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随着系统优化技术不断成熟、间接制冷系统的不断优化及新型优良载冷剂的出现，间接冷却制冷系统有一定应用和发展，并持续降低能耗指标，实现更佳的节能减排效果。

 

 一：原  理   

机组开始工作时，压缩机将蒸发器里的低温低压制冷剂吸入气缸，经过压缩机的工作，制冷剂蒸气被压缩成为高温高压气体，经过排气管道进入冷凝器内。高温高压的制冷剂气体在冷凝器内与冷却水进行热交换，把热量传递给冷却水带走，而制冷剂气体则凝结为高压液体。

 

从冷凝器出来的高压液体经热力膨胀阀节流降压后进入蒸发器。在蒸发器内，低压液体制冷剂吸收冷冻水的热量而汽化，使冷冻水降温冷却，成为所需要的低温用水。汽化后的制冷剂气体重新被压缩机吸入进行压缩，排入冷凝器，这样周而复始，不断循环，从而实现对冷冻水的冷却。

 

水冷单螺杆冷水机组制冷原图如下：

以中央空调系统为例：

从螺杆式冷水机组出来的冷冻水，进入室内的风机盘管、变风量空气调节机等末端装置，在室内与对流空气发生热交换，在此过程中，水由于吸收室内空气的热量(向室内空气散热)而温度上升，而室内空气经过室内换热器后温度下降，在风机的带动下，送入室内，从而降低室内的空气温度，而温度上升后的冷冻水在水泵的作用下重新进入机组，如此循环，从而达到连续制冷的目的。

 

 

蒸汽压缩式制冷循环包括压缩、冷凝、节流、蒸发等四个必不可少的过程。其原理分述如下：

压缩过程：

蒸发器中的制冷剂蒸汽被螺杆压缩机吸入后，电机通过压缩机转子对其施加能量，使制冷剂蒸汽的压力提高并进入冷凝器；与此同时，制冷剂蒸汽的温度在压缩终了时也相应提高。

 

冷凝过程：

由压缩机来的高压、高温制冷剂蒸汽，在冷凝器中通过管内的冷却水放出热量，温度有所下降，同时在饱和压力（冷凝温度所对应的冷凝压力）下，冷凝成为液体。这时，冷却水因从制冷剂蒸汽中摄取了热量，其温度要有所升高。冷却水的温度与冷凝温度（冷凝压力）直接有关。

 

节流过程：

由冷凝器底部来的高温、高压制冷剂液体，流经节流装置时，发生减压膨胀，压力、温度都降低，变为低压、低温液体进入蒸发器中。

 

蒸发过程：

低压、低温制冷剂液体在蒸发器内从载冷剂（如冷水）中摄取热量后蒸发为气体，同时使载冷剂的温度降低，从而实现人工制冷，蒸发器内的制冷剂蒸汽又被压缩机吸入进行压缩，重复上述压缩、冷凝、节流、蒸发过程。如此周而复始，达到连续制冷的目的。

 

油路循环系统：

在压缩机内部，冷冻油依靠系统的高低压差，再通过内设油路，分别对轴承和转子提供润滑和冷却。

 

压缩机连续排气过程中，冷冻油会随着制冷剂气体一起排出压缩机，如果排出的冷冻油无法重新回到压缩机，将可能导致压缩机失油，严重时会损坏压缩机。回油系统，保证随制冷剂气体排出的冷冻油顺利回到压缩机，确保机组安全可靠运行。

 

 

  二：构成及特点   

 

1、构成

螺杆冷水机组主要由半封闭双螺杆压缩机、壳管式冷凝器及满液式蒸发器、油分离器、节流机构、电气控制系统等组合而成。

(1)蒸发器：在机组运行过程中，蒸发器一直维持较低的温度和压力，以便蒸发的制冷剂气体带走流过其内部冷冻水的热量。

(2)冷凝器：在机组运行过程中，冷凝器一直维持较高的温度和压力，以便流过冷凝器的冷却水带走制冷剂中的热量。

(3)螺杆压缩机：不断将蒸发器中蒸发的制冷剂气体送至冷凝器中，维持系统的高低压差。

(4)油分离器：将随制冷剂气体排出的冷冻油分离出来直接送回压缩机，保证压缩机安全可靠运行。

(5)电控系统：采用PLC或单片机控制系统，可自动调节机组输出制冷量达到用户实际需求；可控制使用侧、热源测水泵及冷却塔风机；显示以下参数：冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度、蒸发、冷凝压力等系统参数；可进行当前故障及历史故障记录查询。

 

2、特点及优势

它是一种以水为冷却介质的中央空调产品，与相同冷量的风冷机组相比，由于其冷凝器和蒸发器均采用特制高效传热管制作，因此结构紧凑，体积小，效率高，适用于中央空调系统和工艺冷冻水系统。具体特点如下：

 

（1）结构简单紧凑，运动部件少，易损件少，因此故障率低，使用寿命长；

（2）运行稳定，低负荷运转时不会有“喘振”现象，并且振动小，噪音低；

（3）调节方便，可在10%～100%范围内进行调节,部分负荷时效率高,因此节电效果显著;

（4）水冷式螺杆冷水机组体积小，重量轻，制冷量大，可以按照要求定制非标机组；

（5）机组对湿冲程不敏感，允许少量带液，无液击危险；

（6）种类齐全，所覆盖的温度范围广（比如-5℃，-20℃，-40℃，或是-50℃等都可以），风冷或水冷随选；

 

三：控制系统和回油系统

 

1、回油系统

主要分为两个部分：

油分回油：在压缩机排气和冷凝器之间安装了高效油分离器，随着制冷剂气体排出的冷冻油，绝大部分会被油分离器拦截并通过吸气口直接送回压缩机。

 

高压引射回油：小部分冷冻油进入冷凝器后，最终会在蒸发器中聚集，依靠高压液体作为动力，可以将聚集在蒸发器中的冷冻油直接带回压缩机。

2、控制系统介绍：

控制系统采用微电脑控制，控制柜面板上装有电源、运行、故障指示灯，可方便直观地了解当前机组的工作状况。此外，控制柜面板上装有急停开关，当机组发生紧急故障需马上停机时，可按下急停开关，确保机组安全。

由于压缩机是机组的重要部件，因此针对压缩机的保护有：

① 电源缺相、逆相保护；

② 热过载保护；

③ 电流过流保护；

④ 压缩机排气温度保护；

⑤ 压缩机内部过载保护；

⑥ 高低压差保护。

四：安装及施工 

1、安装环境

机组到位后，去掉滑动垫木，用气泡水平仪校准水平，并用地脚螺栓将机组底脚固定在基础上。建议在机组底脚与基础之间放置15~20mm厚防震软垫。

机组一般安装在地下室或底层或专用机房。如果必须安装在较高的楼面时，首先应确准该楼面结构是否能承受机组的运行重量，必要时可以加固地板，此外，还须确准该层楼面是否水平；建议根据机组运行重量分布放置弹簧减震器。

 

2、蒸发器和冷凝器管路连接要求

（1）蒸发器管路连接要求

a、冷却水管路系统必须先安装防震软接头、温度计、压力表、排水阀、截止阀、水过滤器、止逆阀、靶式流量控制器等，再与冷却塔进出水管路相连。参见管路连接例图如下：

 

b、供水管路要尽可能短，管路的规格要根据水泵的有效扬程、管路流量和流速而定，而不依照接头规格。

c、在冷凝器封头上装配有排水、排气接头。以螺塞封口。应将螺塞替换为（1/4NPT放气和1/2NPT排水）球阀。

d、冷凝器的水口方向可以根据用户的要求更改。

更改时需注意以下几点：

* 需确认正确的隔板位置，使用新的橡胶密封圈。

* 冷却水的温度、流量测量装置需重新布置。

* 拆装水室端盖时，紧固螺栓要按一定的顺序进行：轻轻收紧第一个螺栓，然后再轻轻收紧位于180°方向的那个螺栓。继续这样的顺序收紧第3个螺栓，然后再轻轻收紧与第3个螺栓成180°的第4个螺栓。依此类推。在完成第一次这圈螺栓的紧固后，重复此顺序直到所有螺栓符合表1对应螺栓的扭矩为止。

注：在第一圈收紧螺栓时不要将螺栓收紧到终了力矩，因为这样会使法兰面翘起而容易漏水。应使用力矩扳手，并在第一圈收紧时将扳手的扭矩调到终了力矩的三分之一。

(2)蒸发器的管路连接

 

a、冷冻水管路系统必须安装防震软接头、温度计、压力表、水过滤器、电子除垢仪、止逆阀、靶式流量控制器、排气阀、排水阀、截止阀、膨胀水箱等。参见冷冻水管路例图：

 

b、膨胀水箱应安装在高于系统最高处1～1.5米处，水箱容量约为整个系统水量的1/10。

c、在蒸发器筒体上装配有排水、排气接头。排水口上已装配1/2”排水铜球阀，排气口以螺塞封口。应将螺塞替换为1/4NPT放气球阀。

d、水管应尽量避免垂直方向的变化，在管路的高处与膨胀水箱之间安装手动或自动排气阀。

e、进水和出水管路的直管段上安装温度计和压力表，避免将其安装在太接近弯管的地方。各低点应配有放水接头，以便放清系统中的余水。在操作机组之前，把截止阀接到放水管路上，装在进水和出水接头附近。蒸发器进出水管之间应有旁通管道，便于管道清洗和检修。使用柔性接头可以减少震动的传递。

f、冷冻水管路和膨胀水箱应作保温处理，阀件接头处应留出维护操作部位。

h、管道做过气密性试验后，再包保温层，以避免热传递和发汗，保温层上应罩有防潮密封。

3、制冷剂充注要求

对机组进行现场冷媒充注时，操作如下：

（1）用真空泵将机组真空抽至50Pa以下，12小时后真空上升低于13 Pa表明真空检查合格。

（2）真空合格后，确信冷冻水泵开启，冷冻水在蒸发器内处于流动状态时，通过冷凝器底部的角阀充注孔注入规定量制冷剂。

 

4、电气接线施工要求

确认主电源的电压波动是在铭牌标称值的±10％范围之内，且电压的不平衡在±2％以内，如果超过这个范围，请将机组保持关机状态，并立即联系当地电力部门。

 

相电压不平衡的计算公式为：电压不平衡率%=与平均电压的最大偏差/平均电压×100%。

 

 

水冷螺杆式冷水机组一般使用时间为3000h/年左右（根据我国气候地理条件)。为了确保机组长期安全可靠地正常运转，以及长期使用的运转寿命能够延长，减少运行费用，对机组经常性的科学维护和保养工作，是非常重要。

 

  五：维护及保养  

 

1、除垢：

长期运行后，机组壳管式换热器水侧传热表面会沉积氧化钙或其他矿物质，这些矿物质在传热表面结垢较多时，会影响传热性能而导致电能消耗增加、排气压力升高。可采用甲酸、柠檬酸、醋酸等有机酸清洗。

2、冬季关机：

当冬季关机时，应清洗机组内外表面，并吹干；必须打开放水阀，放净壳管换热器内的存水，以防发生冻结事故。

3、春季开机：

在较长时间停机后，要启动机组时，应做如下准备工作：

(1)彻底检查和清理机组。

(2)清洁水管路系统。

(3)检查水泵。

(4)拧紧所有线路接头。

(5)按要求对机组压缩机进行预热。

4、系统防冻：

如果壳管式换热器的流道发生严重结冰情况，可能造成壳管式换热器破裂和泄漏，因此对机组防冻要特别予以重视，以下三点请用户特别注意：

(1)在较低环境温度下停机备用时，若机组放在室外温度低于0℃的环境中必须将蒸发器和冷凝器中的水排尽。放水的具体操作步骤见整机上的放水标识。

(2)运行时，如果冷冻水水流开关失效时将可能导致水管出现冻结，因此水流开关必须与机组进行联锁。

(3)维护时，在给机组充注制冷剂或为了维修而放掉制冷剂时，有可能导致蒸发器内水结冰。一定要使蒸发器中的水保持流动或将水彻底放干净。

警告：

水冷螺杆式冷水机组使用介质为水，在冬季气温有低于零度的地区使用时必须做好如下方面的工作：机组必须在水系统中添加防冻液（乙二醇），请按要求添加比例。停机后不可切断电源，否则自动防冻运行保护将失去作用。

六：常见故障及处理方法