离心冷水机组原理构成、特点与故障分析

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制冷主机简称冷机，是数据中心空调系统的重要组成部分，其载冷剂一般为水，简称为冷水机组，其冷凝器的冷却利用常温水的换热降温来实现，故也称为水冷机组。数据中心冷量需求大，选用离心式机组可以获得较好的能效，本文的冷水机组专指离心机组。

特灵 CDHG三级压缩离心式冷水机组

一、冷水机组原理

离心式制冷压缩机是一种回转式速度型压缩机，吸气管将要压缩的气体引入到叶轮入口；气体在叶轮叶片的作用下跟着叶轮做高速旋转，通过叶轮中的叶片对叶轮槽道中的气体作功；提高气体的速度后引出叶轮出口处，然后导入扩压腔；由于气体从叶轮流出后，具有较高的流速，为了将这部分速度能转化为压力能，在叶轮排气口外侧设置了流通截面逐渐扩大的扩压器，进行能量的转换，以提高气体的压力；扩压后的气体在蜗壳里汇集起来后，进入机组的冷凝器进行冷凝，以上这一过程就是离心机的压缩原理，另外为了冷凝和把冷量带走，空调系统包括冷却水系统和冷冻水系统。

CVHE/G三级压缩离心式冷水机组

二、离心机组组成

离心机组组成如下:包括离心压缩机、蒸发器、冷凝器、节流孔板、供油装置、控制柜等组成。其中压缩机主要由吸气室、叶轮、扩压器、弯道与回流器、蜗壳组成。

三、离心机组的特点

（1）制冷量大。由于离心式压缩机的吸气量不能过小，因而离心式压缩机的单机制冷量都较大。 

（2）易损件少，可靠性高。离心式压缩机在运行过程中几乎无磨损，因而经久耐用，维修运转费用较低。 

（3）离心式压缩机中的压缩部件为旋转运动，在径向受力平衡，因而运转平稳，振动小。 

（4）能够经济地进行冷量调节。离心式压缩机可以采用如导流叶片调节等方法，使能量在一定的范围内调节。 

（5）易于实行多级压缩和节流，可实现同一台制冷机多种蒸发温度的操作运行。

四、冷水机组常见故障

1、低压告警

某数据中心一台冷冻机组运行过程中发生制冷能力下降现象，后触发冷机低压告警，机组外部检漏正常，采用肥皂水溶液涂抹到怀疑有渗漏的部位，冷凝器、压缩机、蒸发器之温度传感器、压力变送器、维修角阀、安全阀等丝扣连口及其它部位，未发现漏点，怀疑蒸发器内有泄漏，打开端盖查漏，确认为冷机蒸发器发生泄漏。 

【问题解决】 补漏方法:找出泄漏的管子，作好标记，维修时抽出旧换热管，更换新管后在端板处进行胀管，再进行检漏和气密试验;如果泄漏的管子比较少，也可用堵头将该铜管两端堵死。现场考虑只有一根铜管泄漏，就在该铜管两端进行了封堵，经查漏、抽空重新加注制冷剂调试后，冷机恢复正常运行。

2、低流量告警

某冷机运行中，突然发生低流量告警，导致冷机停机，制冷中断，尝试消除故障，发现低流量告警故障一直存在，冷机无法开启。现场检查水泵运行情况、冷机阀门开启情况和流量情况，均正常，而流量开关触点始终呈现开路，无法闭合，怀疑流量开关存在问题。

【问题解决】 现场停泵，关闭流量开关两端阀门，拆卸流量开关，发现靶式流量开关已经折断损坏，更换流量开关后，冷机正常开启和运行。

3、高压故障

某小型数据中心冷机运行过程中发生高压故障停机，复位后重新开机，不久又触发高压停机，停机前冷机伴有严重喘振现象，维护人员反映停机前发生多次较严重喘振现象。复位后开机，发现冷凝温度偏高，运行过程中有多次喘振现象，通过咨询了解，冷机负荷率80%时，冷却水温进33℃，出37.5℃，水温偏高，检查小温差为6℃，严重偏大，对应冷凝温度为43.5℃，根据上述数值判断，冷机高压原因为冷凝不良和小温差过大。

【问题解决】 现场先进行冷机保养，更换了冷冻油和过滤器;再进行冷却塔维护，更换调整风机皮带，调整风车倾角角度，对冷却塔填料和冷却塔水盘进行清洗维护，更换冷却塔部分填料，并进行水质处理;之后拆洗水系统管路上所有的过滤器，系统投入运行，冷却水温进29.1℃，出34.5℃，冷机小温差也只有1℃，喘振和高压现象消失，系统恢复正常运行。 

4、低流量停机

某冷机运行过程中，一台冷机的冷却水发生低流量控制器动作，冷机停止工作。发生流量告警故障，一般常见原因：水泵工作发生异常、过滤器堵塞导致的低流量，也可能是流量控制器故障或者设置值异常。现场检查，发现水泵运行正常，两端阀门工作正常，但Y形过滤器两端压差异常，明显偏大，判断为Y形过滤器堵塞。

【问题解决】 停水泵，关过滤器两端阀门，泄压后对过滤器进行拆卸，发现过滤网上有脏污导致堵塞，清洗重新安装后，开启冷却水泵，冷却水流量恢复正常，流量开关无告警，冷机正常工作。 

5、冷机COP偏低

某数据机楼中，配置4台冷机，日常运行三台冷机，其额定COP均为5.5。但实测发现，即使在满负荷工况下，这三台冷机也达不到额定值，其中最低一台仅为3.5，最高一台为4.5。

离心机组COP偏低的原因，常见问题有冷机负荷率偏小，设备性能老化等，冷机和冷却塔效率偏低导致冷却水回水温度偏高等。现场检查，每台冷机制冷量为2037kW，而实际每台冷机供冷量只需要1500kW，低负载率导致了低效率；另外一个原因是设备性能老化，机组长时间运行中，冷却水质处理不及时，冷机和冷却塔换热效果较差，导致效率降低。 

【问题解决】 现场对冷机和冷却塔进行清洗，并进行水质维护；也对冷机工况进行调整，补充部分制冷剂，正常维护后，冷机COP达到5.3左右，恢复到额定值。