螺桿式冷水機組原理

螺桿式冷水機組因其關(guān)鍵部件-壓縮機采用螺桿式故名螺桿式冷水機，機組由蒸發(fā)器出來的狀態(tài)為氣體的冷媒,；經(jīng)壓縮機絕熱壓縮以后,，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)管道重新進入壓縮機，開始新的循環(huán),。這就是冷凍循環(huán)的四個過程,。也是螺桿式冷水機組的主要工作原理。

螺桿式冷水機組應(yīng)用

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

（一）雙螺桿冷水機組制冷壓縮機（twin screw compressor）

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

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

容量15～100%無級調(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軸承,；開啟式設(shè)有油分離器、儲油箱和油泵,；封閉式為差壓供油進行潤滑,、噴油、冷卻和驅(qū)動滑閥容量調(diào)節(jié)之活塞移動,。

壓縮原理：

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

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

（二）單螺桿冷水機組制冷壓縮機（single screw compressor）

利用一個主動轉(zhuǎn)子和兩個星輪的嚙合產(chǎn)生壓縮,。它的吸氣,、壓縮、排氣三個連續(xù)過程是靠轉(zhuǎn)子、星輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生周期性的容積變化來實現(xiàn)的,。

轉(zhuǎn)子齒數(shù)為六,，星輪為十一齒。

主要部件為一個轉(zhuǎn)子,、兩個星輪,、機體、主軸承,、能量調(diào)節(jié)裝置,。

容量可以從10%-100%無級調(diào)節(jié)及三或四段式調(diào)節(jié)。

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

排氣過程：壓縮腔前沿轉(zhuǎn)至排氣口后開始排氣，便完成一個工作循環(huán),。由于星輪對稱布置,，循環(huán)在每旋轉(zhuǎn)一周時便發(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

1. 螺桿式冷水機組的主要控制參數(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. 螺桿式冷水機組的選用應(yīng)根據(jù)冷負荷及用途來考慮,。對于低負荷運轉(zhuǎn)工況時間較長的制冷系統(tǒng)，宜選用多機頭活塞式壓縮機組或螺桿式壓縮機組,，便于調(diào)節(jié)和節(jié)能,。

3. 選用螺桿式冷水機組時，**考慮性能系數(shù)值較高的機組,。根據(jù)資料統(tǒng)計,，一般冷水機組全年在100% 負荷下運行時間約占總運行時間的1/4 以下?？傔\行時間內(nèi)100%,、75%、50%,、25% 負荷的運行時間比例大致為2.3%,、41.5%,、46.1%、10.1%,。因此,，在選用冷水機組時應(yīng)**考慮效率曲線比較平坦的機型。同時,，在設(shè)計選用時應(yīng)考慮冷水機組負荷的調(diào)節(jié)范圍,。多機頭螺桿式冷水機組部分負荷性能優(yōu)良，可根據(jù)實際情況選用,。

4. 選用冷水機組時,，應(yīng)注意名義工況的條件。冷水機組的實際產(chǎn)冷量與下列因素有關(guān)：

a) 冷水出水溫度和流量,；

b) 冷卻水的進水溫度,、流量以及污垢系數(shù)。

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

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

常見故障及處理

1．高壓故障 

壓縮機排氣壓力過高,，導(dǎo)致高壓保護繼電器動作。壓縮機排氣壓力反映的是冷凝壓力,，正常值應(yīng)在1.4~1. 6MPa,，保護值設(shè)定為2.0MPa。若是長期壓力過高,，會導(dǎo)致壓縮機運行電流過大,，易燒電機，還易造成壓縮機排氣口閥片損壞,。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，如風機未開甚至反轉(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,，可以采取增加儲水池的辦法予以解決,。

(2)冷卻水流量不足，達不到額定水流量,。主要表現(xiàn)是機組進出水壓力差變?。ㄅc系統(tǒng)投入運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行排氣；管道過濾器堵塞或選用過細,，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)是機組進出水壓力差,、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)定期對機組進行反沖洗,，必要時進行化學清洗除垢。

(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，壓縮機運行電流也偏高,。應(yīng)在額定工況下根據(jù)吸排氣壓力和平衡壓力以及運行電流放氣,，直至正常。

(5)制冷劑內(nèi)混有空氣,、氮氣等不凝結(jié)氣體,。這種情況一般發(fā)生在維修后，抽真空不徹底,。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,。由于高壓保護繼電器受潮、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。這種假故障,，往往電子板上的HP故障指示燈不亮或微亮,，高壓保護繼電器手動復(fù)位無效，電腦顯示“HP RESET”,，或自動消失，測壓縮機運行電流正常,，吸排氣壓力也正常,。

2．低壓故障 

壓縮機吸氣壓力過低，導(dǎo)致低壓保護繼電器動作,。壓縮機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,，對于回氣冷卻的壓縮機馬達散熱不良，易損壞電機,。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,，則停機時平衡壓力可能較高,，而開機后吸氣壓力較低,，排氣壓力也較低，壓縮機運行電流較小,，運行時間較短即報低壓故障,，電腦顯示“LP CURRENT”，同時單元電子板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,，開機即報低壓故障，若是吸氣測壓力**0. 2MPa,，則不能開機,，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,，但運行時吸氣壓力很低，排氣壓力很高,，壓縮機運行電流也很大,，同時閥溫也很低，膨脹閥結(jié)霜,，停機后壓力很長時間才能恢復(fù)平衡,。這種情況一般發(fā)生在低溫期運行或每年的運行初期，運行一段時間后可恢復(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)為機組進出水壓力差變小,，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行排氣；管道過濾器堵塞或選用過細,，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)為進出水壓力差變大,，吸氣口也會出現(xiàn)結(jié)霜，因此應(yīng)定期對機組進行反沖洗,。

(4)電氣故障引起誤報,。由于低壓保護繼電器受潮短路、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。

(5)外界氣溫較低,，冷卻水溫度很低時開機運行,，也會發(fā)生低壓故障；機組運行時,，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,，也會發(fā)生低壓故障,。對于前一種情況，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,。對于后一種情況,，則延長預(yù)熱時間，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,，是影響換熱的一個因素，一般它與冷媒水出水溫度差5~6℃,。當發(fā)生低閥溫故障時,，壓縮機會停機，當閥溫回升后,，自動恢復(fù)運行,，保護值為-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，如閥溫線接觸不良,，導(dǎo)致電腦顯示-5℃不變,。

4．壓縮機過熱故障 

壓縮機馬達繞組內(nèi)嵌有熱敏電阻，阻值一般為1kΩ,。繞組過熱時,，阻值會迅速增大，超過141kΩ時,，熱保護模塊SSM動作,，切斷機組運行，同時顯示過熱故障,，TH故障指示燈亮,。產(chǎn)生壓縮機過熱故障的原因如下：

(1)壓縮機負荷過大，過電流運行,?？赡艿脑蚴牵豪鋮s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)致壓縮機負荷大,，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過電流運行,。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,，觸點燒蝕,，造成接觸電流過大或因缺相而電流過大。

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

5．通信故障 

電腦控制器對各個模塊的控制是通過通信線和總接口板來實現(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，電源故障都可造成通信故障,。了處理的方法,。