[科普中國]-離心式制冷機(jī)組

空調(diào)用離心式制冷機(jī)組(或稱離心式冷水機(jī)組)，由離心式制冷壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、主電動機(jī)、抽氣回收裝置、潤滑系統(tǒng)、控制柜和起動柜等組成。這些部件的組成有的采用分散型組裝，但大部分為各部件組合在一起的“組裝型”機(jī)組。機(jī)組分為全封閉式、半封閉式、開啟式。1

機(jī)組分類（1）全封閉式圖1 （1-1、2段壓縮機(jī)用電動機(jī) 2-冷凝器 3-蒸發(fā)器 4-3、4段壓縮機(jī)用電動機(jī)）為全封閉式離心制冷機(jī)組簡圖。它把所有部件封閉在同一機(jī)殼內(nèi)，一般用于飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)的空調(diào)。它具有制冷量小、氣密性好、取消了增速置因而結(jié)構(gòu)簡單、噪聲低、振動特點(diǎn)。1

（2）半封閉式半封閉機(jī)組如圖2（1-第一級入口徑向可調(diào)導(dǎo)葉2-第二級入口徑向可調(diào)導(dǎo)葉 3-蝸室 4-轉(zhuǎn)子件 5-壓縮機(jī)平衡管接頭法蘭與油分離器 6-推力軸承7-油槽 8-電加熱器 9-右徑向滑動軸承 10-雙級徑向?qū)~傳動機(jī)構(gòu) 1l-聯(lián)軸器 12-左徑向滑動軸承）所示。該圖采用兩端支撐式雙繳離心式制冷壓縮機(jī)。其制冷劑大都采用R11或R 22，在封閉系統(tǒng)中循環(huán)。從外形上仍可辨別各部件的形狀及連接法蘭，而不是統(tǒng)一封閉在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。若在部件的結(jié)合處處理不當(dāng)，仍有少量泄漏。1

機(jī)組為組裝式，各部件均在制造廠內(nèi)組合成一個(gè)整體，并采用共用底座。壓縮機(jī)的進(jìn)、出口分別與蒸發(fā)器和冷凝器相接。主電動機(jī)的冷卻采用制冷劑液體直接噴射電動機(jī)繞組而蒸發(fā)冷卻，在較早的機(jī)組中，有用電動機(jī)外殼中設(shè)有水套而用冷水冷卻的。半封閉機(jī)組具有結(jié)構(gòu)緊湊、占據(jù)空間和面積小、對基礎(chǔ)要求不高、運(yùn)輸管理方便等優(yōu)點(diǎn)，且有較大的制冷量。1

（3）開啟式開啟式機(jī)組內(nèi)的各部件是在使用現(xiàn)場分散安裝的，機(jī)組外形見圖3（1-壓縮機(jī)2-增速器 3-主電動機(jī) 4-聯(lián)軸器5-潤滑系統(tǒng) 6-蒸發(fā)器7-冷凝器），無共用底座。壓縮機(jī)1采用兩個(gè)蝸殼，與電動機(jī)3用軸承和連軸器4連接。這種機(jī)組對壓縮機(jī)的軸端密封要求較高，且占地面積和空間大。機(jī)組LSLXR123用于空調(diào)，制冷劑為R123，由于采用了可靠的軸端密封而做成開啟式機(jī)組。其電動機(jī)采用水冷卻，可節(jié)省電能3%～6%。在發(fā)生故障時(shí)易于維修。對化工用的制冷機(jī)組，由于為多級壓縮機(jī)、功率大、制冷系統(tǒng)也比較復(fù)雜，一般均采用開啟式機(jī)組。1

單筒和雙筒機(jī)組半封閉式機(jī)組中，蒸發(fā)器和冷凝器的布置形式可分單筒形和雙筒形。

單筒型是將蒸發(fā)器和冷凝器布置在同一筒體內(nèi)，稱為單筒型蒸發(fā)器-冷凝器如圖4（l-蒸發(fā)器2-冷凝器3-浮球閥），是目前用得最為廣泛的一種。冷凝器2位于上方，蒸發(fā)器1位于下方，其間用弧型板隔開。浮球閥3位于簡體縱向中部下方。1

制冷量小時(shí)，由于設(shè)備小，制造工藝上有困難而采用雙筒型如圖5（1-壓縮機(jī) 2-增速器 3-主電動機(jī) 4-冷凝器 5-蒸發(fā)器）。蒸發(fā)器5和冷凝器4的筒體采用上、下的布置方式，以節(jié)省占地面積。也有兩者平行布置的。1

離心機(jī)組性能下降的主要原因機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行后會出現(xiàn)不能滿負(fù)荷運(yùn)行、喘振、蒸發(fā)溫度偏低、冷凝溫度偏高、電機(jī)電流偏高等現(xiàn)象,導(dǎo)致其制冷能力下降。機(jī)組性能下降的主要原因主要有制冷劑化學(xué)、熱力性能發(fā)生變化,潤滑油變質(zhì),換熱面熱阻過大,系統(tǒng)密封不良,制冷劑系統(tǒng)和水系統(tǒng)相互滲透等原因。

（1）制冷劑

離心式制冷機(jī)組的制冷劑使用的氟利昂主要有R11、R134a、R123等。可以從制冷劑與水、制冷劑與潤滑油、制冷劑與金屬及非金屬三個(gè)方面來闡述制冷劑的性能變化。①制冷劑與水，在氟利昂作為制冷劑的制冷系統(tǒng)中,當(dāng)制冷溫度在0 ℃以下時(shí),游離態(tài)的水會結(jié)冰堵塞節(jié)流通道,并造成系統(tǒng)供液不足,機(jī)組制冷量下降；另外,水溶解到制冷劑后會發(fā)生水分解現(xiàn)象,并產(chǎn)生酸性物質(zhì),腐蝕金屬材料,降低繞組的電氣絕緣性能。②制冷劑與潤滑油，同制冷劑與潤滑油的溶解性不同,大致是互溶或不溶?；ト軙r(shí),潤滑油可隨制冷劑一起滲透到壓縮機(jī)的各個(gè)部件,形成良好的潤滑條件,延長機(jī)組的運(yùn)行壽命,但互溶會使?jié)櫥偷酿ざ冉档?機(jī)組在相同壓力下的蒸發(fā)溫度升高；不溶時(shí),制冷劑和潤滑油易于分離,但傳熱面及機(jī)組內(nèi)表面形成油膜會降低傳熱系數(shù)。③制冷劑與金屬及非金屬鹵代烴含水時(shí)會發(fā)生水解形成酸性物質(zhì),對金屬有腐蝕作用,因此,含水的制冷劑與潤滑油的混合物能夠溶解銅,形成鍍銅現(xiàn)象。鍍銅現(xiàn)象會影響運(yùn)動部件的密封狀況,損害軸承進(jìn)而影響負(fù)壓機(jī)組的整體密封性能,使外界空氣進(jìn)入機(jī)組內(nèi)部,導(dǎo)致冷凝壓力過高等異常情況發(fā)生;同時(shí),鹵代烴也是一種很好的有機(jī)溶劑,會使高分子材料(如天然橡膠、樹脂等)變軟、膨脹或產(chǎn)生氣泡。2

（2）潤滑油

潤滑油又叫制冷機(jī)油,它潤滑壓縮機(jī)的各個(gè)運(yùn)動部件,既減少摩擦和磨損,又起到冷卻作用,使運(yùn)動部件保持較低溫度,提高效率。潤滑油對制冷劑性能的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。①熱力性能，油溶入制冷劑后,制冷劑的熱力性能降低。在一定的冷凝壓力下,蒸發(fā)器和冷凝器的壓差增大,壓縮機(jī)的耗功增加。一般,蒸發(fā)溫度每降低1℃ ,要增加4%的電力消耗。另外,潤滑油攜帶制冷劑進(jìn)入油系統(tǒng),會減少系統(tǒng)制冷劑的循環(huán)量,造成制冷能力下降。②傳熱效果潤滑油溶入制冷劑,會引起傳熱系數(shù)的下降。純制冷劑在蒸發(fā)和冷凝過程中是沸騰換熱和凝結(jié)換熱,油的存在會使換熱面形成一層油膜,傳熱方式會由沸騰換熱和凝結(jié)換熱轉(zhuǎn)變?yōu)闊醾鲗?dǎo)方式,而油的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于沸騰換熱系數(shù)和凝結(jié)換熱系數(shù),一般在含油6%時(shí),會有顯著表現(xiàn)。③制冷劑進(jìn)入油系統(tǒng)后在潤滑點(diǎn)摩擦發(fā)熱,油中的制冷劑由于沸點(diǎn)低而閃發(fā),造成局部冷卻欠佳,發(fā)熱過量,可能在推力軸承中閃發(fā)形成軸向平衡推力的變化,使機(jī)械發(fā)生軸向脈動,影響密封和軸承承載能力。2

（3）不凝性氣體

以R11、R123為制冷劑的機(jī)組是負(fù)壓機(jī)組,其壓縮機(jī)進(jìn)口處于真空狀態(tài)。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行、檢修或停機(jī)時(shí),不可避免地有水、空氣或不凝性氣體滲透到機(jī)組中。如果不及時(shí)排除,會引起冷凝器頂部壓力急劇升高,導(dǎo)致制冷量下降,耗功增加。2

（4）冷卻水和冷水

一般冷卻塔水系統(tǒng)都為開式循環(huán),水與大氣不斷地接觸,進(jìn)行熱質(zhì)傳遞,循環(huán)水中CO2不斷散失,CaCO3結(jié)晶析出形成沉淀,同時(shí),大氣中塵?；烊胨行纬赡喙?使冷凝器的傳熱管管壁結(jié)垢,導(dǎo)致冷凝器換熱能力下降,機(jī)組耗功增加。相對而言,冷水系統(tǒng)處于密閉循環(huán)狀態(tài),不與外界直接接觸,但也會在蒸發(fā)管管壁形成水垢。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

鄭國忠 - 副教授 - 華北電力大學(xué)