离心式冷水机组的变频驱动装置VSD的原理及应用
离心式冷水机组工作原理
离心式冷水机组工作原理
离心式冷水机组是一种常见的制冷设备，其工作原理主要是通过离心式压缩机
将低温低压的制冷剂气体吸入，经过压缩后排出高温高压的气体，然后通过冷凝器冷却成高压液体，再经过节流阀减压成低温低压的液体，最后通过蒸发器的蒸发吸收室内热量，达到降温的效果。
首先，离心式冷水机组的工作原理是基于制冷循环的原理。
在制冷循环中，制
冷剂气体在蒸发器中吸收室内热量蒸发成气体，然后被压缩机吸入压缩成高温高压气体，再经过冷凝器冷却成高压液体，最后通过节流阀减压成低温低压的液体，再次进入蒸发器完成循环。
其次，离心式冷水机组的核心部件是离心式压缩机。
离心式压缩机是通过转子
的高速旋转，使得制冷剂气体在离心力的作用下被吸入并压缩，最终排出高温高压的气体。
这种压缩方式具有高效率、低噪音和稳定性好的特点，是制冷设备中常用的压缩机类型之一。
另外，冷凝器和蒸发器也是离心式冷水机组中不可或缺的部件。
冷凝器通过外
界冷却介质（通常是水或空气）将高温高压的制冷剂气体冷却成高压液体，而蒸发器则是通过室内的热量使得低温低压的液体制冷剂蒸发成气体，完成制冷循环。
最后，离心式冷水机组的工作原理是通过上述几个部件的协同作用完成的。
当
离心式压缩机将低温低压的制冷剂气体吸入并压缩后，冷凝器将高温高压的气体冷却成高压液体，再经过节流阀减压成低温低压的液体，最终通过蒸发器的蒸发吸收室内热量，达到降温的效果。
总的来说，离心式冷水机组的工作原理是基于制冷循环的原理，通过离心式压
缩机、冷凝器和蒸发器的协同作用完成制冷过程。
这种制冷设备在工业和商业领域有着广泛的应用，其高效、稳定的工作原理使得其成为制冷设备中的重要组成部分。
约克变频驱动VSD离心式冷水机组原理及应用
恒速与变速冷水机组负荷-效率曲线比较
1.1
1.0
0.9
0.8
Constant Speed 恒速
0.7
Variable Speed 变速
0.6
0.5
0.4
节能30%
0.3
部分负荷比例
特点与优势
软启动
可替代启动器
从1Hz开始启动
从不超过 100% FLA
比较
PRV 控制逻辑
速度余量
PRV 控制信号 （开启或关闭）
实际电机速度
变频冷水机组是如何工作的？
冷冻水出水温度 温度设置值
蒸发 / 冷凝压力 PRV 位置
实际电机转速
优化电机转速
优化 PRV 位置
变频冷水机组是如何工作的？
定速机组
变频机组
负荷降低，PRV 关闭 电机转速恒定
自适应冷量控制逻辑 优化压缩机效率 降低电机转速 优化 PRV 位置 能耗降低
约克变频驱动器(VSD)优点
年节能30% 在低负荷运行时全面避免喘震 延长机组使用寿命 维修、保养方便 降低辅助设备投资 宁静运行 完善的电器保护
定速与变频冷水机组的能耗比较
采用变频冷水机组的必要性——
由于室外温度 (干球/湿球温度) 随时间和季节的变化而变 化
只有 1% 的运行时间机组处于设计工况下的满负荷运行 变频冷水机组能充分利用低冷却水温度带来的优势（压头
对冲击电流具有非常好的限制能力 (改造项目, 变压器容量小、 发电机容量小)
500% 400%
冲击电流
Motor FLA (%)
300% 200% 100%
星三角启动器 Optispeed VSD
离心制冷机高压变频器的工作原理及作用
离心制冷机高压变频器的工作原理及作用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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离心式冰水机工作原理
离心式冰水机工作原理一、概述离心式冰水机是一种常见的制冷设备，广泛应用于工业生产和商业领域。
它通过离心力将液态制冷剂转换为气态，从而吸收热量并降低温度。
本文将详细介绍离心式冰水机的工作原理。
二、制冷循环系统离心式冰水机的制冷循环系统由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置组成。
其中，压缩机负责将低温低压的气体制冷剂压缩成高温高压的气体；蒸发器通过吸收外界热量使制冷剂从液态转变成气态；冷凝器则将气态制冷剂放出热量并转变成液态；节流装置则调节制冷剂进入蒸发器的速度。
三、离心式压缩机离心式压缩机是离心式冰水机中最重要的部件之一。
它由驱动电机、转子、叶轮和壳体组成。
驱动电机带动转子旋转，使叶轮随之旋转，并产生强大的离心力。
制冷剂通过进气口进入离心式压缩机，被叶轮吸入并旋转，随着离心力的增加，制冷剂被压缩成高温高压气体，并从出气口排出。
四、蒸发器蒸发器是离心式冰水机中的核心部件之一。
它通过吸收外界热量使制冷剂从液态转变成气态。
蒸发器由管束、壳体和风扇组成。
制冷剂从节流装置进入蒸发器，在管束内流动并与外界空气进行换热。
由于制冷剂的压力和温度较低，它会在管束内迅速沸腾并变成气态，吸收周围的热量并将温度降低。
五、冷凝器冷凝器是离心式冰水机中的另一个核心部件。
它通过放出热量使气态制冷剂转变成液态。
冷凝器由管束、壳体和风扇组成。
高温高压的气态制冷剂从压缩机出口进入冷凝器，在管束内流动并与外界空气进行换热。
由于制冷剂的压力和温度较高，它会在管束内放出热量并逐渐冷却，最终变成液态。
六、节流装置节流装置是离心式冰水机中的调节部件之一。
它通过调节制冷剂进入蒸发器的速度来控制制冷效果。
节流装置通常采用电子膨胀阀或毛细管，根据需要将制冷剂引导到蒸发器内部。
当需要增加制冷效果时，电子膨胀阀或毛细管会打开，使更多的制冷剂进入蒸发器；反之，当需要减少制冷效果时，电子膨胀阀或毛细管会关闭。
七、工作原理离心式冰水机的工作原理可以总结为以下几个步骤：1. 制冷剂从节流装置进入蒸发器，并与外界空气进行换热。
VSD 约克冷水机组原理及应用
ECWT 85.0 81.0 77.0 73.0 69.0 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0
KW/TON 0.582 0.532 0.500 0.481 0.470 0.463 0.494 0.557 0.700 1.138
KW/TON 0.599 0.502 0.441 0.388 0.339 0.293 0.292 0.326 0.373 0.584
通过速度和导叶（PRV）共同配合控制卸载
硬件:
• 压头探头, 温度探头 ,PRV 位置探头, 喘振探头和转速（rpm）探 头
• VSD 装置 • ACC (Adapted Capacity Control)
软件 (控制逻缉)
• ACC读取全部信息从而了解机组的运行状况 • 绘制出精确的机组喘振点图 • 允许机组在喘振点附近运行 • 使得机组在最低速度下运行从而确保效率最高
RPM of Compressor
% 100
90
80
70
Energy consumption of Compressor
% 100
72.9
51.2
34.4
Energy saving
% 0
27.1
48.8
63.7
离心式压缩机的卸载控制
通过速度和导叶（PRV）共同配合控制卸载
运行区域广阔 节能量巨大 需要久经考验的控制系统和速度调节驱动装置 当负荷/压头降低时，PRV全开转速降低 PRV 当负荷降低至 ~70%以下时，开始关闭PRV 举例说明（根据香港气象资料）
% Load 100 75 50 25
NPLV
ECWT 89.6 77 67.5 65
CS Chiller KW/TON 0.667 (A) 0.578 (B) 0.603 (C) 0.800 (D) 0.564
离心式冷水机组的变频改造案例
离心式冷水机组的变频改造案例离心式冷水机组变频调速装置即VSD(VariableSpeedDrive)采用独特的控制逻辑，同步调节导流叶片开关度和电机转速，通过变频驱动改造，机组运行节能效果明显。
适用于宾馆、医院住院大楼等24小时运行、且昼夜冷负荷有明显差异的场所。
本文针对离心式冷水机组的变频调速装置，从优点、改造内容、经济性分析三方面进手，阐述了变频改造的可行性。
一、VSD优点1.节能明显使用变频器后，离心式冷水机组主要从两个方面实现节能：一是部分负荷运行状态下的节能，二是低冷却水温度下的节能。
①部分负荷状态下运行的节能：众所周知，冷水机组99%以上的时间运行在部分负荷工况。
通常，在部分负荷下，恒速离心机通过调节导流叶片开度来调节机组输出冷量，最高效率点通常在70%~80%负荷左右，负荷降低，单位冷量能耗增加较明显。
而VSD不断监测下列参数：冷冻水温度，冷冻水温度设定值，冷媒压力导流叶片开度和电机的转速。
然后自适应容量控制逻辑定出有效的调节方法。
它将优化电机转速和PRV(导叶)的开度，使机组运行转速最小而效率最高，能耗达到最小。
以约克500冷吨的离心机组为例，在冷却水温度为25℃时，恒速机和变频机的运行参数如下表所示：从以上图表可以看出，在部分负荷的情况下，变频离心机组和相同型号的恒速机组相比，其单位制冷量的能耗要低很多。
这对于长期处于部分负荷的机组来说，使用变频机组无疑给用户节省了大量的电费。
②低冷却水温度状态下运行的节能：机组在夜间、过渡季节甚至是冬天运行时，冷却水的温度往往比较低。
对于恒速机组，需要有恒定的工作条件，即需要有恒定的蒸发压力和冷凝压力。
但冷却水温度降低后，必然使得冷凝压力相应地降低，此时，为了满足离心压缩机的工作条件，只有通过关小进口导叶，减小输气量，从而调整离心压缩机的工作点，以适应更低的冷凝压力。
但以上调节却降低了机组的效率，无故地消耗了更多的能量。
而使用变频器后，则可以通过调整压缩机的转速，以适应冷凝温度的变化，最大限度地利用低冷却水温的节能效应，达到节能的目的。
离心式冷水机组的变频驱动装置VSD的原理及应用共42页文档
机组卸载过程： ab cd a-b 降低转速,叶片 不动 b-c 恒定在允许最 小转速，关小叶片 c-d 关小叶片， 提 高转速
机组加载过程： 与上述工作过程相 反
三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
• 节省能耗，投资经济； • 运行宁静； • 启动性能优化； • 节省安装费用；
47
三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
节省能耗，投资经济
机组平均大约 99%的时间运行在部分负荷工况， 因而部分负荷情况的能耗是评价机组性能的重要标志.
48
三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
VSD机组节能的关键 —— 专为离心机组设计的 独特控制逻辑，提高部分负荷性能
--直接监测冷水机组运行状态； --能控制离心机组避开喘振区； --优化机组运行转速和导流叶片开度； --部分负荷低转速运行，降低输入功率； --提高功率因数，达0.95以上。
11.52
0.501
0.432
13.77
0.518
0.419
19.11
0.563
0.429
23.80
0.682
0.481
29.471.099 Nhomakorabea0.665
39.49
变速驱动机组在低负荷时，其KW/TR值明显低于恒速机组，其最 高效率点在40%-50%负荷左右。
51
kW / ton
100%
80%
三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3
Load 负荷
60%
40%
20%
Constant Speed 恒速 Variable Speed 变速
离心式冷水机组工作原理
离心式冷水机组工作原理
离心式冷水机组是一种利用离心力来实现制冷的装置。
它由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。
从工作原理上来说，离心式冷水机组首先通过压缩机将低温低压的制冷剂气体吸入，然后进行压缩，使其温度和压力升高。
这个制冷剂气体在高温高压的状态下，流入冷凝器。
冷凝器是一个换热器，其主要作用是将制冷剂气体的热量散发出去，使其冷凝成液体。
在冷凝过程中，制冷剂气体从高温高压的状态变成高温低压的液体。
冷凝器通常通过外界的冷却介质（如空气或水）来帮助散热，使制冷剂的温度下降。
接下来，冷凝后的液体制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器。
膨胀阀的作用是将高温高压的制冷剂液体通过限流作用，使其进入到低温低压的蒸发器中。
在蒸发器中，制冷剂液体开始蒸发，吸收冷水或冷却介质的热量，使冷水或冷却介质的温度降低。
最后，制冷剂蒸汽通过压缩机再次进行压缩，增加其温度和压力，然后重新开始循环。
整个循环过程中，制冷剂在不同的部件中进行相变和换热，实现了对空气或水的冷却。
需要注意的是，离心式冷水机组的工作原理可以根据不同的设计和应用有所差异，但基本的制冷过程是相同的。
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压头=PcPe
蒸发压力Pe
压焓图
制冷剂向大气放热
冷凝器
截
流 孔
压缩机的压缩过程
板 蒸发器
降低压头 减少压缩机功耗
制冷剂从负荷吸热 焓
减少能耗
一.离心式压缩机的卸载控制
如何把这一工作原理应用到离心式冷水机组上呢?
降低压头
降低能耗
34
一.离心式压缩机的卸载控制 在恒速离心式压缩机的压缩过程中:
–通过调节制冷剂流量来调节压缩机的压头 –制冷剂流量-----通过控制PRV的开度来调节
35
一.离心式压缩机的卸载控制
• 通过Pre-Rotation Vane (PRV) 控制来卸载
–卸载时关闭 PRV –可扩展运行区域 (从 ~50% 降到 ~20%)
36
一.离心式压缩机的卸载控制
让我们看看汽车的刹车和加速
37
一.离心式压缩机的卸载控制
轿车的驱动系统分析
刹车 -导流叶片 油门- 电机
38
导流叶片 电机
一.离心式压缩机的卸载控制
恒速
• 加速器固定在地板上 • 用刹车来减速
导流叶片 电机
一.离心式压缩机的卸载控制
变速
• 主要依靠加速器来控制 • 只在需要的时候用刹车
导流叶片 电机
一.离心式压缩机的卸载控制
对于离心式压缩机,如果通过速度控制卸载
压缩机输入功 (能耗) 与叶轮转速 rpm的关系 随着转速的降低，压缩机输入功大幅度下降
BPH=Flow x Head / Eff
因为 flow ∝ rpm Head ∝ rpm 2
所以 BPH ∝rpm 3
RPM of Compressor
%
100
90 80
Energy consumption of Compressor
为此, 我们需要VSD变频驱动装置!!!
42
二.VSD变频驱动装置的工作原理
• 通过速度和导叶（PRV）共同配合控制卸载
•VSD装置所需的硬件:
–压头探头, 温度探头 ,PRV 位置探头, 喘振探头和转速（rpm）探头 –VSD 装置 –ACC (Adapted Capacity Control)自适应控制系统
交流要点
一.离心式压缩机的卸载控制 二.VSD变频驱动装置的工作原理 三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势 四.江森自控在VSD上的经验 五.VSD变频驱动装置的应用情况
31
一.离心式压缩机的卸载控制
叶轮
均流板 冷凝器
过冷器
PRV
挡液板
满液式 蒸发器
32
截流孔板
一.离心式压缩机的卸载控制
压 力
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机组卸载过程： ab cd a-b 降低转速,叶片 不动 b-c 恒定在允许最 小转速，关小叶片 c-d 关小叶片， 提 高转速
机组加载过程： 与上述工作过程相 反
三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
• 节省能耗，投资经济； • 运行宁静； • 启动性能优化； • 节省安装费用；
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三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
11.52
0.501
0.432
13.77
0.518
0.419
19.11
0.563
0.429
23.80
0.682
0.481
29.47
1.099
0.665
39.49
变速驱动机组在低负荷时，其KW/TR值明显低于恒速机组，其最 高效率点在40%-50%负荷左右。
51
kW / ton
100%
80%
三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
% 100
72.9
51.2
70
34.4
Energy saving
%
0 27.1 48.8 63.7
一.离心式压缩机的卸载控制
所以,我们希望在离心式冷水机组中可以通过: • 调节导流叶片(PRV)来调节制冷剂流量 • 调节电速转速来调节叶轮的齿尖速度
使得更有效的保持压缩机提供的压头与实际需要的 压头相一致,避免能量浪费,大大降低能耗.
49
三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
VSD机组节能关键 --优先降低转来自卸载% 转速 100 90 75 50
%输入功率 100 73 42 12
50
三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
MILLENNIUM离心机 -变速驱动与恒速驱动机组的比较
• % Load • 100 • 90 • 80 • 70 • 60 • 50 • 40 • 30 • 20 • 10
•VSD装置的软件 (控制逻缉)
–ACC读取全部信息从而了解机组的运行状况 –绘制出精确的机组喘振点图 –允许机组在喘振点附近运行 –使得机组在最低速度下运行从而确保效率最高
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二.VSD变频驱动装置的工作原理
冷冻水温度 温度设定值 蒸发/冷凝压力 导流叶片开度 电机实际转速
随时监测冷冻水温度等工作状态 参数，根据冷量需求同时调节电 机转速和导流叶片开度，优化机 组部分负荷性能，节省运行费用。
节省能耗，投资经济
机组平均大约 99%的时间运行在部分负荷工况， 因而部分负荷情况的能耗是评价机组性能的重要标志.
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三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
VSD机组节能的关键 —— 专为离心机组设计的 独特控制逻辑，提高部分负荷性能
--直接监测冷水机组运行状态； --能控制离心机组避开喘振区； --优化机组运行转速和导流叶片开度； --部分负荷低转速运行，降低输入功率； --提高功率因数，达0.95以上。
ECWT 85.0 82.5 80.0 77.5 75.0 72.5 70.0 67.5 65.0 62.5
KW/TON(恒速) KW/TON(变速) %SAVED
0.560
0.585
-4.46
0.533
0.537
-0.75
0.510
0.497
2.55
0.498
0.466
6.43
0.495
0.438
优化电机转速
优化导流叶片的开度
二.VSD变频驱动装置的工作原理
输入端
冷冻水出水温度 温度设定值
比较
温度偏差
输出端
电机速 度逻辑
点击速度信号 给逻辑P.C.B.
PRV位 置
冷凝压力 蒸发压力
压头/最 小转速 MIN.
探头 转速
比较
PRV 控制逻辑
速度余量
PRV 控制信号 （开启或关闭）
实际电机速度
二.VSD变频驱动装置的工作原理
1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3
Load 负荷
60%
40%
20%
Constant Speed 恒速 Variable Speed 变速
节能30%
三.VSD变频驱动装置的特点和运行优势
年平均运行费用节省25 - 30%
一般需要 1 ~ 3 年回收投资 关键因素