[科普中国]-离心式制冷机组

空调用离心式制冷机组(或称离心式冷水机组)，由离心式制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、主电动机、抽气回收装置、润滑系统、控制柜和起动柜等组成。这些部件的组成有的采用分散型组装，但大部分为各部件组合在一起的“组装型”机组。机组分为全封闭式、半封闭式、开启式。1

机组分类（1）全封闭式图1 （1-1、2段压缩机用电动机 2-冷凝器 3-蒸发器 4-3、4段压缩机用电动机）为全封闭式离心制冷机组简图。它把所有部件封闭在同一机壳内，一般用于飞机机舱内的空调。它具有制冷量小、气密性好、取消了增速置因而结构简单、噪声低、振动特点。1

（2）半封闭式半封闭机组如图2（1-第一级入口径向可调导叶2-第二级入口径向可调导叶 3-蜗室 4-转子件 5-压缩机平衡管接头法兰与油分离器 6-推力轴承7-油槽 8-电加热器 9-右径向滑动轴承 10-双级径向导叶传动机构 1l-联轴器 12-左径向滑动轴承）所示。该图采用两端支撑式双缴离心式制冷压缩机。其制冷剂大都采用R11或R 22，在封闭系统中循环。从外形上仍可辨别各部件的形状及连接法兰，而不是统一封闭在一个机壳内。若在部件的结合处处理不当，仍有少量泄漏。1

机组为组装式，各部件均在制造厂内组合成一个整体，并采用共用底座。压缩机的进、出口分别与蒸发器和冷凝器相接。主电动机的冷却采用制冷剂液体直接喷射电动机绕组而蒸发冷却，在较早的机组中，有用电动机外壳中设有水套而用冷水冷却的。半封闭机组具有结构紧凑、占据空间和面积小、对基础要求不高、运输管理方便等优点，且有较大的制冷量。1

（3）开启式开启式机组内的各部件是在使用现场分散安装的，机组外形见图3（1-压缩机2-增速器 3-主电动机 4-联轴器5-润滑系统 6-蒸发器7-冷凝器），无共用底座。压缩机1采用两个蜗壳，与电动机3用轴承和连轴器4连接。这种机组对压缩机的轴端密封要求较高，且占地面积和空间大。机组LSLXR123用于空调，制冷剂为R123，由于采用了可靠的轴端密封而做成开启式机组。其电动机采用水冷却，可节省电能3%～6%。在发生故障时易于维修。对化工用的制冷机组，由于为多级压缩机、功率大、制冷系统也比较复杂，一般均采用开启式机组。1

单筒和双筒机组半封闭式机组中，蒸发器和冷凝器的布置形式可分单筒形和双筒形。

单筒型是将蒸发器和冷凝器布置在同一筒体内，称为单筒型蒸发器-冷凝器如图4（l-蒸发器2-冷凝器3-浮球阀），是目前用得最为广泛的一种。冷凝器2位于上方，蒸发器1位于下方，其间用弧型板隔开。浮球阀3位于简体纵向中部下方。1

制冷量小时，由于设备小，制造工艺上有困难而采用双筒型如图5（1-压缩机 2-增速器 3-主电动机 4-冷凝器 5-蒸发器）。蒸发器5和冷凝器4的筒体采用上、下的布置方式，以节省占地面积。也有两者平行布置的。1

离心机组性能下降的主要原因机组长时间运行后会出现不能满负荷运行、喘振、蒸发温度偏低、冷凝温度偏高、电机电流偏高等现象,导致其制冷能力下降。机组性能下降的主要原因主要有制冷剂化学、热力性能发生变化,润滑油变质,换热面热阻过大,系统密封不良,制冷剂系统和水系统相互渗透等原因。

（1）制冷剂

离心式制冷机组的制冷剂使用的氟利昂主要有R11、R134a、R123等。可以从制冷剂与水、制冷剂与润滑油、制冷剂与金属及非金属三个方面来阐述制冷剂的性能变化。①制冷剂与水，在氟利昂作为制冷剂的制冷系统中,当制冷温度在0 ℃以下时,游离态的水会结冰堵塞节流通道,并造成系统供液不足,机组制冷量下降；另外,水溶解到制冷剂后会发生水分解现象,并产生酸性物质,腐蚀金属材料,降低绕组的电气绝缘性能。②制冷剂与润滑油，同制冷剂与润滑油的溶解性不同,大致是互溶或不溶。互溶时,润滑油可随制冷剂一起渗透到压缩机的各个部件,形成良好的润滑条件,延长机组的运行寿命,但互溶会使润滑油的黏度降低,机组在相同压力下的蒸发温度升高；不溶时,制冷剂和润滑油易于分离,但传热面及机组内表面形成油膜会降低传热系数。③制冷剂与金属及非金属卤代烃含水时会发生水解形成酸性物质,对金属有腐蚀作用,因此,含水的制冷剂与润滑油的混合物能够溶解铜,形成镀铜现象。镀铜现象会影响运动部件的密封状况,损害轴承进而影响负压机组的整体密封性能,使外界空气进入机组内部,导致冷凝压力过高等异常情况发生;同时,卤代烃也是一种很好的有机溶剂,会使高分子材料(如天然橡胶、树脂等)变软、膨胀或产生气泡。2

（2）润滑油

润滑油又叫制冷机油,它润滑压缩机的各个运动部件,既减少摩擦和磨损,又起到冷却作用,使运动部件保持较低温度,提高效率。润滑油对制冷剂性能的影响主要表现在以下几个方面。①热力性能，油溶入制冷剂后,制冷剂的热力性能降低。在一定的冷凝压力下,蒸发器和冷凝器的压差增大,压缩机的耗功增加。一般,蒸发温度每降低1℃ ,要增加4%的电力消耗。另外,润滑油携带制冷剂进入油系统,会减少系统制冷剂的循环量,造成制冷能力下降。②传热效果润滑油溶入制冷剂,会引起传热系数的下降。纯制冷剂在蒸发和冷凝过程中是沸腾换热和凝结换热,油的存在会使换热面形成一层油膜,传热方式会由沸腾换热和凝结换热转变为热传导方式,而油的导热系数远小于沸腾换热系数和凝结换热系数,一般在含油6%时,会有显著表现。③制冷剂进入油系统后在润滑点摩擦发热,油中的制冷剂由于沸点低而闪发,造成局部冷却欠佳,发热过量,可能在推力轴承中闪发形成轴向平衡推力的变化,使机械发生轴向脉动,影响密封和轴承承载能力。2

（3）不凝性气体

以R11、R123为制冷剂的机组是负压机组,其压缩机进口处于真空状态。当机组运行、检修或停机时,不可避免地有水、空气或不凝性气体渗透到机组中。如果不及时排除,会引起冷凝器顶部压力急剧升高,导致制冷量下降,耗功增加。2

（4）冷却水和冷水

一般冷却塔水系统都为开式循环,水与大气不断地接触,进行热质传递,循环水中CO2不断散失,CaCO3结晶析出形成沉淀,同时,大气中尘埃混入水中形成泥垢,使冷凝器的传热管管壁结垢,导致冷凝器换热能力下降,机组耗功增加。相对而言,冷水系统处于密闭循环状态,不与外界直接接触,但也会在蒸发管管壁形成水垢。2

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学