變頻雙級離心式冷水機組原理及其控制分析

董凱軍 ，邵振華 ，王志強 ，孫 欽 ，黃祥發 ，黃志林 ，4

1 前言

冷水機組是大型公共建筑中常用的中央空調設備，其中離心式冷水機組因其有冷量大、能效高而得到廣泛的應用［1］。離心式壓縮機通過葉輪對氣體作功，在葉輪和擴壓器的流道內利用離心升壓作用和降速擴壓作用，將機械能轉換為氣體壓力能。空氣調節系統的冷負荷隨季節氣候和室內人員數量而變化，在1年的運轉時間內，冷水機組主要在部分負荷下運轉，因此，離心式冷水機組部分負荷下的高效運行對降低全年能耗具有十分重要的意義。定頻離心式冷水機組是通過改變壓縮機的進口導葉開度來實現制冷量調節，當負荷降低時，降低導葉開度，制冷劑在流過導葉時存在沖擊和摩擦損失，使得部分負荷下壓縮機的壓縮效率下降［3］，建筑空調領域的離心式冷水機組大都存在“大馬拉小車”現象，因此適合采用變頻調速調節制冷量［4］，變頻機組避免了定頻離心式冷水機組降低導葉開度所帶來的沖擊和摩擦損失，具有顯著的節能效果。變頻離心式壓縮機電機輸入功率滿足以下關系式：

式中 P——電機功率

k——常數

?P——氣態制冷劑的全壓

qv——氣態制冷劑的體積流量

η——電機效率

壓頭?P、體積流量qv分別與電機轉速的二次方、一次方成正比，電機功率與電機轉速的三次方成正比，而離心式冷水機組制冷量與轉速的一次方成正比［5］，由此降低轉速一次方降低制冷量滿足部分負荷的同時，電機功率三次方降低，一定程度上提升機組部分負荷下的性能系數，保證了離心式冷水機組高低負荷下的高效運行。……