离心式冷水机组变频调速的节能效果研究

李燕

【摘要】随着我国工业的发展和人民生活水平的提高，离心式冷水机组适合通过变频调速装置完成变频改造，其在改造后具有高效节能的效果，值得被广泛运用于各个领域中。本文从离心式冷水机组变频调速装置的运行原理入手，分析了离心式冷水机组变频调速的节能原理，进一步对离心式冷水机组变频调速的节能效果展开研究。

【关键词】离心式冷水机组；变频调速；节能效果；变频改造

一、前言

离心式冷水机组运用于中央空调系统中具有明显的优势，在功能上，离心式冷水机组的单机制冷量大；在体积方面，离心式冷水机组结构紧凑，不仅重量轻，而且占地面积较小；在运行方面，离心式冷水机组运行平稳，工作可靠，且其运行产生的振动幅度小，噪音小。但是，由于我国部分地区的中央空调负荷会随着季节的温度变化、昼夜温度的变化而变化，而当前的离心式冷水机组运行调节对机组的节能效果不明显，常常导致中央空调常年运行的费用居高不下的情况。本文通过选用型号为YKCECEQ75COF的约克离心机进行变频节能效果分析，以得出离心式冷水机组变频调速后节能效果的结论。

二、离心式冷水机组变频调速装置运行原理

离心式冷水机组变频调速装置也可被称为VSD，其主要运用独特的控制逻辑，通过将导流叶片开关度和电机转速进行同步调节，最终实现变频调速的目的。导流叶片能够让叶轮进口的制冷剂的绝对速度有预旋，因此可以调节能量头，并且能通过让流量改变以实现调节制冷量的作用[1]。在对导流叶片进行调节后，能够使压缩机可以在最大压头下的任何一个点上运行。若离心式冷水机组负荷降低，则导流叶片就会关闭，进而使离心式冷水机组的负载减轻。通过进口导叶调节，能够让喘振点在极小的制冷量情况下才得以发生。当室外温度和中央空调负荷降低时，可以运用变速控制使压缩机转速降低，一方面能够使离心式冷水机组在部分负荷中平稳、有效的运行，另一方面能够极大的降低离心式冷水机组的功耗，实现变频调速节能效果。

三、离心式冷水机组变频调速节能原理分析

对于大型建筑而言，离心式冷水机组运用于中央空调系统中具有明显的优势，是空调冷源的首选产品，其工作点主要受到离心式制冷机的特性以及换热器的特性的共同影响。在离心式制冷机和特定的换热器匹配后，离心式制冷机的自身特性会对实际制冷量产生影响，同时，冷凝器和蒸发器的运转也会对制冷量产生影响[2]。

（一）部分负荷状态下运行的节能 离心式冷水机组几乎有九成的运行时间都在部分负荷工况状态下运行的。一般而言，在部分负荷状态下，离心式冷水机组可以运用调节导流叶片开度的方式，调节离心式冷水机组的制冷量。在70-90%部分负荷的时候，其可以达到最高的制冷效率，当负荷降低，则单位制冷量的能耗将大幅度上升[3]。通过使用变频调速装置，能优化电机转速和导流叶片的开度，让离心式冷水机组的运行转速尽可能降低，而使节能效率达到最高，减小能耗。

（二）低温冷却水状态下运行的节能 离心式冷水机组在昼夜温度变化和季节温度变化等条件下运行时，其冷却水的温度通常相对较低，需要有足够的蒸发压力和冷凝压力才能满足离心式压缩机的运行条件，而通过调节进口导叶或降低输气量来满足离心式压缩机的工作，则或从一定程度上降低离心式冷水机组的节能效率。因此，需要通过使用变频调速装置调节压缩机的转速，从而使离心式冷水机组适应冷凝温度的变化，充分发挥低温冷却水的节能优势，实现离心式冷水机组变频节能[4]。

四、离心式冷水机组变频调速的节能效果分析

本文的节能效果分析主要选用约克离心机，其机组型号为YKCECEQ75COF，满负荷制冷量为2109kW（600TR），冷冻水温度为7-12℃，冷却水温度为32-37℃，其中蒸发器污垢系数为0.0176m2·℃/kW，冷凝器污垢系数为0.044m2·℃/kW[5]。

（一）变水温工况

当室外温度降低时，冷却水的温度也会随之降低，离心式冷水机组负荷也会相应的降低，在变水温工况下，变频的离心式冷水机组和定频的离心式冷水机组的节能效率有很大差别，具体数值参照表一。

通过表一数据可以看出，当负荷占比100%时，定频离心式冷水机组比变频离心式冷水机组的节能效率高，而在负荷占比低于100%的情况下时，变频离心式冷水机组的节能效果更为显著。

（二）恒水温工况

在冷却水温度不发生变化的情况下，离心式冷水机组的负荷会降低，恒水温下工况效率的具体数值可参照表二。

通过将表二的恒水温工况与表一的变水温工况进行对比，可以发现在40-80%的负荷比内，变频离心式冷水机组在恒水温下节能效果降低，并且其节能范围也大幅度减小，而在其他负荷比内电能的消耗却在增高。

（三）机组负荷占比不变，冷却水温度变化

当使离心式冷水机组负荷占比保持不变，冷却水温度发生变化的情况下，离心式冷水机组节能效果如表三所示。

通过对表三进行分析可知，当使离心式冷水机组负荷占比保持不变，冷却水温度发生变化的情况下，变频离心式冷水机组在25℃以下的范围内可以达到节能效果，并与冷却水温度降低成反比，即冷却水温度越低，变频离心式冷水机组的节能效果更加显著。

五、结束语

综上所述，通过对离心式冷水机组进行变频调速，可以在一定程度上提高离心式冷水机组的节能效果。随着我国工业的发展和人民生活水平的提高，离心式冷水机组特别适合采用变频调速装置进行变频改造，其在改造后具有高效節能的效果，值得被广泛运用于各个领域中。然而，在对离心式冷水机组进行变频改造时，必须要在计算精确的情况下进行，科学合理的确定定频离心式冷水机组和变频离心式冷水机组的数量，并且，在实际运行时，需要根据不同的工况配置相应的运行负荷，才能最大程度的实现节能效果。

参考文献

[1]何己有.离心式冷水机组变频拖动的节能改造[J].聚酯工业，2011，08（01）：182-183.

[2]詹彦敏，万斌.空调冷水机组合并优化节能改造[J].中国科技信息，2011，01（09）：23-24.

[3]闫唯嘉，任庆昌，闫秀英.基于遗传算法的冷水机组负荷分配与出水温度的优化[J].制冷与空调，2011，12（02）：235-236.

[4]林晓丽.全热回收型冷水机组的应用[J].暖通空调，2011，19（05）：94-95.

[5]徐国富，沈立恩.智能化控制在冷水机组节能中的应用研究[J].宁波工程学院学报，2011，03（03）：157-158.