮变频模块机组磁悬浮变频模块机组采用模块化设计,一般有不少于3种不同规格的冷量模块,工程应用中可根据需要选择不同的模块进行组合.在超高层建筑的改造过程中,模块式磁悬浮离心机组可以充分发挥磁悬浮机组重量轻、尺寸小的优点,机组可通过电梯直接运送至机房,可以实现的冷量X围为92~1800RT.这种机型可广泛应用在酒店、办公楼、商场、医院、地铁站等公共场合,也可用在对温度有特殊要求的工业场合.2、主要企业产品名录与案例介绍本次调研的企业为海尔和必信,主要调研内容包括企业简介、企业产品名录以与工程应用案例.2.1海尔2.3.1 企业简介海尔创立于1984年,经过30年创业创新,从一家资不抵债、濒临倒闭的集体小厂发展成为全球白电第一品牌.海尔秉承锐意进取的海尔文化,不拘泥于现有的家电行业的产品与服务形式,在工作中不断求新求变,积极拓展业务新领域,开辟现代生活解决方案的新思路、新技术、新产品、新服务,引领现代生活方式的新潮流,以创新独到的方式全面优化生活和环境质量.海尔磁悬浮产品包括水冷冷水式、水地源热泵式、风冷冷水式和模块式四个系列.其中模块式机组包括100、125、150RT三种模块,可根据实际需要进行不同组合,可以实现的制冷量X围为100~1800RT.联系方式：：中国##海尔路1号海尔工业园内, 266101：9999haier ：0086-4006-999-999经销商：中港海通能源科技发展〔〕##__马经理：156********通过与经销商沟通,获取以下信息：海尔磁悬浮机组可以实现主机40%~50%的节能率,系统30%~40%的节能率,冷冻水出水温度4~18°C可调.主机造价约为1元/kcal,约合860元/kW,要求经销商出改造方案时,应向对方提供现有设备台账资料、设备运行情况,机房图纸、主机基础情况以与现场施工条件.自下单之日起,约70天可以完成改装〔包括主机生产、运输50天,根据现场施工条件,安装需要10天左右,调试工作历时10天左右〕,并免费服务两年.付款方式为：下单时付款30%,其余70%于验收完成后付清.中港海通公司提供技术支持,并负责培训客户人员操作方面的知识.我公司可以与中港海通公司进行买卖层面上的合作,并可以在主机上进行贴牌,但需注明改造字样.2.1.2 产品名录1、水冷冷水式适用X围：城市综合体、工厂车间、宾馆酒店、办公室、轨道交通等.目前主要用在新建建筑中.适用面积：3000m2~可选机型：LSBLX100~600/R4<BP>标准产品：125RT~750RT非标定制：最大到1500RT技术参数：外机型号：/电源：三相380V 50Hz制冷量〔kW〕：352~2150机身重量〔kg〕：2320~8900尺寸：2409*1125*2191~4803*2260*21912、水地源热泵磁悬浮离心机组适用X围：城市综合体、工厂车间、宾馆酒店、办公楼、轨道交通等.适用面积：5000m2~可选机型：LSBLX100~600/R4<BP>技术参数：外机型号：电源：三线380V 50Hz制冷量：352/528/715/915/1100/1240/1630/2150制热量：/重量：2320/4510/6700/8900尺寸：2495*1170*2100/4400*1170*2100/4615*1170*2100/5100*2260*21002.1.3 应用案例1、##凯芙建国酒店项目简介：凯芙建国酒店占地面积90000 m2,建筑面积19860 m2,其中客房面积为9440 m2,餐饮商务面积10410 m2,豪华客房、标准客房以与套房172间,20##6月投入使用.选用设备：海尔磁悬浮变频离心式冷水机组LSBLX300/R4<BP>*2,冷冻水出水温度为7~18°C可调；使用情况：目前已经稳定运行4年,项目的整体方案比同类建筑节能49.74%；2、##招商地产总部大楼项目简介：##招商地产总部办公楼,位于##市蛇口海上世界太子路与工业三路交汇处.主体部位为五层,一层为车库、档案室与食堂,二～四层为办公区域,五层为新增楼层,全部采用玻璃幕墙搭建,主要用作会议室、活动室、展览室等.建筑物北部设立前庭,中部设中庭,前庭连接2、3、4层,中庭连接2、3、4、5层.总建筑面积约21000平方米,其中,一层5940平方米,二层5045平方米,三层3876平方米,四层3908平方米,五层3191平方米.空调面积共15600平方米.设备情况：选用海尔磁悬浮变频离心式冷水机组LSBLX360/R4<BP>,采用18度高温出水,配合干式风机盘管进行温湿度独立调节.运行情况：目前已稳定运行4年,项目的整体方案比同类建筑节能60%,是国家建设部和发改委评选的35个节能示X项目之一,也是##是目前唯一的既是可再生能源示X项目,又是旧建筑改造示X项目.3、世贸工三项目简介：世茂·工三位于##区三里屯工体北路,紧邻使馆区、朝外商务区、燕莎商圈和CBD等黄金区域.世茂·工三南临工人体育场北路,东临新东路,北靠幸福中路,西侧为幸福村三巷.世茂·工三,是世茂集团动用30亿元巨资打造的集品牌商业、酒店式服务公寓、甲级精装写字楼于一体的市中心地标综合体.总占地面积近4万平方米,其中建设用地近3万平方米,总建筑面积为21.2万平方米<其中地上面积为13.5万平方米,地下面积为7.7万平方米>.设备情况：原先采用3台普通离心机组,总负荷7032kW.负荷低于50%的情况下,其运行时间占总运行时间86%,改造方案为300冷吨磁悬浮离心机1台+普通离心机组2台,总负荷6866kW.投资回收分析：常规方案价格为312万,改进方案为370万,增加58万,每年可节省电费21万元左右,故静态投资回收期为58/21≈2.76年.2.2必信2.2.1 企业简介##必信空调##成立于20##7月,创立之初旨在致力于研发、生产高端中央空调系统.公司的几位骨干,通过多年工作学习的技术研究积累,积极响应国家节能减排政策的号召,怀着打造超高效节能空调系统的梦想,创立了##必信空调##.公司位于##高新区科技城,地处美丽的太湖之滨,拥有自己的研发中心和制造工厂.我们的管理团队来自世界500强企业,执行外企尊重人性、鼓励员工终生学习的企业文化.通过几年的发展,怀着共同的理想,越来越多的年轻人投入必信空调.公司已获得专利50余项,每年新增专利数十项,是世界上拥有磁悬浮离心式冷水机组专利最多的公司.公司坚持自主创新,保持技术领先优势.截止20##,公司已获得国家高新技术企业,##省民营科技企业等称号,产品均获得高新技术产品认证.公司地址：地址：##省##高新区科技城金沙江路158号：：4008506998或0512-********-8003：0512-********：salesbse业务沟通：__杨经理：137********：yangmingbse通过与经销商沟通,获取以下信息：必信磁悬浮机组可以实现主机40%~50%的节能率,系统30%~40%的节能率,冷冻水出水温度3~18°C可调.主机造价约为1元/kcal,约合860元/kW,要求经销商出改造方案时,应向对方提供现有设备台账资料、设备运行情况,机房图纸、主机基础情况以与现场施工条件.自下单之日起,约90天可以完成改装〔包括主机生产、运输70天,根据现场施工条件,安装需要10天左右,调试工作历时10天左右〕,并免费服务18个月〔自验收之日算起〕.付款方式为：下单时付款30%,其余70%于验收完成后付清.必信公司提供技术支持,并负责培训客户人员操作方面的知识.我公司可以与必信公司进行战略合作,并可以在主机上进行贴牌.2.2.2 产品名录必信公司磁悬浮机组包括磁悬浮无油变频离心式冷水机组与磁悬浮无油变频离心式模块机组两大类.1、磁悬浮无油变频离心式冷水机组包括双回路双机串联、单回路双机并联、双回路双回路双机并联、双回路四机并联等多种形式,可实现的制冷量X围是250~4500kW,使用的制冷剂为R134a 环保冷媒,型号为BSMW-0250~BSMW-4500.2、磁悬浮无油变频离心式模块机组包括71RT、92RT、128RT、149RT、175RT共五个冷量模块,对应型号为BMMW-0250、BMMW-0325、BMMW-0450、BMMW-0525、BMMW-0615,其中BMMW-0615可实现最多7台并联,其余型号最多可实现8台并联.可实现的制冷量X围为250~4500kW,使用的制冷剂为R134a环保冷媒.2.2.3 应用案例一、##市相城区"在水一方〞大酒店1、应用类型与项目信息本项目为酒店改造应用,酒店为四星级标准依水而筑,建筑面积为36000m2.2、原有设备与应用特点空调制冷为200天×24小时运行,负荷随入住率与天气情况而定.酒店原采用6台180RT日立螺杆机,使用年限接近10年,存在的主要问题为能耗与维修费用高.改造方案：采用六台BSMW-0525〔150RT〕机组代替原180RT机组,实测实际现场冷量相当.经##节能处第三方夏季监测节省用电13万kW·h,节能率为55%.二、##金城酒店1、应用类型与项目信息本项目为新建项目,酒店为私人业主酒店,建筑面积为20000m2.2、项目特点空调运行时间为200天×24小时,需要采用冷水机组,但是没有机房,而且要控制屋顶噪音；楼高100m,且无法吊装.应对方案：采用2台BMMW-0450〔128RT〕和3台BMMW-0525〔149RT〕磁悬浮模块式冷水机组共5台,组合成700RT 集成冷站,总重5吨,占地仅5m2.节省空间费用、噪音潜在风险和运行费用.三、X家港爱康大厦1、应用类型与项目特点本项目为商业办公楼改造项目,项目建筑面积为600005m2.2、原有设备与运行特点原空调系统设计负荷较大,为2500RT,实际运行负荷与设计值偏差较大.选用两台1000RT大型离心机组,负荷调分能力较差,易喘振；建筑同时使用率较低,使用时间间隔较长.业主需要较为合理的设备配置,较为优化的机房运行管理方案以与较低的全年运行费用；3、改造方案采用磁悬浮满液式冷水机组BSMW-2000一台,制冷量为569RT,工作区为离心机组的一半以下,能够有效避免大离心机组发生喘振；在建筑负荷较低时,不需要开启大机组,充分发挥磁悬浮机组部分负荷优势.四、##西郊宾馆1、应用类型与项目信息本项目为酒店改造应用.##西郊宾馆为##最大的五星级花园别墅式国宾馆,占地1200亩.2、原有设备与运行特点空调运行时间为200天×24小时,负荷随住房率和天气情况而定.原来采用定频特灵和国祥螺杆机6台,已有六到十年历史,能耗与维修费用高,冷却水温度较低时无法启动.3、改造方案采用两台BSMW-1060〔301RT〕机组来代替原90万大卡机组两台,节能率接近50%.五、##浦东假日酒店1、应用类型与项目信息本项目为酒店改造项目,##浦东假日酒店为一家四星级商务酒店,建筑类型为超高层建筑.2、原有设备与运行特点空调运行时间为250天×24小时,负荷随住房率和天气情况而定.酒店原空调设备为YORK螺杆机组,运行效率低,能耗高,而且替换时无法吊装到屋顶.3、应对方案采用五台BMMW-0525〔149RT〕模块机组替代原机组,设备通过电梯运输到屋顶,节能率高达50%.六、##皇冠假日酒店1、应用类型与项目信息本项目为酒店改造项目,##皇冠假日酒店为一家五星级商务酒店,建筑类型为超高层建筑.2、原有设备与运行特点空调运行时间为250天×24小时,负荷随住房率和天气情况而定.酒店原空调设备为YORK螺杆机组,运行效率低,能耗高,而且替换时无法吊装到屋顶.3、应对方案采用五台BMMW-0525〔149RT〕模块机组替代原机组,设备通过电梯运输到屋顶,节能率高达50%.3 总结本章从理论体系,节能依据,计算方法,纵向、横向对比四个方面进行总结. 3.1 理论体系3.1.1磁悬浮压缩机磁悬浮压缩机是目前世界上最先进的压缩机,目前在市场上应用的磁悬浮压缩机基本为Danfoss TURBOCOR系列压缩机.磁悬浮压缩机的核心是磁悬浮轴承,利用磁铁"异性相斥〞的原理,轴承内径与轴的外径同极,使得轴承的内径与轴相互之间不接触.电动机、驱动轴以与离心叶轮都由磁悬浮轴承托起,处于没有直接接触的悬浮状态,因此消除了机械摩擦,在实际运行中,轴与轴承之间仅有气流摩擦.通过调节轴承的电磁力,转轴被定位在轴承的中心位置旋转,轴与轴承的间距仅为0.5mm,10个位置传感器以600万次/分钟的频率探测轴承三相位置并反馈给压缩机控制〔BMCC〕,传感器能感测到0.0005mm的位移而做相应的调整.磁悬浮压缩机是一种两级压缩机械循环的压缩机,在第一级压缩机腔和第二级压缩机腔之间,具有一个中间吸气接口,它可以吸入一股中间压力的制冷剂,实现经济器循环.以此为基础,采用了经济器制冷循环,在蒸发器和冷凝器之间安装一个经济器,经冷凝器冷凝过的液体冷媒被分成两个回路,一个回路的冷媒通过一个膨胀阀节流后,在经济器中对另外一个回路多的液体冷媒进行再冷却,提高将要进入蒸发器的这部分冷媒的过冷度,而膨胀阀节流的冷媒在经济器内完全蒸发后,由压缩机中间吸气口回到压缩机.经济器循环可以在几乎不增加压缩机功率的情况下,提高机组的制冷量,使机组达到更高的效率.磁悬浮离心式冷水机组的COP能达到7以上,而传统机组的COP只能达到5~6.在最新的改造中,磁悬浮离心式冷水机组的COP值已经达到8.磁悬浮压缩机的特点在于：1. 压缩机无油运行,无油运行的好处包括：➢磁悬浮压缩机的轴与轴承不接触,不需要润滑油进行润滑,从而实现压缩机无油运行；。

试析离心式冷水机组变频调速的节能效果一、前言离心式冷水机组运用于中央空调系统中具有明显的优势，在功能上，离心式冷水机组的单机制冷量大；在体积方面，离心式冷水机组结构紧凑，不仅重量轻，而且占地面积较小；在运行方面，离心式冷水机组运行平稳，工作可靠，且其运行产生的振动幅度小，噪音小。

但是，由于我国部分地区的中央空调负荷会随着季节的温度变化、昼夜温度的变化而变化，而当前的离心式冷水机组运行调节对机组的节能效果不明显，常常导致中央空调常年运行的费用居高不下的情况。

本文通过选用型号为YKCECEQ75COF的约克离心机进行变频节能效果分析，以得出离心式冷水机组变频调速后节能效果的结论。

二、离心式冷水机组变频调速装置运行原理离心式冷水机组变频调速装置也可被称为VSD，其主要运用独特的控制逻辑，通过将导流叶片开关度和电机转速进行同步调节，最终实现变频调速的目的。

导流叶片能够让叶轮进口的制冷剂的绝对速度有预旋，因此可以调节能量头，并且能通过让流量改变以实现调节制冷量的作用[1]。

在对导流叶片进行调节后，能够使压缩机可以在最大压头下的任何一个点上运行。

若离心式冷水机组负荷降低，则导流叶片就会关闭，进而使离心式冷水机组的负载减轻。

通过进口导叶调节，能够让喘振点在极小的制冷量情况下才得以发生。

当室外温度和中央空调负荷降低时，可以运用变速控制使压缩机转速降低，一方面能够使离心式冷水机组在部分负荷中平稳、有效的运行，另一方面能够极大的降低离心式冷水机组的功耗，实现变频调速节能效果。

三、离心式冷水机组变频调速节能原理分析对于大型建筑而言，离心式冷水机组运用于中央空调系统中具有明显的优势，是空调冷源的首选产品，其工作点主要受到离心式制冷机的特性以及换热器的特性的共同影响。

在离心式制冷机和特定的换热器匹配后，离心式制冷机的自身特性会对实际制冷量产生影响，同时，冷凝器和蒸发器的运转也会对制冷量产生影响[2]。

（一）部分负荷状态下运行的节能离心式冷水机组几乎有九成的运行时间都在部分负荷工况状态下运行的。

对永磁调速技术用于离心式水泵的分析摘要：永磁调速技术作为先进、可靠性高的新型调速节能技术，在近年来得到广泛应用。

本文将对永磁调速技术的原理与主要结构进行讨论，在此技术上对比永磁调速器和变频器，主要从投资费用、节能效率与运行费用 3 方面进行分析。

最后分析永磁调速改造的应用与节能效果。

离心式水泵在各个工业领域应用广泛，总体来看，水泵每年的耗电量几乎达到了整个工业耗电的 30% 左右。

我国目前采用的离心式水泵运行效率偏低，但又是生产活动中必不可少的一部分，因此有必要对其进行改造。

近年来永磁调速技术越来越成熟，将永磁调速技术应用在离心式水泵中可以实现良好节能效果。

1. 永磁调速技术原理与结构企业以往在进行水泵选择时多考虑最大设计流量与设计扬程两个参数。

然而在真实的生产活动中，水泵在大部分情况下出水量是小于最大设计流量的，从离心式水泵的运行特性曲线不难发现，当流量降低时，扬程将会提高，这就导致恒定转速的水泵会出现扬程过剩的情况，进而导致部分能量白白损耗。

为了解决这一问题，永磁调速技术应运而生。

永磁调速技术主要通过永磁调速驱动器实现，其由铜转子、控制机构以及永磁转子共同构成。

将铜转子固定于电动机轴上，永磁转子固定在负载轴上，二者实现相对运动，根据电磁感应原理产生扭矩。

可以简单地通过调节永磁体与铜导体二者之间的气隙实现转矩大小的控制，进而准确控制负载转速。

永磁调速技术可以实现在不牺牲流量和扬程条件的情况下，使能耗最小化。

对于水泵的负载特性而言，流量和转速成正比，压力和转速平方成正比，轴功率和转速 3 次方成正比。

由于永磁调速驱动器能够通过负载转速控制，完成离心式水泵压力连续控制，离心式泵的扬程和转速平方呈正比，功率和转速 3 次方成正比，所以当电动机转速保持一定值时，调节水泵转速下降，输出流量按比例降低，电动机功率快速减少，进而有节能效果。

2. 永磁调速器与变频器对比永磁调速与变频调速、液力耦合调速相比在使用寿命更长，维护时间短，容易查找故障。

超详细：磁悬浮技术和磁悬浮离心式冷水机组开发磁悬浮技术（magnetic suspension technique）：是利用磁场力使物体沿着一个轴或几个轴保持一定位置的技术措施。

磁悬浮离心式冷水机组的核心是磁悬浮离心压缩机，其主要由叶轮、电机、磁悬浮轴承、位移传感器、轴承控制器、电机驱动器等部件组成。

磁悬浮轴承是一种利用磁场，使转子悬浮起来，从而在旋转时不会产生机械接触，不会产生机械磨擦，不再需要机械轴承以及机械轴承所必需的润滑系统。

在制冷压缩机中使用磁悬浮轴承，所有因为润滑油而带来的问题将不复存在。

磁悬浮变频离心机一举克服了传统机械轴承式离心机能效受限、噪音大、启动电流大、维护费用高等一系列弊端，是一种更为节能、高效的中央空调产品。

2、什么是“IPLV”？IPLV（integrated part load value)综合部分负荷性能系数是用一个单一数值表示空气调节用冷水机组的部分负荷效率指标，它基于下表规定的IPLV工况下机组部分负荷的性能系数值，按照机组在各种负荷下运行时间的加权因素，通过IPLV公式得到的数值。

综合部分负荷性能系数 IPLV：1其对臭氧的破坏（ODP）为0，在最新的蒙特利尔协议中没有设置禁用时间表，且属于正压冷媒，外界大气不容易渗入系统，工作压力低，容器安全有保障，无明显毒性或可燃性。

2运行噪音低满载状态下噪音低至70dB左右，部分负荷下噪音更低，比常规机组低20dB左右。

运行噪音低的特点使得磁悬浮压缩机特别适用于对噪音有严格要求的星级酒店、医院等的新建和既有建筑的改造工程。

31）磁悬浮压缩机的轴与轴承不接触。

2）与传统轴承相比，磁悬浮轴承没有机械摩擦，仅有气流摩擦，而气流摩擦的能量损耗仅为机械摩擦的2%；3）90%的压缩机烧毁事故由润滑油失效引起，磁悬浮压缩机彻底去除了因回油问题而导致的大量故障。

4）当使用润滑油时，会在换热器表面产生一层油膜，这样会阻隔换热器的吸热和放热，影响换热器的换热效果。

磁悬浮变频离心式冷水机组开发研究作者：张运乾卢军卫俊宇李镇杉杨志华来源：《机电信息》2021年第13期摘要：當前建筑能耗在社会总能耗中所占比例越来越大，国家七部委发文要求提升大型公共建筑制冷能效，这对于促进绿色高效产品供给和消费、推进节能改造等方面提出了任务要求。

现介绍了磁悬浮变频离心式冷水机组开发的过程、机组的技术特点和优势，并与200 RT 螺杆机组进行了对比研究，对其节能性能进行了计算分析。

结果表明，在相同的条件下，相较于螺杆机组，磁悬浮机组的IPLV提升约42%，电机功耗降低约30%，设备能耗、电费均降低约30%，节省运行费用约30%。

关键词：磁悬浮;离心式冷水机组;螺杆机组;节能;IPLV0 引言我国是能源消耗大国，其中建筑能耗约占社会总能耗的20%～30%。

目前，建筑能耗已与工业能耗、交通能耗并列，成为我国能源消耗的三大“能耗大户”之一。

随着人们生活水平的不断提高，居民对室内环境的舒适度要求也越来越高，更高的要求意味着更多的能源需求，建筑能耗必将大幅增加，其在社会总能耗中所占比重也会越来越大。

2019年，国家七部委发布《绿色高效制冷行动方案》，要求到2030年大型公共建筑制冷能效提升30%。

离心式冷水机组作为大型建筑制冷系统的重要组成部分，其综合运行能效直接影响建筑制冷能效。

《冷水机组能效限定值及能效等级》（GB 19577—2015）[1]更是直接将IPLV作为能效等级评定的指标之一。

据《机电信息·中央空调市场》最新数据显示，2019年上半年磁悬浮中央空调市场增幅达到43.70%，远超冷水机组的平均增幅[2]。

本文主要对磁悬浮变频离心式冷水机组的技术特点和优势进行介绍，并与200 RT螺杆机组进行了对比研究，对其节能性能进行了计算分析。

1 磁悬浮变频离心式冷水机组技术特点1.1 概述为了提高机组的综合运行能效，变频技术最先应用于离心式冷水机组，通过调节压缩机转速改变制冷机的有效流量，从而实现冷量的调节。

·15案例名称：中国建筑设计研究院创新科研示范中心案例地点：北京市西城区车公庄大街19号开（竣）工时间：2017年1～6月应用单位：中国建筑设计研究院案例提供单位：青岛海尔空调电子有限公司1 项目规模中国建筑设计研究院创新科研示范中心建筑面积4.14万m2，中央空调制冷系统采用两台LSBLX150/ R4(BP）磁悬浮变频离心式冷水机组（施工现场见图1、图2）。

2 技术原理2.1 采用磁悬浮永磁同步电机磁悬浮永磁同步电机主要由转子、端盖及定子等部件组成。

其工作原理是在电动机的定子绕组中通入三相电流，通入电流后在电动机的定子绕组中形成旋转磁场，转子上安装有永磁体，在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等。

永磁同步电机具有功率密度高，体积小巧，重量轻、结构紧凑、电机效率高的优势。

2.2 开发磁悬浮无油变轨运转技术电机转轴和叶轮组件通过数字控制的磁轴承系统在旋转过程中悬浮，完全消除金属与金属之间的接触，不会磨损表面。

通过5组定位传感器感应轴承控制器，调整电流，改变磁轴承磁场大小，将转子调整至运转中心位置，保证安全运行。

转轴转速为48000rpm，定位信号响应频率50kHz，纠偏动作高达10万次/s。

三级变轨控制能够保证机组在正常轨道外也安全的运行并停机，不会发生轴与其他零部件摩擦而烧毁的情况。

3 技术特点①压缩机采用磁悬浮轴承，实现零摩擦，提升机械效率，提高转速、减小叶轮尺寸，压缩机体积和重量显著下降。

②压缩机启动仅需满足支撑转轴重量的电磁力即可，启动电流和噪音低。

设备启动前无需预热，可在低环境温度下正常启动。

③采用无级变频技术，压缩机转速可以无限小，扩大了运行调节范围，性能系数高，无润滑油回油问题。

④部分负荷最高能效比达到26，综合工况能效比达到11.98，并实现物联网智能云服务远程控制，无人值守。

⑤磁悬浮冷水机组由于自身的多机头结构及精密的控制程序可以使机组低负荷运行时间占总运行时间的50%左右，部分负荷的高能效得以充分发挥。

永磁同步变频离心式冷水机组的研制及性能分析谭建明;刘华;张治平【期刊名称】《流体机械》【年(卷),期】2015(000)007【摘要】提升离心式冷水机组的满负荷能效系数（COP）与综合部分负荷能效系数（IPLV），对于我国公共建筑节能具有非常重要的意义。

永磁同步变频离心式冷水机组采用了双级压缩中间补气循环、压缩机全工况气动设计、高速电机直接驱动结构、高速大功率永磁同步变频调速电机及相应变频器等关键技术，其循环效率、绝热效率、机械效率、电机效率、变频器效率等均得到大幅提升。

实测结果显示，永磁同步变频离心式冷水机组的额定工况 COP 达到7．03，IPLV 达到11．68，部分负荷最高 COP 达到20．30，其性能相对于常规变频离心式冷水机组大幅提高。

【总页数】7页(P82-87,46)【作者】谭建明;刘华;张治平【作者单位】珠海格力电器股份有限公司，广东珠海 519070;珠海格力电器股份有限公司，广东珠海 519070;珠海格力电器股份有限公司，广东珠海 519070【正文语种】中文【中图分类】TH138;TB65【相关文献】1.变频离心式冷水机组在冷冻水变流量工况下仿真性能分析 [J], 王童;郝学军2.高效磁悬浮变频离心式冷水机组的研制 [J], 沈珂;刘红绍3.自主研发形成独特优势变频离心打响节能品牌——与韩树衡先生对话美的中央空调成功研制变频离心式冷水机组 [J], 董丽萍4.内嵌式变频永磁同步电动机设计及性能分析 [J], 吴攀;王淑红;李霞5.基于永磁同步变频离心式冷水机组的中央空调水系统优化控制策略研究 [J], 卓明胜;姜春苗;韩广宇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

数据中心（IDC机房）专用离心式冷水机组特点数据中心专用变频离心机一般具有以下特点：（1）高速永磁同步变频电机：永磁同步电机相比于传统的三相异步电机，没有了转子的励磁损耗，电机效率有大幅度的提升（提升2%~5%,)达到96% 以上。

（2）电机直驱叶轮结构：采用永磁同步电机使得压缩机的结构与传统离心压缩机结构有所不同，离心压缩机是速度型的压缩机，要求叶轮的转速在10000转以上，传统的三,相异步电机的转速只能达到2960转左右，不能满足叶轮工作的需求，所以需要设置一个增速齿轮对其增速。

永磁同步电机自身转速就可以达到1万转以上，故可以直接驱动叶轮，而不需要增速齿轮，结构更加简单，运动部件少，可靠性更高。

同时，因为取消了增速齿轮，没有齿轮的摩擦，机械损失也相比减少70 % , 运行噪声降低8~10dB, 体积也更小。

（3）压缩机内设有两级叶轮，采用双级压缩中间补气的系双级压缩中间补气技术，相比单级压缩，机组制冷循环效率可提升5%~6%,并且每级叶轮的转速可降低30%, 机组运行更加可靠，寿命更长。

（4）低冷却水进水温度运行：冷却水进水温度最低可到12℃，实现冷出水12°C、冷却进水12℃零温差运行。

（5）机载四象限绿色变频器：采用四象限绿色变频器，用IGBT晶体管代替传统的二极管。

传统二极管整流的波形畸变明显，谐波畸变率大于30%, 会对机房设备造成影响，不满足入网要求，需要加装谐波隔离器；采用四象限变频器IGBT 晶体管整流，正弦波非常平滑。

总谐波畸变率小于5% , 功率因数可以达到0.998, 满足入网要求，不需要额外系统无不良影响。

安装功率补偿装置和谐波隔离器，对机房设备和配电系统无不良影响。

（6）快速启动功能：针对突发状况，设有断电自启和快速启动的功能，如遇意外断电，可记忆断电前的运行状态，重新上电后，按原有状态自行启动机组，不需要人为干预，节省时间，快速响应。

并且掉电重启时间仅需60s，180s即可加载至机组满载的80%, 最短时间内为数据中心设备提供冷量，保证设备稳定运行。

胃磁悬浮变频离心式冷水机组能效实测研究’清华大学钱漾漾☆魏庆宂△邓杰文张辉摘要对国内不同城市磁悬浮冷水机组节能改造工程的实际运行效果进行了详细测试，实测数据表明，磁悬浮冷水机组在整个供冷季的平均运行能效高于相关国家标准规定的最高能效，远高于现有常规螺杆式或定速离心式冷水机组的供冷季实际运行能效。

但磁悬浮冷水机组在实际应用过程中，也存在着多台冷水机组负荷分配不均、未能充分发挥其部分负荷下的高效特点、输配系统水泵能耗偏高等问题，系统能效仍然存在很大的提升空间。

关键词磁悬浮离心式冷水机组运行实测能效节能改造0引言磁悬浮冷水机组压缩机采用磁悬浮轴承，利用磁力作用使转子处于悬浮状态，在运行时不会产生机械接触，不会产生运转摩擦损耗，从而无需润滑油系统，免除了润滑油系统的各种问题［1］。

同时，无润滑油运转使得离心式压缩机的叶轮可以实现更髙转速运行，通过减小叶轮直径、提髙转速使得离心式制冷机满足制冷量为0.2~1MW的供冷需求，大大扩充了离心式制冷机的应用范围。

作为一项新兴的髙效空调技术，磁悬浮冷水机组近年来引起了业内的广泛关注，同时其实际节能效果及经济性也存在一定的争议。

朱伟峰、杨谦、王黛娜等人实测了夏季部分负荷工况下磁悬浮冷水机组的运行效率，冷水机组实测单点性能系数分别为10,8和6.5刘拴强等人实测了磁悬浮冷水机组作为髙温冷水机组时的单点效率，在夏季满负荷工况下，当冷水供水温度为17.5°C时，冷水机组性能系数COP达到8.9。

香港某商场将普通离心机替换为磁悬浮离心机后，制冷站的全年总能耗下降了9.6%,冷水机组全年平均COP为6［6］。

上述研究多针对磁悬浮冷水机组的某一工况进行实测分析，对其在整个制冷季的运行效率缺少详细的实测与分析，同时，也缺乏对其适用性、可行性的客观评价。

综上所述，磁悬浮冷水机组在实际工程中的可应用性亟需更加综合、全面和客观的评价，并根据其特点制定合理的系统设计与运行调控策略，最大限度地发挥其性能优势，推动这一节能技术的健康发展。