共用系统和独立系统双机头螺杆机组对比

目前，在螺杆式冷水机组中，有的双机头机组的制冷剂回路采用的是完全独立的回路，即相对于每台压缩机，制冷剂从蒸发器到压缩机再到冷凝器，流经过滤干燥器、EXV和孔板再回到蒸发器的整个流动过程是完全独立的，如图1所示。除了蒸发器和冷凝器管程流动的水是串联以外，制冷剂回路的完全独立使得双机头机组实际上完全相当于两台完全独立的机组。

图1双机头机组的独立双制冷剂回路图

这种完全独立的制冷剂回路有以下好处：

A.制冷剂回路系统设计相对简单，可以完全复制单机头机组的管路系统设计做法，因此，性能如消耗功率、COP与单机头机组基本上具有相同性，冷量可以简单地是单机头机组的二倍关系。

B.制冷剂回路完全独立，一个回路的任何情况不会对另一个回路产生任何影响，比如一个回路的压缩机需要维修时，对另一个回路没有任何影响，油系统不会互相干扰，从而提高了机组运行的可靠性。

C.控制相对简单，由于两个回路互相之间不发生影响，每个回路都有单独冷凝温度、蒸发温度和排气温度等的单独检测，因此每个回路可以实现单独的控制，使得排气温度的控制和防止失油的保护都比较可靠。

总而言之，独立的双制冷剂回路系统的优点是技术难度较低而使机组的可靠性较高。由于以上优点，很多螺杆机和离心机厂家都采用了这种技术方案，比如国内厂家的绝大部分干式蒸发器多机头螺杆机组，以及生产满液式机组的开利公司的30HX系列中双机头螺杆机组，美佳的PFH系列离心机组，特灵的CDHG系列大型离心机组。但是，这种独立的回路系统技术方案也有以下缺点：

A.制造成本高。由于两套回路完全独立，因而管路系统特别是液体管路需要准备两套，这些零件包括电子膨胀阀、过滤干燥器、球阀等；控制检测和保护元件如蒸发温度和冷凝温度的传感器及变送器需要准备两套；在容器上除了胀接工作量加倍外，需要增加蒸发器和冷凝器中间管板各两块，需要增加中间垫片各一块。

B.部分负荷性能不能充分发挥优势。由于两个回路系统完全独立，当一台压缩机停机时，空闲的一半蒸发和冷凝面积不能被另一台压缩机所利用，限制了部分负荷时性能的提高潜力。

C.机组维修不方便。这种不方便特别表现在：1）当清洗铜管时，由于铜管可能没有完全对正而使清洗毛刷可能不能通过容器的整个长度，将增加清洗需要打开另端水室的工作量。2）尽管目前还未出现双机头机组铜管冻破和磨破的事故，但万一出现这种问题，在进行拔堵换管操作时，机组需要完全解体，这将大大地延长维修时间，增加维修工作量；

D.限制了机组上使用压缩机的数量，为了避免换热器管程水压降太大，制冷剂多回路机组一般最多使用两个压缩机。

也有部分厂家采用双机头单制冷回路，目前顿汉布什的WCFX系列螺杆机组采用了单回路的技术方案，开利公司的30HX系列中的三机头杆机组是两个压缩机共用回路，然后和另一个压缩机形成独立回路。这种技术方有如下优点：

A.使冷却水温下降时的部负荷性能能进一步提高，经过模拟计算，预计部分负荷下的冷量可提高8%，COP可提高6%。

B.单制冷剂回路的第二个优点还能够使机组成本有比较大幅度的下降。

C.在需要时，这种单制冷剂回路的第三个优点是在机组上有可能使用三台甚至四台压缩机，从而使机组的冷量范围大大扩展。

图2双机头机组的单制冷剂回路图

但这种单回路的方案也存在以下缺点：

A.在一台压缩机需要维修而打开制冷剂壳程系统时会造成在维修的同时无法使用另一台压缩机，造成可靠性降低。

B.如果一台压缩机的电机烧毁，烧毁时所产生的酸性物质会扩散到另一台好的压缩机，造成整个系统都要进行去酸处理，这将增加维修处理工作量和维修费用。

更主要的是，单回路会增加设计技术难度，或者说，这也是单回路多机头机组的缺点。主要表现在：

C.机组在运行时，为了调节机组制冷量的需要，两台压缩机的负载会不一致，这样两台压缩机的压缩气体量也会不一致，从而造成两台压缩机的吸气回油量和排气排油量并不完全一致。特别是如果出现两台压缩机运转一段时间后停掉其中一台压缩机的情况时，运转的那一台压缩机所吸入的气体的含油浓度将会是原来两台压缩机排气排油而在蒸发器中形成的浓度，从而可能出现运转压缩机从停转压缩机抢油的现象，造成一台压缩机油过多，一台压缩机油偏少进而可能导致油位开关报警。出现此种情况时，应有技术措施能让一台压缩机的过多油量能够补偿到油量偏少的一台压缩机中，这就是单回路系统中的所谓油平衡问题。

D．当两台压缩机运转一段时间后停掉其中一台压缩机，或者当一台压缩机运转一 段时间后启动第二台压缩机时，这时机组系统的气体制冷剂流量会突然减少或突然增加。如果从冷凝器到蒸发器的液体流量不能及时减少或增加的话，可能造成压缩机吸气口带液，或者可能造成蒸发器液位下降太快而引起蒸发压力（和/或蒸发温度）报警。这就是单回路系统中的所谓过渡过程流量突变问题。

E.在原来单独双回路满液式系统中，可以分别检测压缩机的排气过热度，然后分别对两个电子膨胀阀进行控制，分别调节两个回路制冷剂流量。但改为单回路以后，两个压缩机由于负载不同吸气流量不同，很可能每个压缩机的排气过热度不同，尽管可以分别检测每个压缩机的排气过热度，但一个电子膨胀阀的控制可能不能同时满足两台压缩机的排气过热度控制要求，比如可能一台压缩机的排气过热度高于目标值，而另一台却低于目标值，如此将同时产生对电子膨胀阀关和开的矛盾信号，这就是单回路系统中的所谓电子膨胀阀控制冲突问题。