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新型高效满液式冷水机组的构造及回油技术分析
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摘要：本文简要分析了GA公司最近研制成功的WZP系列新型高效R134a水冷满液式机组的构造和回油技术。由于采用了一系列新技术，将机组的能效比（COP）提高到5.9~6.2，这是国内当前R134a水冷满液式机组所能达到的较高水准。
关键词：新型高效；R134a水冷满液式机组；满液式冷水机组；构造；回油
1引言
中国国内自2012年开始，对R22冷媒实施逐年递减的管控政策。若冷水机组厂家的产品因其能源效率值未能处于领先等级，产品不能取得节能认证，则非常不利于其产品的销售。满液式蒸发传热技术被认为是当今最有效的传热技术之一，而发展高效满液式冷水机组产品，有助于增强企业的市场竞争力，有助于推动我国节能环保事业的发展，尤其是在建筑节能和减排治污领域，将起到极大的推动作用。GA公司于2017年开发出制冷量在54~520RT范围内的WZP系列新型高效R134a水冷满液式机组，由于采用了多机头冷水机组串联满液式换热器的结构形式，故通过增加螺杆式压缩机台数扩大了机组制冷量范围，新开发产品WZP系列的制冷量已覆盖至部分以离心式压缩机为主的范围。
2产品概况
新开发的WZP系列新型高效机组冷量范围在190~1830kW，全系列共有13个机型，均达到国家节能能效等级。工质使用R134a环保冷媒，对臭氧层完全没有破坏性。由于采用多压缩机，模块化组合设计，各循环回路独立运行，自动均衡，因此机组寿命更长。
3机组的构造
3.1高效半封闭式双螺杆压缩机
机组采用日立独立研发的R134a冷媒专用的G型半封闭式双螺杆压缩机，见图1。其最大特点之一是压缩机内置新型离心式油分离器。
图1高效半封闭式双螺杆压缩机
新型离心式油分离器（详见图2）与传统滤网型油分离器（详见图3）相比，由于没有油过滤网产生的阻力，故可降低压缩机的能耗。此外，由于油分离效率大大提高，进入到系统的油大幅度减少，故可使机组的COP大幅度提高，同时有效确保压缩机的润滑。
图2新型离心式油分离器
图3传统滤网型油分离器
3.2高效满液式蒸发器
为了使机组效率达到节能要求，需要采用满液式蒸发器。满液式蒸发器结构与干式蒸发器相似，区别在于冷媒（制冷剂）走壳程，冷水（载冷剂）走管程。冷媒液体从壳程筒体下部进入蒸发器，经上部的气液分离装置回气，分离后的液滴仍然流回蒸发器。满液式蒸发器的冷媒充注量大，传热温差小，相同的冷媒温度蒸发温度高，制冷量大。
在满液式蒸发器内，冷水流动于管程内，可达紊流状态，换热系数较高；对壳程内冷媒而言，处于沸腾状态，换热效率大为提高。与干式蒸发器相比，由于满液式蒸发器内的换热管表面浸泡在冷媒液体中，接触充分，故其换热系数高。
新型高效满液式冷水机组的满液式蒸发器采用卧式壳管式结构（详见图4）。主要有以下特点：（1）采用必威体育精装版研发E2R1高效换热管，增大换热面积，表面冷媒扰流能力更强，换热效率更高；（2）冷媒出入口非对称分布，有效利用冷媒性质，提高换热效率；（3）壳程采用内置冷媒分配器，实现换热管表面冷媒分配最合理化。
图4高效满液式蒸发器
3.3高效水冷式冷凝器
新型高效满液式冷水机组的高效水冷式冷凝器采用卧式壳管式结构（详见图5）。主要有以下特点：（1）采用高效翅片管，增加了换热面积，同时又加强冷凝管表面冷媒的扰流，提升换热效率；（2）冷媒气体入口设置排气挡板，防止从压缩机排气管进入到冷凝器的冷媒气流高速冲击冷凝管，改善冷媒气体的分布，提高换热效率。（3）在冷凝器底部设置完善的强制过冷结构，增大过冷度，提高换热效率。
图5高效水冷式冷凝器
4机组的回油技术分析
回油问题是采用R134a冷媒的满液式冷水机组设计的关键技术问题。R134a配合使用的POE合成润滑油，油与冷媒在冷凝器中是互溶的，但进入系统中的润滑油会在蒸发器中积聚。润滑油的密度较小，主要集中在蒸发器液态冷媒的上部，难以直接进行回收。新型高效满液式冷水机组的回油，具体采用以下的2种回油技术措施。
4.1采用高效油分离器
压缩机运转时，经压缩后的冷媒气体与油的混合物由压缩机排气口排出。由于润滑油沸点远高于冷媒，随冷媒进入蒸发器后不会同冷媒一起蒸发，如果不采取适当措施，润滑油就会在蒸发器的壳程中越积越多而在液体冷媒表面形成一层油膜，降低传热效果及制冷效率。同时，也会造成压缩机缺油，而压缩机缺油，对机组的安全高效运行是极为不利的。
新型高效满液式冷水机组的压缩机内置离心式油分离器，就是冷媒气体与油的混合物进入系统之前将油分离出来的装置。压缩机排气除经过内置离心式油分离器进行油气分离外，还要经过外置三级油分离器，有效减少了排入系统中的润滑油。
图6采用高效油分离器的回油系统
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