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冷水机组工作原理与参数故障分析

2021-02-22 14:47:51

冷水机组工作原理与系统组成冷水机组是中央空调的制冷源，“心脏”，通往各个房间循环水由冷水机组进行“内部交换”，降温为“冷却水”。

一、冷水机组工作原理与系统组成

冷水机组是中央空调的制冷源，“心脏”，通往各个房间循环水由冷水机组进行“内部交换”，降温为“冷却水”。它由：制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却塔组成。

工作原理：制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量成气态，冷却泵将冷却水送到冷却塔上由水塔风机对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。

外部热交换系统由两个循环水系统组成：

冷冻水循环系统；
冷却水循环系统。

冷冻水循环系统：由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷水机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在个房间内进行热交换，带走房间内热量，是房间内的温度下降。

冷却水循环系统：由冷却泵及冷却水管道及冷却塔组成。冷水机组进行热交换，是水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，是冷却水温度升高。[本文来源制冷百科公众号]。冷却泵将升了温冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再降了温的冷却水，送回到冷水机组。如此不断循环，带走冷水机组释放的热量。

冷水机组风机可分为两种：

室内风机：安装于所需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的空气吹入房间，加速房间内的热交换。

冷却塔风机：用于降低冷却塔的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。

二、冷水机组运行的参数与常见故障分析

不同类型和同类型但不同型式的机组，由于其自身的工作原理和使用的制冷剂不同，在运行参数和运行特征方面都或多或少有些差异，[本文来源制冷百科公众号]，了解和掌握所管理的冷水机组正常运行标志和制冷量的调节方法，是掌握用好该机组的基础。对于冷水机组在运行时主要需关注以下情况：

蒸发器冷冻水进、出口的温度和压力；
冷凝器冷却水进、出口的温度和压力；
蒸发器中制冷剂的压力和温度；
冷凝器中制冷剂的压力和温度；
主电机的电流和电压；
润滑油的压力和温度；
压缩机组运转是否平稳，有否异常的响声；
机组的各阀门有无泄漏；
与各水管的接头是否严密。

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。

对于活塞式机组和螺杆机组将会引起“液击”；对于离心式冷水机组则会引起踹振。（很多人以为螺杆机组不会“液击”，其实也会，只是相对不那么明显罢了。液击和喘振我们制冷百科微信公众都有讲过处理的办法，有兴趣的小伙伴可以看第二篇文章或者之前的文章）。

此外，还可以触摸冷水机组各部分及管道，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；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。

也可以通过听冷水机组运行时总的声响是否符合正常工作的声响规律外，重点要听压缩机、润滑油泵及冷水机组等系统的电磁阀、节流阀等设备有无异常声响。

例如，运转中所到压缩机发出轻微的“嚓，嚓，嚓”声或连续均匀轻的“嗡，嗡”声，[本文来源制冷百科公众号]，说明压缩机运转正常；如听到的是“咚，咚，咚”声或叶轮时快时慢的旋转声，或者有不正常的振动声音，表明压缩机发生了液击或端振。

冷水机组出现问题，应将从有关指示仪表和看、听、摸等方式得到的冷水机组运行的数据和材料进行综合分析，找出故障的基本原因，考虑应采取什么样的应急措施。下面附螺杆和离心冷水机组常见故障与处理表，希望对你有用。

螺杆式机组常见问题和故障的分析与解决方法

离心式冷水机组常见的问题和故障与检查对象

系统参数与分析

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。

蒸发压力、蒸发温度与冷冻水带人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。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JB／T7666 95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32℃。其他相应的参数为冷冻水回水温度12℃，冷却水出水温度37℃。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。

一般情况下，蒸发温度常控制在3℃～5℃的范围内，较冷冻水出水温度低2℃～4℃。过高的蒸发温度往往难以达到所要求的空调效果，而过低的蒸发温度，不但增加冷水机组的能量消耗，还容易造成蒸发管道冻裂。

2、冷凝压力与冷凝温度

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℃。

冷凝温度升高，功耗增大。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，冷凝器管子水侧结垢和淤泥对传热的影响也起着相当大的作用。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32℃，出水温度为37℃，温差5℃。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采取调节冷却水泵出口阀门开度和冷凝器进、出水管阀门开度的方法。

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，随意过量开大冷却水阀门，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。

4、压缩机的吸气温度

吸气温度是指压缩机吸气腔中制冷剂气体的温度，吸气温度的高低，不仅影响排气温度的高低，而且对压缩机的容积制冷量有重要影响。压缩机吸气温度高时，排气温度也高，制冷剂被吸人时的比容大，此时压缩机的单位容积制冷量小。相反，压缩机吸气温度低时，其单位容积制冷量则大。但是，压缩机吸气温度过低，可能造成制冷剂液体被压缩机吸人，使压缩机发生“液击”。

为了保证压缩机的正常运行，其吸气温度需要比蒸发温度高一些，亦即应具有一定的过热度。对于活塞式冷水机组，其吸气过热度一般为5℃～10℃，如果采用干式蒸发器，则通过调节热力膨胀阀的调节螺杆，就可以调节过热度的大小。此外，要注意压缩机吸气管道的长短和包扎的保温材料性能的好坏对过热度会有一定影响。

5、压缩机的排气温度

压缩机的排气温度是制冷剂经过压缩后的高压过热蒸气到达压缩机排气腔时的温度。由于压缩机所排出的制冷剂为过热蒸气，其压力和温度之间不存在对应关系，通常是靠设置在压缩机排气腔的温度计来测量的。

排气温度的直接影响因素是压缩机的吸气温度，两者是正比关系。此外，排气温度还与制冷剂的种类和压缩比的高低有关，在空调工况下，由于压缩比不大，所以排气温度并不很高。当活塞式压缩机吸、排气阀片不严密或破碎引起泄漏(内泄漏)时，排气温度会明显上升。

6、油压差、油温与油位高度

润滑油系统是冷水机组正常运行不可缺少的部分，它为机组的运动部件提供润滑和冷却条件。从各种冷水机组润滑系统的组成特点看，除活塞式机组将润滑油贮存在压缩机曲轴箱内依附于制冷系统外，离心式和螺杆式机组都有独立的润滑油系统，有自己的油贮存器，还有专门用于降低油温的油冷却器。

7、主电机运行电流与电压

主电机在运行中，依靠输给一定的电流和规定的电压，来保证压缩机运行所需要的功率。一般主电机要求的额定供电电压为400V、三相、50Hz，供电的平均相电压不稳定率小于2％。

实际运行中，主电机的运行电流在冷水机组冷冻水和冷却水进、出水温度不变的情况下，随能量调节中的制冷量大小而增加或减少。

电流值是一个随电机负荷变化而变化的重要参数。冷水机组运行时应注意经常与总配电室的电流表作比较。同时应注意指针的摆动(因平常难免有些小的摆动)。正常情况下因三相电源的相不平衡或电压变化，会使电流表指针作周期性或不规则的大幅度摆动。

在压缩机负荷变化时，也会引起这种现象发生，运行中必须住意加强监视，保持电流、电压值的正常状态。

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一、冷水机组工作原理与系统组成

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