離心式壓縮機冷水機組控制技術(shù)分析

劉溪

摘? 要：冷水機組是大型公共建筑中央空調(diào)設(shè)備體系的重要組成內(nèi)容，近幾年來，為響應(yīng)節(jié)能降耗目標要求，設(shè)計人員對于冷水機組節(jié)能設(shè)計問題進行了科學(xué)部署。其中，離心式壓縮機冷水機組憑借自身冷量大以及能效高的優(yōu)勢特點，得到了廣泛應(yīng)用，且成效顯著。針對于此，本文主要立足于節(jié)能降耗理念標準，對新時期離心式壓縮機冷水機組控制優(yōu)化技術(shù)以及相關(guān)要點內(nèi)容進行研究分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：離心式壓縮機;冷水機組;控制技術(shù)

引言：

與常規(guī)冷水機組運行方式不同，離心式壓縮機冷水機組通過葉輪對氣體做功，并通過利用離心升壓作用以及速擴壓作用，在短時間內(nèi)將機械能轉(zhuǎn)化為氣體壓力能。在這一過程中，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的冷負荷會隨著離心式冷水機組運作變化而變化。結(jié)合大量實踐經(jīng)驗來看，在一年的運轉(zhuǎn)時間內(nèi)，冷水機組通常在部分負荷下高效運轉(zhuǎn)，比較符合節(jié)能降耗運行要求。近些年來，為進一步促進離心式壓縮機冷水機組高效節(jié)能運轉(zhuǎn)，設(shè)計人員主要通過改變壓縮機內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化相關(guān)部件，以達到調(diào)節(jié)制冷量以及提高冷水機組運行效率的目的。在具體實現(xiàn)過程中，可通過優(yōu)先利用變頻調(diào)速方式對制冷量問題進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，達到良好的節(jié)能效果。

1 離心式壓縮機冷水機組變頻設(shè)計功能優(yōu)勢分析

冷水機組能耗問題相對明顯，基本上可以視為空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗設(shè)計的重點位置。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，冷水機組能耗約占據(jù)整個空調(diào)系統(tǒng)運行能耗的60%～70%左右。不難看出，冷水機組所具備的高能耗性特征相對顯著。為減少冷水機組運行能耗問題，設(shè)計人員需要對冷水機組選型以及運行方案化設(shè)計方法進行科學(xué)調(diào)整，以達到良好的節(jié)能運行效果[1]。其中，通過加裝變頻裝置以及應(yīng)用相關(guān)技術(shù)方法可以達成上述目標，可行性價值較強。具體功能優(yōu)勢如下：

（1）節(jié)能降耗優(yōu)勢。離心式機組長時間處于非額定工況運行狀態(tài)中，通過科學(xué)利用變頻裝置不僅可以節(jié)省大量能源，同時也可以進一步增強離心式機組運行效能。

（2）全面增強機組設(shè)備運行可靠性與安全性。冷水機組處于低負荷運行狀態(tài)時，可通過借助變頻裝置功能優(yōu)勢（自適應(yīng)控制功能）實現(xiàn)對導(dǎo)流葉片開度以及電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)管理。這種操作方式基本上可以有效規(guī)避喘振點問題，減輕喘振對機組設(shè)備安全運行帶來的危害影響[2]。

（3）減少噪音問題?；谧冾l技術(shù)的離心式冷水機組長時間處于低轉(zhuǎn)速運行狀態(tài)，可以有效減輕電機噪音帶來的不良影響。與此同時，電機轉(zhuǎn)速降低，在很大程度上可以有效減輕電機與壓縮機運行部件磨損程度，大大延長設(shè)備部件使用壽命。

2 離心式壓縮機冷水機組控制技術(shù)措施及優(yōu)化建議

2.1 機組回油方式

冷水機組運行期間可能會受到潤滑油蒸發(fā)不徹底的影響，導(dǎo)致進入蒸發(fā)器的潤滑油料大幅度增加，影響冷媒純度效果。當(dāng)油箱中潤滑油量逐漸減少時，制冷劑流動效果將會大打折扣，最終影響制冷效果。為及時解決這一問題，設(shè)計人員需要對機組回油方式進行優(yōu)化調(diào)整，如可利用冷媒提純回油方式進一步增強制冷效果。

在具體實現(xiàn)過程中，可在機組運行狀態(tài)下將蒸發(fā)器內(nèi)部的油以及制冷劑混合液放入到冷媒提純裝置當(dāng)中。經(jīng)過一系列處理之后，處于冷媒提純裝置中的制冷劑會在高溫作用下快速蒸發(fā)，形成氣體之后進入到壓縮機當(dāng)中。壓縮處理之后，混合液中余下的潤滑油會進入到冷媒提純裝置中，積存一段時間后，可以按照相關(guān)操作過程實現(xiàn)自動回油，提高潤滑油利用效率[3]。

2.2 機組設(shè)備冷卻方式

冷卻機組可通過變頻器實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的合理調(diào)節(jié)，以便可以更好滿足不同工況的運行需求。其中，為確保所選擇的機組設(shè)備冷卻方式更加科學(xué)高效，減少能耗損失問題，設(shè)計人員需要結(jié)合離心式壓縮機冷卻機組運行原理以及相關(guān)需求，利用科學(xué)合理的技術(shù)方式強化機組設(shè)備冷卻效果。以高低壓差冷卻方式為例，在具體設(shè)計過程中，設(shè)計人員可利用冷凝器與蒸發(fā)器之間存在的壓差原理實現(xiàn)節(jié)流降溫過程。

一般來說，冷凝器與蒸發(fā)器之間存在的壓差可以驅(qū)動力形式，達到良好的降溫操作過程。舉例而言，變頻模塊與電機繞組溫度超過預(yù)期設(shè)定值之后，為滿足機組設(shè)備降溫要求，系統(tǒng)會自動打開冷卻電子膨脹閥。此時冷媒會以低溫低壓液態(tài)形式通入冷卻電子膨脹閥當(dāng)中，經(jīng)汽化潛熱之后，最終以制冷劑氣體形式進入壓縮機當(dāng)中。壓縮處理之后，可促進變頻器與電機高效運行，達到良好的節(jié)能降耗效果。

2.3 機組喘振問題控制

結(jié)合以往的經(jīng)驗來看，如果出現(xiàn)冷凝壓力超過壓縮機排氣壓力的情況，離心式壓縮機會進入到不穩(wěn)定運行狀態(tài)，如容易引起氣體倒流現(xiàn)象，也就是我們所說的喘振現(xiàn)象。關(guān)于喘振問題的控制優(yōu)化，建議設(shè)計人員應(yīng)該加強對導(dǎo)葉開度與電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)管理。在具體實現(xiàn)過程中，可以適當(dāng)增加壓縮機吸氣量以及利用高溫高壓制冷劑氣體達到控制優(yōu)化效果。其中，關(guān)于增加壓縮機吸氣量的實現(xiàn)問題研究，建議設(shè)計人員可以采取合適的手段增加壓縮機吸氣量，通過不斷提高排氣壓力，保障壓縮機可以遠離喘振點。

而關(guān)于高溫高壓制冷劑氣體的應(yīng)用問題，可以將該氣體引入到蒸發(fā)器當(dāng)中，通過不斷減少冷凝壓力，保障機組高低壓差得以大幅度減少，達到良好的制冷效果。除此之外，對于變頻雙級離心式冷水機組而言，在制冷量的調(diào)節(jié)控制管理方面，應(yīng)該嚴格按照導(dǎo)葉優(yōu)先選擇進行聯(lián)合調(diào)節(jié)處理。在具體實現(xiàn)過程中，設(shè)計人員需要采取增大導(dǎo)葉開度的方式減少喘振問題發(fā)生。究其原因，主要是因為適當(dāng)增大導(dǎo)葉開度可以進一步提升氣體流量，氣體流量達到一定程度時，可以有效防止喘振問題出現(xiàn)。需要注意的是，如果調(diào)整優(yōu)化導(dǎo)葉開度仍未達到預(yù)期效果或者無法規(guī)避喘振問題，建議設(shè)計人員可以選擇開啟熱氣旁通閥進行規(guī)避處理。

結(jié)論：總而言之，為實現(xiàn)節(jié)能降耗目標，新時期離心式壓縮機冷水機組控制優(yōu)化工作應(yīng)該嚴格按照節(jié)能降耗設(shè)計理念，對冷水機組運行能耗問題表現(xiàn)以及具體成因進行研究與分析。并結(jié)合冷水機組運行原理，對內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及技術(shù)優(yōu)化方法進行適當(dāng)調(diào)整，保障機組運作效率大幅度提高以及喘振現(xiàn)象問題得以減少。從外，設(shè)計人員還應(yīng)該結(jié)合新理念以及新方法，對當(dāng)前冷水機組控制優(yōu)化技術(shù)存在的短板問題進行及時補齊，以期可以進一步提高冷水機組運行效率。

參考文獻：

[1]劉杰，李文. 離心式壓縮機控制器性能研究與優(yōu)化[J]. 化工自動化及儀表，2022，49（03）：362-367.

[2]沈立鵬. 離心式壓縮機防喘振控制及故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J]. 清洗世界，2022，38（03）：3-5.

[3]任艷君，劉立強，于小杰，朱海濤. 雙級壓縮離心式冷水機組補氣控制方案[J]. 制冷與空調(diào)，2021，21（06）：88-94.