压缩式制冷机组的工作原理(压缩式制冷机组成)

压缩式制冷机组的工作原理

压缩式制冷机组的工作原理：各种制冷机的工作原理有其共同之点，也有不同之点。气体压缩式制冷机，以气体为制冷剂，由压缩机、冷凝器、回热器、膨胀机和冷箱等组成 。经压缩机压缩的气体先在冷凝器中被冷却，向冷却水放出热量，然后流经回热器被返流气体进一步冷却，并进入膨胀机绝热膨胀，压缩气体的压力和温度同时下降。气体在膨胀机中膨胀时对外作功，成为压缩机输入功的一部分。同时膨胀后的气体进入冷箱，吸取被冷却物体的热量，即达到制冷的目的。此后，气体返流经过回热器，同压缩气体进行热交换后又进入压缩机中被压缩。气体制冷机都应采用回热器，这不但能提高制冷机的经济性而且可以降低膨胀机前压缩气体的温度，因而降低制冷温度。

离心压缩机的工作原理与控制逻辑

1、制冷循环

离心式冷水机组属于蒸气式压缩制冷，其制冷原理是通过压缩机对制冷剂蒸气施加能量，使 其压力、温度提高，然后通过冷凝、节流过程，使之变为低压，低温制冷剂液体在蒸发器内蒸发 为蒸汽，同时从周围环境（载冷剂，如冷水中）获取热量使载冷剂温度降低，从而达到制冷的目 的。由此可见，蒸汽压缩式制冷循环包括压缩、冷凝、节流、蒸发等四个必不可少的过程。其原 理分述如下：

压缩过程：蒸发器中的制冷剂蒸汽被离心压缩机吸入后，原动机（一般为电动机）通过压缩 机叶轮对其施加能量，使制冷剂蒸汽的压力提高并进入冷凝器；与此同时，制冷剂蒸汽的温度在 压缩终了时也相应提高。

冷凝过程：由压缩机来的高压、高温制冷剂蒸汽，在冷凝器中通过管内的冷却水放出热量， 温度有所下降，同时在饱和压力（冷凝温度所对应的冷凝压力）下，冷凝成为液体。这时，冷却 水因从制冷剂蒸汽中摄取了热量，其温度有所升高。冷却水的温度与冷凝温度（冷凝压力）直接 有关。

节流过程：由冷凝器底部来的高温、高压制冷剂液体，流经节流装置时，发生减压膨胀，压 力、温度都降低，变为低压、低温液体进入蒸发器中。

蒸发过程：低压、低温制冷剂液体在蒸发器内从载冷剂（如冷水）中摄取热量后蒸发为气体， 同时使载冷剂的温度降低，从而实现制冷，蒸发器内的制冷剂蒸汽又被压缩机吸入进行压缩，重 复上述压缩、冷凝、节流、蒸发过程。如此周而复始，达到连续制冷的目的。

机组实际制冷量计算：实际制冷量=名义制冷量×制冷能力修正系数（其中：名义制冷量可从机组名义工况性能参数表中查得；制冷能力修正系数可从制冷能力修正曲线中。机组制冷能力随着冷冻水出水温度的升高而增大，随冷却水出水温度升高而降低

2、润滑油系统

润滑油系统供给主电动机、压缩机各轴承及增速箱齿轮润滑所必须的润滑油。油箱内的润滑油被内置油泵加压后进入油冷却器，润滑油在这里被冷却至一定的温度（35 ℃～50℃）后，通过油过滤器，然后供给各个轴承。为尽可能减少润滑油泄入主电动机继而进入 蒸发器内，在电机轴两端的轴承内侧均装有梳齿密封，并通入从压缩机蜗壳来的高压气体封油。

3、主动电机及油冷却器的冷却

主电动机和油冷却器均利用液态制冷剂的汽化潜热冷却。这些液态制冷剂从冷凝器底部引 来，利用冷凝器与蒸发器之间的压力差，将其引入主电动机和油冷却器的内部，摄取电动机发热 和润滑油的热量使电机和润滑油冷却，而液态制冷剂汽化后的气体进入蒸发器里。

3、回油系统

回油系统将混入制冷剂中的润滑油分离，以提高制冷剂的纯度，并将分离后的润滑油送回油 箱. 在制冷机组的运行中，少量的润滑油从压缩机的轴承、齿轮箱混入压缩机的制冷剂气体中， 随制冷剂气体液化后溶解于冷凝液，最后流入蒸发器；另一方面，在主电动机两轴承处，润滑油 也有可能进入电动机内腔，然后随同冷却电机后的制冷剂气体从电机回气管进入蒸发器。所有从 以上两种渠道进入蒸发器的润滑油由于不蒸发，蒸发器中的润滑油将越来越多，同时，油箱中的 润滑油将越来越少。

由于润滑油比液体制冷剂轻，在蒸发器中润滑油浮在液体制冷剂的上部。因此，冷媒提纯装 置取自从蒸发器液面来的低温混合液，通过从冷凝器来的高温制冷剂热源加热，使混合液中的制 冷剂蒸发，回到压缩机进气口去。不会蒸发的润滑油则回到油箱，从而达到了分离、提纯的目的。

4、主要控制逻辑

1）冷冻水泵启停控制

机组处于停机状态下启动机组时，冷冻水泵相对于油泵提前 5 分钟启动，在机组开机状态下 （包括待机），冷冻水泵一直处于开机状态，机组正常关机后，冷冻水泵相对于主电机延时 5 分 钟关闭。如果是由于故障保护导致压缩机停机，冷冻水泵延时关闭。

2）冷却水泵启停控制

机组启动时，冷却水泵延时冷冻水泵 30 秒启动。在机组开机状态下（包括待机），冷却水泵 一直处于开机状态，机组正常关机后，冷却水泵相对于主电机延时 5 分钟关闭。如果是由于故障 保护导致压缩机停机，冷却水泵延时关闭。

2）压缩机容量调节运行

根据冷冻水出温和设定的 PID 参数自动控制导叶开闭和电机的频率（对变频电机），进行压 缩机容量调节，使冷冻水出温恒定在 7±0.3℃。容量调节定义下面三种动作：其中导叶开度、电机频率均指输出值。

能力保持：导叶和电机频率均为保持动作。

能力增大：导叶开度增大或电机频率增大。

能力减少：电机频率减少或导叶开度减少。

3）导叶的调节方法

在机组启动前可全程手动开闭导叶，用以检查、调校电动执行器限位开关及导叶开度测量电路，系统上电或发出启动命令后，导叶将自动关至零位。

在开机时，无论导叶是手动调节还是自动调节，每个周期执行三种导叶动作中的一个：保持；增大导叶开度；减少导叶开度。

导叶进入自动运行后，在 5％～100％间运行。导叶开度不得小于 5％。在机组启动完毕导叶自动开至 10％后，可在 0％～100％间手动开闭导叶此时应注意观察冷 冻水出水温度及时调节导叶开度使机组正常运行。

手动调节代替容量调节 PID 算法，其它保护均 有效。当选择导叶给定控制方式，并设定好给定值，按确定键后，导叶将自动开闭至给定值。在关机时使用手动调节开关导叶，或者在执行关机动作时，导叶按照定位数值直接输出。

4）压缩机关机

变频电机频率不变，导叶逐步关闭至 10%（以反馈开度作为控制，如果反馈开度在 20 个动 作周期内没有到达 20％位置，则直接关主电机。），关主电机，关导叶至零，延时 3 分钟关油泵。

5）压缩机油加热器控制

压缩机油加热器由油加热交流接触器控制。保证压缩机停机后，油箱温度保持在 48～52℃之 间。开机且油泵开启时油加热器断开，否则按照以下条件运行：

油箱温度≤48℃，油加热器接通；

油箱温度≥52℃，油加热器断开；

48℃＜油箱温度＜52℃，油加热器接触器保持状态。

油箱温度传感器故障时，关闭油加热器并显示故障，但运行中的主机不停机