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冷水机的基本制冷系统由四大核心部件构成:压缩机、蒸发器、冷凝器以及节流阀。此外,还包括诸多辅助器件,如液体管路电磁阀、视液镜、液体管道干燥过滤器以及高低压力控制器等。
冷水机的工作原理如下:
制冷剂在压缩机的作用下被压缩成液态,随后被送至蒸发器,与冷冻水进行热交换,从而降低冷冻水的温度。冷冻泵将冷却后的冷冻水输送到各个风机风口的冷却盘管中,通过风机吹送,实现降温效果。经过蒸发器后的制冷剂进入冷凝器,在此释放热量并重新变为气态。同时,冷却泵将冷却水送至冷却塔,通过水塔风机的喷淋冷却,与大气进行热交换,将热量散发到大气中。
1、冷水机组
冷水机组堪称中央空调的“制冷核心”,它负责将循环水进行“内部交换”,从而产生“冷却水”进行降温。
2、外部热交换系统
该系统包含两个循环水系统:一是冷冻水循环系统,由冷冻泵和冷冻水管道构成。冷水机组流出的冷冻水经冷冻泵加压后,通过冷冻水管道在各个房间内进行热交换,从而带走房间内的热量,降低室内温度。二是冷却水循环系统,它由冷却泵、冷却水管道和冷却塔组成。在冷水机组进行热交换时,水温会冷却并释放大量热量,这些热量被冷却水吸收后,其温度会升高。随后,升了温的冷却水被冷却泵送入冷却塔,与大气进行热交换后降温,再送回冷水机组,如此循环以带走冷水机组的热量。
3、冷却风机
冷却风机分为室内风机和冷却塔风机。室内风机安装在需要降温的房间内,其作用是将冷冻水冷却的空气吹入房间,加速室内热交换。而冷却塔风机则用于降低冷却塔的水温,加速将“回水”带回的热量散发到大气中。
在启动冷水机组前,必须进行一系列的检查工作,以确保机组的正常运行。这包括检查电气接头的紧固性,主回路和控制回路的完好性;确认油槽已充分加热,并检查供油及回油管组是否存在截止阀,确保截止阀的开闭状态正确;对机组的各种模拟量进行校准,条件允许时可以进行模拟运行;仔细检查机组各阀门的状态、水泵、压力表、温度计和过滤器等设备的工作状态;不可忽视对机组末端和冷却塔的情况的检查。
在启动水系统时,应先单独开启冷冻水泵和冷却水泵,观察水系统的运行情况,确保无气体夹带,进出水压降在规定范围内。同时,需要测试水流开关的正常工作情况,查看水流的通断是否灵敏,水泵停转后,水流开关能否正确反馈断流信号。
启动顺序方面,应先启动空气处理装置,然后是冷却塔及冷却水泵,最后是冷冻水泵。在两个水系统启动完成并建立水循环后,经过再次检查确认设备无异常情况,即可进入冷水机组的启动阶段。
运行时,需要密切关注蒸发器冷冻水进出口的温度和压力、冷凝器冷却水进出口的温度和压力、蒸发器和冷凝器中制冷剂的压力和温度、主电机的电流和电压等关键参数。同时,也要注意润滑油的压力和温度是否在正常范围内,缩机组运转是否平稳,有无异常响声,以及各阀门和接头是否严密无泄漏。
冷水机组的运行参数是反映机组工作状态的重要指标。在运行过程中,需要密切关注蒸发压力与蒸发温度的变化。当热负荷增大时,蒸发器冷水的回水温度会升高,导致蒸发器温度和蒸发压力相应上升;反之,当热负荷减少时,这些参数则会相应下降。因此,通过分析这些运行参数的变化情况,可以及时了解机组的运行状态并采取相应的措施进行调节。
蒸发温度与冷水出水温度之差会随着蒸发器热负荷的增减而相应增大或减少。在相同的负荷条件下,若温差增大,则会导致传热系数相应减少。同时,这种温差的大小与传热面积紧密相关,并且管内水侧的污垢状况以及管外润滑油的积聚程度也会对温差产生影响。为了缩小温差,提升传热效率,我们需要定期清理蒸发器水侧的污垢,并采取有效措施将润滑油引回油箱中。
2、冷凝压力与冷凝温度
对于水冷式机组,其冷凝温度通常需要高于冷却水出水温度3℃至5℃。若超出此范围,则应检查冷凝器内的铜管是否因结垢而需要清洗。而对于空冷式机组,其冷凝温度一般应高于出风温度5℃至10℃。
值得注意的是,冷凝温度的升高会导致功耗的增大,而冷凝温度的降低则会使功耗相应减少。当空气进入冷凝器时,由于热交换作用,冷却水出口温差会增大,而冷却水进出口温差则会减小,这表明冷凝器的传热效果不佳,冷凝器外壳甚至可能产生烫手感。此外,冷凝器管子水侧的结垢和淤泥也会对传热效果产生显著影响。
3、冷冻水的压力与温度
冷水机组在名义工况下运行,其冷冻水回水温度规定为12℃,供水温度为7℃,温差维持在5℃。在保持外界负荷不变的前提下,冷水机组的制冷量是恒定的。
根据公式Q=W×△t,冷冻水流量与供、回水温度差成反比。即,流量越大,温差越小;流量越小,温差越大。因此,冷水机组名义工况所规定的5℃温差,实际上限定了冷冻水流量。这个流量可以通过控制冷冻水经过蒸发器的压力降来调节,通常这个压力降设定为0.05MPa。
4、冷却水的压力与温度
在名义工况下,冷水机组的冷凝器进水温度设定为32℃,出水温度为37℃,温差同样为5℃。调节冷却水泵出口阀门和冷凝器进、出水管阀门时,需遵循以下原则:首先,确保冷凝器的出水具有足够的压力来克服水管路中的阻力;其次,在冷水机组设计负荷下运行时,进、出冷凝器的冷却水温差应维持在5℃。
值得注意的是,单纯增加冷却水量以降低冷凝压力的做法并不可取。因为过量开大冷却水阀门可能会破坏系统的平衡,导致能耗不降反升。
5、压缩机的吸气温度
为确保压缩机的稳定运行,其吸气温度需略高于蒸发温度,并保持一定的过热度。对于冷水机组,通常的吸气过热度范围为5℃~10℃。过热度的调节可以通过调整热力膨胀阀的调节螺杆来实现。同时,压缩机吸气管道的长度和保温材料的性能也会对过热度产生影响。
6、压缩机的排气温度
压缩机的排气温度,指的是制冷剂在经过压缩后形成的高压过热蒸气,当其抵达压缩机排气腔时的温度。由于压缩机排出的制冷剂为过热蒸气,其压力与温度之间并无直接对应关系,因此,我们通常借助设置在压缩机排气腔的温度计来进行测量。值得注意的是,排气温度往往会明显高于冷凝温度。而排气温度的主要影响因素之一便是压缩机的吸气温度,这两者之间呈现出正比关系。同时,排气温度还与制冷剂的种类以及压缩比的高低密切相关。
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