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單機頭螺桿式冷水機由于機械結(jié)構(gòu)簡單,檢修方便,相對較低的價格和維護費用以及相對穩(wěn)定的運行狀況,目前在小冷噸市場上獨占熬頭,受到廣大用戶和設(shè)計人員的青睞。
但是隨著市場份額的擴大,客戶需求的不斷提升,市場上出現(xiàn)了多機頭的螺桿式冷水機組。由于對冷水機市場缺乏深入的了解,許多用戶甚至部分從事冷水機行業(yè)的人員,對單機頭機組和多機頭機組缺乏必要的了解,經(jīng)常詢問關(guān)于單機頭機組和多機頭機組的優(yōu)劣問題。
單機頭螺桿式冷水機
雙機頭螺桿式冷水機
1、負載變化對能效比的影響
多機頭冷水機組能夠打動用戶的一個表面原因是多機頭冷水機組在系統(tǒng)負荷減少到一定程度時可以減少部分壓縮機的運行(多機頭就是多臺螺桿壓縮機的模塊組合,當(dāng)水溫降到接近區(qū)間時,根據(jù)出水溫度的比例積分運算,將關(guān)閉模塊組合中運行時間長、啟動次數(shù)多的壓縮機) 。
這樣對一臺壓縮機而言,是在60 %～100 %的工業(yè)冷水機負荷下運行,從而認為達到節(jié)能的目的。值得注意的是,這里討論的是其中的一臺(或多臺) 壓縮機的效率,而不是指冷水機組的效率。按照常規(guī)的想法,壓縮機與電動機的最佳效率應(yīng)該是50 %～90 %左右。當(dāng)壓縮機與電動機在低于50 %的情況下工作時效率急劇下降。單機頭冷水機組的負荷變化量大,調(diào)節(jié)范圍廣,根據(jù)實際負載的變化,單機頭冷水機組能隨之改變,可以節(jié)省部分耗電量。
冷負荷在60 %～80 %時,機組冷凝器和蒸發(fā)器增加了換熱余量,即增加了冷凝器和蒸發(fā)器的相對換熱面積,同時冷卻塔的相對散熱面積也增大,這樣就減小了制冷劑和冷凍水、空氣和冷卻水的換熱溫差,使機組的冷凝溫度下降、蒸發(fā)溫度升高,從而提高機組的效率,降低用戶使用成本。當(dāng)機組60 %冷負荷時最省電,單位冷噸耗電為0. 6 kW/ ton ,此時機組的能效比為5. 80 。
對于多機頭冷水機組,由于各制冷系統(tǒng)通常各自獨立,每臺壓縮機很難利用整個機組的冷凝器和蒸發(fā)器面積。例如,有兩個壓縮機頭的機組,當(dāng)整個工業(yè)冷水機的負荷下降到50 %時,關(guān)閉一臺壓縮機,而只讓其中的一臺壓縮機運轉(zhuǎn),此時,正在運行的壓縮機無法利用關(guān)閉側(cè)的冷凝器和蒸發(fā)器的面積。正在運轉(zhuǎn)的壓縮機實際上還是在滿負荷狀態(tài)下運行,這將導(dǎo)致多機頭機組的部分負荷效率的下降。
2、機組可靠性
用戶能否正常使用工業(yè)冷水機,機組的可靠性是十分重要的。那么機組的可靠性是如何計算的呢?根據(jù)美國ASHRAE 協(xié)會1999 年的應(yīng)用手冊第37. 2 條,機組的靠性R = R1 ·R2 ·R3 ·?·Rn 。其中Rn 代表機組關(guān)鍵零部件的可靠性。當(dāng)機組使用多個壓縮機時,機組的運轉(zhuǎn)部件加倍或者更多。
機組的運轉(zhuǎn)部件越多,機組的可靠性越差。因為在同樣的技術(shù)水平下,機組的故障率和機組的零部件、控制系統(tǒng)的控制對象數(shù)量呈正比。單機頭機組配置一套制冷系統(tǒng)及單個控制元件,控制對象少,控制準(zhǔn)確性高,因此機組的可靠性較高、使用壽命較長。多機頭的機組中,配置多個壓縮機,一套控制器要控制多個控制元件,由于系統(tǒng)復(fù)雜,設(shè)備繁多,所以機組的可靠性相對要低、使用壽命相對較短些?；诖饲闆r,部分生產(chǎn)廠家改進設(shè)計方法,使每個機頭可相對獨立運轉(zhuǎn),降低單個系統(tǒng)的故障對整機的影響。
3、負荷調(diào)節(jié)情況
對于大冷量的單機頭螺桿機組而言,生產(chǎn)廠家一般采用精心設(shè)計的滑塊,在15 %～100 %的冷量范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)節(jié),既為用戶提供舒適的冷水機環(huán)境,同時又節(jié)約能源。在冷凍機負荷調(diào)節(jié)中,對于不同的工況,均能保持冷凍機的高效率運轉(zhuǎn)。在多機頭的機組中,制冷量為分級調(diào)節(jié),一般是通過壓縮機的啟停來實現(xiàn)制冷量調(diào)節(jié),因此負荷調(diào)節(jié)效果差。同時,由于多機頭的機組在負荷調(diào)節(jié)時,往往是通過壓縮機的啟停來操作,這樣一方面影響了調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性;另一方面,壓縮機的的頻繁啟停對壓縮機乃至整個機組的使用壽命都會有極大的負面影響。
4、啟動電流對其他用電設(shè)備的影響
在一定的冷水機負荷條件下,多機頭機組在啟動的時候可以做到多個機頭先后啟動,這樣由于較小機頭的啟動電流較小,所以多機頭機組會在這一點上有良好的表現(xiàn)。
譬如:單個大機頭的啟動電流為500 A ,運行電流為150 A ;兩個小機頭的啟動電流分別為300 A ,運行電流為100 A。那么在啟動時:單機頭的啟動電流= 500 A ;多機頭的一次啟動電流= 300 A ,二次啟動電流= 100 + 300 = 400 A ;從上面的簡易計算中可以得知,采用多機頭的機組,如果已經(jīng)有部分壓縮機在運行之中,在再次啟動其他壓縮機時,整個機組的電流并不是如想象中的那樣有優(yōu)勢,并且機組的壓縮機頭越多,優(yōu)勢越小。當(dāng)然,一些對電網(wǎng)內(nèi)電流波動十分敏感的用戶,在機組選型時可以把多機頭機組作為選擇的條件之一。
5、現(xiàn)場安裝和維護保養(yǎng)
在冷量相同的情況下,單機頭螺桿機組的體積相對要小些,故安裝靈活方便。由于冷卻、冷凍水的接口少,所以現(xiàn)場安裝時單機頭機組的工程量比多機頭機組要少;單機頭機組運行可靠性高,故維護保養(yǎng)簡單。另外,多機頭的機組中,制冷管路接口多,這樣就導(dǎo)致系統(tǒng)的泄漏點增多,增加了日常運行的維修量。
個別生產(chǎn)廠家往往會給用戶灌輸這樣的思想:多機頭機組可以有備用機。這個觀點表面上很有道理,但筆者認為有片面性。在部分負荷運行(有待運行的壓縮機) 時,多機頭機組確實有這方面的優(yōu)勢,一旦運行中的壓縮機出現(xiàn)故障,就可以用待機作為備用機;而在滿負荷(滿負荷也是用戶最需要冷量的時候) 的情況下,如果其中的某個壓縮機出現(xiàn)故障,那么剩余的壓縮機勢必處在超負荷狀態(tài)下長時間運轉(zhuǎn),工業(yè)冷水機也會出現(xiàn)制冷量不足的情況,這顯然是不合理的。
當(dāng)單機頭冷水機組滿足不了您的制冷量的時候，冷水機廠家就會建議您采用雙機頭或者多機頭冷水機組。而且還可以將冷水機組能量調(diào)節(jié)一下，但在調(diào)節(jié)冷水機組的時候，要各別注意。
1、只有1個壓縮機的冷水機：在升溫過程中，當(dāng)顯示溫度≥設(shè)定溫度+溫差時自動啟動壓縮機；在降溫過程中，當(dāng)顯示溫度＜設(shè)定溫度+溫差時自動停止壓縮機。
2、有2個壓縮機的冷水機：在升溫過程中，當(dāng)顯示溫度＞設(shè)定溫度時自動啟動1臺壓縮機，當(dāng)顯示溫度≥設(shè)定溫度+溫差時自動啟動2臺壓縮機，在降溫過程中，當(dāng)顯示溫度＜設(shè)定溫度時，自動停一臺，當(dāng)顯示溫度＜設(shè)定溫度-溫差時全停。
