冷水机组的开式传动与封闭式传动的技术比较

范春秀 李北

摘 要：全封闭离心式冷水机组因其无需高质量的轴封及具结构紧凑的优点曾盛极一时。但实践上发现它维修困难及效率较低等缺点，促使一些制造商致力寻求改进良策。随着高效而长寿命的轴封制造技术的突破，世界上的冷水机组制造商又回复到生产开式传动机组。由于实践证明这种机组具有效率高、电机损坏机会率低及容易维修等显著优点，市场需求量迅速增加，使原先对开式机组持观望态度的制造商也开始研制这种机组。以下就几个主要方面进行比较。

关键词：冷水机组；开式传动；封闭式传动

1 效率

制冷机组的效率可以从每获得一冷吨所消耗的能量来表示。当一台离心式冷水机组从开式传动变为全封闭结构之后，效率会降低3%～6%左右。其原因有二：其一是闭式电机是充满冷剂冷却电机，消耗了一部分制冷剂冷量；其二是闭式电机是在充满制冷剂蒸汽的环境中旋转，开式机的电机是在空气中旋转，而制冷剂蒸汽的密度为空气的4倍左右，故闭式机的电机旋转阻力较开式机的大，需要消耗较多的能量。中国建筑工业出版社出版的《中央空调设备选型手册》第2.5.3第一节279页的论述中也指出，风冷开式电机可节省能耗3%～6%。

2 可靠性

可靠性主要表现在电机烧毁的机会率。大约有60%的冷水机组的主要故障是由电机的故障引起的。开式电机的设计，将电机与制冷回路完全分离，使制冷剂与电机完全不接触，那些酸性及其他易进入制冷回路的污染物不会影响电机的运行（参见图1）。开式机组既避免了制冷剂与电机不兼容引起的各种问题，又减少了因电机故障导致机组停机维修的时间。由于闭式机电机是用冷剂冷却，故绕阻的线径较空气冷却的开式电机的绕阻小，过载能力差，万一冷剂冷却出现不足或电源电压波动较大，都容易烧毁电机。此外，如果管簇破漏或其他原因令水进入冷剂中，含水率高的冷剂去冷却电机将导致绕阻的绝缘强度大大降低而令电机烧毁，而且，这种冷剂的水分容易在电机内的喷嘴处形成冰塞，令电机的绕阻冷却不足，形成恶性循环。显然，开式机则不存在以上危险。在众多发达国家，离心式冷水机组的用户均到保险公司买机组保险，闭式机的年保险费为开式机的1.5倍。由此可见，闭式机可靠性比开式机低。

3 维修

闭式机组的维修既费时又费钱：抽出所有制冷剂，将整个制冷系统彻底检修、重新清洗，并将电机运到工厂维修。待电机重新安装后，重新充注冷媒。如果闭式机电机一旦烧毁，电火花会将冷剂分解为碳、氯和氟，它们与水结合成盐酸及氢氟酸，造成系统的严重污染。最终不仅电机需要更换或重新绕线，而且整台机组需要大修以清除系统中的污物，彻底清洗系统的污物亦相当困难和费时。若清洗得不彻底，足以令新电机产生故障。机组重新灌注冷剂也是十分昂贵的。闭式机的电机修理或更换需由原制造厂完成，这需要相当长的时间，造成开式机电机发生故障的原因，同样存在于闭式机。例如星三角启动器的动作不良等。对于开式机电机发生故障，可以在当地修复，甚至可以以当地生产的电机替换，既节省费用也快捷妥当。而且开式电机不属于冷剂回路的一部分，所以绝不会污染系统。可靠性的另一个表现是系统的密封性。如前所述，闭式机组虽然不需要高速轴封，但其电机的6个接线柱是泄漏的极大潜在危险，而且是表面上看不出来的内部泄漏。至于開式机组，由于采用了高效而长寿命的轴封新技术，泄漏的危险性在实践中证明是极低的。此种轴封采用摩擦、传热及兼容性能极高的无孔陶瓷碳化硅作为动环，运行密封件温度降低，避免了碳泡和表面结焦，不会吸收制冷剂和润滑油；采用高科技的金属波纹管设计，提供轴向的运动，解决了液体密封环组装困难和环易膨胀鼓起的问题，实现了真正意义上的密封；采用一直用于航天工业的工作温度可高达302℃的聚四氟乙烯（PTFE）材料作为C型密封圈，再配合精密加工的轴套，无论在真空还是在正压工况下均能实现极好的密封，其运行寿命高达20年。

4 灵活

4.1 适用于冷媒替换

开启式机组电机绕阻与制冷剂不直接接触，在更换制冷剂时，不会发生闭式电机经常出现的电机绕阻及其他附件与冷媒不兼容的问题（参见图2）。所以，对于开式机组而言，冷媒的选择范围很广。更换冷媒时，开式机组只需更换密封件和垫圈、重新充注制冷剂、调整控制系统即可。而闭式机组除了上述步骤外，还需重新绕组并调整电机以使其与新注入的制冷剂相互兼容。由此可见，开式机组更换冷媒不但方便，价格也会便宜。随着对于制冷剂研究的不断深入，将会有越来越多的环保冷媒应用于冷水机组，而开式机组的优点也将日益突出。

4.2 采用多种动力驱动方式

由于电机与压缩机完全分离，开式机组可采用电力、蒸汽透平、燃气等多种驱动方式，这样就扩大了机组的适用性。而闭式机组一般只能采用电力驱动。

参考文献

[1]田国庆，李浙.离心式冷水机组选型分析[J].暖通空调，2003，33（3）：75-77.