1、制冷循环 离心式冷水机组属于蒸气式压缩制冷,其制冷原理是通过压缩机对制冷剂蒸气施加能量,使 其压力、温度提高,然后通过冷凝、节流过程,使之变为低压,低温制冷剂液体在蒸发器内蒸发 为蒸汽,同时从周围环境(载冷剂,如冷水中)获取热量使载冷剂温度降低,从而达到制冷的目 的。由此可见, 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:
1、制冷循环
离心式冷水机组属于蒸气式压缩制冷,其制冷原理是通过压缩机对制冷剂蒸气施加能量,使 其压力、温度提高,然后通过冷凝、节流过程,使之变为低压,低温制冷剂液体在蒸发器内蒸发 为蒸汽,同时从周围环境(载冷剂,如冷水中)获取热量使载冷剂温度降低,从而达到制冷的目 的。由此可见, 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离心压缩机吸入后,原动机(一般为电动机)通过压缩 机叶轮对其施加能量,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。
机组实际制冷量计算:实际制冷量=名义制冷量×制冷能力修正系数(其中:名义制冷量可从机组名义工况性能参数表中查得;制冷能力修正系数可从制冷能力修正曲线中。机组制冷能力随着冷冻水出水温度的升高而增大,随冷却水出水温度升高而降低。
2、润滑油系统
润滑油系统供给主电动机、压缩机各轴承及增速箱齿轮润滑所必须的润滑油。油箱内的润滑油被内置油泵加压后进入油冷却器,润滑油在这里被冷却至一定的温度(35 ℃~50℃)后,通过油过滤器,然后供给各个轴承。为尽可能减少润滑油泄入主电动机继而进入 蒸发器内,在电机轴两端的轴承内侧均装有梳齿密封,并通入从压缩机蜗壳来的高压气体封油。
3、主动电机及油冷却器的冷却
主电动机和油冷却器均利用液态制冷剂的汽化潜热冷却。这些液态制冷剂从冷凝器底部引 来,利用冷凝器与蒸发器之间的压力差,将其引入主电动机和油冷却器的内部,摄取电动机发热 和润滑油的热量使电机和润滑油冷却,而液态制冷剂汽化后的气体进入蒸发器里。
4、回油系统
回油系统将混入制冷剂中的润滑油分离,以提高制冷剂的纯度,并将分离后的润滑油送回油 箱. 在制冷机组的运行中,少量的润滑油从压缩机的轴承、齿轮箱混入压缩机的制冷剂气体中, 随制冷剂气体液化后溶解于冷凝液,最后流入蒸发器;另一方面,在主电动机两轴承处,润滑油 也有可能进入电动机内腔,然后随同冷却电机后的制冷剂气体从电机回气管进入蒸发器。所有从 以上两种渠道进入蒸发器的润滑油由于不蒸发,蒸发器中的润滑油将越来越多,同时,油箱中的 润滑油将越来越少。
由于润滑油比液体制冷剂轻,在蒸发器中润滑油浮在液体制冷剂的上部。因此,冷媒提纯装 置取自从蒸发器液面来的低温混合液,通过从冷凝器来的高温制冷剂热源加热,使混合液中的制 冷剂蒸发,回到压缩机进气口去。不会蒸发的润滑油则回到油箱,从而达到了分离、提纯的目的。
5、主要控制逻辑
1)冷冻水泵启停控制
机组处于停机状态下启动机组时,冷冻水泵相对于油泵提前 5 分钟启动,在机组开机状态下 (包括待机),冷冻水泵一直处于开机状态,机组正常关机后,冷冻水泵相对于主电机延时 5 分 钟关闭。如果是由于故障保护导致压缩机停机,冷冻水泵延时关闭。
2)冷却水泵启停控制
机组启动时,冷却水泵延时冷冻水泵 30 秒启动。在机组开机状态下(包括待机),冷却水泵 一直处于开机状态,机组正常关机后,冷却水泵相对于主电机延时 5 分钟关闭。如果是由于故障 保护导致压缩机停机,冷却水泵延时关闭。
2)压缩机容量调节运行
根据冷冻水出温和设定的 PID 参数自动控制导叶开闭和电机的频率(对变频电机),进行压 缩机容量调节,使冷冻水出温恒定在 7±0.3℃。容量调节定义下面三种动作:其中导叶开度、电机频率均指输出值。
能力保持:导叶和电机频率均为保持动作。
能力增大:导叶开度增大或电机频率增大。
能力减少:电机频率减少或导叶开度减少。
3)导叶的调节方法
在机组启动前可全程手动开闭导叶,用以检查、调校电动执行器限位开关及导叶开度测量电路,系统上电或发出启动命令后,导叶将自动关至零位。
在开机时,无论导叶是手动调节还是自动调节,每个周期执行三种导叶动作中的一个:
保持;
增大导叶开度;
减少导叶开度。
导叶进入自动运行后,在 5%~100%间运行。导叶开度不得小于 5%。在机组启动完毕导叶自动开至 10%后,可在 0%~100%间手动开闭导叶此时应注意观察冷 冻水出水温度及时调节导叶开度使机组正常运行。
手动调节代替容量调节 PID 算法,其它保护均 有效。当选择导叶给定控制方式,并设定好给定值,按确定键后,导叶将自动开闭至给定值。在关机时使用手动调节开关导叶,或者在执行关机动作时,导叶按照定位数值直接输出。
4)压缩机关机
变频电机频率不变,导叶逐步关闭至 10%(以反馈开度作为控制,如果反馈开度在 20 个动 作周期内没有到达 20%位置,则直接关主电机。),关主电机,关导叶至零,延时 3 分钟关油泵。
5)压缩机油加热器控制
压缩机油加热器由油加热交流接触器控制。保证压缩机停机后,油箱温度保持在 48~52℃之 间。开机且油泵开启时油加热器断开,否则按照以下条件运行:
油箱温度≤48℃,油加热器接通;
油箱温度≥52℃,油加热器断开;
48℃<油箱温度<52℃,油加热器接触器保持状态。
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油箱温度传感器故障时,关闭油加热器并显示故障,但运行中的主机不停机。