水冷离心式冷水机组是一种高效、可靠的制冷设备，广泛应用于大型商业建筑、工业设施和数据中心等场所。本文将详细介绍水冷离心式冷水机组的系统、结构组成以及控制逻辑，帮助读者深入了解其工作原理和优点。
一、系统概述
水冷离心式冷水机组通过离心压缩机将制冷剂压缩，再通过换热器实现热交换，从而达到制冷的目的。该机组通常包括以下几个主要部分：
1. 离心压缩机：利用高速旋转的叶轮将低压制冷剂压缩成高压气体，是整个机组的核心部件。通常为了降低吸气压损，提高整个系统的工作效率，压缩机会安装在蒸发器上面。
2. 蒸发器：低压制冷剂在蒸发器内吸收冷冻水的热量，蒸发成气体，从而降低冷冻水的温度。无论是国标GB18430.1，还是AHRI 551/59，名义出水温度都在7C，进出水温差都是5C（摄氏度）。基于这个温度选型，蒸发器的结构通常都是2流程。然而，越来越多的系统设计都会选择大温差、小流量，如90.1推荐使用15F以上的温差进行选型。
3. 冷凝器：高压制冷剂气体在冷凝器内与冷却水进行热交换，放出热量后凝结成液体。
4. 节流装置：通常是膨胀阀，通过降低制冷剂的压力，使其进入蒸发器继续循环。
二、结构组成
1. 压缩机部分：
- 叶轮：通过电机驱动，高速旋转使气体产生离心力，从而提高气体压力。叶轮根据其结构形式分为开式叶轮和闭式叶轮，开式叶轮相比闭式叶轮，泄漏损失大，但流道表面一般更光滑，流动损失更少。闭式叶轮通常都是铸件，因此内表面较难打磨到，或者打磨的成本较高，泄漏损失更小，但摩擦损失更大。
（开式叶轮）
（闭式叶轮）
- 扩压器：将高速气体的动能转化为压力能，进一步提高气体压力。通常分为有叶扩压和无叶扩压。下图即为有叶扩压（vaned diffuser），通过在扩压器中放置叶片结构来引导气流流动，从而提高扩压效率，好处就是额定点压缩效率高，但是我们知道对于压缩机不可能一直工作在额定点，其实大部分时间都是工作在部分负荷，气流方向就会发生偏转，这个时候这些叶片反而会引起冲击损失，导致部分负荷的压缩效率降低。因此大多时候都采用无叶扩压。
2. 换热器部分：
- 蒸发器：内部布满管道，冷冻水在管道内流动，制冷剂在管道外蒸发，吸收冷冻水的热量。蒸发器则根据结构形式可分为满液、降膜以及干式蒸发器。这点我会单独开一张来讲解，详细参数、各种蒸发器的结构特点和对比。
- 冷凝器：结构与蒸发器类似，但作用相反，制冷剂在管道内流动，冷却水在管道外流动，制冷剂放热冷凝。
3. 控制部分：
- 控制面板：包括各种开关、显示屏和控制按钮，用于监控和调节机组的运行状态。
- 传感器：包括温度传感器、压力传感器和流量传感器等，用于实时监测系统参数，确保机组安全高效运行。
三、控制逻辑
水冷离心式冷水机组的控制逻辑主要包括启动控制、运行控制和保护控制三部分：
1. 启动控制：
- 预检查：在启动前，控制系统会进行一系列自检，确保所有部件处于正常状态。
- 启动顺序：通常按照冷凝水泵、冷冻水泵、压缩机的顺序依次启动，以避免瞬时电流过大。
2. 运行控制：
- 负荷调节：根据冷负荷的变化，通过调节压缩机的转速（对变频机组而言）或叶片角度，控制制冷量的输出。另外，对于配置了热气旁通的机组，在负荷非常低的时候，还能通过开启热气旁通来进行降低机组的运行负荷，但这个时候能耗会比较高。最后如果即便热气旁通开启仍然冷量很大，这个时候机组会通过启停控制来实现冷量的调节。
3. 保护控制：
- 高低压保护：当系统压力超出安全范围时，控制系统会自动停机，并发出警报。这部分保护有两部分，一部分是通过系统压力监测，通过软件主动去保护，另一部分是通过安全阀这类物理保护。
- 温度保护：当冷冻水或冷却水温度异常时，系统会自动调整运行参数或停机保护。当冷冻水低，铜管有冻管的风险；当冷却水温度较高时，则有报高压的风险或者喘振的风险。另外，对于电机以及变频器也会有温度保护，用于保护电机绕组以及变频器IGBT、二极管等核心零部件。
- 电流保护：监测电机电流，当电流过大或过小时时，系统会自动调整或停机。
- 喘振保护：这个是离心机的特性。更多介绍可以参考之前的博文。什么是喘振？
四、总结
水冷离心式冷水机组凭借其高效、可靠的性能，在大型制冷系统中占据重要地位。通过了解其系统组成、结构特点和控制逻辑，能够更好地掌握其运行原理和维护方法，从而提高机组的运行效率和使用寿命。
希望本文能帮助您深入了解水冷离心式冷水机组，为其在实际应用中的操作和维护提供参考。如果您有更多问题或需要更详细的信息，欢迎随时联系我们。
