變頻離心機的優(yōu)缺點

變頻離心機的優(yōu)缺點york變頻，意義何在？1.變頻離心式冷水機組的發(fā)展背景在世界中央空調(diào)冷水機組的歷史上，特靈1981年開發(fā)成功的三級離心式冷水機組是一次重要的革命。該產(chǎn)品一經(jīng)出現(xiàn)，便改寫了世界冷水機組的最高效率，它將當(dāng)時的機組效率從0.80kw/ton提高到0.68kw/ton，將所有的競爭對手遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后，奠定了特靈在離心機組生產(chǎn)廠商中“武林霸主”的地位。在激烈的市場競爭壓力下，企業(yè)不斷調(diào)整戰(zhàn)略，開發(fā)自己的新產(chǎn)品。在這種情況下，約克公司當(dāng)時不得不開始提高該部門的效率。由于他們的壓縮機是帶有軸封的開放式結(jié)構(gòu)，因此存在無法修復(fù)的泄漏點。因此，如果他們追隨特靈R123制冷劑制冷機的發(fā)展，就沒有未來。因為低壓制冷劑R123機組需要解決的最大問題不是制冷劑的泄漏，而是空氣的滲透。開式壓縮機存在漏點，不可避免地會進(jìn)入空氣中，空氣的滲透量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于閉式冷水機組。（根據(jù)氦氣檢測的數(shù)量級描述，開式壓縮機制冷機的數(shù)量級為10-5m3bar/s，而特靈的閉式壓縮機制冷機的數(shù)量級為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時間運行，并成為易受攻擊的部件？），還要求抽氣裝置能起到很好的過濾制冷劑的作用），否則制冷劑泄漏過多不僅會影響機組的效率，還會有危害環(huán)境的惡名。（這就是為什么約克公司有R123制冷劑冷水機的原因，但它不是主流產(chǎn)品。事實上，它不是制冷劑本身，因為R134a本身不環(huán)保，我將在另一篇文章中解釋）。在這種情況下，約克公司不得不冒險使用當(dāng)時還不太成熟的變頻技術(shù)，試圖與特靈公司的高效制冷機競爭。2、離心冷水機組，適合變頻嗎？可以說，在所有壓縮機中，離心式壓縮機最不適合使用變頻技術(shù)，因為如果離心式機組有一個無法克服的致命問題——喘振。我們知道，喘振的誘發(fā)因素是冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之間的壓差過高或壓縮機流量過低。換句話說，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)能問題。這給研發(fā)變頻技術(shù)的專家們帶來了一個大問題。這就像一個船夫，他必須小心地繞過長江危險海灘上每個裝載點的涌浪極限。如果一點控制不當(dāng)，機組將無法正常運行，嚴(yán)重時甚至?xí)p壞壓縮機軸承。變頻調(diào)速對電機有很高的要求。不能使用普通電機，只能購買特殊電機。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，排除萬難的去走華山一條道，其實也是迫不得已。在經(jīng)過無數(shù)次試驗，歷經(jīng)三代改革后，york公司的變頻冷水機組終于推向用戶了。york公司似乎很愿意將變頻機組作為與特靈cvhe/g離心機組相抗衡的產(chǎn)品。他們在中國市場極力推廣這種產(chǎn)品，在一定時期、一定區(qū)域內(nèi)取得了一定的成功。那么，變頻離心冷水機組真的有他們所說的這么節(jié)電嗎？我愿意與大家一起認(rèn)真的研究變頻離心冷水機組的原理后再下結(jié)論。3、變頻離心冷水機組的原理以下對變頻離心式制冷機原理的描述引用了約克公司發(fā)表的論文，這并不代表我個人的觀點。作為對我們競爭同行的尊重，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，我們引用論文的數(shù)據(jù)的前提條件是這些數(shù)據(jù)是真實可靠的。1）離心式冷水機組部分負(fù)荷調(diào)節(jié)與變頻器原理我們知道，離心壓縮機是一種固定壓頭、變流量的壓縮機。單一級離心壓縮機依靠電機通過增速齒輪驅(qū)動葉輪高速旋轉(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，然后通過擴散器完成動能和壓力能的轉(zhuǎn)換。壓縮機的最大壓頭由壓縮機葉輪的最大線速度決定。對于制冷量大的冷水機組，通常需要考慮增加能量調(diào)節(jié)機制。一方面是為了防止機組滿負(fù)荷啟動時扭矩過大，另一方面是為了提高機組的適應(yīng)性，使機組的負(fù)荷與系統(tǒng)用戶的負(fù)荷相匹配，避免機組頻繁啟動。對于離心式壓縮機，通常通過導(dǎo)葉或改變壓縮機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。a、導(dǎo)葉控制固定轉(zhuǎn)速的離心機通過導(dǎo)流葉片的作用就可以使壓縮機在最大壓頭下任意點運行。當(dāng)壓縮機在系統(tǒng)低負(fù)荷運行時，導(dǎo)流葉片開始關(guān)閉，當(dāng)機組發(fā)生喘振時，此時的負(fù)荷就是機組允許的最小負(fù)荷。導(dǎo)流葉片關(guān)小時，機組的冷媒的循環(huán)量就會減小，機組的制冷量相應(yīng)有所下降。另一方面，由于導(dǎo)流葉片在關(guān)閉過程中葉片角度改變，此時進(jìn)入壓縮機的冷媒氣體的方向也會相應(yīng)改變，有效的改善了壓縮機內(nèi)冷媒的壓縮條件，防止了機組的喘振。然而，導(dǎo)流葉片的調(diào)節(jié)范圍是有限的，對于單級壓縮機來說，通常只能下載到20%~30%。如果機組需要在20%以下運轉(zhuǎn)時，則需要熱氣旁通或是變頻機構(gòu)來控制了。b、速度控制在離心式壓縮機中，壓縮機的功耗如下：BHP=流量*壓頭/eff式中：bhp--------壓縮機功耗flow------制冷劑流量head-----壓縮機壓頭eff--------效率對于離心壓縮機而言：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?，壓縮機的功耗與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時，功耗將急劇降低，從而達(dá)到部分負(fù)荷的節(jié)能效果。速度控制的缺點是裝置的下載范圍小。在低負(fù)荷（約小于60%）下，如果壓縮機轉(zhuǎn)速降低以控制部分負(fù)荷，機組將喘振。c、變頻驅(qū)動離心機組如果將變頻控制與導(dǎo)流葉片控制有機結(jié)合，共同來控制壓縮機，就能充分利用這兩種控制方式的優(yōu)點，既能使機組有較大的運行范圍，又能達(dá)到很好的節(jié)能目的。這種控制的邏輯如下：70%~100%機組保持導(dǎo)流葉片全開，通過變頻來下載。50%~70%導(dǎo)流葉片開始關(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.變頻離心式冷水機組優(yōu)缺點總結(jié)A.優(yōu)點1）增強機組的卸載能力2）電動機軟啟動可以減少對電網(wǎng)的影響。3）在50%負(fù)荷下，節(jié)能效果優(yōu)越1）滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)時機組并不節(jié)電，反而耗能。變頻控制離心機組在滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)時要比正常機組耗電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)用冷水機組屬于民用范疇。在民用舒適性空調(diào)中，機組的易維護(hù)性、可靠性是考核其性能的很重要的因素。因此，機組的維護(hù)是否便利也成為考核一臺機組是否優(yōu)秀的重要參數(shù)。變頻機組由于控制復(fù)雜，控制元件增多，都會影響到機組的可靠性與易維護(hù)性。目前國內(nèi)無法制作變頻器，關(guān)于變頻的維修york公司在國內(nèi)的維修力量不強。因此如果變頻器有故障的話很難及時維修。由此會造成很嚴(yán)重的問題。3）使用特殊電機，無法及時維護(hù)、更換當(dāng)使用變頻控制時，通常不可能使用普通電機。變頻器驅(qū)動普通電機時，由于高階頻率波的影響和電機調(diào)速范圍的擴大，會出現(xiàn)一些新問題。它與工頻輸電有很大不同，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：a、諧波的影響。采用pwm變頻器對鼠籠型異步電機供電時，定子電流中不可避免的帶有高次諧波，電動機的功率因數(shù)和效率都會變差。從損耗的角度看，電動機的損耗主要是定轉(zhuǎn)子銅損耗，鐵損耗和機械損耗。高次頻波損耗基本與負(fù)載大小無關(guān)。空載運行時，諧波損耗所占比率相對較大，空載運行時電動機功率因數(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)鼠籠式電機取決于電機軸上的風(fēng)扇。如果采用變頻，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速過低，導(dǎo)致電機冷卻不足，過熱?？梢钥闯觯荒苁褂锰厥怆姍C。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組冷水或冷卻水，如果使用冷水，則會浪費制冷量。如果使用冷卻水，則會造成換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)，變頻器散熱越來越低，最后導(dǎo)致過熱的結(jié)果。5）、節(jié)能實戰(zhàn)，yorkversustrane在這種情況下，選擇了三臺600噸的冷水機組，所有運行數(shù)據(jù)均來自約克公司發(fā)表的論文。以下是三臺600噸冷水機。york選擇ykebebh55cpeo機組三臺。其中第三臺帶變頻器。trane公司選擇三臺常規(guī)機組。對比結(jié)果如下：特靈cvhg670-489-288-080s-630-080s-560總冷量冷卻水進(jìn)水溫度f1號機組2號機組3號機組運行時間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30057.73000.48121531024計86685365109.62約克公司有兩臺不帶變頻器的ykebebh55fpeo制冷機和一臺帶變頻器的ykebebh55cpeo制冷機總冷量冷卻水進(jìn)水溫度f1號機組2號機組3號機組運行時間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30057.73000.27721517866.5計86685500629.24費用對比總運行成本（8668h）5365109.625500629.24135519.62每小時平均運行功耗kWh618。96634.5915.63機組壽命期間內(nèi)耗電kw.h（*注1）123792*********0003126000運行費用元（*注2）74275200761508001875600初投資費用元(*注3）250000總費用對比元2125600*注1：假設(shè)機組的運行壽命為連續(xù)運行200000小時或30年，以較大者為準(zhǔn)*注2：假設(shè)電