单机头和多机头螺杆式冷水机组技术性能比较-

1、单机头和多机头螺杆式冷水机组技术性能比较沈学明1邹国峰2周金玉2徐德强31(无锡商业职业技术学院2(连云港市国联电器有限公司3(淮海工学院摘要目前市场上螺杆式冷水机组品种繁多,单机头和多机头机组各有特点。就这两种机型的性能特点进行分析比较,供有关人员参考。关键词螺杆式冷水机组单机头多机头可靠性Performance comparison bet w een single 2handpiece andmulti 2handpiece scre w chillersShen Xueming 1Z ou Guofeng 2Zhou Jinyu 2Xu Deqiang 31(Wuxi Vocation

2、al Institute of Commercial Technology 2(Lianyungang Guolian Electric Apparatus Co.,Ltd.3(Huaihai Institute of Technology ABSTRACT There are many varieties of screw chillers in current market with their own char 2acteristics of single 2handpiece and multi 2handpiece ones.Analyzes and compares the fea

3、tures of the these two different types for reference.KE Y WOR DS screw chiller ;single 2handpiece ;multi 2handpiece ;reliability螺杆式冷水机组由于机械结构简单,检修方便,相对较低的价格和维护费用以及相对稳定的运行状况,目前在小冷吨市场上独占熬头,受到广大用户和设计人员的青睐。但是随着市场份额的扩大,客户需求的不断提升,市场上出现了多机头的螺杆式冷水机组。由于对空调市场缺乏深入的了解,许多用户甚至部分从事制冷空调行业的人员,对单机头机组和多机头机组缺乏必要的了解,经常询

4、问关于单机头机组和多机头机组的优劣问题。为此,笔者就单机头机组和多机头机组的性能特点作一分析比较,供有关人员参考。1多机头机组产生的背景目前,市场上的螺杆式冷水机组品种繁多,性能各有特点。表1列出部分厂家机组的制冷量和机头的数量。从表1可以看出,半封闭和全封闭式机组的单台制冷量基本上都比较小,除了约克的开启式机组和特灵的机组外,其余机组的制冷量基本上都在200冷吨以下,而前面提及的二种机型恰恰是单机头。根据我国目前市场的不完全统计,制冷量为200400冷吨的冷水机组的需求量是相当大的。由于离心机的性价比在400冷吨以上才会突出,所以在这一区间的主要机型绝大多数是螺杆机。基于这样的情况,如果用户

5、需要大冷量(200冷吨以上机组的话,实际上目前很多厂家在这个区间的产品就成了“真空地带”。这显然是这些厂家所不愿看到的,于是就有了多机头的概念。所以多机头冷水机组的诞生并不是因为其性能优越才出现的,而实在是厂家应对市场的无奈之举。2负载变化对能效比的影响多机头冷水机组能够打动用户的一个表面原因是多机头冷水机组在系统负荷减少到一定程度时可以减少部分压缩机的运行(多机头就是多台螺杆压缩机的模块组合,当水温降到接近区间时,根据出水温度的比例积分运算,将关闭模块组合中运行时间长、启动次数多的压缩机。这样对一台压收稿日期:2005203226通讯作者:沈学明,Email :jssysxm 第6卷第1期2

6、006年2月制冷与空调REFRIGERA TION AND AIR -CONDITION IN G 86288表1部分厂家机组参数1压缩机型式代表产品单台机组制冷量/(冷吨机头数量开启式约克YS546单半封闭式开利30HXY95单30HXC99多特灵RTHD400单约克YCWS90多麦克维尔WHS107多PFS81多大金CUW54多日立RCU54多全封闭式顿汉布什WCFX2B159多WCFX2134a105多缩机而言,是在60%100%的空调系统负荷下运行,从而认为达到节能的目的。值得注意的是,这里讨论的是其中的一台(或多台压缩机的效率,而不是指冷水机组的效率。按照常规的想法,压缩机与电动机的

7、最佳效率应该是50%90%左右。当压缩机与电动机在低于50%的情况下工作时效率急剧下降。单机头冷水机组的负荷变化量大,调节范围广,根据实际负载的变化,单机头冷水机组能随之改变,可以节省部分耗电量。根据某厂家提供的参数,机组的冷负荷与单位冷顿耗电量比较见表2。由表2看出,冷负荷在60%80%时,机组冷表2机组的冷负荷与单位冷吨耗电量的比较1负荷百分比/%负荷/ton输入电功率/kW 单位冷顿耗电量/(kW/ton能效比/(kW/kW1003412340.69 5.11 903072040.66 5.25 802731760.64 5.43 702391500.63 5.57 602051230.

8、60 5.80 501701040.61 5.71 40136880.65 5.43 30102760.75 4.69凝器和蒸发器增加了换热余量,即增加了冷凝器和蒸发器的相对换热面积,同时冷却塔的相对散热面积也增大,这样就减小了制冷剂和冷冻水、空气和冷却水的换热温差,使机组的冷凝温度下降、蒸发温度升高,从而提高机组的效率,降低用户使用成本。当机组在60%冷负荷时最省电,单位冷吨耗电为0.6kW/ton,此时机组的能效比为5.80。对于多机头冷水机组,由于各制冷系统通常各自独立,每台压缩机很难利用整个机组的冷凝器和蒸发器面积。例如,有两个压缩机头的机组,当整个空调系统的负荷下降到50%时,关闭一

9、台压缩机,而只让其中的一台压缩机运转,此时,正在运行的压缩机无法利用关闭侧的冷凝器和蒸发器的面积。正在运转的压缩机实际上还是在满负荷状态下运行,这将导致多机头机组的部分负荷效率的下降。3机组可靠性用户能否正常使用空调系统,机组的可靠性是十分重要的。那么机组的可靠性是如何计算的呢?根据美国ASHRAE协会1999年的应用手册第37.2条,机组的可靠性R=R1R2R3R n。其中R n代表机组关键零部件的可靠性。当机组使用多个压缩机时,机组的运转部件加倍或者更多。表3为单机头机组和多机头机组的可靠性比较。表3单机头和多机头机组的可靠性比较2单机头机组二台压缩机的机组三台压缩机的机组每个转子的可靠性

10、99.90%每个滑阀的可靠性99.90%机组的转子数量246机组的滑阀数量123机组的可靠性/%99.7099.4099.1078第1期沈学明等:单机头和多机头螺杆式冷水机组技术性能比较由表3看出,机组的运转部件越多,机组的可靠性越差。因为在同样的技术水平下,机组的故障率和机组的零部件、控制系统的控制对象数量呈正比。单机头机组配置一套制冷系统及单个控制元件,控制对象少,控制准确性高,因此机组的可靠性较高、使用寿命较长。多机头的机组中,配置多个压缩机,一套控制器要控制多个控制元件,由于系统复杂,设备繁多,所以机组的可靠性相对要低、使用寿命相对较短些。基于此情况,部分生产厂家改进设计方法,使每个机

11、头可相对独立运转,降低单个系统的故障对整机的影响。4负荷调节情况对于大冷量的单机头螺杆机组而言,生产厂家一般采用精心设计的滑块,在15%100%的冷量范围内实现无级调节,既为用户提供舒适的空调环境,同时又节约能源。在冷冻机负荷调节中,对于不同的工况,均能保持冷冻机的高效率运转。在多机头的机组中,制冷量为分级调节,一般是通过压缩机的启停来实现制冷量调节,因此负荷调节效果差。同时,由于多机头的机组在负荷调节时,往往是通过压缩机的启停来操作,这样一方面影响了调节的准确性;另一方面,压缩机的的频繁启停对压缩机乃至整个机组的使用寿命都会有极大的负面影响。5启动电流对其他用电设备的影响在一定的空调负荷条件

12、下,多机头机组在启动的时候可以做到多个机头先后启动,这样由于较小机头的启动电流较小,所以多机头机组会在这一点上有良好的表现。譬如:单个大机头的启动电流为500A ,运行电流为150A ;两个小机头的启动电流分别为300A ,运行电流为100A 。那么在启动时:单机头的启动电流=500A ;多机头的一次启动电流=300A ,二次启动电流=100+300=400A ;从上面的简易计算中可以得知,采用多机头的机组,如果已经有部分压缩机在运行之中,在再次启动其他压缩机时,整个机组的电流并不是如想象中的那样有优势,并且机组的压缩机头越多,优势越小。当然,一些对电网内电流波动十分敏感的用户,在机组选型时可

13、以把多机头机组作为选择的条件之一。6现场安装和维护保养在冷量相同的情况下,单机头螺杆机组的体积相对要小些,故安装灵活方便。由于冷却、冷冻水的接口少,所以现场安装时单机头机组的工程量比多机头机组要少;单机头机组运行可靠性高,故维护保养简单。另外,多机头的机组中,制冷管路接口多,这样就导致系统的泄漏点增多,增加了日常运行的维修量。个别生产厂家往往会给用户灌输这样的思想:多机头机组可以有备用机。这个观点表面上很有道理,但笔者认为有片面性。在部分负荷运行(有待运行的压缩机时,多机头机组确实有这方面的优势,一旦运行中的压缩机出现故障,就可以用待机作为备用机;而在满负荷(满负荷也是用户最需要冷量的时候的情况下,如果其中的某个压缩机出现故障,那么剩余的压缩机势必处在超负荷状态下长时间运转,空调系统也会出现制冷量不足的情况,这显然是不合理的。7结论从目前的情况来看,单机头机和多机头机组是市场上并存的两种机组型式,各有自己的特点,单机头螺杆机组在使用效率(成本、控制可靠性、使用寿命、现场安装和维护保养等方面与多机头机组相比,有一定的优势,用户在机组选型时(特别是大冷量用户可以参考。上述