原標題：一文全解：水冷螺桿機原理、構(gòu)成、特性、安裝、維護！
來源：暖通南社
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隨著系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)不斷成熟、間接制冷系統(tǒng)的不斷優(yōu)化及新型優(yōu)良載冷劑的出現(xiàn)，間接冷卻制冷系統(tǒng)有一定應用和發(fā)展，并持續(xù)降低能耗指標，實現(xiàn)更佳的節(jié)能減排效果。
（本圖僅供參考，不對應文中具體產(chǎn)品）
一：原理
機組開始工作時，壓縮機將蒸發(fā)器里的低溫低壓制冷劑吸入氣缸，經(jīng)過壓縮機的工作，制冷劑蒸氣被壓縮成為高溫高壓氣體，經(jīng)過排氣管道進入冷凝器內(nèi)。高溫高壓的制冷劑氣體在冷凝器內(nèi)與冷卻水進行熱交換，把熱量傳遞給冷卻水帶走，而制冷劑氣體則凝結(jié)為高壓液體。
從冷凝器出來的高壓液體經(jīng)熱力膨脹閥節(jié)流降壓后進入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)，低壓液體制冷劑吸收冷凍水的熱量而汽化，使冷凍水降溫冷卻，成為所需要的低溫用水。汽化后的制冷劑氣體重新被壓縮機吸入進行壓縮，排入冷凝器，這樣周而復始，不斷循環(huán)，從而實現(xiàn)對冷凍水的冷卻。
水冷單螺桿冷水機組制冷原圖如下：
以中央空調(diào)系統(tǒng)為例：
從螺桿式冷水機組出來的冷凍水，進入室內(nèi)的風機盤管、變風量空氣調(diào)節(jié)機等末端裝置，在室內(nèi)與對流空氣發(fā)生熱交換，在此過程中，水由于吸收室內(nèi)空氣的熱量(向室內(nèi)空氣散熱)而溫度上升，而室內(nèi)空氣經(jīng)過室內(nèi)換熱器后溫度下降，在風機的帶動下，送入室內(nèi)，從而降低室內(nèi)的空氣溫度，而溫度上升后的冷凍水在水泵的作用下重新進入機組，如此循環(huán)，從而達到連續(xù)制冷的目的。
蒸汽壓縮式制冷循環(huán)包括壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)等四個必不可少的過程。其原理分述如下：
壓縮過程：
蒸發(fā)器中的制冷劑蒸汽被螺桿壓縮機吸入后，電機通過壓縮機轉(zhuǎn)子對其施加能量，使制冷劑蒸汽的壓力提高并進入冷凝器；與此同時，制冷劑蒸汽的溫度在壓縮終了時也相應提高。
冷凝過程：
由壓縮機來的高壓、高溫制冷劑蒸汽，在冷凝器中通過管內(nèi)的冷卻水放出熱量，溫度有所下降，同時在飽和壓力（冷凝溫度所對應的冷凝壓力）下，冷凝成為液體。這時，冷卻水因從制冷劑蒸汽中攝取了熱量，其溫度要有所升高。冷卻水的溫度與冷凝溫度（冷凝壓力）直接有關(guān)。
節(jié)流過程：
由冷凝器底部來的高溫、高壓制冷劑液體，流經(jīng)節(jié)流裝置時，發(fā)生減壓膨脹，壓力、溫度都降低，變?yōu)榈蛪骸⒌蜏匾后w進入蒸發(fā)器中。
蒸發(fā)過程：
低壓、低溫制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)從載冷劑（如冷水）中攝取熱量后蒸發(fā)為氣體，同時使載冷劑的溫度降低，從而實現(xiàn)人工制冷，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑蒸汽又被壓縮機吸入進行壓縮，重復上述壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)過程。如此周而復始，達到連續(xù)制冷的目的。
油路循環(huán)系統(tǒng)：
在壓縮機內(nèi)部，冷凍油依靠系統(tǒng)的高低壓差，再通過內(nèi)設(shè)油路，分別對軸承和轉(zhuǎn)子提供潤滑和冷卻。
壓縮機連續(xù)排氣過程中，冷凍油會隨著制冷劑氣體一起排出壓縮機，如果排出的冷凍油無法重新回到壓縮機，將可能導致壓縮機失油，嚴重時會損壞壓縮機。回油系統(tǒng)，保證隨制冷劑氣體排出的冷凍油順利回到壓縮機，確保機組安全可靠運行。
二：構(gòu)成及特點
1、構(gòu)成
螺桿冷水機組主要由半封閉雙螺桿壓縮機、殼管式冷凝器及滿液式蒸發(fā)器、油分離器、節(jié)流機構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)等組合而成。
(1)蒸發(fā)器：在機組運行過程中，蒸發(fā)器一直維持較低的溫度和壓力，以便蒸發(fā)的制冷劑氣體帶走流過其內(nèi)部冷凍水的熱量。
(2)冷凝器：在機組運行過程中，冷凝器一直維持較高的溫度和壓力，以便流過冷凝器的冷卻水帶走制冷劑中的熱量。
(3)螺桿壓縮機：不斷將蒸發(fā)器中蒸發(fā)的制冷劑氣體送至冷凝器中，維持系統(tǒng)的高低壓差。
(4)油分離器：將隨制冷劑氣體排出的冷凍油分離出來直接送回壓縮機，保證壓縮機安全可靠運行。
(5)電控系統(tǒng)：采用PLC或單片機控制系統(tǒng)，可自動調(diào)節(jié)機組輸出制冷量達到用戶實際需求；可控制使用側(cè)、熱源測水泵及冷卻塔風機；顯示以下參數(shù)：冷凍水進出水溫度、冷卻水進出水溫度、蒸發(fā)、冷凝壓力等系統(tǒng)參數(shù)；可進行當前故障及歷史故障記錄查詢。
2、特點及優(yōu)勢
它是一種以水為冷卻介質(zhì)的中央空調(diào)產(chǎn)品，與相同冷量的風冷機組相比，由于其冷凝器和蒸發(fā)器均采用特制高效傳熱管制作，因此結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，效率高，適用于中央空調(diào)系統(tǒng)和工藝冷凍水系統(tǒng)。具體特點如下：
（1）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運動部件少，易損件少，因此故障率低，使用壽命長；
（2）運行穩(wěn)定，低負荷運轉(zhuǎn)時不會有“喘振”現(xiàn)象，并且振動小，噪音低；
（3）調(diào)節(jié)方便，可在10%～100%范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié),部分負荷時效率高,因此節(jié)電效果顯著;
（4）水冷式螺桿冷水機組體積小，重量輕，制冷量大，可以按照要求定制非標機組；
（5）機組對濕沖程不敏感，允許少量帶液，無液擊危險；
（6）種類齊全，所覆蓋的溫度范圍廣（比如-5℃，-20℃，-40℃，或是-50℃等都可以），風冷或水冷隨選；
三：控制系統(tǒng)和回油系統(tǒng)
1、回油系統(tǒng)
主要分為兩個部分：
油分回油：在壓縮機排氣和冷凝器之間安裝了高效油分離器，隨著制冷劑氣體排出的冷凍油，絕大部分會被油分離器攔截并通過吸氣口直接送回壓縮機。
高壓引射回油：小部分冷凍油進入冷凝器后，*終會在蒸發(fā)器中聚集，依靠高壓液體作為動力，可以將聚集在蒸發(fā)器中的冷凍油直接帶回壓縮機。
2、控制系統(tǒng)介紹：
控制系統(tǒng)采用微電腦控制，控制柜面板上裝有電源、運行、故障指示燈，可方便直觀地了解當前機組的工作狀況。此外，控制柜面板上裝有急停開關(guān)，當機組發(fā)生緊急故障需馬上停機時，可按下急停開關(guān)，確保機組安全。
由于壓縮機是機組的重要部件，因此針對壓縮機的保護有：
① 電源缺相、逆相保護；
② 熱過載保護；
③ 電流過流保護；
④ 壓縮機排氣溫度保護；
⑤ 壓縮機內(nèi)部過載保護；
⑥ 高低壓差保護。
四：安裝及施工
1、安裝環(huán)境
機組到位后，去掉滑動墊木，用氣泡水平儀校準水平，并用地腳螺栓將機組底腳固定在基礎(chǔ)上。建議在機組底腳與基礎(chǔ)之間放置15~20mm厚防震軟墊。
機組一般安裝在地下室或底層或?qū)Ｓ脵C房。如果必須安裝在較高的樓面時，首先應確準該樓面結(jié)構(gòu)是否能承受機組的運行重量，必要時可以加固地板，此外，還須確準該層樓面是否水平；建議根據(jù)機組運行重量分布放置彈簧減震器。
2、蒸發(fā)器和冷凝器管路連接要求
（1）蒸發(fā)器管路連接要求
a、冷卻水管路系統(tǒng)必須先安裝防震軟接頭、溫度計、壓力表、排水閥、截止閥、水過濾器、止逆閥、靶式流量控制器等，再與冷卻塔進出水管路相連。參見管路連接例圖如下：
冷卻水管路圖
b、供水管路要盡可能短，管路的規(guī)格要根據(jù)水泵的有效揚程、管路流量和流速而定，而不依照接頭規(guī)格。
c、在冷凝器封頭上裝配有排水、排氣接頭。以螺塞封口。應將螺塞替換為（1/4NPT放氣和1/2NPT排水）球閥。
d、冷凝器的水口方向可以根據(jù)用戶的要求更改。
更改時需注意以下幾點：
* 需確認正確的隔板位置，使用新的橡膠密封圈。
* 冷卻水的溫度、流量測量裝置需重新布置。
* 拆裝水室端蓋時，緊固螺栓要按一定的順序進行：輕輕收緊**個螺栓，然后再輕輕收緊位于180°方向的那個螺栓。繼續(xù)這樣的順序收緊第3個螺栓，然后再輕輕收緊與第3個螺栓成180°的第4個螺栓。依此類推。在完成**次這圈螺栓的緊固后，重復此順序直到所有螺栓符合表1對應螺栓的扭矩為止。
注：在**圈收緊螺栓時不要將螺栓收緊到終了力矩，因為這樣會使法蘭面翹起而容易漏水。應使用力矩扳手，并在**圈收緊時將扳手的扭矩調(diào)到終了力矩的三分之一。
表1 螺栓緊固終了推薦力矩（N·m）
螺栓規(guī)格
橡膠平墊片密封
*小力矩
*大力矩
M10
16
24
M12
45
68
M16
95
122
M20
142
210
(2)蒸發(fā)器的管路連接
a、冷凍水管路系統(tǒng)必須安裝防震軟接頭、溫度計、壓力表、水過濾器、電子除垢儀、止逆閥、靶式流量控制器、排氣閥、排水閥、截止閥、膨脹水箱等。參見冷凍水管路例圖：
b、膨脹水箱應安裝在高于系統(tǒng)*高處1～1.5米處，水箱容量約為整個系統(tǒng)水量的1/10。
c、在蒸發(fā)器筒體上裝配有排水、排氣接頭。排水口上已裝配1/2”排水銅球閥，排氣口以螺塞封口。應將螺塞替換為1/4NPT放氣球閥。
d、水管應盡量避免垂直方向的變化，在管路的高處與膨脹水箱之間安裝手動或自動排氣閥。
e、進水和出水管路的直管段上安裝溫度計和壓力表，避免將其安裝在太接近彎管的地方。各低點應配有放水接頭，以便放清系統(tǒng)中的余水。在操作機組之前，把截止閥接到放水管路上，裝在進水和出水接頭附近。蒸發(fā)器進出水管之間應有旁通管道，便于管道清洗和檢修。使用柔性接頭可以減少震動的傳遞。
f、冷凍水管路和膨脹水箱應作保溫處理，閥件接頭處應留出維護操作部位。
h、管道做過氣密性試驗后，再包保溫層，以避免熱傳遞和發(fā)汗，保溫層上應罩有防潮密封。
3、制冷劑充注要求
對機組進行現(xiàn)場冷媒充注時，操作如下：
（1）用真空泵將機組真空抽至50Pa以下，12小時后真空上升低于13 Pa表明真空檢查合格。
（2）真空合格后，確信冷凍水泵開啟，冷凍水在蒸發(fā)器內(nèi)處于流動狀態(tài)時，通過冷凝器底部的角閥充注孔注入規(guī)定量制冷劑。
4、電氣接線施工要求
確認主電源的電壓波動是在銘牌標稱值的±10％范圍之內(nèi)，且電壓的不平衡在±2％以內(nèi)，如果超過這個范圍，請將機組保持關(guān)機狀態(tài)，并立即聯(lián)系當?shù)仉娏Σ块T。
相電壓不平衡的計算公式為：電壓不平衡率%=與平均電壓的*大偏差/平均電壓×100%。
機外電源線及斷路器選擇參考：
電源相線線徑 (mm 2 )
35
50
95
95
120
150
185
電源接地線線徑 (mm 2 )
16
25
50
50
70
70
95
斷路器額定容量 (A)
125
160
200
250
320
320
400
電源相線線徑 (mm 2 )
240
300
120×2
150×2
185×2
240×2
電源接地線線徑 (mm 2 )
120
150
120
150
185
240
斷路器額定容量 (A)
400
500
630
630
800
800
水冷螺桿式冷水機組一般使用時間為3000h/年左右（根據(jù)我國氣候地理條件)。為了確保機組長期安全可靠地正常運轉(zhuǎn)，以及長期使用的運轉(zhuǎn)壽命能夠延長，減少運行費用，對機組經(jīng)常性的科學維護和保養(yǎng)工作，是非常重要。
五：維護及保養(yǎng)
1、除垢：
長期運行后，機組殼管式換熱器水側(cè)傳熱表面會沉積氧化鈣或其他礦物質(zhì)，這些礦物質(zhì)在傳熱表面結(jié)垢較多時，會影響傳熱性能而導致電能消耗增加、排氣壓力升高。可采用甲酸、檸檬酸、醋酸等有機酸清洗。
2、冬季關(guān)機：
當冬季關(guān)機時，應清洗機組內(nèi)外表面，并吹干；必須打開放水閥，放凈殼管換熱器內(nèi)的存水，以防發(fā)生凍結(jié)事故。
3、春季開機：
在較長時間停機后，要啟動機組時，應做如下準備工作：
(1)徹底檢查和清理機組。
(2)清潔水管路系統(tǒng)。
(3)檢查水泵。
(4)擰緊所有線路接頭。
(5)按要求對機組壓縮機進行預熱。
4、系統(tǒng)防凍：
如果殼管式換熱器的流道發(fā)生嚴重結(jié)冰情況，可能造成殼管式換熱器破裂和泄漏，因此對機組防凍要特別予以重視，以下三點請用戶特別注意：
(1)在較低環(huán)境溫度下停機備用時，若機組放在室外溫度低于0℃的環(huán)境中必須將蒸發(fā)器和冷凝器中的水排盡。放水的具體操作步驟見整機上的放水標識。
(2)運行時，如果冷凍水水流開關(guān)失效時將可能導致水管出現(xiàn)凍結(jié)，因此水流開關(guān)必須與機組進行聯(lián)鎖。
(3)維護時，在給機組充注制冷劑或為了維修而放掉制冷劑時，有可能導致蒸發(fā)器內(nèi)水結(jié)冰。一定要使蒸發(fā)器中的水保持流動或?qū)⑺畯氐追鸥蓛簟?/p>
警告：
水冷螺桿式冷水機組使用介質(zhì)為水，在冬季氣溫有低于零度的地區(qū)使用時必須做好如下方面的工作：機組必須在水系統(tǒng)中添加防凍液（乙二醇），請按要求添加比例。停機后不可切斷電源，否則自動防凍運行保護將失去作用。
六：常見故障及處理方法
故障
可能原因
檢測及排除方法
排氣壓力過高
系統(tǒng)中有空氣或有其它不凝氣體
從注氟嘴排除氣體，必要時重新抽真空。
冷卻塔風機故障
檢修冷卻塔風機，恢復運轉(zhuǎn)。
吸氣壓力過高
見“吸氣壓力過高”
環(huán)境溫度過高
冷卻水水流量過小
檢查冷卻水系統(tǒng)，調(diào)大水流量。
壓縮機油位過低
檢查視油鏡液位并加注冷凍油
排氣壓力過低
吸氣壓力過低
見“吸氣壓力過低”
制冷劑泄漏或充注不夠
檢漏并充氟
冷卻水水溫過低
檢查冷卻塔容量是否太大或環(huán)境溫度是否太低。
吸氣壓力過高
排氣壓力過高
見“排氣壓力過高”
制冷劑充注過量
放掉部分制冷劑
液態(tài)制冷劑從蒸發(fā)器流入壓縮機
冷凍水進水溫度高于允許*高值
檢查和調(diào)整膨脹閥，確保膨脹閥感溫包與吸氣管緊密接觸并與外界完全隔熱。
吸氣壓力過低
干燥過濾器堵塞
更換干燥過濾器濾芯
膨脹閥未調(diào)節(jié)好或出故障
調(diào)節(jié)到合適的過熱溫度，或檢查膨脹閥感溫包是否有泄漏。
系統(tǒng)制冷劑不足
檢漏并充氟
冷凍水進水溫度明顯低于規(guī)定溫度值
冷凍水流量不夠
檢查蒸發(fā)器進出水管路壓力是否太低，調(diào)節(jié)冷凍水流量。
壓縮機因高壓保 護停機
冷卻水水溫過高
冷卻塔風機故障
檢修冷卻塔風機
高壓停機設(shè)定值不正確
檢查高壓開關(guān)
壓縮機因電機過 載停機
電壓過高或過低
檢查電壓不得超出或低于額定電壓 ±10%。
排氣壓力過高
見“排氣壓力過高”
冷卻水溫度過高
檢查冷卻塔是否容量太小
過載元件故障
檢查壓縮機電流，和壓縮機上規(guī)定的滿負 荷電流進行比較。
電機或接線端子短路
檢查電機和端子對應電阻
壓縮機因內(nèi)置溫 度保護開關(guān)動作 停機
電壓過高或過低
檢查電壓，不得超出上述規(guī)定范圍。
排氣壓力過高
見“排氣壓力過高”
冷凍水進水溫度過高
壓縮機內(nèi)置溫度保護開關(guān)故障
更換元件
系統(tǒng)制冷劑不足
檢查是否漏氟
壓縮機因低壓保護停機
干燥過濾器堵塞
更換干燥過濾器濾芯
膨脹閥故障
調(diào)整或更換膨脹閥
低壓停機設(shè)定值不正確
檢查低壓開關(guān)
制冷劑不足
充注制冷劑
壓縮機噪音大
壓縮機冷凍油不足
檢查視油鏡液位并加注冷凍油
壓縮機不能啟動
過流繼電器跳開，保險燒壞。
更換損壞元件
控制電路沒有接通
檢查控制系統(tǒng)接線
無電流
檢查供電
高壓保護或低壓保護
見前面吸、排氣壓力故障部分。
接觸器線圈燒壞
更換損壞元件
電源相序連接錯誤
重新連接，調(diào)整其中兩條接線。
水系統(tǒng)故障，水流開關(guān)斷路。
檢查水系統(tǒng)
操作顯式器有報警信號
查看報警類別，采取相應措施。
開停機時間設(shè)定有誤
檢查并重新設(shè)定
溫度傳感器檢測溫度超過設(shè)定值
檢查并重新設(shè)定
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