变频双级离心式冷水机组原理及其控制分析

董凯军 ，邵振华 ，王志强 ，孙 钦 ，黄祥发 ，黄志林 ，4

1 前言

冷水机组是大型公共建筑中常用的中央空调设备，其中离心式冷水机组因其有冷量大、能效高而得到广泛的应用［1］。离心式压缩机通过叶轮对气体作功，在叶轮和扩压器的流道内利用离心升压作用和降速扩压作用，将机械能转换为气体压力能。空气调节系统的冷负荷随季节气候和室内人员数量而变化，在1年的运转时间内，冷水机组主要在部分负荷下运转，因此，离心式冷水机组部分负荷下的高效运行对降低全年能耗具有十分重要的意义。定频离心式冷水机组是通过改变压缩机的进口导叶开度来实现制冷量调节，当负荷降低时，降低导叶开度，制冷剂在流过导叶时存在冲击和摩擦损失，使得部分负荷下压缩机的压缩效率下降［3］，建筑空调领域的离心式冷水机组大都存在“大马拉小车”现象，因此适合采用变频调速调节制冷量［4］，变频机组避免了定频离心式冷水机组降低导叶开度所带来的冲击和摩擦损失，具有显著的节能效果。变频离心式压缩机电机输入功率满足以下关系式：

式中 P——电机功率

k——常数

∆P——气态制冷剂的全压

qv——气态制冷剂的体积流量

η——电机效率

压头∆P、体积流量qv分别与电机转速的二次方、一次方成正比，电机功率与电机转速的三次方成正比，而离心式冷水机组制冷量与转速的一次方成正比［5］，由此降低转速一次方降低制冷量满足部分负荷的同时，电机功率三次方降低，一定程度上提升机组部分负荷下的性能系数，保证了离心式冷水机组高低负荷下的高效运行。……