冷水機組的開式傳動與封閉式傳動的技術(shù)比較

范春秀 李北

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

關(guān)鍵詞：冷水機組；開式傳動；封閉式傳動

1 效率

制冷機組的效率可以從每獲得一冷噸所消耗的能量來表示。當一臺離心式冷水機組從開式傳動變?yōu)槿忾]結(jié)構(gòu)之后，效率會降低3%～6%左右。其原因有二：其一是閉式電機是充滿冷劑冷卻電機，消耗了一部分制冷劑冷量；其二是閉式電機是在充滿制冷劑蒸汽的環(huán)境中旋轉(zhuǎn)，開式機的電機是在空氣中旋轉(zhuǎn)，而制冷劑蒸汽的密度為空氣的4倍左右，故閉式機的電機旋轉(zhuǎn)阻力較開式機的大，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》第2.5.3第一節(jié)279頁的論述中也指出，風(fēng)冷開式電機可節(jié)省能耗3%～6%。

2 可靠性

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

3 維修

閉式機組的維修既費時又費錢：抽出所有制冷劑，將整個制冷系統(tǒng)徹底檢修、重新清洗，并將電機運到工廠維修。待電機重新安裝后，重新充注冷媒。如果閉式機電機一旦燒毀，電火花會將冷劑分解為碳、氯和氟，它們與水結(jié)合成鹽酸及氫氟酸，造成系統(tǒng)的嚴重污染。最終不僅電機需要更換或重新繞線，而且整臺機組需要大修以清除系統(tǒng)中的污物，徹底清洗系統(tǒng)的污物亦相當困難和費時。若清洗得不徹底，足以令新電機產(chǎn)生故障。機組重新灌注冷劑也是十分昂貴的。閉式機的電機修理或更換需由原制造廠完成，這需要相當長的時間，造成開式機電機發(fā)生故障的原因，同樣存在于閉式機。例如星三角啟動器的動作不良等。對于開式機電機發(fā)生故障，可以在當?shù)匦迯?fù)，甚至可以以當?shù)厣a(chǎn)的電機替換，既節(jié)省費用也快捷妥當。而且開式電機不屬于冷劑回路的一部分，所以絕不會污染系統(tǒng)?？煽啃缘牧硪粋€表現(xiàn)是系統(tǒng)的密封性。如前所述，閉式機組雖然不需要高速軸封，但其電機的6個接線柱是泄漏的極大潛在危險，而且是表面上看不出來的內(nèi)部泄漏。至于開式機組，由于采用了高效而長壽命的軸封新技術(shù)，泄漏的危險性在實踐中證明是極低的。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環(huán)，運行密封件溫度降低，避免了碳泡和表面結(jié)焦，不會吸收制冷劑和潤滑油；采用高科技的金屬波紋管設(shè)計，提供軸向的運動，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現(xiàn)極好的密封，其運行壽命高達20年。

4 靈活

4.1 適用于冷媒替換

開啟式機組電機繞阻與制冷劑不直接接觸，在更換制冷劑時，不會發(fā)生閉式電機經(jīng)常出現(xiàn)的電機繞阻及其他附件與冷媒不兼容的問題（參見圖2）。所以，對于開式機組而言，冷媒的選擇范圍很廣。更換冷媒時，開式機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。而閉式機組除了上述步驟外，還需重新繞組并調(diào)整電機以使其與新注入的制冷劑相互兼容。由此可見，開式機組更換冷媒不但方便，價格也會便宜。隨著對于制冷劑研究的不斷深入，將會有越來越多的環(huán)保冷媒應(yīng)用于冷水機組，而開式機組的優(yōu)點也將日益突出。

4.2 采用多種動力驅(qū)動方式

由于電機與壓縮機完全分離，開式機組可采用電力、蒸汽透平、燃氣等多種驅(qū)動方式，這樣就擴大了機組的適用性。而閉式機組一般只能采用電力驅(qū)動。

參考文獻

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