變頻離心機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)YORK變頻，意義何在？1、變頻離心冷水機(jī)組的開發(fā)背景在世界中央空調(diào)冷水機(jī)組的歷史上，特靈1981年開發(fā)成功的三級離心式冷水機(jī)組是一次重要的革命。該產(chǎn)品一經(jīng)出現(xiàn)，便改寫了世界冷水機(jī)組的最高效率，它將當(dāng)時(shí)的機(jī)組效率從0.80kW/ton提高到0.68kW/ton，將所有的競爭對手遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后，奠定了特靈在離心機(jī)組生產(chǎn)廠商中“武林霸主”的地位。在激烈的市場競爭壓力下，各公司不斷的調(diào)整自己的戰(zhàn)略，開發(fā)自己的新產(chǎn)品。在這種背景下YORK公司在當(dāng)時(shí)不得不開始了提高機(jī)組效率的工作。由于他們的壓縮機(jī)是開式結(jié)構(gòu)，壓縮機(jī)上帶有軸封，存在無法彌補(bǔ)的泄漏點(diǎn)，因此如果追隨特靈公司開發(fā)R123冷媒的冷水機(jī)組是沒有前途的。因?yàn)榈蛪褐评鋭㏑123機(jī)組需要解決的最大問題不是制冷劑的泄漏，而是空氣的滲入問題。開式壓縮機(jī)存在泄漏點(diǎn)，無法避免的要進(jìn)入空氣，而空氣的滲入量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于閉式冷水機(jī)組中空氣的滲入量。（用氦檢的數(shù)量級來描述，開式壓縮機(jī)冷水機(jī)組的數(shù)量級為10-5m3bar/，而特靈的閉式壓縮機(jī)冷水機(jī)組達(dá)到的數(shù)量級為10-11m3bar/。這樣就要求抽氣裝置既要有很高的質(zhì)量（空氣滲入，抽氣裝置不得不長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，成了易損元件？！），還要求抽氣裝置能有很好的過濾冷媒效果），否則冷媒泄漏過多不但影響機(jī)組的效率，而且還背上了危害環(huán)境的惡名。（這些就是為什么YORK公司有R123冷媒的冷水機(jī)組卻又不作為主流產(chǎn)品的原因。其實(shí)并不是制冷劑本身的問題，因?yàn)镽134a本身也不環(huán)保，我會在另一篇文章中闡述）。在這樣的條件下，YORK公司不得不鋌而走險(xiǎn)，使用在當(dāng)時(shí)還并不是很成熟的變頻技術(shù)，試圖與特靈公司高效率的冷水機(jī)組一決高下。2、離心冷水機(jī)組，適合變頻嗎?可以說在所有的壓縮機(jī)中，離心壓縮機(jī)是最不適合于使用變頻技術(shù)的，因?yàn)槿绻x心機(jī)組具有本身無法克服的致命問題 喘振。我們知道，喘振的誘發(fā)因素是冷凝壓力與蒸發(fā)壓力壓差過高或壓縮機(jī)流量過低。也就是說在部分負(fù)荷時(shí)喘振是很容易發(fā)生的。而變頻技術(shù)恰恰要解決的是部分負(fù)荷的節(jié)能問題。這樣就為研制變頻技術(shù)的專家們制造了一個(gè)很大的問題。這猶如是在長江險(xiǎn)灘中撐船的艄公，不得不小心翼翼的繞過每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的喘振極限。而如果有一個(gè)點(diǎn)控制不好的話，機(jī)組就會無法正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蓧嚎s機(jī)軸承損壞。變頻對電機(jī)的要求很高，不能使用普通電機(jī)，只能購買特制的電機(jī)。這樣YORK在樣本、廣告中許下的諾言（電機(jī)更換容易、迅速）。我們從中可以看得出，他們下定決心，排除萬難的去走華山一條道，其實(shí)也是迫不得已。在經(jīng)過無數(shù)次試驗(yàn)，歷經(jīng)三代改革后，YORK公司的變頻冷水機(jī)組終于推向用戶了。YORK公司似乎很愿意將變頻機(jī)組作為與特靈CVHE/G離心機(jī)組相抗衡的產(chǎn)品。他們在中國市場極力推廣這種產(chǎn)品，在一定時(shí)期、一定區(qū)域內(nèi)取得了一定的成功。那么，變頻離心冷水機(jī)組真的有他們所說的這么節(jié)電嗎？我愿意與大家一起認(rèn)真的研究變頻離心冷水機(jī)組的原理后再下結(jié)論。3、變頻離心冷水機(jī)組的原理下文中關(guān)于變頻離心冷水機(jī)組的原理的闡述均引用YORK公司公開發(fā)表的論文，不代表我個(gè)人觀點(diǎn)。作為對我們競爭同行的尊重，我不愿去設(shè)想YORK公司在論文中提供的數(shù)據(jù)是否真實(shí)，我們引用論文的數(shù)據(jù)的前提條件是這些數(shù)據(jù)是真實(shí)可靠的。1）離心式冷水機(jī)組部分負(fù)荷調(diào)節(jié)與變頻器原理我們知道，離心壓縮機(jī)是一種固定壓頭、變流量的壓縮機(jī)。單級離心壓縮機(jī)靠電機(jī)通過增速齒輪帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力提高制冷劑氣體的速度，然后通過擴(kuò)壓室，并在其中完成動能與壓力能的轉(zhuǎn)化。壓縮機(jī)的最大壓頭由壓縮機(jī)葉輪的最大線速度決定。對于制冷量較大的冷水機(jī)組，我們通常需要考慮增加能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，一方面是為了防止機(jī)組在滿負(fù)荷啟動時(shí)扭矩過大，另一方面是增加機(jī)組的適應(yīng)能力，使機(jī)組的負(fù)荷能與系統(tǒng)用戶的負(fù)荷相匹配，避免頻繁的開啟機(jī)組。對于離心式壓縮機(jī)來說，通常采用通過導(dǎo)流葉片或改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。A、導(dǎo)流葉片控制在離心壓縮機(jī)中，壓縮機(jī)的功耗如下：BHP=FLOW某HEAD/EFF式中：BHP 壓縮機(jī)功耗FLOW 制冷劑流量HEAD 壓縮機(jī)壓頭EFF 效率對于離心壓縮機(jī)而言：<50%為避免出現(xiàn)喘振，適當(dāng)增加轉(zhuǎn)速，增大運(yùn)行范圍。由此我們可以看出變頻技術(shù)如果在離心機(jī)中得到應(yīng)用，則最先考慮的是如何避免喘振，而不是如何提高效率。4、變頻離心冷水機(jī)組的優(yōu)缺點(diǎn)綜述A、優(yōu)點(diǎn)1） 增強(qiáng)機(jī)組的卸載能力2） 電機(jī)軟啟動，減小對電網(wǎng)的沖擊3）50%負(fù)荷以下節(jié)能效果優(yōu)越.B.缺點(diǎn)1）滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)組并不節(jié)電，反而耗能。變頻控制離心機(jī)組在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要比正常機(jī)組耗電2%~5%。2）控制過于復(fù)雜，控制元件增多，使機(jī)組調(diào)試、維護(hù)的難度增大。我們知道，大部分空調(diào)用冷水機(jī)組屬于民用范疇。在民用舒適性空調(diào)中，機(jī)組的易維護(hù)性、可靠性是考核其性能的很重要的因素。因此，機(jī)組的維護(hù)是否便利也成為考核一臺機(jī)組是否優(yōu)秀的重要參數(shù)。變頻機(jī)組由于控制復(fù)雜，控制元件增多，都會影響到機(jī)組的可靠性與易維護(hù)性。目前國內(nèi)無法制作變頻器，關(guān)于變頻的維修YORK公司在國內(nèi)的維修力量不強(qiáng)。因此如果變頻器有故障的話很難及時(shí)維修。由此會造成很嚴(yán)重的問題。3)使用特殊電機(jī)，無法及時(shí)維護(hù)、更換在使用變頻控制時(shí)，通常無法使用普通電機(jī)。普通電機(jī)由于變頻器傳動時(shí)，由于高次頻波的影響和電動機(jī)運(yùn)行速度范圍的擴(kuò)大，將出現(xiàn)一些新的問題。與共頻電源傳動時(shí)有較大的差別，主要有以下方面的問題：A、 諧波的影響。采用PWM變頻器對鼠籠型異步電機(jī)供電時(shí)，定子電流中不可避免的帶有高次諧波，電動機(jī)的功率因數(shù)和效率都會變差。從損耗的角度看，電動機(jī)的損耗主要是定轉(zhuǎn)子銅損耗，鐵損耗和機(jī)械損耗。高次頻波損耗基本與負(fù)載大小無關(guān)?？蛰d運(yùn)行時(shí)，諧波損耗所占比率相對較大，空載運(yùn)行時(shí)電動機(jī)功率因數(shù)和效率將更低，高次頻波損耗主要包括銅損耗和鐵損耗兩部分，其中鐵損耗是磁感應(yīng)強(qiáng)度和頻率的函數(shù)，由于PWM變頻器中含有載波頻率，與諧波有關(guān)的鐵損耗較大。B、 散熱能力的影響。通用的標(biāo)準(zhǔn)型鼠籠電機(jī)依靠在電機(jī)軸上的風(fēng)扇來進(jìn)行。如果采用變頻，則風(fēng)扇轉(zhuǎn)速過低，造成電機(jī)冷卻不足，引起過熱。由此可以看出電機(jī)只能使用特制電機(jī)。4)、變頻器中電子元件的發(fā)熱非常大，需要很好的冷卻才能保證其可靠性。目前YORK公司出廠的變頻器的冷卻水使用機(jī)組冷水或冷卻水，如果使用冷水，則會浪費(fèi)制冷量。如果使用冷卻水，則會造成換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)，變頻器散熱越來越低，最后導(dǎo)致過熱的結(jié)果。5）、節(jié)能實(shí)戰(zhàn)，YORKVeruTRANE本案例選用三臺600TONS的冷水機(jī)組，所有運(yùn)行數(shù)據(jù)出自YORK公司公開發(fā)表的論文。以下為三臺600TONS的冷水機(jī)組。YORK選擇YKEBEBH55CPEO機(jī)組三臺。其中第三臺帶變頻器。TRANE公司選擇三臺常規(guī)機(jī)組。對比結(jié)果如下：TRANE公司CVHG670-489-288-080S-630-080S-560總冷量冷卻水進(jìn)水溫度F1號機(jī)組2號機(jī)組3號機(jī)組運(yùn)行時(shí)間HR總耗電量KWh制冷量TR耗電量kw/ton制冷量TR耗電量kw/ton制冷量TR耗電量kw/ton180089.56000.6186000.6186000.618775862110162085.85400.5795400.5795400.57919831860014.34108077.25400.5215400.52127081523737.44720683600.5063600.50629871088223.8430057.73000.48121531024總計(jì)86685365109.62YORK公司兩臺YKEBEBH55FPEO無變頻器冷水機(jī)組，一臺YKEBEBH55CPEO帶變頻器機(jī)組總冷量冷卻水進(jìn)水溫度F1號機(jī)組2號機(jī)組3號機(jī)組運(yùn)行時(shí)間HR總耗電量KWh制冷量TR耗電量kw/ton制冷量TR耗電量kw/ton制冷量TR耗電量kw/ton180089.56000.6676000.6676000.667775931860162085.85400.6275400.6275400.60719831992796.02108077.25400.5685400.49627081555908.48720683600.5683600.36429871002198.2430057.73000.27721517866.5總計(jì)86685500629.24費(fèi)用對比機(jī)組壽命期間內(nèi)耗電KW.h（某注1）1237920001269180003126000運(yùn)行費(fèi)用元（某注2）74275200761508001875600初投資費(fèi)用元（某注3）250000總費(fèi)用對比元2125600某注1假設(shè)機(jī)組運(yùn)行壽命為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)20萬小時(shí)或30年，按大者計(jì)算。某注2假設(shè)電費(fèi)為0.6元/KW.h某注3YORK變頻需增加初投資20~30萬元