螺杆式冷水机组

原理

螺杆式冷水机组因其关键部件-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；经压缩机绝热压缩以后，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入压缩机，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。冷水机组，顾名思义就 是将空调系统中作为 换热介质的水进行冷

却的桃组。空调系

统中的换热介质水通过建筑内的空气冷却设备，吸收环境热量焉升温，通过水泵的循环，

进入冷水机组的蒸发器 内，水与制冷荆换热， 水溢降下来后，褥送

往建筑物内吸收热量

进 行 循 环 。 冷 水 机 组 中 的 制 冷 剂 吸 收 水 的 热 量

后 ， 制 冷 剂 由 进 入 蒸 发 器 时 的 液 态 变 为 气

态，气态制冷裁被电机 驱动的压缩极吸入压缩 升温羼，变为高温高

压的过热蒸汽，然后

进入冷凝器内，制 冷剂在冷凝器内与 循环冷却水或空 气进行热量交换， 制冷剂蒸汽被冷

凝为液态，循环冷却水 吸收热量后升温被水泵 循环至冷却塔，最后

将热量排向大气。冷

凝成液态的制冷剂经过 节流元件的节流后，变 成低温低压的制冷剂

液体进入蒸发器，在

蒸 发 器 中 低 温 低 压 制 冷 剂 液 体 吸 收 空 调 系 统 中

的 冷 水 的 热 量 霜 成 为 蒸 汽 ， 再 被 莲 缩 枫 吸

入压缩循环。 １． １冷水 机组 的能 源效 率概 况

作为中央空调系统的冷源主枫，冷水机组近年来得至ｌ了快速发展，单机容量越来越

大 ， 机 组 性 能 不 断 提 高 。 躁 前 冷 水 机 组 主 要 采

用 Ｒ ２２或 Ｒ １３４ａ作 为 制 冷 荆 ， 制 冷 压 缩 机

在中小冷量范围内采用 半封闭活塞式或半封闭 螺杆式制冷压缩机，

中大冷量冷水机组邋

常采用开启式螺杆冷水机组或离心式冷水机组，而大冷量冷水机组为离心式冷水机组。

晷前我豳建筑空调使用的冷水 机组，冷量大多为中等水平 ，螺杼冷承机组可以满足

７０“８０％空调系统中冷负荷，特别是半封闭螺杆冷水机组，由于结构紧凑、维护方便、噪

音低等优点，在空调领 域得到广泛应用。中国 国内回静有大小螺杆

冷水机组生产厂家几

十家，产龋质量与性能嶷莠不齐，其中大多数为缍装厂家，压缩机、换热器、节流元件、

控制台等部分或全 部采购，组装成机 组销售，由予零 部件的设计能力有 限，因此性能指 标差别很大。

在国家标准ＧＢｌ９５７７－２ ００４《冷水机组能效限 定值及能源效率等级 》出台之前，冷水

孝 凡 组 的 生 产 依 据 ＧＢ／ Ｔ１８４３０． １－２ ００１《 蒸 汽 压 缩 循 环 冷 水 （热 泵 ）机 组 工 商 业 用 和 类

似

用途的 冷水 （热泵 ）机组 》国家 标准 ，标准 中飙 定的名 义工 况下的 性能 指标如 表１． １所

列。

这 一 指 标 不 是 很 高 ， 它 的 确 立 是 根 攥 国 内 冷

水 枫 组 的 整 体 水 平 结 合 莺 内 实 际 情 况 制

定 的 ， 它 是 这 一 行 业 的 最 低 标 准 。 考 虑 到 成 本

因 素 ， 大 多 数 生 产 厂 家 将 达 戮 这 一 国 家 标

准指标 为目 标， 而不 想进 一步提 高机 组效 率。 国家 标准 ＧＢｌ９５ ７７－２ ００４的 出台 ，使 冷水

机组生产厂家将提高冷水机组的能源效率提上同程来

应用

螺杆式冷水机的功率与相比涡旋式的相对较大，主要应用于中央空调系统或大型工业制冷方面 ３．６ ３． ５５ ３．６５

３。 ８５ ４。５ ４。７ （一）双螺杆制冷压缩机（twin screw compressor）

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。

双螺杆结构图：

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（single screw compressor）

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。

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，输入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，应注意名义工况的条件。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，应注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. 在设计选用中应注意：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允许，所配主电机的功率是否足够。

世界主要要品牌

主要品牌

约克

开利

特灵

常见故障及处理

1．高压故障 压缩机排气压力过高，导致高压保护继电器动作。压缩机排气压力反映的是冷凝压力，正常值应在1.4~1. 6MPa，保护值设定为2.0MPa。若是长期压力过高，会导致压缩机运行电流过大，易烧电机，还易造成压缩机排气口阀片损坏。产生高压故障的原因如下：

(1)冷却水温偏高，冷凝效果不良。冷水机组要求的冷却水额定工况在30~35℃，水温高，散热不良，必然导致冷凝压力高，这种现象往往发生在高温季节。造成水温高的原因可能是：冷却塔故障，如风机未开甚至反转，布水器不转，表现为冷却水温度很高，而且快速升高；外界气温高，水路短，可循环的水量少，这种情况冷却水温度一般维持在较高的水平，可以采取增加储水池的办法予以解决。

(2)冷却水流量不足，达不到额定水流量。主要表现是机组进出水压力差变小（与系统投入运行之初的压力差相比），温差变大。造成水流量不足的原因是系统缺水或存有空气，解决办法是在管道高处安装排气阀进行排气；管道过滤器堵塞或选用过细，透水能力受限，应选用合适的过滤器并定期清理过滤网；水泵选用较小，与系统不配套。

(3)冷凝器结垢或堵塞。冷凝水一般用自来水，在30℃以上时很容易结垢，而且由于冷却塔是开式的，直接暴露在空气中，灰尘异物很容易进入冷却水系统，造成冷凝器脏堵，换热面积小，效率低，而且也影响水流量。其表现是机组进出水压力差、温差变大，用手摸冷凝器上下温度都很高，冷凝器出液铜管烫手。应定期对机组进行反冲洗，必要时进行化学清洗除垢。

(4)制冷剂充注过多。这种情况一般发生在维修之后，表现为吸排气压力、平衡压力都偏高，压缩机运行电流也偏高。应在额定工况下根据吸排气压力和平衡压力以及运行电流放气，直至正常。

(5)制冷剂内混有空气、氮气等不凝结气体。这种情况一般发生在维修后，抽真空不彻底。只能排掉，重新抽真空，重新充注制冷剂。

(6)电气故障引起的误报。由于高压保护继电器受潮、接触不良或损坏，单元电子板受潮或损坏，通信故障引起误报。这种假故障，往往电子板上的HP故障指示灯不亮或微亮，高压保护继电器手动复位无效，电脑显示“HP RESET”，或自动消失，测压缩机运行电流正常，吸排气压力也正常。

2．低压故障

压缩机吸气压力过低，导致低压保护继电器动作。压缩机吸气压力反映的是蒸发压力，正常值应在0.4~0. 6MPa，保护值设定为0. 2MPa。吸气压力低，则回气量少，制冷量不足，造成电能的浪费，对于回气冷却的压缩机马达散热不良，易损坏电机。产生低压故障的原因如下：

(1)制冷剂不足或泄漏。若是制冷剂不足，只是部分泄漏，则停机时平衡压力可能较高，而开机后吸气压力较低，排气压力也较低，压缩机运行电流较小，运行时间较短即报低压故障，电脑显示“LP CURRENT”，同时单元电子板LP故障指示灯亮，几秒钟后电脑显示“LP RESET”，单元电子板LP故障指示灯灭。

若是制冷剂大部分泄漏，则平衡压力很低，开机即报低压故障，若是吸气测压力低于0. 2MPa，则不能开机，电脑显示“LPCURRENT”，单元电子板LP故障指示灯亮。

还有一种可能是制冷剂足够，但膨胀阀开启度过小或堵塞（或制冷剂管路不畅通），也可能造成低压故障。这种情况往往平衡压力较高，但运行时吸气压力很低，排气压力很高，压缩机运行电流也很大，同时阀温也很低，膨胀阀结霜，停机后压力很长时间才能恢复平衡。这种情况一般发生在低温期运行或每年的运行初期，运行一段时间后可恢复正常。

(2)冷媒水流量不足，吸收的热量少，制冷剂蒸发效果差，而且是过冷过饱和蒸汽，易产生湿压缩，表现为机组进出水压力差变小，温差变大，吸气温度低，吸气口有结霜现象。造成水流量不足的原因是：系统内存有空气或缺水，解决办法是在管道高处安装排气阀进行排气；管道过滤器堵塞或选用过细，透水能力受限，应选用合适的过滤器并定期清理过滤网；水泵选用较小，与系统不配套，应选用较大的水泵，或启用备用水泵。