變頻離心機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

變頻離心機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)york變頻，意義何在？1.變頻離心式冷水機(jī)組的發(fā)展背景在世界中央空調(diào)冷水機(jī)組的歷史上，特靈1981年開(kāi)發(fā)成功的三級(jí)離心式冷水機(jī)組是一次重要的革命。該產(chǎn)品一經(jīng)出現(xiàn)，便改寫(xiě)了世界冷水機(jī)組的最高效率，它將當(dāng)時(shí)的機(jī)組效率從0.80kw/ton提高到0.68kw/ton，將所有的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后，奠定了特靈在離心機(jī)組生產(chǎn)廠商中“武林霸主”的地位。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力下，企業(yè)不斷調(diào)整戰(zhàn)略，開(kāi)發(fā)自己的新產(chǎn)品。在這種情況下，約克公司當(dāng)時(shí)不得不開(kāi)始提高該部門(mén)的效率。由于他們的壓縮機(jī)是帶有軸封的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，因此存在無(wú)法修復(fù)的泄漏點(diǎn)。因此，如果他們追隨特靈R123制冷劑制冷機(jī)的發(fā)展，就沒(méi)有未來(lái)。因?yàn)榈蛪褐评鋭㏑123機(jī)組需要解決的最大問(wèn)題不是制冷劑的泄漏，而是空氣的滲透。開(kāi)式壓縮機(jī)存在漏點(diǎn)，不可避免地會(huì)進(jìn)入空氣中，空氣的滲透量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于閉式冷水機(jī)組。（根據(jù)氦氣檢測(cè)的數(shù)量級(jí)描述，開(kāi)式壓縮機(jī)制冷機(jī)的數(shù)量級(jí)為10-5m3bar/s，而特靈的閉式壓縮機(jī)制冷機(jī)的數(shù)量級(jí)為10-11m3bar/s。這要求抽氣裝置應(yīng)具有高質(zhì)量（空氣滲透，空氣抽取裝置不得長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，并成為易受攻擊的部件？），還要求抽氣裝置能起到很好的過(guò)濾制冷劑的作用），否則制冷劑泄漏過(guò)多不僅會(huì)影響機(jī)組的效率，還會(huì)有危害環(huán)境的惡名。（這就是為什么約克公司有R123制冷劑冷水機(jī)的原因，但它不是主流產(chǎn)品。事實(shí)上，它不是制冷劑本身，因?yàn)镽134a本身不環(huán)保，我將在另一篇文章中解釋?zhuān)?。在這種情況下，約克公司不得不冒險(xiǎn)使用當(dāng)時(shí)還不太成熟的變頻技術(shù)，試圖與特靈公司的高效制冷機(jī)競(jìng)爭(zhēng)。2、離心冷水機(jī)組，適合變頻嗎？可以說(shuō)，在所有壓縮機(jī)中，離心式壓縮機(jī)最不適合使用變頻技術(shù)，因?yàn)槿绻x心式機(jī)組有一個(gè)無(wú)法克服的致命問(wèn)題——喘振。我們知道，喘振的誘發(fā)因素是冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之間的壓差過(guò)高或壓縮機(jī)流量過(guò)低。換句話說(shuō)，在部分負(fù)載下容易發(fā)生喘振。變頻技術(shù)正是為了解決部分負(fù)荷的節(jié)能問(wèn)題。這給研發(fā)變頻技術(shù)的專(zhuān)家們帶來(lái)了一個(gè)大問(wèn)題。這就像一個(gè)船夫，他必須小心地繞過(guò)長(zhǎng)江危險(xiǎn)海灘上每個(gè)裝載點(diǎn)的涌浪極限。如果一點(diǎn)控制不當(dāng)，機(jī)組將無(wú)法正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞壓縮機(jī)軸承。變頻調(diào)速對(duì)電機(jī)有很高的要求。不能使用普通電機(jī)，只能購(gòu)買(mǎi)特殊電機(jī)。這樣，很容易快速更換樣品。我們從中可以看得出，他們下定決心，排除萬(wàn)難的去走華山一條道，其實(shí)也是迫不得已。在經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次試驗(yàn)，歷經(jīng)三代改革后，york公司的變頻冷水機(jī)組終于推向用戶(hù)了。york公司似乎很愿意將變頻機(jī)組作為與特靈cvhe/g離心機(jī)組相抗衡的產(chǎn)品。他們?cè)谥袊?guó)市場(chǎng)極力推廣這種產(chǎn)品，在一定時(shí)期、一定區(qū)域內(nèi)取得了一定的成功。那么，變頻離心冷水機(jī)組真的有他們所說(shuō)的這么節(jié)電嗎？我愿意與大家一起認(rèn)真的研究變頻離心冷水機(jī)組的原理后再下結(jié)論。3、變頻離心冷水機(jī)組的原理以下對(duì)變頻離心式制冷機(jī)原理的描述引用了約克公司發(fā)表的論文，這并不代表我個(gè)人的觀點(diǎn)。作為對(duì)我們競(jìng)爭(zhēng)同行的尊重，我不愿去設(shè)想york公司在論文中提供的數(shù)據(jù)是否真實(shí)，我們引用論文的數(shù)據(jù)的前提條件是這些數(shù)據(jù)是真實(shí)可靠的。1）離心式冷水機(jī)組部分負(fù)荷調(diào)節(jié)與變頻器原理我們知道，離心壓縮機(jī)是一種固定壓頭、變流量的壓縮機(jī)。單一級(jí)離心壓縮機(jī)依靠電機(jī)通過(guò)增速齒輪驅(qū)動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)。葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力提高制冷劑氣體的速度，然后通過(guò)擴(kuò)散器完成動(dòng)能和壓力能的轉(zhuǎn)換。壓縮機(jī)的最大壓頭由壓縮機(jī)葉輪的最大線速度決定。對(duì)于制冷量大的冷水機(jī)組，通常需要考慮增加能量調(diào)節(jié)機(jī)制。一方面是為了防止機(jī)組滿負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)扭矩過(guò)大，另一方面是為了提高機(jī)組的適應(yīng)性，使機(jī)組的負(fù)荷與系統(tǒng)用戶(hù)的負(fù)荷相匹配，避免機(jī)組頻繁啟動(dòng)。對(duì)于離心式壓縮機(jī)，通常通過(guò)導(dǎo)葉或改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。a、導(dǎo)葉控制固定轉(zhuǎn)速的離心機(jī)通過(guò)導(dǎo)流葉片的作用就可以使壓縮機(jī)在最大壓頭下任意點(diǎn)運(yùn)行。當(dāng)壓縮機(jī)在系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)流葉片開(kāi)始關(guān)閉，當(dāng)機(jī)組發(fā)生喘振時(shí)，此時(shí)的負(fù)荷就是機(jī)組允許的最小負(fù)荷。導(dǎo)流葉片關(guān)小時(shí)，機(jī)組的冷媒的循環(huán)量就會(huì)減小，機(jī)組的制冷量相應(yīng)有所下降。另一方面，由于導(dǎo)流葉片在關(guān)閉過(guò)程中葉片角度改變，此時(shí)進(jìn)入壓縮機(jī)的冷媒氣體的方向也會(huì)相應(yīng)改變，有效的改善了壓縮機(jī)內(nèi)冷媒的壓縮條件，防止了機(jī)組的喘振。然而，導(dǎo)流葉片的調(diào)節(jié)范圍是有限的，對(duì)于單級(jí)壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，通常只能下載到20%~30%。如果機(jī)組需要在20%以下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則需要熱氣旁通或是變頻機(jī)構(gòu)來(lái)控制了。b、速度控制在離心式壓縮機(jī)中，壓縮機(jī)的功耗如下：BHP=流量*壓頭/eff式中：bhp--------壓縮機(jī)功耗flow------制冷劑流量head-----壓縮機(jī)壓頭eff--------效率對(duì)于離心壓縮機(jī)而言：流量變?yōu)樗俣萈RM的一次方，水頭變?yōu)樗俣萈RM的二次方，因此功率消耗BHP變?yōu)樗俣萈RM的三次方?？梢钥闯?，壓縮機(jī)的功耗與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，功耗將急劇降低，從而達(dá)到部分負(fù)荷的節(jié)能效果。速度控制的缺點(diǎn)是裝置的下載范圍小。在低負(fù)荷（約小于60%）下，如果壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低以控制部分負(fù)荷，機(jī)組將喘振。c、變頻驅(qū)動(dòng)離心機(jī)組如果將變頻控制與導(dǎo)流葉片控制有機(jī)結(jié)合，共同來(lái)控制壓縮機(jī)，就能充分利用這兩種控制方式的優(yōu)點(diǎn)，既能使機(jī)組有較大的運(yùn)行范圍，又能達(dá)到很好的節(jié)能目的。這種控制的邏輯如下：70%~100%機(jī)組保持導(dǎo)流葉片全開(kāi)，通過(guò)變頻來(lái)下載。50%~70%導(dǎo)流葉片開(kāi)始關(guān)閉，轉(zhuǎn)速維持恒定。<50%為避免喘振，適當(dāng)提高速度并增加工作范圍。由此我們可以看出變頻技術(shù)如果在離心機(jī)中得到應(yīng)用，則最先考慮的是如何避免喘振，而不是如何提高效率。4.變頻離心式冷水機(jī)組優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)A.優(yōu)點(diǎn)1）增強(qiáng)機(jī)組的卸載能力2）電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)可以減少對(duì)電網(wǎng)的影響。3）在50%負(fù)荷下，節(jié)能效果優(yōu)越1）滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)組并不節(jié)電，反而耗能。變頻控制離心機(jī)組在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要比正常機(jī)組耗電2%~5%。2）控制太復(fù)雜，控制元件的數(shù)量增加，這使得調(diào)試和維護(hù)裝置更加困難。我們知道，大部分空調(diào)用冷水機(jī)組屬于民用范疇。在民用舒適性空調(diào)中，機(jī)組的易維護(hù)性、可靠性是考核其性能的很重要的因素。因此，機(jī)組的維護(hù)是否便利也成為考核一臺(tái)機(jī)組是否優(yōu)秀的重要參數(shù)。變頻機(jī)組由于控制復(fù)雜，控制元件增多，都會(huì)影響到機(jī)組的可靠性與易維護(hù)性。目前國(guó)內(nèi)無(wú)法制作變頻器，關(guān)于變頻的維修york公司在國(guó)內(nèi)的維修力量不強(qiáng)。因此如果變頻器有故障的話很難及時(shí)維修。由此會(huì)造成很?chē)?yán)重的問(wèn)題。3）使用特殊電機(jī)，無(wú)法及時(shí)維護(hù)、更換當(dāng)使用變頻控制時(shí)，通常不可能使用普通電機(jī)。變頻器驅(qū)動(dòng)普通電機(jī)時(shí)，由于高階頻率波的影響和電機(jī)調(diào)速范圍的擴(kuò)大，會(huì)出現(xiàn)一些新問(wèn)題。它與工頻輸電有很大不同，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：a、諧波的影響。采用pwm變頻器對(duì)鼠籠型異步電機(jī)供電時(shí)，定子電流中不可避免的帶有高次諧波，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率都會(huì)變差。從損耗的角度看，電動(dòng)機(jī)的損耗主要是定轉(zhuǎn)子銅損耗，鐵損耗和機(jī)械損耗。高次頻波損耗基本與負(fù)載大小無(wú)關(guān)?？蛰d運(yùn)行時(shí)，諧波損耗所占比率相對(duì)較大，空載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)和效率將更低，高次頻波損耗主要包括銅損耗和鐵損耗兩部分，其中鐵損耗是磁感應(yīng)強(qiáng)度和頻率的函數(shù)，由于pwm變頻器中含有載波頻率，與諧波有關(guān)的鐵損耗較大。b、散熱能力的影響。通用標(biāo)準(zhǔn)鼠籠式電機(jī)取決于電機(jī)軸上的風(fēng)扇。如果采用變頻，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速過(guò)低，導(dǎo)致電機(jī)冷卻不足，過(guò)熱。可以看出，只能使用特殊電機(jī)。4）、變頻器中電子元件的發(fā)熱非常大，需要很好的冷卻才能保證其可靠性。目前york公司出廠的變頻器的冷卻水使用機(jī)組冷水或冷卻水，如果使用冷水，則會(huì)浪費(fèi)制冷量。如果使用冷卻水，則會(huì)造成換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)，變頻器散熱越來(lái)越低，最后導(dǎo)致過(guò)熱的結(jié)果。5）、節(jié)能實(shí)戰(zhàn)，yorkversustrane在這種情況下，選擇了三臺(tái)600噸的冷水機(jī)組，所有運(yùn)行數(shù)據(jù)均來(lái)自約克公司發(fā)表的論文。以下是三臺(tái)600噸冷水機(jī)。york選擇ykebebh55cpeo機(jī)組三臺(tái)。其中第三臺(tái)帶變頻器。trane公司選擇三臺(tái)常規(guī)機(jī)組。對(duì)比結(jié)果如下：特靈cvhg670-489-288-080s-630-080s-560總冷量冷卻水進(jìn)水溫度f(wàn)1號(hào)機(jī)組2號(hào)機(jī)組3號(hào)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間hr總耗電量kwh制冷量tr耗電量kw/ton制冷量tr耗電量kw/ton制冷量tr耗電量kw/ton180089.56000.6186000.6186000.618775862110162085.85400.5795400.5795400.57919831860014.34108077.25400.5215400.52127081523737.44720683600.5063600.50629871088223.84總計(jì)30057.73000.48121531024計(jì)86685365109.62約克公司有兩臺(tái)不帶變頻器的ykebebh55fpeo制冷機(jī)和一臺(tái)帶變頻器的ykebebh55cpeo制冷機(jī)總冷量冷卻水進(jìn)水溫度f(wàn)1號(hào)機(jī)組2號(hào)機(jī)組3號(hào)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間hr總耗電量kwh制冷量tr耗電量kw/ton制冷量tr耗電量kw/ton制冷量tr耗電量kw/ton180089.56000.6676000.6676000.667775931860162085.85400.6275400.6275400.60719831992796.02108077.25400.5685400.49627081555908.48720683600.5683600.36429871002198.24總計(jì)30057.73000.27721517866.5計(jì)86685500629.24費(fèi)用對(duì)比總運(yùn)行成本（8668h）5365109.625500629.24135519.62每小時(shí)平均運(yùn)行功耗kWh618。96634.5915.63機(jī)組壽命期間內(nèi)耗電kw.h（*注1）123792*********0003126000運(yùn)行費(fèi)用元（*注2）74275200761508001875600初投資費(fèi)用元(*注3）250000總費(fèi)用對(duì)比元2125600*注1：假設(shè)機(jī)組的運(yùn)行壽命為連續(xù)運(yùn)行200000小時(shí)或30年，以較大者為準(zhǔn)*注2：假設(shè)電