螺桿式冷水機組原理

螺桿式冷水機組因其關鍵部件-壓縮機采用螺桿式故名螺桿式冷水機，機組由蒸發器出來的狀態為氣體的冷媒；經壓縮機絕熱壓縮以后，變成高溫高壓狀態。被壓縮后的氣體冷媒，在冷凝器中，等壓冷卻冷凝，經冷凝后變化成液態冷媒，再經節流閥膨脹到低壓，變成氣液混合物。其中低溫低壓下的液態冷媒，在蒸發器中吸收被冷物質的熱量，重新變成氣態冷媒。氣態冷媒經管道重新進入壓縮機，開始新的循環。這就是冷凍循環的四個過程。也是螺桿式冷水機組的主要工作原理。

螺桿式冷水機組應用

螺桿式冷水機組的功率與相比渦旋式的相對較大，主要應用于中央空調系統或大型工業制冷方面

（一）雙螺桿冷水機組制冷壓縮機（twin screw compressor）

雙螺桿制冷壓縮機是一種能量可調式噴油壓縮機。它的吸氣、壓縮、排氣三個連續過程是靠機體內的一對相互嚙合的陰陽轉子旋轉時產生周期性的容積變化來實現。一般陽轉子為主動轉子，陰轉子為從動轉子。

主要部件：雙轉子、機體、主軸承、軸封、平衡活塞及能量調節裝置。

容量15～100%無級調節或二、三段式調節，采取油壓活塞增減載方式。常規采用：

徑向和軸向均為滾動軸承；開啟式設有油分離器、儲油箱和油泵；封閉式為差壓供油進行潤滑、噴油、冷卻和驅動滑閥容量調節之活塞移動。

壓縮原理：

吸氣過程：氣體經吸氣口分別進入陰陽轉子的齒間容積。

壓縮過程：轉子旋轉時，陰陽轉子齒間容積連通（V型空間），由于齒的 互相嚙合，容積逐步縮小，氣體得到壓縮。

排氣過程：壓縮氣體移到排氣口，完成一個工作循環。

（二）單螺桿冷水機組制冷壓縮機（single screw compressor）

利用一個主動轉子和兩個星輪的嚙合產生壓縮。它的吸氣、壓縮、排氣三個連續過程是靠轉子、星輪旋轉時產生周期性的容積變化來實現的。

轉子齒數為六，星輪為十一齒。

主要部件為一個轉子、兩個星輪、機體、主軸承、能量調節裝置。

容量可以從10%-100%無級調節及三或四段式調節。

吸氣過程：氣體通過吸氣口進入轉子齒槽。隨著轉子的旋轉，星輪依次進入與轉子齒槽嚙合的狀態，氣體進入壓縮腔（轉子齒槽曲面、機殼內腔和星輪齒面所形成的密閉空間）。

壓縮過程：隨著轉子旋轉，壓縮腔容積不斷減小，氣體隨壓縮直至壓縮腔前沿轉至排氣口。

排氣過程：壓縮腔前沿轉至排氣口后開始排氣，便完成一個工作循環。由于星輪對稱布置，循環在每旋轉一周時便發生兩次壓縮，排氣量相應是上述一周循環排氣量的兩倍。

產品選用要點

1. 螺桿式冷水機組的主要控制參數為制冷性能系數，額定制冷量，輸入功率以及制冷劑類型等。

2. 螺桿式冷水機組的選用應根據冷負荷及用途來考慮。對于低負荷運轉工況時間較長的制冷系統，宜選用多機頭活塞式壓縮機組或螺桿式壓縮機組，便于調節和節能。

3. 選用螺桿式冷水機組時，**考慮性能系數值較高的機組。根據資料統計，一般冷水機組全年在100% 負荷下運行時間約占總運行時間的1/4 以下。總運行時間內100%、75%、50%、25% 負荷的運行時間比例大致為2.3%、41.5%、46.1%、10.1%。因此，在選用冷水機組時應**考慮效率曲線比較平坦的機型。同時，在設計選用時應考慮冷水機組負荷的調節范圍。多機頭螺桿式冷水機組部分負荷性能優良，可根據實際情況選用。

4. 選用冷水機組時，應注意名義工況的條件。冷水機組的實際產冷量與下列因素有關：

a) 冷水出水溫度和流量；

b) 冷卻水的進水溫度、流量以及污垢系數。

5. 選用冷水機組時，應注意該型號機組的正常工作范圍，主要是主電機的電流限值是名義工況下的軸功率的電流值。

6. 在設計選用中應注意：在名義工況流量下，冷水的出口溫度不應超過15℃，風冷機組室外干球溫度不應超過43℃。若必須超過上述范圍時，應了解壓縮機的使用范圍是否允許，所配主電機的功率是否足夠。

常見故障及處理

1．高壓故障 

壓縮機排氣壓力過高，導致高壓保護繼電器動作。壓縮機排氣壓力反映的是冷凝壓力，正常值應在1.4~1. 6MPa，保護值設定為2.0MPa。若是長期壓力過高，會導致壓縮機運行電流過大，易燒電機，還易造成壓縮機排氣口閥片損壞。產生高壓故障的原因如下：

(1)冷卻水溫偏高，冷凝效果不良。冷水機組要求的冷卻水額定工況在30~35℃，水溫高，散熱不良，必然導致冷凝壓力高，這種現象往往發生在高溫季節。造成水溫高的原因可能是：冷卻塔故障，如風機未開甚至反轉，布水器不轉，表現為冷卻水溫度很高，而且快速升高；外界氣溫高，水路短，可循環的水量少，這種情況冷卻水溫度一般維持在較高的水平，可以采取增加儲水池的辦法予以解決。

(2)冷卻水流量不足，達不到額定水流量。主要表現是機組進出水壓力差變小（與系統投入運行之初的壓力差相比），溫差變大。造成水流量不足的原因是系統缺水或存有空氣，解決辦法是在管道高處安裝排氣閥進行排氣；管道過濾器堵塞或選用過細，透水能力受限，應選用合適的過濾器并定期清理過濾網；水泵選用較小，與系統不配套。

(3)冷凝器結垢或堵塞。冷凝水一般用自來水，在30℃以上時很容易結垢，而且由于冷卻塔是開式的，直接暴露在空氣中，灰塵異物很容易進入冷卻水系統，造成冷凝器臟堵，換熱面積小，效率低，而且也影響水流量。其表現是機組進出水壓力差、溫差變大，用手摸冷凝器上下溫度都很高，冷凝器出液銅管燙手。應定期對機組進行反沖洗，必要時進行化學清洗除垢。

(4)制冷劑充注過多。這種情況一般發生在維修之后，表現為吸排氣壓力、平衡壓力都偏高，壓縮機運行電流也偏高。應在額定工況下根據吸排氣壓力和平衡壓力以及運行電流放氣，直至正常。

(5)制冷劑內混有空氣、氮氣等不凝結氣體。這種情況一般發生在維修后，抽真空不徹底。只能排掉，重新抽真空，重新充注制冷劑。

(6)電氣故障引起的誤報。由于高壓保護繼電器受潮、接觸不良或損壞，單元電子板受潮或損壞，通信故障引起誤報。這種假故障，往往電子板上的HP故障指示燈不亮或微亮，高壓保護繼電器手動復位無效，電腦顯示“HP RESET”，或自動消失，測壓縮機運行電流正常，吸排氣壓力也正常。

2．低壓故障 

壓縮機吸氣壓力過低，導致低壓保護繼電器動作。壓縮機吸氣壓力反映的是蒸發壓力，正常值應在0.4~0. 6MPa，保護值設定為0. 2MPa。吸氣壓力低，則回氣量少，制冷量不足，造成電能的浪費，對于回氣冷卻的壓縮機馬達散熱不良，易損壞電機。產生低壓故障的原因如下：

(1)制冷劑不足或泄漏。若是制冷劑不足，只是部分泄漏，則停機時平衡壓力可能較高，而開機后吸氣壓力較低，排氣壓力也較低，壓縮機運行電流較小，運行時間較短即報低壓故障，電腦顯示“LP CURRENT”，同時單元電子板LP故障指示燈亮，幾秒鐘后電腦顯示“LP RESET”，單元電子板LP故障指示燈滅。

若是制冷劑大部分泄漏，則平衡壓力很低，開機即報低壓故障，若是吸氣測壓力**0. 2MPa，則不能開機，電腦顯示“LPCURRENT”，單元電子板LP故障指示燈亮。

還有一種可能是制冷劑足夠，但膨脹閥開啟度過小或堵塞（或制冷劑管路不暢通），也可能造成低壓故障。這種情況往往平衡壓力較高，但運行時吸氣壓力很低，排氣壓力很高，壓縮機運行電流也很大，同時閥溫也很低，膨脹閥結霜，停機后壓力很長時間才能恢復平衡。這種情況一般發生在低溫期運行或每年的運行初期，運行一段時間后可恢復正常。

(2)冷媒水流量不足，吸收的熱量少，制冷劑蒸發效果差，而且是過冷過飽和蒸汽，易產生濕壓縮，表現為機組進出水壓力差變小，溫差變大，吸氣溫度低，吸氣口有結霜現象。造成水流量不足的原因是：系統內存有空氣或缺水，解決辦法是在管道高處安裝排氣閥進行排氣；管道過濾器堵塞或選用過細，透水能力受限，應選用合適的過濾器并定期清理過濾網；水泵選用較小，與系統不配套，應選用較大的水泵，或啟用備用水泵。

(3)蒸發器堵塞，換熱不良，制冷劑不能蒸發，其危害與缺水一樣，不同的是表現為進出水壓力差變大，吸氣口也會出現結霜，因此應定期對機組進行反沖洗。

(4)電氣故障引起誤報。由于低壓保護繼電器受潮短路、接觸不良或損壞，單元電子板受潮或損壞，通信故障引起的誤報。

(5)外界氣溫較低，冷卻水溫度很低時開機運行，也會發生低壓故障；機組運行時，由于沒有足夠的預熱，冷凍油溫度低，制冷劑沒有充分分離，也會發生低壓故障。對于前一種情況，可以采取關閉冷卻塔，節流冷卻水等措施，以提高冷卻水溫度。對于后一種情況，則延長預熱時間，冷凍油溫度回升后一般可恢復正常。

3．低閥溫故障 

膨脹閥出口溫度反映的是蒸發溫度，是影響換熱的一個因素，一般它與冷媒水出水溫度差5~6℃。當發生低閥溫故障時，壓縮機會停機，當閥溫回升后，自動恢復運行，保護值為-2℃。產生低閥溫故障的原因如下：

(1)制冷劑少量泄漏，一般表現為低閥溫故障而不是低壓故障。制冷劑不足，在膨脹閥出口處即蒸發，造成降溫，表現為膨脹閥出口出現結霜，同時吸氣口溫度較高（過熱蒸汽）制冷量下降，降溫慢。

(2)膨脹閥堵塞或開啟度太小，系統不干凈，如維修后制冷劑管路未清理干凈，制冷劑不純或含水分。

(3)冷媒水流量不足或蒸發器堵塞，換熱不良造成蒸發溫度低，吸氣溫度也低，而膨脹閥的開度是根據吸氣溫度來調節的，溫度低則開度小，從而造成低閥溫故障。

(4)電氣故障引起的誤報，如閥溫線接觸不良，導致電腦顯示-5℃不變。

4．壓縮機過熱故障 

壓縮機馬達繞組內嵌有熱敏電阻，阻值一般為1kΩ。繞組過熱時，阻值會迅速增大，超過141kΩ時，熱保護模塊SSM動作，切斷機組運行，同時顯示過熱故障，TH故障指示燈亮。產生壓縮機過熱故障的原因如下：

(1)壓縮機負荷過大，過電流運行。可能的原因是：冷卻水溫太高、制冷劑充注過多或制冷系統內有空氣等不凝結氣體，導致壓縮機負荷大，表現為過電流，并伴有高壓故障。

(2)電氣故障造成的壓縮機過電流運行。如三相電源電壓過低或三相不平衡，導致電流或某一相電流過大；交流接觸器損壞，觸點燒蝕，造成接觸電流過大或因缺相而電流過大。

(3)過熱保護模塊SSM受潮或損壞，中間繼電器損壞，觸點不良，表現為開機即出現過熱故障，壓縮機不能啟動。如果單元電子板故障或通信故障，也可能假報過熱故障。

5．通信故障 

電腦控制器對各個模塊的控制是通過通信線和總接口板來實現的，造成通信故障的主要原因是通信線路接觸不良或斷路，特別是接口受潮氧化造成接觸不良，另外單元電子板或總接口板故障，地址撥碼開關選擇不當，電源故障都可造成通信故障。了處理的方法。