变频离心机的优缺点

变频离心机的优缺点
YORK变频，意义何在？
1、变频离心冷水机组的开发背景
在世界中央空调冷水机组的历史上，特灵1981年开发成功的三级离心式冷水机组是一次重要的革命。

该产品一经出现，便改写了世界冷水机组的最高效率，它将当时的机组效率从0.80kW/ton提高到0.68kW/ton，将所有的竞争对手远远甩在身后，奠定了特灵在离心机组生产厂商中“武林霸主”的地位。

在激烈的市场竞争压力下，各公司不断的调整自己的战略，开发自己的新产品。

在这种背景下YORK公司在当时不得不开始了提高机组效率的工作。

由于他们的压缩机是开式结构，压缩机上带有轴封，存在无法弥补的泄漏点，因此如果追随特灵公司开发R123冷媒的冷水机组是没有前途的。

因为低压制冷剂R123机组需要解决的最大问题不是制冷剂的泄漏，而是空气的渗入问题。

开式压缩机存在泄漏点，无法避免的要进入空气，而空气的渗入量要远远大于闭式冷水机组中空气的渗入量。

（用氦检的数量级来描述，开式压缩机冷水机组的数量级为10-5m3bar/，而特灵的闭式压缩机冷水机组达到的数量级为10-11m3bar/。

这样就要求抽气装置既要有很高的质量（空气渗入，抽气装置不得不长时间运转，成了易损元件？！），还要求抽气装置能有很好的过滤冷媒效果），否则冷媒泄漏过多不但影响机组的效率，而且还背上了危害环境的恶名。

（这些就是为什么YORK公司有R123冷媒的冷水机组却又不作为主流产品的原因。

其实并不是制冷剂本身的问题，因为R134a本身也不环保，我会在另一篇文章中阐述）。

在这样的条件下，YORK公司不得不铤而走险，使用在当时还并不是很成熟的变频技术，试图与特灵公司高效率的冷水机组一决高下。

2、离心冷水机组，适合变频吗？
可以说在所有的压缩机中，离心压缩机是最不适合于使用变频技术的，因为如果离心机组具有本身无法克服的致命问题-------喘振。

我们知道，喘振的诱发因素是冷凝压力与蒸发压力压差过高或压缩机流量过低。

也就
是说在部分负荷时喘振是很容易发生的。

而变频技术恰恰要解决的是部分
负荷的节能问题。

这样就为研制变频技术的专家们制造了一个很大的问题。

这犹如是在长江险滩中撑船的艄公，不得不小心翼翼的绕过每个负荷点的
喘振极限。

而如果有一个点控制不好的话，机组就会无法正常运行，严重
时甚至会造成压缩机轴承损坏。

变频对电机的要求很高，不能使用普通电机，只能购买特制的电机。

这样YORK在样本、广告中许下的诺言（电机
更换容易、迅速）。

我们从中可以看得出，他们下定决心，排除万难的去走华山一条道，
其实也是迫不得已。

在经过无数次试验，历经三代改革后，YORK公司的
变频冷水机组终于推向用户了。

YORK公司似乎很愿意将变频机组作为与
特灵CVHE/G离心机组相抗衡的产品。

他们在中国市场极力推广这种产品，在一定时期、一定区域内取得了一定的成功。

那么，变频离心冷水机组真
的有他们所说的这么节电吗？我愿意与大家一起认真的研究变频离心冷水
机组的原理后再下结论。

3、变频离心冷水机组的原理
下文中关于变频离心冷水机组的原理的阐述均引用YORK公司公开发
表的论文，不代表我个人观点。

作为对我们竞争同行的尊重，我不愿去设想YORK公司在论文中提供
的数据是否真实，我们引用论文的数据的前提条件是这些数据是真实可靠的。

1）离心式冷水机组部分负荷调节与变频器原理我们知道，离心压缩
机是一种固定压头、变流量的压缩机。

单
级离心压缩机靠电机通过增速齿轮带动叶轮高速旋转，叶轮高速旋转产生的离心力提高制冷剂气体的速度，然后通过扩压室，并在其中完成动能与压力能的转化。

压缩机的最大压头由压缩机叶轮的最大线速度决定。

对于制冷量较大的冷水机组，我们通常需要考虑增加能量调节机构，一方面是为了防止机组在满负荷启动时扭矩过大，另一方面是增加机组的适应能力，使机组的负荷能与系统用户的负荷相匹配，避免频繁的开启机组。

对于离心式压缩机来说，通常采用通过导流叶片或改变压缩机的转速来实现。

A、导流叶片控制
在离心压缩机中，压缩机的功耗如下：BHP=FLOW某HEAD/EFF
式中：BHP--------压缩机功耗FLOW------制冷剂流量HEAD-----压
缩机压头EFF--------效率对于离心压缩机而言：
<50%为避免出现喘振，适当增加转速，增大运行范围。

由此我们可以看出变频技术如果在离心机中得到应用，则最先考虑的是如何避免喘振，而不是如何提高效率。

4、变频离心冷水机组的优缺点综述A、优点
1）增强机组的卸载能力
2）电机软启动，减小对电网的冲击3）50%负荷以下节能效果优越.B.缺点
1）满负荷运转时机组并不节电，反而耗能。

变频控制离心机组在满
负荷运转时要比正常机组耗电2%~5%。

2）控制过于复杂，控制元件增多，使机组调试、维护的难度增大。

我们知道，大部分空调用冷水机组属于民用范畴。

在民用舒适性空调中，机组的易维护性、可靠性是考核其性能的很重要的因素。

因此，机组
的维护是否便利也成为考核一台机组是否优秀的重要参数。

变频机组由于
控制复杂，控制元件增多，都会影响到机组的可靠性与易维护性。

目前国
内无法制作变频器，关于变频的维修YORK公司在国内的维修力量不强。

因此如果变频器有故障的话很难及时维修。

由此会造成很严重的问题。

3）使用特殊电机，无法及时维护、更换
在使用变频控制时，通常无法使用普通电机。

普通电机由于变频器传
动时，由于高次频波的影响和电动机运行速度范围的扩大，将出现一些新
的问题。

与共频电源传动时有较大的差别，主要有以下方面的问题：
A、谐波的影响。

采用PWM变频器对鼠笼型异步电机供电时，定子电
流中不可避免的带有高次谐波，电动机的功率因数和效率都会变差。

从损
耗的角度看，电动机的损耗主要是定转子铜损耗，铁损耗和机械损耗。

高
次频波损耗基本与负载大小无关。

空载运行时，谐波损耗所占比率相对较大，空载运行时电动机功率因数和效率将更低，高次频波损耗主要包括铜
损耗和铁损耗两部分，其中铁损耗是磁感应强度和频率的函数，由于PWM
变频器中含有载波频率，与谐波有关的铁损耗较大。

B、散热能力的影响。

通用的标准型鼠笼电机依靠在电机轴上的风扇
来进行。

如果采用变频，则风扇转速过低，造成电机冷却不足，引起过热。

由此可以看出电机只能使用特制电机。

4）、变频器中电子元件的发热非常大，需要很好的冷却才能保证其
可靠性。

目前YORK公司出厂的变频器的冷却水使用机组冷水或冷却水，
如果使用冷水，则会浪费制冷量。

如果使用冷却水，则会造成换热设备结
构，变频器散热越来越低，最后导致过热的结果。

5）、节能实战，YORKVeruTRANE
本案例选用三台600TONS的冷水机组，所有运行数据出自YORK公司公开发表的论文。

以下为三台600TONS的冷水机组。

YORK选择YKEBEBH55CPEO机组三台。

其中第三台带变频器。

TRANE公司选择三台常规机组。

对比结果如下：
TRANE公司CVHG670-489-288-080S-630-080S-560
总冷量冷却水进水温度F1号机组2号机组3号机组运行时间HR总耗电量KWh制冷量TR耗电量kw/ton制冷量TR耗电量kw/ton制冷量TR耗电量kw/ton
180089.56000.6186000.6186000.618775862110
162085.85400.5795400.5795400.57919831860014.34
108077.25400.5215400.52127081523737.44
720683600.5063600.50629871088223.84
30057.73000.48121531024总
计86685365109.62
YORK公司两台YKEBEBH55FPEO无变频器冷水机组,一台
YKEBEBH55CPEO带变频器机组
总冷量冷却水进水温度F1号机组2号机组3号机组运行时间HR总耗电量KWh制冷量TR耗电量kw/ton制冷量TR耗电量kw/ton制冷量TR耗电量kw/ton
180089.56000.6676000.6676000.667775931860
162085.85400.6275400.6275400.60719831992796.02
108077.25400.5685400.49627081555908.48
720683600.5683600.36429871002198.24
30057.73000.27721517866.5总
计86685500629.24费用对比
机组寿命期间内耗电KW.h（某注1）1237920001269180003126000运
行费用元（某注2）74275200761508001875600初投资费用元(某注3）250000总费用对比元2125600
某注1假设机组运行寿命为连续运转20万小时或30年，按大者计算。

某注2假设电费为0.6元/KW.h
某注3YORK变频需增加初投资20~30万元，在此取平均值25万元。

从上表我们可以看出YORK公司的变频机组很难挽救其运行费用高的
特点，在20万小时运行寿命中，其费用比TRANE公司的常规机组多
2,125,600元。

用户购买变频机组的目的是为了省电，通过对比我们还认
为它省电吗？
南昌印钞厂使用1台约克变频的600RT,保修期刚过，第二天就烧了
压缩机和变频器，约克
报价维修费用需要40万，而且维修周期为3个月，可以去调查一下。