冷水机组变流量的性能分析
冷水机组常见故障及处理方法分析
冷水机组常见问题和故障的分析与解决方法来源：凯德利冷机冷水机组在中央空调系统运行时担负着提供冷量的重任，作为运行管理人员，除了要正确操作、认真维护保养外，能及时发现和排除常见的一些问题和故障，对保证中央空调系统不中断正常运行，减小因出现的问题和故障造成的损失及所付出的代价有重要作用。
1．冷水机组运行中故障的早期发现与分析对冷水机组进行精心的维护保养，可以尽量减少故障的发生，但不可能杜绝故障的出现。
因为冷水机组本身和客观的外部条件，使得冷水机组的结构制造、安装质量、使用方法和操作水平等优劣程度各异，不可能绝对地全部消除潜在的不利因素，因此构成冷水机组故障的不安全因素始终是存在的。
为了保证冷水机组安全、高效、经济的长期正常运转，在其使用过程中尽早发现故障的隐患是十分重要的。
作为运行操作人员，可以通过“看、摸、听、想”来达到这个目的。
一看：看冷水机组运行申高、低压力值的大小。
油压的大小，冷却水和冷冻水进出口水压的高低等参数，这些参数值以满足设定运行工况要求的参数值为正常，偏离工况要求的参数值为异常，每一个异常的工况参数都可能包含着一定的故障因素。
此外，还要注意看冷水机组的一些外观表象，例如出现压缩机吸气管结霜这样的现象，就表示冷水机组制冷量过大，蒸发温度过低，压缩机吸气过热度小，吸气压力低。
这对于活塞式擒口喹。
机组将会引起“液击”；对于离心式冷水机组则会引起踹振。
二摸：在全面观察各部分运行参数的基础上t进一步体验各部分的温度情况，用手触摸冷水机组各部分及管道(包括气管、液管、水管、油管等)，感觉压缩机工作温度及振动；两器的进出口温度；管道接头处的油迹及分布情况等。
正常情况下，压缩机运转平稳，吸、排气温差大，机体温升不高；蒸发温度低，冷冻水进出口温差大；冷凝温度高，冷却水进、出口温差大；各管道接头处无制冷剂泄漏则无油污等；任何与上述情况相反的表现，都意味着相应的部位存在着故障因素。
用手摸物体对温度的感觉特征见表1。
冷水机组变流量性能预测模型与实验研究
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冷水机组的允许最低流量
冷水机组的允许最低流量1、冷水机组的允许最低流量对于水冷式的冷水机组，其运行的必要条件是蒸发器、冷凝器的水侧必须保证足够的流量。
流量太低，就会恶化换热，导致换热温差过大，使得蒸发压力降低，冷凝压力升高，制冷效率下降。
流量太低时，由于换热不良，蒸发器水侧局部表面就会低于0℃，有可能造成局部冻结和冰塞，从而造成制冷机事故。
对于机组的最低流量限制，各个厂家都对其产品有推荐的最低流量值。
有的厂商推荐值为换热器内流量不宜低于70%，但是仍可以在50%~70%之间安全运行。
当低于50%时，机组就会自动停机保护。
而有的较先进的机组厂商的推荐值甚至可以低于30%。
在不知道设备具体参数的情况下，设计人员普遍认为一次泵变流量系统运行时的最小流量可以按照最小机组额定流量的50%来确定。
为了保证蒸发器内有足够流量，一般都是用“流速开关”，管道内流体速度不同，流速开关的位移不同。
根据最小的流速，可以把流速开关设定到要求的最小流速位置。
当流量较大时，流速高于最小流速，开关闭合，电路接通；当流量降低导致流速低于最小流速时，开关断开，电路中断。
控制系统根据流速开关的状态，决定冷机可以启动和运行还是为了安全保护而立即关断。
2、冷水机组的允许流量变化率在运行中，尽管水流量高于机组的最低流量限制，但如果蒸发器内水流量变化过快也有可能造成机组的停机保护。
相对于流量的机组对流量的变化速率更加敏感。
一般来说在蒸发器内水流量变化率应该小于等于10%/min，变化率的极限值为30%/min。
因此每分钟相对设计流量变化率是一次泵变流量系统机组选型的重要参数并且该参数越高越好。
在由一台机组启动到第二台机组的过程中，若启动操作时间很短，则机组将在很短时间内卸载掉原先满载机组内一半的流量，这将导致机组控制的不稳定及压缩机回液，造成机组的停机保护。
所以一般机组都需要5-8分钟来完成启动操作，机组的启动时间随每分钟相对设计流量变化率的增加而减少：具有2%/min可允许流量变化率的机组需要30min达到稳定；具有10%/min可允许流量变化率的机组需要5min达到稳定；具有30%/min可允许流量变化率的机组只需要1.6min达到稳定。
低环温空气源热泵（冷水）机组全年性能系数分析
doi: 10.3969/j.issn.2095-4468.2022.04.205低环温空气源热泵（冷水）机组全年性能系数分析包继虎 ，杨弋，马金平，周坤，付炜，谢鸿玺，赵宗彬（合肥通用机械研究院有限公司，安徽合肥 230031）[摘 要] 基于GB/T 25127.1—2020《低环境温度空气源热泵（冷水）机组 第1部分：工业或商业用及类似用途的热泵（冷水）机组》的实验方法，解析了低环境温度空气源热泵(冷水)机组性能测试过程中容易出现的问题，结合实验计算了低环境温度空气源热泵(冷水)机组的全年性能系数（APF ）。
实验和计算结果表明：对于同一台机组，各地域酒店建筑类的APF 低于办公建筑类的APF ，办公建筑类的APF 低于租赁商铺类的APF ，如北京地区酒店建筑类计算所得APF 为3.01，办公建筑类计算所得APF 为3.13，租赁商铺类计算所得APF 为3.14。
基于GB/T 25127.1—2020给定的APF 限定值，对于同一台机组，按某城市发生时间计算合格的APF ，按其它城市发生时间计算的全年性能系数可能出现不合格的现象，如济南地区酒店建筑类APF 为3.18，但北京地区酒店建筑类APF 则为3.01。
[关键词] 低环境温度；空气源；热泵(冷水)机组；全年性能系数 中图分类号：TB61+1; TB051.5文献标识码：AAnalysis on Annual Performance Factor of Air Source Heat Pump (Water Chilling)Packages at Low Ambient TemperatureBAO Jihu *, YANG Yi, MA Jinping, ZHOU Kun, FU Wei, XIE Hongxi, ZHAO Zongbin(Hefei General Machinery Research Institute Co. Ltd., Hefei 230031, Anhui, China)[Abstract] According to the test method in GB/T 25127.1—2020 “low ambient temperature air source heat pump (water chilling) packages-part 1: heat pump (water chilling) packages for industrial and commercial and similar application ”, the problems in performance of the low ambient temperature air source heat pump (water chilling) packages are analyzed. Based on the test data, the annual performance factor (APF) of low ambient temperature air source heat pump (water chiller) units is calculated. The test and calculation results show that for the same unit, the APF of hotel buildings in each region is lower than that of the office buildings, and the APF of office buildings is lower than that of rental shops. For example, in Beijing, the APF calculated by the hotel building is 3.01, the APF calculated by the office buildings is 3.13. and the APF calculated by the rental shops is 3.14. Based on the limited value of the APF given by GB/T25127.1—2020, for the same unit, the qualified the APF calculated by the occurrence time in a city may be unqualified by the occurrence time in other cities. For example, the APF calculated by the hotel building is 3.18 in Jinan, the APF calculated by the hotel building is 3.01 in Beijing.[Keywords] Low ambient temperature; Air source; Heat pump (water chilling) Packages; Annual performance factor*包继虎（1977—），男，高级工程师，博士。
一次冷冻水泵变压差变频控制
设定压差值随负荷的变化而变化。给出一种具体做法：a．任何时候所有的阀门 开启度都小于 90％，此状态连续保持十分钟，把压差设定值减少 10％；b．任何时 候所有的阀门开启度都大于 95％， 此状态连续保持 8 分钟， 则压差设定值增加 10％。 用变压差控制能最大限度的降低压差设定值，从而减少阀门的节流损失，具有 更好的节能效果，但需复杂的控制系统和相应的控制算法。变压差控制方式需要设 置较多的传感器，且控制过程较为复杂，日后的维护保养工作较重，适合于各空调 支路上压差各不相同且需要精确控制的场合，也适用于传感器以及变频控制装置在 整个空调系统当中的初投资比例较小的场合。
常设置在供回水干管之问和最不利环路末端两侧，压差传感器设置在供回水干管之 间时， 压差设定值的下限为额定状况时压差传感器与最不利环路用户端之问的压降， 水泵的变频动作不会引起支路之间的相互影响；压差传感器设置在最不利环路末端 两侧时，压差设定值的下限为最不利环路末端压降，在这种方式下由于流量的变化 可能会引起最不利环路发生变化，此时就需要对各个时刻的管路进行水力计算，确 定不同时刻下的最不利环路， 如果最不利环路没有改变， 则不需要增设压差传感器， 如果发生了变化，则在变化后的最不利环路末端设置压差传感器，并且控制水泵的 变频。
数的控制策略限制很多，并且由于水泵和冷水机组之间为并联连接，为了不 使水倒流，必须所有水泵同时变频，并且在运行中必须保持一次泵运行台数 和冷机台数相同。 2.在一次泵变流量系统中， 变流量的关键在于冷水机组的变流量性能， 即 机组本身对负荷变化的响应速度决定了整个系统的节省潜力。在本次设计中 也必须考虑最小流量的限制，故我们采用变频控制控制，采用差压旁通作为 辅助控制，以保证冷水机组安全。 3、对于压差控制方法，存在定压差和变压差两种控制方法；对于温差控 制方法，同样存在变温差控制和定温差控制。 （1）定压差控制与变压差控制的比较 空调冷冻水泵变频调节的定压差控制点一般是位于分集水器之间的，如图 2 所示， 这将整个冷冻水系统分成了空调末端侧和空调主机侧两部分，在定压差控 制过程中这两部分的工作特性是截然不同的：对于空调末端侧，其压力损失 H， 是等于控制压力值 P 的， 阻力系数 S， 是随着流量的减少而增大的； 对于空调主 机侧， 其阻力系数 S,是保持不变的， 而压力损失 H： 是随着流量的减少而减小的。 因此，定压差控制的控制方程如公式 6 所示，调节过程如图 3 中的 AB 线所示。
变负荷变流量冷水机组水系统的设计及探讨
第 ２ 第 １ ６卷 期 ２１ ０ ２年 ２月
制冷与空调
Ｒｅ ｒ ｅ ａ ｉｎ ａ ｄＡｉ Ｃｏ ｄｔｏ ｉ ｇ ｆｉ ｒ ｔ ｎ ｒ ｎ ｉ ｎ ｎ ｇ ｏ ｉ
Ｖｌ ．６ ０ １ ０ ２ Ｎ ． １ Ｆｅｂ ０１ ８ ．２ ２．７￣ ８ ９
文 章编 号 ： １７ ．６ ２ （ ０２ １０ ７０ ６ １６ １ ２ １ ）０ —８ —３
荷 变负 变流量冷水机 组水 系统 的设 计及探 讨
贾润宇
（ 尔西制冷 工程技 术 （ 阿 北京 ） 限公 司 北京 １ ０４ ） 有 ０ ０ ０
【 摘 要 】 工业用 空调一般 控温精度要求高 ，有 时需要同时满足热负荷 、冷 冻水 流量变化很大 的工况 ，这对
制冷系统 的设计提 出了更高要求 ，着重对变 负荷 、变流量工业用冷水机组 的水 系统设计 进行阐述 和分析 ，并针对性地提 出水路 旁通 的两种 设计方 案，以解决实际应用中经常遇到的一些 问题 。
［ ｙ ｒ ｓ ｗａｅ ｃ ｉｅ； ａｉｂｅ ｏｄ ｖ ｒ ｂｅ ｏ ｗａ ｒ ｙｐ ｓ Ｋｅ ｗｏｄ ］ ｔｒ ｈｌ ｒｖ ｒ ｌｌａ ； ａｉ ｌ ｆ ｗ； ｔ ・ａｓ ｌ ａ ａ ｌ ｅｂ
０ 引言
有一 种 工业机 组 由两 部分 发热 设 备组成 ， 中 其
一
温 度 ｔ下沸腾 ，ｔ低 于被冷 却流 体 的温度 。压缩 机 ｏ ｏ 不断 地抽 吸蒸 发器 中产 生 的蒸汽 ， 并将 它压 缩到 冷 凝 压 力 ，然 后送 往 冷凝器 ，在压 力 下等 压冷 却 和冷 凝成 液 体 ， 制冷 剂冷 却 和冷凝 时放 出的热 量 传 给冷 却介 质 （ 空气 ） ，与冷 凝 压力 相 对应 的冷 凝温 度 ｔ一 定要 高于 冷却 介质 的温 度 ， 凝后 的液 ｋ 冷 体 通 过 膨 胀 阀进 入 蒸 发器 。 当制冷 剂 通 过 膨 胀 阀
变冷冻水_冷却水流量对冷水机组性能的影响
变冷冻水/冷却水流量对冷水机组性能的影响发布时间：2022-09-12T07:55:26.563Z 来源：《建筑设计管理》2022年9期作者：刘先文[导读] 伴随人们物质生活水平的提高刘先文东莞盛世东胜格力贸易有限公司,广东东莞 523000摘要：伴随人们物质生活水平的提高，空调得到广泛应用。
相关研究表明，空调系统的能耗在建筑物总能耗中占比超40%，空调节能是建筑节能的关键。
部分研究认为，变冷冻水/冷却水流量可冷水机组的性能产生较大影响，进而影响空调能耗，但这一结论仍需进一步验证。
本文通过相关理论分析及综合试验研究，探讨变冷冻水/冷却水流量对冷水机组的影响，希望为相关技术人员提供参考。
关键词：变冷冻水；冷却水；冷水机组不同季节及不同时间段建筑物空调的负荷存在显著差异，为此需在空调系统设计过程中依据逐时冷负荷最大值设置冷水机组水泵、水管管路及容量。
空调系统每年大部分时间段处于40%-80%负荷运行状态，伴随冷水机组性能的逐步完善及变频技术的应用，空调水系统的形式不断变化，部分负荷工况下，冷水机组变流量运行可对其性能产生较大不良影响，导致能耗增加，为此需采取有效的解决方案。
一、冷水机组变流量与定流量运行的相关分析冷水机组在部分负荷工况下，变流量与定流量运行过程中，流经冷凝器或蒸发器的水流量存在较大差异。
冷水机组定流量运行状态下，水泵工频运行期间检测部分负荷工况水流量，结果显示可达到100%额定流量。
冷水机组变流量运行状态下，水泵变频运行期间检测部分负荷工况水流量小于额定流量，进而导致冷凝器、蒸发器无法达到最佳换热效果[1]。
冷水机组换热计算公式为Q=αwF△tm，其中Q为换热量，αw为换热系数，F为换热面积，△tm为换热器对数平均温度差。
通过对这一公式的分析可知，换热量与换热介质对数平均温度差、换热系数为正比关系。
换热系数与水流流速关系为αw=βv0.8/di0.2，其中v为水流流速，di为管道内径，β为物性系数。
中央空调冷水机组运行参数和工况分析解析
中央空调冷水机组运行参数和工况分析解析1、蒸发压力与蒸发温度离心式冷水机组具有满液卧式壳管式蒸发器，制冷剂液体在壳内管间蒸发、沸腾，吸收管内冷水从空调房间带来的热量。
蒸发器内具有的制冷剂压力和温度，是制冷剂的饱和压力和饱和温度，可以通过设置在蒸发器上的压力表和温度计测出。
蒸发压力和蒸发温度两个参数中，测得其中一个，可以通过制冷工质的热力性质表查到另外一个。
不同的制冷剂在冷水机组中，要得到同样的蒸发温度，而各自对应的蒸发压力是完全不同的。
在冷水机组运行中，蒸发温度、蒸发压力与冷水带入蒸发器的热量有密切关系。
热负荷大时，进入蒸发器冷水的回水温度升高，引起蒸发器温度升高，对应的蒸发压力也升高。
相反，当热负荷减少时，冷水回水温度降低，其蒸发温度和蒸发压力均降低。
实际运行中空调房间的热负荷减少时，冷水回水温度降低，其蒸发温度和蒸发压力均摊降低。
实际运行中空调房间的热负荷在24h中是不断变化的，为了使机组的工作性能适应这种变化，一般采用自动控制对机组实行能量调节，来维持蒸发器内的压力和温度，相对稳定在一个很小的波动范围。
蒸发器内压力和温度波动范围的大小，完全取决于热负荷变化的频率和机组本身的自控调节性能。
一般情况下冷水机组的制冷量，必须大于机组必须负担的热负荷量，否则，将无法在运行中得到满意的空调效果。
根据我国JB/T3355—1998标准规定，冷水机组的额定工况为冷冻水出水温度7℃，冷却水回水温度30℃。
其他相应的参数为冷冻水回水温度12℃，冷却水出水为35。
又根据国家标准GB/T18403.1—2001，冷水机组的额定的工况为冷冻水进出水温12℃/7℃，冷却水进出水温30℃/35℃。
所以冷水机组在出厂时工况为冷冻水进出水温12℃/7℃，冷却水进出水温30℃/35℃。
所以冷水机组在出厂时若订货方没有特殊要求，冷水机组的自动控制及保护元件的整定值，将使冷水机组保持在额定工况下的运行状态，提高冷水的出水温度，对机组的经济性十分有利。
冷水系统总水流量检测值偏离设计值为%,判定为合格
冷水系统总水流量检测值偏离设计值为%,判定为合格冷水系统总水流量检测值偏离设计值为%，判定为合格冷水系统是工业设备中的重要组成部分，其正常运行对于保障设备的安全和效率至关重要。
而冷水系统总水流量的检测值偏离设计值会直接影响系统的工作状态及其对设备的供冷效果。
本文将探讨当冷水系统总水流量检测值偏离设计值为%时，如何判定其是否合格。
1. 背景介绍冷水系统是通过冷冻机组、冷却塔、水泵、冷却水管网等组成的供冷系统，其主要功能是将热源远离设备，以满足设备对冷却的需求。
而冷水系统总水流量的大小直接决定了冷却效果的好坏。
因此，监测冷水系统总水流量的合格与否对于设备的正常运行具有至关重要的作用。
2. 总水流量检测值偏离设计值的原因总水流量检测值偏离设计值的原因可能有多种，以下是常见的几种情况：a. 水泵故障：水泵的工作方式异常，导致水流量无法达到设计值；b. 管路堵塞：冷却水管路中出现堵塞现象，阻碍水流畅通；c. 冷却塔清洗不彻底：冷却塔内部有污垢积累，影响水流畅通；d. 测量仪器故障：流量测量仪器出现故障，导致读数不准确。
3. 判定总水流量检测值偏离设计值的合格性判定总水流量检测值偏离设计值的合格性需要综合考虑以下几个因素：a. 系统流量与设备需求之间的匹配性：在设备工作状态下，系统流量是否满足设备的冷却需求；b. 流量偏离设计值的程度：流量偏离设计值的百分比大小，越大则表示偏离越严重；c. 系统运行的稳定性：流量偏离设计值是否会对系统的稳定性和安全性产生影响。
4. 解决总水流量检测值偏离设计值的方法当冷水系统总水流量检测值偏离设计值为一定百分比时，可以考虑采取以下方法进行解决：a. 检修水泵：检修异常的水泵，确保其工作正常，以恢复水流量的正常供应；b. 清洗管路：清除管路中的污垢，保证水流的畅通；c. 清洗冷却塔：彻底清洗冷却塔内部，确保无污垢积累，以提高水流量；d. 更换测量仪器：如有需要，可以更换故障的流量测量仪器，以保证准确的读数。
冷水机组变流量综合节能分析与研究
关键 词 ： 冷水机组 变工况 对 比分析 节能
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变制冷剂流量冷水机组的实验特性分析
化。压缩机吸入和压缩干饱和蒸汽时叫做干压缩；吸入和压缩湿蒸气时 叫做湿压缩；吸入和压缩过热蒸气时叫做过热压缩。干压缩与湿压缩或 过热压缩相互比，干压缩效率较大。其制冷量要比相同条件下的湿压缩 为大，或和过热压缩时相同，或稍大一些。湿压缩时，进入干式蒸发器 的一部分制冷剂未被蒸发，又以液态形式从蒸发器出来，所以供给蒸发 器中每1 Kg制 冷剂并没 有起到1 Kg制冷 剂应取得的 热量，当然要 比制 冷剂全部被蒸发时小，其单位制冷量要比干压缩时小。
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图l 实验系统J 条理框图 2实验 方法 将冷冻水进水温度设定为1 20C( 1 5I J Mi n) ，冷却水进水温度设定 在3a℃( 1 8L／Mi n) ，自动调节恒定。分别设定压缩机在30Hz、40Hz、 50Hz 、60Hz 、70Hz 、80Hz 频 率上连 续运行 ，这 时从小 到大调 节膨 胀 阀的开度，且在每个膨胀阀开度下，直到制冷循环自平衡至稳态后再连
变冷冻水流量对冷水机组性能影响及其节能优化控制研究_梁彩华
[文章编号]1002-8528(2008)06-0040-05变冷冻水流量对冷水机组性能影响及其节能优化控制研究梁彩华,张小松,梅 奎,金 星(东南大学能源与环境学院,南京210096)[摘 要]本文对变冷冻水流量对冷水机组性能的影响规律进行了深入研究,首先建立了冷水机组数学模型,并进行变冷冻水流量对机组性能影响仿真,而后得出了其对机组性能影响的变化规律,同时研制出试验样机并进行试验验证。
结果表明:采取变冷冻水流量具有很好的节能效果,与定冷冻水流量相比,机组制冷量最大减小不超过411%,COP 不超过412%,而冷冻水泵功耗可减少81%以上。
最后针对试验结果与仿真结果存在的差距,分析了产生的原因并提出了节能优化控制策略。
[关键词]冷水机组;变冷冻水流量;优化运行;控制策略[中图分类号]T B663 [文献标识码]AInfluences of Variable Chilled Water Flowrate on the Performance of Water Chiller Unit and Energy -saving Opti mum ControlLIANG Cai -hua ,Z HANG Xiao -song ,MEI Kui ,JIN Xing(School o f Energy and Envir onment ,Sou theast University ,Nan jin g 210096,China )[Abstract ]In this paper,the influences of variable chilled water flowrate on the performance of water chiller unit were studied.Fi rstly,the mathematical model of the water chiller unit was established,the uni t performance under different chilled water flowrates was si mulated,and the curves to illus trate the variation rules were obtained.Secondly,the sample chiller unit had been developed and the validated experi ments were carried ou t.The results indicated that the chiller unit had an excellent performance of energy -saving based on the variable chilledwater flowrate pared with the unit of constant chilled water flowrate,the max i mum decreased degrees of the cooling capaci ty and COP of the unit were no more than 412%and 8%,respectively,while the energy consumption of chilled water pump was reduced more than 81%.Finally,as the difference existed between the results of experi ment and simulation,the possible reasons were analyzed and the energy -saving opti mu m control strategies were provided.[Keywords ]water chiller uni t,variable chilled water flowrate,operation optimization,control strategy[收稿日期]2007-11-30[基金项目]国家自然科学基金资助项目(50376052);北京市/供热供燃气、通风及空调工程0重点试验室资助项目[作者简介]梁彩华(1979-),男,博士,讲师[联系方式]caihualiang@1 引 言随着社会经济的发展,中央空调在宾馆、办公大楼、商业中心、学校及其它建筑中已得到广泛的应用。
空调水系统变流量的运行特性
一次泵变流量系统(中央空调节能系统设计指南二)
方案1为常规一次泵定流量系统，冷水侧7-12℃，冷却水侧32-37℃，其配置如下：
冷水机组：三台800冷吨（2813kW）离心机，效率为0.59 kW/Ton或COP为5.96 冷 水 泵：四台（三用一备），单台流量为156 l/s，扬程320kPa，功率 75 kW 冷却水泵：四台（三用一备），单台流量为179 l/s，扬程280kPa，功率 75 kW 冷 却 塔：七台，每台功率为22 kW（采用某厂商CTI认证15365型号）
两个方案中水泵、冷却塔的配置一样，只是方案2的蒸发侧采用由末端压差控制的变流量水泵和相应的机房自控 系统。
一次泵定流量与一次泵变流量机房设备年能耗比较
6,992,973 kWh
6,597,340 kWh
Байду номын сангаас
System Analyzer™
VVeerrssiioonn 55..00
冷水机组
冷水机组
可以采用System Analyzer 进行系统全年运行模
The use of variable primary flow pumping (variable flow through chiller evaporators) in chilled water systems is increasing due to its perceived potential to reduce energy consumption and initial cost relative to more conventional pumping arrangements. Neither the conditions under which significant energy savings are realized nor the likely magnitude of savings are well documented.
冷却水变流量控制对地铁冷水机组性能影响及其节能
– 159 –1 前言地铁站内环境特殊，与外界接触较少，不易通风散热，要求长期保持干燥、阴凉的环境，这就要求引入大型通风空调系统。
地铁冷水机组是空调系统的重要组成部分，也是车站内主要的制冷设备，根据站内热负荷变化完成自身无级调节来满足车站内部环境，使得地铁站内的温度和湿度满足人员及机房设备的需求。
地铁通风空调设备的设置和使用需要消耗大量的能源和资源，深圳地铁一号线运营期间通风空调系统耗电量占总用电量39.5%左右，水泵的耗能约占了整个空调系统的18%左右。
因此，实现冷水机组的平稳运行以及车站的环保节能对地铁运营效能和经济效益具有重大意义。
2 项目概述深圳市气候较炎热，夏季高温高湿，冬季也不会过于寒冷，决定了深圳地铁车站的空调通风系统需要运行8个月左右的空调状态，其余月份为通风状态运行。
深圳地铁一号线续建15个车站所采用冷水机组为立式全封闭螺杆式水冷冷水机组，尤其在空调过渡季节，冷却水温度较低和夜间负荷量低时仍需开启机组为站内供冷，机组在启动时建立不了启动油压差而频繁报警停机，损伤压缩机轴承。
据统计，2009年至今，一号线续建车站冷水机组压缩机头已损坏7台，而冷水机组整机寿命在25年左右，为此增加了运营维护成本，同时，在低负荷情况下，冷水机组的运行不能自动感知水温的变化并自动调整冷却水变频器的运行频率，冷水泵处于不节能运行工况。
3 全封闭螺杆式水冷冷水机组运行环境、开启条件概述经研究分析，在室外气温达到20℃左右的过渡性季节，站内乘客众多、设备长时间运行，发热量较大，因此在这种低负荷情况下仍需要开机制冷。
另由于地下特殊的环境因素，站内冷冻水温度在机组首次开机时温度往往大于站外冷却水温度，不利于机组建立油压差开启。
根据螺杆压缩机工作原理，目前所有制冷螺杆压缩机都是喷油螺杆，压缩机运转时需要向转子腔内喷冷冻油，冷冻油的主要作用是：①润滑各运动部件，减少摩擦和磨损；②冷却作用，将运动部件保持较低温度，以提高效率；③在螺杆压缩机转子之间、转子与机体之间形成油膜，起密封作用；④螺杆压缩机中利用润滑油的压差推动滑阀，进行能量调节。
中央空调冷水机组运行参数和工况分析
中央空调冷水机组运行参数和工况分析1、蒸发压力与蒸发温度离心式冷水机组具有满液卧式壳管式蒸发器，制冷剂液体在壳内管间蒸发、沸腾，吸收管内冷水从空调房间带来的热量。
蒸发器内具有的制冷剂压力和温度，是制冷的饱和压力和饱和温度，可以通过设置在蒸发器上的压力表和温度计测出。
蒸发压力和蒸发温度两个参数中，测得其中一个，可以通过制冷工质的热力性质表查到另外一个。
不同的制冷剂在冷水机组中，要得到同样的蒸发温度，而各自对应的蒸发压力是完全不同的。
在冷水机组运行中，蒸发温度、蒸发压力与冷水带入蒸发器的热量有密切关系。
热负荷大时，蒸发器冷水的回水温度升高，引起蒸发器温度升高，对应的蒸发压力也升高。
相反，当热负荷减少时，冷水回水温度降低，其蒸发温度和蒸发压力均降低。
实际运行中空调房间的热负荷减少时，冷水回水温度降低，其蒸发温度和蒸发压力均摊降低。
实际运行中空调房间的热负荷在24h中是不断变化的，为了使机组的工作性能适应这种变化，一般采用自动控制对机组实行能量调节，来维持蒸发器内的压力和温度，相对稳定在一个很小的波动范围。
蒸发器内压力和温度波动范围的大小，完全取决于热负荷变化的频率和机组本身的自控调节性能。
一般情况下冷水机组的制冷量，必须大于机组必须负担的热负荷量，否则，将无法在运行中得到满意的空调效果。
根据我国JB/T3355-1998标准规定，冷水机组的额定的工况为冷冻水出水温度7℃，冷却水回水温度30℃。
其他相应的参数为冷冻水回水温度12℃，冷却水出水为35℃。
又根据国家标准GB/T18403.1-2001，冷水机组的额定的工况为冷冻水进出水温12℃/7℃，冷却水进出水温30℃/35℃。
所以冷水机组在出厂时工况为冷冻水进出水温12℃/7℃，冷却水进出水温30℃/35℃。
所以冷水机组在出厂时若订货方没有特殊要求，冷水机组的自动控制及保护元件的整定值，将使冷水机组保持在额定工况下的运行状态，提高冷水的出水温度，对机组的经济性十分有利。
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２ ０ １ ３年 １ Ｏ月第 １ ２卷第 １ ０期总 第 ２ ９ １ 期
３ ７
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图１ 蒸 发器温 度 变化示 意
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此 时 蒸 发 器 盘 管 水 侧 换 热 量 Ｑｌ ＝ｔ ２ ＇ 】 Ｆ Ａ ｔ ：０ ． ９ １ ９ ａ ｗ Ｏ
很 多。 蒸 发器 变流 量对 冷水 机组 性 能的影 响
冷水机组在标准状况下运行 的效率是最高 的，比如，某 冷水机组的标 准状 况为：制冷量 １ １ ０ ５ ｋ Ｗ ，冷冻水进水温 度
１ ２ ℃ ，出水 温 度 ７ ℃ ，流 量 １ ９ ０ ｍ ／ ｈ ，冷 却 水 进 水 温 度 ３ ０ ℃， 出 水温 度 ３ ５ ℃ ，流 量 ２ ２ ３ ｍ ／ ｈ 。在 该 标 准 状 况 下 运 行 时 ，该
温 度 影 响 不 大 。图 １ 所 示 为 蒸 发 器 内制 冷 剂 和 冷 冻 水 温 度 的
变化趋势。
温 度
Ｑ ｏ ＝ ｗ ｏ Ｆ Ａ ｔ
式中 Ｑ ０ 为在额定工况下水侧换热量，ｗ ； ０ 为在额 定工况下水侧的表面传 热系数，Ｗ／ （ ｍ ・ ℃） ；Ｆ为传热面积 ， ｍ ； Ａｔ 为 传 热 温 差 ，℃ 。
其性 能的影响。
冷水机组 的控制系统根据实际需冷量减小制冷 剂流量，导致 蒸发器盘管 内制冷剂流速偏离了最佳流速 值， 冷水机组制冷 系统的整体性 能降低 。由于 目前生产的冷水机组的压缩 机也 可以采用变频调速技术 ， 控制系统可 以控制压缩机 始终在高 效区运转 ， 这使得冷水机组蒸发器变流量时的性能不会 下降
量 设 计成 为可 能 。 本 文 将 从 几 个 方 面 分 析 冷 水机 组变 流量 对
１ ． ２ 变 流 量 对 制 冷 系统 的影 响
在冷水机组的制冷系统内，制冷 剂流经蒸发器盘管 时， 存在压力降 ，当制冷剂流速 增大 时，虽然盘管 内沸腾换热系 数增大 ，但压力 降也增大 ，压力 降的增大 ，导致压缩机吸气
当 负荷 发 生变 化 时 ，假设 实 际要 求 的供 冷 量 ｐｌ ＝ ０ ． ９ Ｑ ｏ ，
／
／ 。 ２
侍 热 面
（ 卜冷 冻水 降温 ；２ 一 蒸发 ）
由于供回水温差恒定，故蒸发器 内水流速 ｌ ＝ ０ ． ９ ０ ，其 中 ０ 为额定工况下的水流速。于是部分负荷下 的表面传热系数
冷水机组的效率是最高的。 当冷水机 组 的蒸发器采用 变流量运 行时 ，对机组性 能
（ Ｃ ＯＰ ）有 一 定 的 影 响 ，但 是 ，蒸 发 器 流 量 在 一 定 范 围 内变
为了保证蒸发器盘管 内制冷剂 的换热效果 ， 制冷剂的蒸
发温 度 必然 要 低 于 冷 冻 水 的 出 口温 度 ， 并 且 两 者温 差 要 保 持
Ｄ ０Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ．ｉ ｓ ｓ ｒ １ ． １ ６ ７ １ — ６ ３ ９ ６ ． ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． ０ １ ５
在传统的空调水系统设计中， 通过冷水机组 的冷冻水和 冷却水都是定流量 的，因为通常认为：只有 维持 定流量才 能 确保盘管 的换热效果 ，流量减小时 ， 在 换热 盘管表面可能会 出现层流状态 ，降低 换热 效果 ，同时，流量过小时，蒸发器 还会 出现冻结 的危险 ，当流速小于一定值 时 ，水中若含有腐 蚀性物质 ， 会对盘管造成腐蚀。 而用户需水量是不断变化的 ， 机组 定流量浪 费了水泵 的输送动力， 特 别是一些 负荷变化较 大 的场合 ，这就 引出了机组变流量的研究。 现在 的控制技术的越来越发展 ， 这使得冷水机组的变 流
Ｆ Ａ ｔ ＝０ ． ９ １ ９ Ｑ ０ ，实际所需的换热量为 ０ ． ９ Ｑ ｏ ，可见，只要
保持蒸发器进 出水温差恒定 ，蒸发器 内水流速变化时，不会 影响盘管水侧换热量 。
８４
Ｑ ／ Ｑ ｅ （ ％ ）
图 ２ 冷冻 水流 量 的变化 对冷 水机 组 Ｃ Ｏ Ｐ的影晌
中国西部科技
一
化时 ，机 组的 Ｃ Ｏ Ｐ变化不 大。
１ ． １ 变 流 量 对 水 侧 换 热 的 影 响
定的最低 限。在蒸 发器冷冻水变流量运行时 ，其冷冻水出 口温度设定为恒 定值 ，因此 ，冷冻水变流量对制冷剂的蒸发
为维 持蒸发器 进 出水温 差恒定 的变流量 运行不会 影响
蒸 发 器 盘 管 水 侧 的 换 热 量 。水 侧 传 热 系 数 ｗ与 水流 速 的０ ． ８次方 成 正 比 ，在 额 定工 况 下 ：
压 力 降 低 ，压缩 机 的制 冷 能 力 下 降 ，功耗 增 加 。因 此 ，存 在
一
个最佳制冷剂流速值，在该流速值 下，蒸发器盘管 内换热
系数和制冷机制冷能力的整体性能达 到最佳 ， 冷水机组 的生
产 厂 家 是 按 照 该 最 佳 制 冷 剂 流速 值来 设计 蒸发 器 的 。 当蒸 发 器 采 用 变 流 量 运 行 时 ，其 流量 随着 用 户 负荷 的变 化 而 变 化 ， 当用 户 负 荷 变 小 时 ， 蒸 发 器 的 冷 冻 水 流 量变 小 ，
３ ６
开 发 应 用
冷水机组 变流量 的性能分析
钱华梅 张 敏
（ 苏州经 贸职业技术学院，江苏 苏 州 ２ １ ５ ０ ０ ９ ）
摘
要：鉴于 空调水 系定流量造成 的水泵动 力浪 费，引出冷水机组的变流量设计， 本文从 蒸发 器变流量 、冷凝器 变流量两个
方面分析 了冷水机组变流量对 其性 能的影响 ，为冷水机组 变流量设 计提供相应依据 。 关键词 ：空调水 系统 、变流量、冷水机组性 能