2．2冷水机组

2．2　冷水机组

当冷水机组完成启动程序，进入正常运行阶段后，必须认真监视冷水机组的运行情况，注意适时地调节，在满足空调冷负荷变化需要的同时，还要保证冷水机组在运行中始终保持安全、高效的状态。

2．2．1　运行调节

不论何种冷水机组，在运行时均需关注以下工作参数及情况：

①蒸发器冷冻水进、出口的温度和压力；

②冷凝器冷却水进、出口的温度和压力；

③蒸发器中制冷剂的压力和温度；

④冷凝器中制冷剂的压力和温度；

⑤主电机的电流和电压；

⑥润滑油的压力和温度；

⑦压缩机组运转是否平稳，是否有异常的响声；

⑧机组的各阀门有无泄漏；

⑨与各水管的接头是否严密。

冷水机组的主要运行参数要作为原始数据记录在案，以便与正常运行参数进行比较，借以判断机组的工作状态。当运行参数不在正常范围内时，就要及时进行调整并找出异常的原因并予以解决。

由于空调冷负荷随室内外条件的变化而变化较大，因此要求冷水机组的制冷量也必须有较大的调节范围与其相适应，而且机组在部分负荷时亦要有较高的效率。

1）离心式机组的调节

目前离心式冷水机组多采用进口可转导叶调节法，即在压缩机叶轮进口前设置可转进口导叶，通过自动调节机构，改变进口导叶开度，使机组的制冷量作相应改变。离心式机组的调节范围为20%～100%。

当空调冷负荷减小时，蒸发器的冷冻水回水温度下降，导致蒸发器的冷冻水出水温度相应降低，当该温度低于设定值时，感应调节系统会自动关小压缩机进口导叶的开度，进行减载，使冷水机组的制冷量减小，直至蒸发器冷冻水出水温度回升至设定值，机组制冷量与空调冷负荷达到新的平衡为止。反之，当空调冷负荷增加时，蒸发器的冷冻水进水温度上升，导致蒸发器的冷冻水出水温度高于设定值，则导叶开度自动开大，使机组的制冷量增加，直至蒸发器出水温度下降到设定值为止。

此外，离心式冷水机组还有主电机采用变频调速来实现机组制冷量与空调冷负荷相匹配的。即通过改变电源频率来调节主电机转速，从而使离心式压缩机的叶轮转速变化来达到制冷量变化的目的。离心式冷水机组采用变频调速不仅能使压缩机在低负荷运行时效率提高，还可以避免产生“喘振”。

2）螺杆式机组的调节

螺杆冷水机组的制冷量调节是通过滑阀控制装置来实现的。安装在压缩机内的滑阀在转子的顶部，由油缸活塞驱动，沿着与转子平行的轴线滑动。当滑阀离开油分离器而全部位于转子上方时，压缩机处于满负荷状态；当滑阀退回到油分离器时，压缩机的负荷最小，约为全负荷的15%。由此可知，滑阀的作用是通过减少转子的压缩表面来降低压缩机的制冷能力，因此可以使螺杆冷水机组的制冷量在15%～100%无级调节。

滑阀在压缩机内左右运动或定于某一位置都由加载电磁阀和卸载电磁阀控制油流进或抽出油缸来实现，而电磁阀的动作信号则由机组微处理器根据冷冻水的出水温度情况发出，从而达到自动调节机组制冷量的目的。

2．2．2　运行参数分析

空调用冷水机组，不论其压缩机型式为离心式、螺杆式、还是活塞式等类型，为满足空调工况的要求，均应具有相同的运行参数。弄清这些运行参数的特点及其规律性，对于冷水机组的安全、经济和无故障运行都有重要意义。

1）蒸发压力与蒸发温度

蒸发器内制冷剂具有的压力和温度，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相应仪器或仪表测出。这两个参数中，测得其中一个，可以通过相应制冷剂的热力性质表查到另外一个。当这两个参数都能检测到，但与查表值不相同时，有可能是制冷剂中混入了过多的杂质或传感器及仪表损坏。

蒸发压力、蒸发温度与冷冻水带入蒸发器的热量有密切关系。空调冷负荷大时，蒸发器冷冻水的回水温度升高，引起蒸发温度升高，对应的蒸发压力也升高。相反，当空调冷负荷减少时，冷冻水回水温度降低，其蒸发温度和蒸发压力均降低。实际运行中，空调房间的冷负荷是经常变化的，为了使冷水机组的工作性能适应这种变化，一般采用自动控制装置对冷水机组实行能量调节，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内。蒸发器内压力和温度波动范围的大小，完全取决于空调冷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略大于其负担的空调设计冷负荷量，否则将无法在运行中得到满意的空调效果。

根据我国GB／T18430．1—2007《蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组标准》（《制冷和空调设备名义工况一般规定》）的规定，冷水机组的名义工况为冷冻水出水温度7℃，冷却水回水温度30℃。其相应的参数为冷冻水回水温度12℃，冷却水出水温度35℃。冷水机组在出厂时，若订货方不作特殊要求，冷水机组的自动控制及保护元器件的整定值将使冷水机组保持在名义工况下运行。由于提高冷冻水的出水温度对冷水机组的经济性十分有利，运行中在满足空调使用要求的情况下，应尽可能提高冷冻水出水温度和降低冷却水回水温度。

一般情况下，蒸发温度控制在3～5℃，较冷冻水出水温度低2～4℃。过低的蒸发温度，增加冷水机组的能量消耗，还容易造成蒸发器内管道冻裂。运行中，可根据负荷变化和气候情况，适当提高蒸发温度以节能。

2）冷凝压力与冷凝温度

由于冷凝器内的制冷剂通常也是处于饱和状态的，因此其压力和温度也可以通过相应制冷剂的热力性质表互相查找。

冷凝器所使用的冷却介质，对冷水机组冷凝温度和冷凝压力的高低有重要影响。冷水机组冷凝温度的高低随冷却介质温度的高低而变化。水冷式机组的冷凝温度一般要高于冷却水出水温度2～4℃，如果高于4℃，则应检查冷凝器内的铜管是否结垢需要清洗；空冷式机组的冷凝温度一般要高于出风温度4～8℃。

在蒸发温度不变的情况下，冷凝温度的高低对于冷水机组功率消耗有决定意义。冷凝温度升高，功耗增大，此外，离心式冷水机组冷凝压力升高会引起压缩机喘振；反之，冷凝温度降低，功耗随之降低。当空气存在于冷凝器中时，冷凝温度与冷却水出口温差增大，而冷却水进、出口温差反而减小，这时冷凝器的传热效果不好，冷凝器外壳有烫手感。除此之外，冷凝器水侧结垢和淤泥对传热的效果也有着相当大的影响。因此，在冷水机组运行时，应注意保证冷却水温度、水量、水质等指标在合格范围内。

3）冷冻水的压力与温度

空调用冷水机组一般是在名义工况所规定的冷冻水回水温度12℃，供水温度7℃，温差5℃的条件下运行的。对于同一台冷水机组来说，如果其运行条件不变，在外界负荷一定的情况下，冷水机组的制冷量是一定的。此时，由Q＝W×Δt可知：通过蒸发器的冷冻水流量与供、回水温度差成反比，即冷冻水流量越大，温差越小；反之，流量越小，温差越大。所以，冷水机组名义工况规定冷冻水供、回水温差为5℃，这实际上就限定了冷水机组的冷冻水流量，该流量可以通过控制冷冻水经过蒸发器的压力降来实现。蒸发器额定压力降可查阅产品检测报告或说明书，一般为0．05MPa左右。如实测数据偏离额定值，应通过更换配置水泵、水泵变频或调整水泵叶轮来实现，传统方法调节冷冻水泵出口阀门的开度和蒸发器供、回水阀门的开度节能性较差。

调节的原则是蒸发器出水有足够的压力来克服冷冻水循环管路中的阻力；冷水机组在设计负荷的情况下蒸发器进、出水温差为5℃。应当注意，加大冷冻水流量，减少进、出水温差的做法是不可取的，这样做虽然会使蒸发器的蒸发温度提高，冷水机组的输出冷量有所增加，但水泵功耗也因此而提高，两相比较得不偿失。所以，蒸发器冷冻水侧进、出水压降控制在设计额定值为宜。

为了冷水机组的运行安全，蒸发器出水温度一般都不低于3℃。此外，冷冻水系统虽然是封闭的，蒸发器水管内的结垢和腐蚀不会像冷凝器那样严重，但从设备检查维修的要求出发，应每3年对蒸发器的管道和冷冻水系统的其他管道清洗一次。

4）冷却水的压力与温度

冷水机组在名义工况下运行，其冷凝器进水温度为30℃，出水温度为35℃，温差5℃。对于一台已经在运行的冷水机组，环境条件、负荷和制冷量都为定值时，冷凝热负荷无疑也为定值，冷却水流量必然也为定值，而且该流量与进出水温差成反比。这个流量通常用进出冷凝器的冷却水的压力降来控制。在名义工况下，冷凝器进出水压力降一般为0．07MPa左右。压力降调定方法同样是应通过更换配置水泵、水泵变频或调整水泵叶轮来实现。所遵循的原则也是两个：一是冷凝器的出水应有足够的压力来克服冷却水管路中的阻力；二是冷水机组在设计负荷下运行时，进、出冷凝器的冷却水温差为5℃。同样应该注意的是，随意增大冷却水量借以降低冷凝压力，试图降低能耗的作法，只能事与愿违，适得其反。

为了降低冷水机组的功率消耗，应当尽可能降低其冷凝温度。可采取的措施有两个：一是降低冷凝器的进水温度；二是加大冷却水量。但是，冷凝器的进水温度取决于大气温度和相对湿度，受自然条件变化的影响和限制；加大冷却水流量虽然简单易行，但流量无法无限制加大，要受到冷却水泵容量的限制。此外，过分加大冷却水流量，往往会引起冷却水泵功率消耗急剧上升，也得不到理想的结果。所以冷水机组冷却水量的选择，以名义工况下，冷却水进、出冷凝器压降为0．07MPa为宜。

对于离心式冷水机组来说，冷凝压力过高或过低都会引起“喘振”。冷凝器的进水温度一般不能低于20℃，不同厂家的产品要求不一样。既不能过低，过低会影响机器寿命，但也要尽可能低以实现节能运行。所以，当离心式冷水机组在气温较低的春、秋季节运行时，应适当减少投入运行的冷却塔台数或其风机台数，以便提高冷凝器的进水温度。也可以采用将一部分从冷凝器出来的冷却水旁通进水管中的办法，同样可以达到提高冷凝器进水温度的效果。采用减小冷却水量，加大进、出水温差的办法也可以有同样的作用，但进、出水压降应适当调小。

在气温较低的季节，运行螺杆式冷水机组比较有利，因为这时冷凝压力较低，所以功率消耗大大降低。