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開啟式、封閉式、半封閉式螺桿壓縮機的比較
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序號 |
項目 |
開啟式 |
封閉式 |
半封閉式 |
備注 |
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1 |
單機COP值 |
單機COP較高4.6~5.6，但機房降溫需消耗額外的能量 |
較低4.6~5.2 |
較低4.6~5.2 |
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2 |
可維修性 |
方便維修 |
不方便維修，如需維修則需破壞壓縮機外殼。維修之前不方便維修 |
方便維修 |
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3 |
系統泄漏 |
因為電機與壓縮機用軸傳動，故機組內的冷凍機油和冷媒不可避免的產生泄漏問題，需經常添加冷媒和冷凍機油。（為了接住機組泄漏出來的冷凍機油，某品牌機組可以看見隨機組配帶的承接泄漏出來的冷凍機油的小瓶子） |
因電機和壓縮機在一個殼體內，不存在泄露問題 |
因電機和壓縮機在一個殼體內，不存在泄露問題 |
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4 |
是否需要軸封 |
需要 |
不需要 |
不需要 |
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是否存在軸對中的問題 |
開啟式壓縮機由于電機軸與壓縮機軸溫度不同造成不同膨脹量而引起軸不對中、破壞軸封的問題 |
不存在 |
不存在 |
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5 |
主機房降溫處理措施 |
因為開啟式壓縮機的電機冷卻是靠空氣冷卻，電機散發的熱量全部散入到主機房，考慮到機組的運行和操作人員的原因，故主機房必須做降溫和通風處理。如550RT的機組輸入功率370KW，電機效率90%，則發熱量為37KW，需要給機房配置一臺15HP的空調來降溫 |
只需要做普通的通風處理，以供給新風 |
只需要做普通的通風處理，以供給新風 |
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6 |
電機冷卻方式 |
空氣冷卻，效率不穩定，不穩定且電機容易污損 |
封閉型電機采用獨立的制冷劑回路冷卻電機，效率高而且電機工作溫度低而穩定，更好地保證了機組的穩定性，延長了電機壽命, 同時根本解決了困擾開啟式電機的漏油、漏氟和軸不對中等一系列問題 |
封閉型電機采用獨立的制冷劑回路冷卻電機，效率高而且電機工作溫度低而穩定，更好地保證了機組的穩定性，延長了電機壽命, 同時根本解決了困擾開啟式電機的漏油、漏氟和軸不對中等一系列問題 |
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8 |
對電網的沖擊 |
啟動電流大，對電網沖擊大，需用戶增加價格昂貴的軟啟動或變頻裝置來降低對電網的沖擊 |
啟動電流小，對電網沖擊小 |
啟動電流小，對電網沖擊小 |
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9 |
運轉噪音 |
因電機外露，噪音大 |
噪音較小 |
噪音小 |
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10 |
在市場上所占份額 |
非主流產品，市場上只有2到3家做 |
非主流產品，市場上只有1到2家做 |
主流產品，占市場80%以上 |
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螺桿式壓縮機是瑞典皇家工學院教授Alf Lysholm于1934年發明的，其初衷是用于柴油機和燃氣汽輪機的增壓。據有關統計：在3000小時運轉期間，活塞機組的故障是螺桿機組的10倍；在12,000小時運轉期間，活塞機組的故障是螺桿機組的4倍。螺桿機屬于回轉式機型，它的振幅是活塞機的1/5，故振動和噪聲都比較小。目前，噴油螺桿壓縮機已成為空氣動力和制冷空調這兩個領域的主要機型。在中等容積流量的空氣動力裝置及中等制冷量的制冷裝置中，占據了市場的優勢份額。在食品、醫藥等行業，無油螺桿壓縮機更是作為新穎清潔高效的工藝壓縮機大顯身手、備受推崇。
螺桿壓縮機的心臟部件是螺桿轉子，轉子型線的先進性又決定著整機的性能優劣，對加工精度和表面熱處理的要求都很高。能否加工出最先進的型線已成為衡量一個機加工企業經濟實力、技術實力的標志。目前轉子型線已發展到第三代——不對稱型線，主要有德國的GHH型線、日本的日立型線和瑞典的Atlas copco SAP型線，采用5對6非對稱齒形。螺桿的加工設備和測量檢測設備基本依賴國外進口，主要有英國HOLROYD加工中心、德國MAUSER、意大利DEA、英國IMS的三坐標測量系統，但價格都非常昂貴，動輒幾千萬元，一般企業無力承受購買和日常維護，所以國內一些制冷機組生產企業在生產或供貨時會有兩種選擇：一是“拿來主義”，即壓縮機或機頭部件直接從國外專業的生產廠家采購，目前國際上比較優質的壓縮機品牌有臺灣漢鐘（HANBELL）、復盛、德國的比澤爾（BITZER）、格拉索、意大利萊富康（REFCOMP）、富士豪、考瑪（COMA）、日本的日立、大金、三菱重工、神鋼、美國富利克（FRICK）、瑞典阿特拉斯·科普柯（Atlas copco）；蒸發器、冷凝器、除油器等在國內配套加工，外加一些進口的電氣控制元器件（像工業可編程控制器PLC、可編程終端觸摸屏、過濾器、熱力膨脹閥等）完成組裝出廠。。二是“自力更生”，即除電氣控制元器件外，機頭部件和蒸發器、冷凝器都是由自己加工生產的，其企業規模一般比較大，鑄造、加工和檢測設備全部進口。
為了確保壓縮機的正常和安全可靠運行，需要確保機組中其他組件包括冷凝器、蒸發器、節流或膨脹閥工作的正常，也需要一系列控制元器件對壓縮機運行中的溫度、壓力參數進行即時檢測反饋，由工業可編程控制器統一協調整機的正常工作，這些自動保護功能必須包括高低壓保護、油位保護、排氣過熱保護、電機過熱過電流保護、缺相、逆相保護、斷水保護、防凍保護等，以便在系統出現異常的情況下能自動停機，鎖定故障，顯示報警/警告信息，并發出報警信號。
制冷機組一般都屬于大功率耗電設備，運行過程中對其節能要求顯得非常重要，要求機組可根據外部負載變化自動調整運行狀態，確保機組在最佳負荷下運行。同時機組必須具有部分負荷性能，即能在較低的負荷以及冷卻塔水溫較低時有效運行，實現無級調節，能量調節范圍自然越寬越好。在制冷系統設計中還常常通過采用經濟節能器，使部分制冷劑液體經過中間冷卻，提高過冷度，從而提高單位工質制冷能力。在衡量機組動力經濟性方面，單位輸入功率制冷量是一個重要參數，精良設備可達到4.5W/W以上，也稱作能效比或性能系數，用COP（Coefficient of performance）來表示。
友好的人機界面也是制造精良的制冷機組必不可少的組成部分。一般要求采用工業級可編程控制器+觸摸屏操作的全中文界面，這種組合模式簡便易懂，抗干擾能力強，自動化程度高。操作人員可以根據生產實際需求，自由進行參數設定變更，并具備“運行狀態顯示”、“故障原因顯示”、“累計運行時間顯示”等多項功能，提供的數據信息完善詳細，便于歷史查詢和維修保養。
螺桿式制冷壓縮機都采用噴油潤滑的方式進行，按壓縮機與電動機聯結的方式不同，分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。
開啟式機組：壓縮機通過聯軸器與電動機相聯，要求在壓縮機伸出軸上加裝可靠的軸封，以防制冷劑和潤滑油泄漏。
半封閉式機組：電動機與壓縮機做為一體，中間用法蘭聯接，能有效防止制冷劑和潤滑油的泄漏，并采用制冷劑冷卻電動機，消除了開啟式機組中電動機冷卻風扇的噪聲。
全封閉式機組：把電動機與壓縮機封閉在一個容器內，徹底消除了制冷劑和潤滑油的泄漏，噪聲為最低。目前該制冷壓縮機在標準工況下（蒸發溫度：-15℃，冷凝溫度：30℃）制冷量范圍已經超過3500KW。
全封閉式螺桿壓縮機組主要適用于寫字樓、運輸工具、圖書館、商廈、醫院、民用住宅、賓館等對噪聲特別敏感場所的獨立空調或中央空調系統內。開啟式與半封閉式機組在工礦企業、人防工程運用較多。
兩種形式壓縮機組的比較
1.開啟式機組 優點：
(1) 壓縮機與電動機相對分離，對電動機沒有特殊的要求，故壓縮機的適用范圍較廣。
(2) 同一臺壓縮機，可適應不同制冷劑，除了采用鹵代烴制冷劑外，通過更改部分零件的材質，還可采用氨作制冷劑。
(3) 可根據不同的制冷劑和使用工況條件，配用不同容量的電動機。
(4) 單機頭機組制冷量可達200萬大卡以上。
(5) 成本較低，價格較便宜。
缺點：
(1) 需要軸封封住制冷劑和潤滑油泄漏的通道，這也是用戶經常維護的重點。JB/T6906-93 螺桿式單級制冷壓縮機標準中對滲油量規定：開啟式機組運行時的軸封處滲油量應不大于3ml/h。由于氟利昂和冷凍油是互溶的，故在使用過程中氟利昂與冷凍油的同步泄漏無法避免，尤其在運行滿1000小時以后，由于軸封的磨損，會加劇氟利昂與冷凍油的泄漏，加大維修和運行費用，影響正常使用。
(2) 配套的電動機高速旋轉，冷卻風扇形成的氣流噪聲大，壓縮機本身噪聲也比較大，開啟式機組一般噪聲在90dB(A)以上，導致噪聲污染環境。
(3) 需要配置單獨的油分離器和油冷卻器等復雜的油系統部件，導致機組體積龐大，使用維護不便，且重量和占地面積都大。
(4) 效率低，由于需要用外置電動機驅動油泵及配用普通低效率電機，名義工況能效比一般不超過4.0。
2. 半封閉式機組 優點：
(1) 由于采用半封閉式方式，電動機與壓縮機一體化設計，故噪聲低、振動小，不存在開啟式機組的氟利昂和潤滑油的泄漏等問題，減少了用戶的維護和管理成本，不會因泄漏而影響用戶的正常使用。
(2) 由于采用半封閉式方式，電動機與壓縮機合為一體，加上內置分油消音器，大大地降低了運行噪聲，同等冷量開啟式與半封閉式噪聲差別約為15 dB(A)。
(3) 由于內置油分離器采用內壓差供油方式，無需配外置電動機驅動油泵，提高了運行的能效比，名義工況下能效比一般大于4.5。
(4) 對要求較高的場合，可采用雙機頭或三機頭型式，各制冷系統相對獨立，一旦某系統出現故障，其他系統可以正常工作，不會對生產和環境造成太大影響。
缺點：
(1) 目前國內所采用半封閉式螺桿壓縮機大部分為國外原裝進口，價格較高。
(2) 由于采用耐氟利昂、耐潤滑油和耐高溫特種電機，增加了壓縮機的材料成本，故同檔次半封閉式壓縮機價格高于開啟式壓縮機。
(3) 單機容量較小，單機頭容量一般不超過150萬大卡。
螺桿式制冷機組在黃酒企業冷凍系統的應用
古越龍山紹興酒多年來位居行業龍頭，不僅得益于其獨特的地理、氣候優勢，也與其一直堅持實事求是、敢為人先的科學發展觀、敢于不斷借鑒引進先進工藝、設備為我所用，使企業裝備水平始終引領行業之先密切相關。
自從黃酒生產機械化新工藝進入行業以來，大罐發酵品溫控制、勾兌澄清、冷凍除濁過濾工藝都離不開制冷設備。從某種角度上講，制冷設備的變遷也是企業不斷發展壯大的一個縮影。
古越龍山在2006年以前的項目建設中，控制黃酒發酵品溫的設備主要是采用活塞式氨制冷機組，以液態氨為制冷劑，氯化鈣溶液為載冷劑。活塞式制冷機設備占地面積大、噪聲大、潤滑油泄漏嚴重，作業環境油水混雜、油氣彌漫致使工作環境惡劣；零配件多，故障率高，維修量大，液氨微量泄漏無法完全避免，只要稍靠近冷凍機房，就能聞到一股刺鼻的氨氣味，空氣污染嚴重；液氨易燃易爆被列為危險化學品，冷凍房則被理所當然劃歸為危險源工作場所，操作工基本為男性。
2008年在對純生黃酒項目的設計中，首次引入螺桿式半封閉氟利昂制冷機組，以R22/ R134a鹵代烴為制冷劑，丙烯乙二醇為蒸發載冷劑。投入使用后，機組噪聲小，無潤滑油（冷凍油）滴漏， PLC控制簡便、高效，零件數只是活塞機組的1/10，故障率低，工作環境潔凈，面貌煥然一新，普通女職工稍加指導培訓，即可操作上崗，徹底改變了人們一直對冷凍機房工作的認識。2009年在對二分廠味淋車間的搬遷改造中，半封閉螺桿制冷機組成為不二的選擇。在原基礎上又試用了雙機頭機組，并且對不同制冷溫度要求的用冷點采用中低溫丙烯乙二醇機組（鹽水機組）和以水為載冷劑的冷水機組相結合，可以分別提供輸出（－15℃～－5℃）和（4℃～6℃）的載冷劑滿足糖化、發酵、煎酒工序對溫控的需求.
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