中央空调冷水机组运行参数和工况分析

中央空调冷水机组运行参数和工况分析

1、蒸发压力与蒸发温度

离心式冷水机组具有满液卧式壳管式蒸发器，制冷剂液体在壳内管间蒸发、沸腾，吸收管内冷水从空调房间带来的热量。蒸发器内具有的制冷剂压力和温度，是制冷的饱和压力和饱和温度，可以通过设置在蒸发器上的压力表和温度计测出。蒸发压力和蒸发温度两个参数中，测得其中一个，可以通过制冷工质的热力性质表查到另外一个。不同的制冷剂在冷水机组中，要得到同样的蒸发温度，而各自对应的蒸发压力是完全不同的。

在冷水机组运行中，蒸发温度、蒸发压力与冷水带入蒸发器的热量有密切关系。热负荷大时，蒸发器冷水的回水温度升高，引起蒸发器温度升高，对应的蒸发压力也升高。相反，当热负荷减少时，冷水回水温度降低，其蒸发温度和蒸发压力均降低。实际运行中空调房间的热负荷减少时，冷水回水温度降低，其蒸发温度和蒸发压力均摊降低。

实际运行中空调房间的热负荷在24h中是不断变化的，为了使机组的工作性能适应这种变化，一般采用自动控制对机组实行能量调节，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。蒸发器内压力和温度波动范围的大小，完全取决于热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，必须大于机组必须负担的热负荷量，否则，将无法在运行中得到满意的空调效果。

根据我国JB/T3355-1998标准规定，冷水机组的额定的工况为冷冻水出水温度7℃，冷却水回水温度30℃。其他相应的参数为冷冻水回水温度12℃，冷却水出水为35℃。又根据国家标准GB/T18403.1-2001，冷水机组的额定的工况为冷冻水进出水温12℃/7℃，冷却水进出水温30℃/35℃。所以冷水机组在出厂时工况为冷冻水进出水温12℃/7℃，冷却水进出水温30℃/35℃。所以冷水机组在出厂时若订货方没有特殊要求，冷水机组的自动控制及保护元件的整定值，将使冷水机组保持在额定工况下的运行状态，提高冷水的出水温度，对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，应尽可能提高冷水出水温度。如果实际使用中机组长期运行的冷水出水温度不是7℃，订货时应在合同上注明所需要的冷水出水温度要求。因此，在机组的实际运行操作中，应根据空调对象的具体要求，可将冷水出水温度提高，也可以适当降低。一般情况下，蒸发温度较冷水出水温度低2℃~4℃。蒸发温度则常控制在3℃~5℃范围内。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，不但增加了机组的能量消耗，又容易造成蒸发管道冻裂。

蒸发温度与冷水出水温度之差，随蒸发器热负荷增减而分别增大或减少。在同样负荷情况下，温差增大则传热系数减少。此外，该温差大小与传热面积有关，而且管内水侧的污垢情况，管外润滑积聚的多少，对温差也有一定影

响。为了减少温差，增强传热效果，要做到定期清除蒸发器水侧污垢，积极采取措施将润滑油引回到油箱中。

2、冷凝压力与冷凝温度

在冷水机组中，高压表所指示的压力称作冷凝压力。该压力所对应的温度称为冷凝温度。例如:使用R123的离心式冷水机组，冷凝压力为

53.1kPa(0.0531Mpa)(表压)，对应的温度为40℃;R134a的离心式冷水机组，冷凝压力为915.075kPa(0.915Mpa)(表压)，对应的冷凝温度也是40℃，而R22的往复冷水机组，冷凝压力为1432.2kPa(1.432MPa)(表压)，冷凝温度也是40℃。

冷凝温度的高低，在蒸发温度不变的情况下，对于机组功率消耗有决定意义。冷凝温度升高功耗增大。此外，离心式制冷机组冷凝压力升高会引起主机喘振。反之，冷凝温度降低，功耗随之降低。因此，在冷水机组运行操作时，应注意保证冷却水温度、水量、水质等指标在合格范围。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、出口温差反为减少，这时冷凝器的传热效果不好，冷凝器外器有烫手感。除此之外，冷凝器管子水侧结垢和淤泥对热量传达的影响也起着相当的作用。

3、冷水的压力和温度

空调用冷水机组一般是在标准工况所规定的冷水回水温度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，其运行条件不变，外界负荷一定的情况下，冷水机组的制冷量是一定的。此时，通过蒸发器的冷水流量与供、回水温差成反比，即冷水流量越大，温差越小;反之，流量越小，温差越大。所以，冷水机组工况规定冷水供回水温差为5℃，这实际上是规定了机组的冷水流量。这种冷水流量的控制就表现为控制冷水通过蒸发器的太力降。

在标准工况下，蒸发器上冷水供回水压降调定为0.5kgf/cm2。其压降调定方法是调节冷泵出口阀门开度，和蒸发器供、回水阀门开度。阀门开度调节的原则是:蒸发器出水有足够的压力来克服冷水闭式循环系统中阻力;机组在负担设计负荷的情况下运行，蒸发器进、出水温差为5℃。此时进、出蒸发器的冷水压降为0.5kg/cm2左右。

按照上述要求，阀门一经确定，冷水系统各阀门开度大小就应相对稳定不变。即使在非调定工况下运行(如卸载运行)旱，各阀门也应相对稳定不变。应当注意，全开阀门加大冷水流量，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，机组的冷量有所增加，但水泵功率也因此而提高，两相比较得不偿失。所以，蒸发器冷水侧进、出水压降控制在49.05kPa(0.5kgf/m2)为宜。

一般来说，冷水供水管上的压力，只要能够满足克服冷水管系统中管道上的阴力损失就可以了，这可以从安装在冷水泵上的吸入压力表读数来判别。然后通过控制冷水泵出水阀的开度，可以调节冷水供水压力。将出水阀开度关小，则冷水泵背压提高，通过水泵的流量减少，水泵功率消耗下降，这时蒸

发器的供水压力下降，但该压力无论如何也不应低于满足蒸发器供、回水压降为49.05kPa(0.5kgf/m2)的要求。

为了冷水机组的运行安全，蒸发器出水温度一般不低于3℃。此外，冷水系统虽然是封闭的，在蒸发器中水侧结垢和腐蚀不会像冷凝器那样严重，但从设备检查维修要求出发，应每年对蒸发器管道的水侧和冷水系统的其他管道清洗一次。

4、冷却水的压力和温度

冷水机组在标准工况下运行，其冷凝器回水温度为30℃，出水温度为35℃。对于在运行的冷水机组，环境条件、负荷和制冷量都已成为定值。这时，冷凝热负荷无疑也为定值。标准规定进、出水温差为5℃，冷却水流量必然也为一定值。而且该流量与进出水温差成反比。所以，冷水机组在标准工况运行，只要规定冷却水的进出水温差就行了。这个流量通常用进、出冷凝器的冷却水压力降来控制。

在标准工况下，冷凝器出水压降调定为0.75kgf/cm2左右。压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开度。遵循同样的原则:在冷凝器出水内有足够的压力克服冷却水系统管道的阻力;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。

为了降低冷水机组的功率消耗，应当尽可能降低冷凝器温度。其可取措施有两个方面:一是降低冷凝器的回水温度，二是加大冷却水量。回水温度取决于大气温度和相对温度，受自然条件变化的影响和限制;而加大冷却水流量简单易行。但流量也不是可以无限制的加大的，因为过分加大冷却水流量，往往引起冷却水泵功率消耗急剧上升，也得不到理想的效果。所以冷水机组冷却水量选择，以标准工况下，冷却水进出冷凝器压降为为宜。

对于离心式冷水机组，冷凝压力过高或过低都会引起喘振。所以，当离心式冷水机组在气温较低的秋季运行时，应适当减少投入运行的冷却风机台数，以便提高冷却水的回水温度。也可以将一部分冷却水出水旁通引入回水中，可以收到提高回水温度的效果。采用减少冷却水量加大进、出水温差的办法可以有同样的作用，但进出水压降应适当调小。

离心式冷水机组遇到此种情况时，应注意冷凝压力与蒸发压力之差不可太小，应满足防止发生喘振的要求，否则要发生喘振。在气温较低的秋季，运行往复式冷水机组比较有利，因为这时冷凝压力较低，功率消耗大降低。

冷却水系统是开式循环，冷却塔在大气中运行。灰尘、杂物和大气中的腐蚀气体及有害物质，会融解在冷却水中，在阳光照射下造成氧化作用增强，级微生在水中繁殖，对冷却水系统工作存在相当严重的危害。因此，有关操作管理规定要求冷却水系统和冷凝器管道必须每年清洗一次系统中的淤泥、污垢、杂质及微生物等，保证冷凝器的正常工作性能。

5、压缩机的吸气温度

压缩机的吸气温度，对往复式压缩机来说，是指压缩机吸气腔中制冷剂气体的温度;对于离心式压缩机，应为吸气导叶上的制冷剂气体温度。吸气温度的高低，不但影响着排气温度的高低，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，制冷剂被吸入时的比容大，此时压缩机的单位容积制冷量小，这是我们所不希望的。相反压缩机吸气温度低时，其单位容积制冷量大。

但是，压缩机吸气温度低，可能造成制冷剂液体被除数压缩机吸入，使往复式压缩机发生“液击”，而对于离心式压缩机来说，由于过低的吸气温度使压缩机的吸入压力过低，可能会产生喘振。所以，要规定压缩机的吸气过热度。

对于往复式冷水机组，压缩机吸气过热度取为5~10℃，这时采用干式蒸发器。可以用热力膨胀阀控制吸气过热度，通过调节热力膨胀阀的调节螺杆，即可调节过热度的大小。除此之外，压缩机及管道的长短和包扎的保温材料性能的好坏，对过热度的大小也有一定影响。

过热度给离心式压缩机带来的影响，没有往复式压缩机那样敏感。所以，在离心式冷水机组中，其吸气过热度就会增加。因此，在冷水机组的运行操作过程中，必须注意压缩机的吸气温度控制。

6、压缩机排气温度

压缩机排气温度是制冷剂经过压缩后的高压过热蒸汽到排气腔时的温度，由于压缩机所排出的制冷剂为过热蒸汽，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。

排气温度要较冷凝温度高的多。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力高低有关。在空调工况下，由于压比不大，所以排气温度并不高。如果往复式压缩机吸、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。在离心式制冷机组中(特别是R123机组)，如果制冷系统混入空气，则吸气温度和排气温度都会升高。

7、冷水机组的中间压力和温度

为了提高离心式冷水机组的运行经济性，降低机组消耗，空调工程中也可以采用两级离心式压缩机。该机中，中间节流补气装置称做省功器。省功器内的压力就是机组的中间压力，其所对应的制冷剂温度即为中间温度中间压力确定的原则是使两级离心式制冷压缩机的低压和高压级压缩机总功耗尽可能小，循环的制冷系统尽可能大。

具体的中间压力和温度参数是在规定的运行蒸发温度和冷凝温度的基础上，按上述原则选定的。运行中机组蒸发温度和冷凝温度的改变，必须会引起中间压力和温度偏离设计值，降低两级循环的性能。一般空调冷水机组中，两级离心机组不设中间压力测点，运行中不记录中间压力和温度。

8、油压差、油温与油位高度

润滑油系统是机组正常运行不可缺少的部分，它为机组的运动零件提供润滑和冷却条件。螺杆式、离心式和部分往复式冷水机组，还需要利用润滑油来控制能量调节装置或抽气回收装置。

从各种机组的润滑系统组成特点看，除往复式机组将润滑油储存在压缩机曲轴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，有自己的贮油容器，清寒有专门用于降低油温的油冷却器。因此，润滑油的油压差，油温与油压高度，是保证机组在正常工作条件下，运动零件润滑和冷却的三要素。

油压差的作用，是使润滑油在油泵的驱动下，在油系统管道中流动，输送到各工作部位时克服其流动阻力。没有足够的油压差，就不能保证系统有足够的润滑和冷却油量，及驱动能量调节装置时所需要的动力。

所以，机组油系统的油压差，必须保证在合理的范围，以便于机组运动部分得到充分润滑和冷却，灵活地操纵能量调节装置。油压差的控制范围:往复式机组为:1.5~2.5kgf/cm2;双螺杆式机组为:1.5~12.5kgf/cm2;离心式机组为:

1.5~

2.5kgf/cm2。发现机组运行油压有偏差时，应及时排除故障并进行调整。

油温，即机组工作时润滑油温度。油温的高低对润滑油的黏度产生重要影响。油温大低会使油黏度增大，流动性降低，不易形成均匀的油膜，达不到预期的润滑效果;同时还会引起油的流动速度降低，使润滑油量减少，油泵的功耗增大。

若油温大高，会使油黏度下降，在运动部件之间润滑油膜达不到一定的厚度，难以承受必需的工作压力，造成润滑状况恶化，致使运动部件磨损。因此，合理的润滑油温度对各种形式的冷水机组来说都十分必要。一般润滑油的工作温度都在35~45℃的范围内。

此外，油温对润滑油中的制冷剂溶量多少的影响也是不可忽视的。在压力一定的情况下，润滑油对制冷剂的溶解度，随油温的上升而减少。在机组中，保持一定的油温可以减少润滑油中制冷剂的含量，对压缩机安全顺利启动有良好作用。因此，机组启动操作规程规定机组启动前，必须不停顿地对机组中润滑油进行24h以上加温，有的机组(特别是R11离心机组)甚至在停机的整个过程中，对润滑油的加热也不能停止。机组启动前润滑油温度要求分别是:往复式机组油温要达到:55~65℃;螺杆式机组油温要达到:45~55℃;离心

式机组油温应达到:60~75℃。机组在运行时的油温均低于上述数值。

油位高度，是润滑油在储存容器中的高度。各机组的贮油器均设置有油位显示装置。一般规定贮油容器内的油位高度应位于视镜中央水平线上下5mm。规定油位高度的目的是为了保证油泵工作时，油循环有足够的供应量能够维持连续不断循环的工作状态。油位过低易造成油泵失油，甚至酿成机组运行故障或损坏事故。因此，必须在油位过低时，及时给润滑系统内补充相同牌号的润滑油，直到油箱内的油位高度达到视镜的规定高度为止。

9、机组运行电流与电压

一般机组要求的额定供电电压为:380V、三相、50Hz，供电的平均相电压不稳定率小于2%。所有电动机的运行电压应压缩机铭牌所规定电压的±5%范围之内。

实际运行中，机组的运行电流在冷却和冷水温度相同的情况下，随能量调节中制冷量大小而增加或减少。对于往复式冷水机组，投入运行的缸数多少，离心式冷水机组导叶开度大水，都要影响到运行电流的大小。但当机组冷水温度不同时，以上的变化规律就能成立。比如某机组冷水温度为12℃，供水温度为7℃时，离心式制冷压缩机的导叶开度为45%，而同一机组在冷水回水温度14℃，供水温度为9℃时，导叶开度仅为35%。

由于同一机组前后运行的工况完全不同，不具备可比条件，就不可能经比较得出哪种情况下，主电机负荷重的结论。不过，通过安装在机组开关柜上的电流表可以反映出两种情况下，电流读数的差别，凡运行电流值大的，主电机负荷就重。通过比较机组运行电流和电压参数的记录，完全可以得出主电机在各种情况下消耗功率的大小。

电流值是一个随电动机负荷变化而变化的重要参数值，操作时应注意经常与总配电室的电流表比较，同时应注意指针(数字)的摆动(跳动)。正常情况下，因三相电源的相不平衡或电压变化，而使电流表指针(数字)作周期性或不规则的大幅度摆动(跳动)。在压缩机负荷变化时，也引起这种现象发生。运行中必须注意加强监视，保持电流，电压值的正常状态。为了保护电动机，要避免频繁启动机组。