離心式壓縮機冷水機組控制技術分析

劉溪

摘? 要：冷水機組是大型公共建筑中央空調設備體系的重要組成內容，近幾年來，為響應節能降耗目標要求，設計人員對于冷水機組節能設計問題進行了科學部署。其中，離心式壓縮機冷水機組憑借自身冷量大以及能效高的優勢特點，得到了廣泛應用，且成效顯著。針對于此，本文主要立足于節能降耗理念標準，對新時期離心式壓縮機冷水機組控制優化技術以及相關要點內容進行研究分析，以供參考。

關鍵詞：離心式壓縮機;冷水機組;控制技術

引言：

與常規冷水機組運行方式不同，離心式壓縮機冷水機組通過葉輪對氣體做功，并通過利用離心升壓作用以及速擴壓作用，在短時間內將機械能轉化為氣體壓力能。在這一過程中，空氣調節系統中的冷負荷會隨著離心式冷水機組運作變化而變化。結合大量實踐經驗來看，在一年的運轉時間內，冷水機組通常在部分負荷下高效運轉，比較符合節能降耗運行要求。近些年來，為進一步促進離心式壓縮機冷水機組高效節能運轉，設計人員主要通過改變壓縮機內部結構以及優化相關部件，以達到調節制冷量以及提高冷水機組運行效率的目的。在具體實現過程中，可通過優先利用變頻調速方式對制冷量問題進行適當調節，達到良好的節能效果。

1 離心式壓縮機冷水機組變頻設計功能優勢分析

冷水機組能耗問題相對明顯，基本上可以視為空調系統節能降耗設計的重點位置。結合相關數據顯示，冷水機組能耗約占據整個空調系統運行能耗的60%～70%左右。不難看出，冷水機組所具備的高能耗性特征相對顯著。為減少冷水機組運行能耗問題，設計人員需要對冷水機組選型以及運行方案化設計方法進行科學調整，以達到良好的節能運行效果[1]。其中，通過加裝變頻裝置以及應用相關技術方法可以達成上述目標，可行性價值較強。具體功能優勢如下：

（1）節能降耗優勢。離心式機組長時間處于非額定工況運行狀態中，通過科學利用變頻裝置不僅可以節省大量能源，同時也可以進一步增強離心式機組運行效能。

（2）全面增強機組設備運行可靠性與安全性。冷水機組處于低負荷運行狀態時，可通過借助變頻裝置功能優勢（自適應控制功能）實現對導流葉片開度以及電機轉速的調節管理。這種操作方式基本上可以有效規避喘振點問題，減輕喘振對機組設備安全運行帶來的危害影響[2]。

（3）減少噪音問題。基于變頻技術的離心式冷水機組長時間處于低轉速運行狀態，可以有效減輕電機噪音帶來的不良影響。與此同時，電機轉速降低，在很大程度上可以有效減輕電機與壓縮機運行部件磨損程度，大大延長設備部件使用壽命。

2 離心式壓縮機冷水機組控制技術措施及優化建議

2.1 機組回油方式

冷水機組運行期間可能會受到潤滑油蒸發不徹底的影響，導致進入蒸發器的潤滑油料大幅度增加，影響冷媒純度效果。當油箱中潤滑油量逐漸減少時，制冷劑流動效果將會大打折扣，最終影響制冷效果。為及時解決這一問題，設計人員需要對機組回油方式進行優化調整，如可利用冷媒提純回油方式進一步增強制冷效果。

在具體實現過程中，可在機組運行狀態下將蒸發器內部的油以及制冷劑混合液放入到冷媒提純裝置當中。經過一系列處理之后，處于冷媒提純裝置中的制冷劑會在高溫作用下快速蒸發，形成氣體之后進入到壓縮機當中。壓縮處理之后，混合液中余下的潤滑油會進入到冷媒提純裝置中，積存一段時間后，可以按照相關操作過程實現自動回油，提高潤滑油利用效率[3]。

2.2 機組設備冷卻方式

冷卻機組可通過變頻器實現對電機轉速的合理調節，以便可以更好滿足不同工況的運行需求。其中，為確保所選擇的機組設備冷卻方式更加科學高效，減少能耗損失問題，設計人員需要結合離心式壓縮機冷卻機組運行原理以及相關需求，利用科學合理的技術方式強化機組設備冷卻效果。以高低壓差冷卻方式為例，在具體設計過程中，設計人員可利用冷凝器與蒸發器之間存在的壓差原理實現節流降溫過程。

一般來說，冷凝器與蒸發器之間存在的壓差可以驅動力形式，達到良好的降溫操作過程。舉例而言，變頻模塊與電機繞組溫度超過預期設定值之后，為滿足機組設備降溫要求，系統會自動打開冷卻電子膨脹閥。此時冷媒會以低溫低壓液態形式通入冷卻電子膨脹閥當中，經汽化潛熱之后，最終以制冷劑氣體形式進入壓縮機當中。壓縮處理之后，可促進變頻器與電機高效運行，達到良好的節能降耗效果。

2.3 機組喘振問題控制

結合以往的經驗來看，如果出現冷凝壓力超過壓縮機排氣壓力的情況，離心式壓縮機會進入到不穩定運行狀態，如容易引起氣體倒流現象，也就是我們所說的喘振現象。關于喘振問題的控制優化，建議設計人員應該加強對導葉開度與電機轉速的調節管理。在具體實現過程中，可以適當增加壓縮機吸氣量以及利用高溫高壓制冷劑氣體達到控制優化效果。其中，關于增加壓縮機吸氣量的實現問題研究，建議設計人員可以采取合適的手段增加壓縮機吸氣量，通過不斷提高排氣壓力，保障壓縮機可以遠離喘振點。

而關于高溫高壓制冷劑氣體的應用問題，可以將該氣體引入到蒸發器當中，通過不斷減少冷凝壓力，保障機組高低壓差得以大幅度減少，達到良好的制冷效果。除此之外，對于變頻雙級離心式冷水機組而言，在制冷量的調節控制管理方面，應該嚴格按照導葉優先選擇進行聯合調節處理。在具體實現過程中，設計人員需要采取增大導葉開度的方式減少喘振問題發生。究其原因，主要是因為適當增大導葉開度可以進一步提升氣體流量，氣體流量達到一定程度時，可以有效防止喘振問題出現。需要注意的是，如果調整優化導葉開度仍未達到預期效果或者無法規避喘振問題，建議設計人員可以選擇開啟熱氣旁通閥進行規避處理。

結論：總而言之，為實現節能降耗目標，新時期離心式壓縮機冷水機組控制優化工作應該嚴格按照節能降耗設計理念，對冷水機組運行能耗問題表現以及具體成因進行研究與分析。并結合冷水機組運行原理，對內部結構狀態以及技術優化方法進行適當調整，保障機組運作效率大幅度提高以及喘振現象問題得以減少。從外，設計人員還應該結合新理念以及新方法，對當前冷水機組控制優化技術存在的短板問題進行及時補齊，以期可以進一步提高冷水機組運行效率。

參考文獻：

[1]劉杰，李文. 離心式壓縮機控制器性能研究與優化[J]. 化工自動化及儀表，2022，49（03）：362-367.

[2]沈立鵬. 離心式壓縮機防喘振控制及故障診斷系統研究與應用[J]. 清洗世界，2022，38（03）：3-5.

[3]任艷君，劉立強，于小杰，朱海濤. 雙級壓縮離心式冷水機組補氣控制方案[J]. 制冷與空調，2021，21（06）：88-94.