冷水機(jī)組的開式傳動(dòng)與封閉式傳動(dòng)的技術(shù)比較

范春秀 李北

摘 要：全封閉離心式冷水機(jī)組因其無需高質(zhì)量的軸封及具結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)曾盛極一時(shí)。但實(shí)踐上發(fā)現(xiàn)它維修困難及效率較低等缺點(diǎn)，促使一些制造商致力尋求改進(jìn)良策。隨著高效而長壽命的軸封制造技術(shù)的突破，世界上的冷水機(jī)組制造商又回復(fù)到生產(chǎn)開式傳動(dòng)機(jī)組。由于實(shí)踐證明這種機(jī)組具有效率高、電機(jī)損壞機(jī)會(huì)率低及容易維修等顯著優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)需求量迅速增加，使原先對(duì)開式機(jī)組持觀望態(tài)度的制造商也開始研制這種機(jī)組。以下就幾個(gè)主要方面進(jìn)行比較。

關(guān)鍵詞：冷水機(jī)組；開式傳動(dòng)；封閉式傳動(dòng)

1 效率

制冷機(jī)組的效率可以從每獲得一冷噸所消耗的能量來表示。當(dāng)一臺(tái)離心式冷水機(jī)組從開式傳動(dòng)變?yōu)槿忾]結(jié)構(gòu)之后，效率會(huì)降低3%～6%左右。其原因有二：其一是閉式電機(jī)是充滿冷劑冷卻電機(jī)，消耗了一部分制冷劑冷量；其二是閉式電機(jī)是在充滿制冷劑蒸汽的環(huán)境中旋轉(zhuǎn)，開式機(jī)的電機(jī)是在空氣中旋轉(zhuǎn)，而制冷劑蒸汽的密度為空氣的4倍左右，故閉式機(jī)的電機(jī)旋轉(zhuǎn)阻力較開式機(jī)的大，需要消耗較多的能量。中國建筑工業(yè)出版社出版的《中央空調(diào)設(shè)備選型手冊(cè)》第2.5.3第一節(jié)279頁的論述中也指出，風(fēng)冷開式電機(jī)可節(jié)省能耗3%～6%。

2 可靠性

可靠性主要表現(xiàn)在電機(jī)燒毀的機(jī)會(huì)率。大約有60%的冷水機(jī)組的主要故障是由電機(jī)的故障引起的。開式電機(jī)的設(shè)計(jì)，將電機(jī)與制冷回路完全分離，使制冷劑與電機(jī)完全不接觸，那些酸性及其他易進(jìn)入制冷回路的污染物不會(huì)影響電機(jī)的運(yùn)行（參見圖1）。開式機(jī)組既避免了制冷劑與電機(jī)不兼容引起的各種問題，又減少了因電機(jī)故障導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)維修的時(shí)間。由于閉式機(jī)電機(jī)是用冷劑冷卻，故繞阻的線徑較空氣冷卻的開式電機(jī)的繞阻小，過載能力差，萬一冷劑冷卻出現(xiàn)不足或電源電壓波動(dòng)較大，都容易燒毀電機(jī)。此外，如果管簇破漏或其他原因令水進(jìn)入冷劑中，含水率高的冷劑去冷卻電機(jī)將導(dǎo)致繞阻的絕緣強(qiáng)度大大降低而令電機(jī)燒毀，而且，這種冷劑的水分容易在電機(jī)內(nèi)的噴嘴處形成冰塞，令電機(jī)的繞阻冷卻不足，形成惡性循環(huán)。顯然，開式機(jī)則不存在以上危險(xiǎn)。在眾多發(fā)達(dá)國家，離心式冷水機(jī)組的用戶均到保險(xiǎn)公司買機(jī)組保險(xiǎn)，閉式機(jī)的年保險(xiǎn)費(fèi)為開式機(jī)的1.5倍。由此可見，閉式機(jī)可靠性比開式機(jī)低。

3 維修

閉式機(jī)組的維修既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢：抽出所有制冷劑，將整個(gè)制冷系統(tǒng)徹底檢修、重新清洗，并將電機(jī)運(yùn)到工廠維修。待電機(jī)重新安裝后，重新充注冷媒。如果閉式機(jī)電機(jī)一旦燒毀，電火花會(huì)將冷劑分解為碳、氯和氟，它們與水結(jié)合成鹽酸及氫氟酸，造成系統(tǒng)的嚴(yán)重污染。最終不僅電機(jī)需要更換或重新繞線，而且整臺(tái)機(jī)組需要大修以清除系統(tǒng)中的污物，徹底清洗系統(tǒng)的污物亦相當(dāng)困難和費(fèi)時(shí)。若清洗得不徹底，足以令新電機(jī)產(chǎn)生故障。機(jī)組重新灌注冷劑也是十分昂貴的。閉式機(jī)的電機(jī)修理或更換需由原制造廠完成，這需要相當(dāng)長的時(shí)間，造成開式機(jī)電機(jī)發(fā)生故障的原因，同樣存在于閉式機(jī)。例如星三角啟動(dòng)器的動(dòng)作不良等。對(duì)于開式機(jī)電機(jī)發(fā)生故障，可以在當(dāng)?shù)匦迯?fù)，甚至可以以當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的電機(jī)替換，既節(jié)省費(fèi)用也快捷妥當(dāng)。而且開式電機(jī)不屬于冷劑回路的一部分，所以絕不會(huì)污染系統(tǒng)。可靠性的另一個(gè)表現(xiàn)是系統(tǒng)的密封性。如前所述，閉式機(jī)組雖然不需要高速軸封，但其電機(jī)的6個(gè)接線柱是泄漏的極大潛在危險(xiǎn)，而且是表面上看不出來的內(nèi)部泄漏。至于開式機(jī)組，由于采用了高效而長壽命的軸封新技術(shù)，泄漏的危險(xiǎn)性在實(shí)踐中證明是極低的。此種軸封采用摩擦、傳熱及兼容性能極高的無孔陶瓷碳化硅作為動(dòng)環(huán)，運(yùn)行密封件溫度降低，避免了碳泡和表面結(jié)焦，不會(huì)吸收制冷劑和潤滑油；采用高科技的金屬波紋管設(shè)計(jì)，提供軸向的運(yùn)動(dòng)，解決了液體密封環(huán)組裝困難和環(huán)易膨脹鼓起的問題，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的密封；采用一直用于航天工業(yè)的工作溫度可高達(dá)302℃的聚四氟乙烯（PTFE）材料作為C型密封圈，再配合精密加工的軸套，無論在真空還是在正壓工況下均能實(shí)現(xiàn)極好的密封，其運(yùn)行壽命高達(dá)20年。

4 靈活

4.1 適用于冷媒替換

開啟式機(jī)組電機(jī)繞阻與制冷劑不直接接觸，在更換制冷劑時(shí)，不會(huì)發(fā)生閉式電機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的電機(jī)繞阻及其他附件與冷媒不兼容的問題（參見圖2）。所以，對(duì)于開式機(jī)組而言，冷媒的選擇范圍很廣。更換冷媒時(shí)，開式機(jī)組只需更換密封件和墊圈、重新充注制冷劑、調(diào)整控制系統(tǒng)即可。而閉式機(jī)組除了上述步驟外，還需重新繞組并調(diào)整電機(jī)以使其與新注入的制冷劑相互兼容。由此可見，開式機(jī)組更換冷媒不但方便，價(jià)格也會(huì)便宜。隨著對(duì)于制冷劑研究的不斷深入，將會(huì)有越來越多的環(huán)保冷媒應(yīng)用于冷水機(jī)組，而開式機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)也將日益突出。

4.2 采用多種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式

由于電機(jī)與壓縮機(jī)完全分離，開式機(jī)組可采用電力、蒸汽透平、燃?xì)獾榷喾N驅(qū)動(dòng)方式，這樣就擴(kuò)大了機(jī)組的適用性。而閉式機(jī)組一般只能采用電力驅(qū)動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1]田國慶，李浙.離心式冷水機(jī)組選型分析[J].暖通空調(diào)，2003，33（3）：75-77.