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关于多机头的若干问题的分析
摘要：螺杆压缩机组机由于其压缩特性的原因，目前在小冷吨的市场上独占熬头。而且出自其较小的形体，简单的结构，便宜的价格以及相对稳定的运行状况等原因博得了许客户及设计工作者的青睐。但是随着客户要求的不但提升，市场上出现多机头的螺杆冷水机组，由于对空调市场缺乏深入的了解，许多用户甚至许多空调工作者都询问关于多机头和单机头的优劣问题。下面的内容从技术的角度出发阐述了关于这方面的一些问题。
关键词：压缩机 部分负荷 多机头
一、多机头产生的根源
目前市场上的螺杆压缩机根据其组装方式主要可以分为三大类：
a. 开启式压缩机
b. 半封闭式压缩机
c. 全封闭式压缩机
下面的表格列出了目前市场上几家主要厂家的压缩机的制冷量与机头的数量
组装形式
开启式
半封闭
全封闭
代表产品
约克YS
开利
特灵RTHD
约克YCWS
麦克维尔
大金CUW
日立RCU
顿汉布什
30HXY
30HXC
WHS
PFS
WCFX-B
WCFX-R134a
单台压缩机制冷量
546
95
99
400
90
107
81
54
54
159
　105
机头数量
单
单
多
单
多
多
多
多
多
多
多
从上面的表格中我们明显可以看出，半封闭和全封闭的压缩机的单台制冷量基本上都比较小。除掉约克的开式机和特灵的机组以外的其余机组的制冷量基本都在200冷吨以下，而恰好这两种机型都是单机头。
根据中国市场的统计，制冷量为200-400吨的冷水机组的需求量是相当大的，由于离心机在400吨以上的性价比才会比较好，所以这一区间的主要用户应该是螺杆机，再针对以上情况，如果客户需要大冷吨（200吨以上）的机组的话，实际上很多厂家在这个区间就成了“真空地带”。
这显然是这些厂家所不愿意看到的，于是就有了多机头的概念，从此我们也可以看出来多机头并不是因为好才出现，而是厂家来应对市场的无奈之举。当然也不会有多好的性能。下面从几个方面来分析。
二、效率
多机头冷水机组的一个能够打动用户的原因是多机头冷水机组在小于50%的部分负荷时可以关闭一台压缩机，让另一台压缩机运行，这样对一台压缩机来说是在60~100%的负荷运行，从而达到节能的目的。在这里大家应该注意的是压缩机的效率并不是冷水机组的效率。按照我们的想法，压缩机与电机的最佳效率应该是50~90%左右。当压缩机与电机在低于50%的情况下工作时效率急剧降低。然而我们从某厂家的单机头冷水机组的部分负荷效率表中我们可以发现机组在部分负荷运行时的效率是明显提高的。请见下表：
% Load
Capacity
LWT Evap
EWT Evap
EWT Cond
LWT Cond
Efficiency
100
358.3
44.6
53.6
89.6
98.6
0.629
90
322.5
44.6
52.7
84.7
92.7
0.563
80
286.6
44.6
51.8
79.8
86.8
0.516
70
250.8
44.6
50.9
74.8
80.9
0.488
60
215
44.6
50
69.9
75.1
0.462
50
179.1
44.6
49.1
65
69.3
0.443
40
143.3
44.6
48.2
65
68.5
0.484
30
107.5
44.6
47.3
65
67.7
0.557
27
96.7
44.6
47
65
67.4
0.589
由上表我们可以看出机组在小于50%负荷的效率要远远高于在100%的负荷。这是因为虽然压缩机与电机的效率有所降低，但是机组在部分负荷运行时冷凝器、蒸发器的面积增大，冷却水塔的面积也增大了，这样减小了制冷剂与水，空气与水的换热温差，使机组冷凝温度降低、蒸发温度升高从而提高了机组的效率。由此我们知道压缩机的效率降低对机组的效率影响不大。
反过来，当一台机组在40%的负荷运行时，如果是单机头冷水机组，冷凝器、蒸发器的面积增加了60%的换热余量，因此机组的效率增加明显。但是由于多机头冷水机组的制冷剂部分相互独立，一台压缩机停止后它的冷凝器与蒸发器的面积没有被另一台正在运行的压缩机所利用，因此虽然压缩机的效率比较高，但是由于无法利用换热器的面积而造成机组的效率有所降低。无法与单机头冷水机组对比。
由此我们可以看出单机头冷水机组部分负荷效率要远远高于多机头冷水机组的效率。
三、可靠性
机组的可靠性是怎样计算的呢？根据美国ASHRAE协会1999年的应用手册第37.2条，机组的可靠性R=R1*R2*R3……
R1~R3代表关键零部件可靠性。当我们使用多个压缩机时，机组的运转件将加倍或更多。下表为可靠性的对比例子：

1台压缩机/机组
2台压缩机/机组
3台压缩机/机组
每个转子可靠性
99.90%
每个滑阀可靠性
99.90%
机组转子数量
2
4
6
机组滑阀数量
1
2
3
机组可靠性 %
99.70%
99.40%
99.10%
由此我们可以看出运转件越多，机组的可靠性越低。
另外，多机头机组与多个压缩机对应的是多个制冷系统，这当然包括蒸发器、冷凝器、控制系统和更重要的油系统，这样的组成在实际运行当中的可靠性是很低的，尤其是油系统和控制系统。
四、机组运行的稳定性
目前市场上有一种多机头的机组我本人认为是最合理的，它的制冷系统在蒸发器和冷凝器上基本是共用一个系统，这样既减少了零部件，控制件，又增加了机组的部分负荷效率。
#p#副标题#e#
但是这样机组制冷剂和油在离开压缩机后汇合到同一个系统里，于是在重新回到压缩机的过程中就存在一定的难题，厂家通常的做法是通过分配阀来调整各个机头的制冷剂和冷冻油的分配，但是由于阀门的调整会存在不可靠性，于是实际应用当中经常会产生一个机头显示高压，而另一个机头显示低压的状况，这显然是由于制冷剂的分配不均造成的。
一些多机头厂家的制冷系统图

五、启动电流的大小
多机头机组在启动的时候可以做到多个机头先后启动，这样由于较小机头的启动电流较小，所以多机头机组会在这一点上有良好的表现。
但是这种变化并不是很大，譬如：单个大机头的启动电流为500A，运行电流为150A；两个小机头的启动电流分别为300A，运行电流为100A。那么在启动时：
单机头的启动电流=500A
多机头的一次启动电流=300A
二次启动电流=100+300=400A
从上面的计算中可以看出，由于第一个机头在运行之中，所以多机头的启动电流并不是想象中的那样有很大的优势，而且机头越多，优势越小。
但是，这还是多机头稍优与单机头的地方，建议是对启动电流特别敏感的用户做选择的条件之一。
六、维修简易程度
很多多机头厂家通常给用户灌输的一个思想就是多机头可以有备用机，这个观点乍一看很有道理，但是也要从两个方面来分析：
1、 在部分负荷运行时
如果机组在部分负荷而且必须是有空机头时，其中运行的机头出现故障，那么就可以用空机头作为备用机。这会为客户带来很多的好处。
2、 满负荷运行时
一般来讲，满负荷运行是肯定是所有的机头都处于满负荷运行中，如果这时一个机头出现故障我们看会出现什么情况：
例如：一个400吨的机组，机头为两个，单机头负荷分别为200吨。满负荷运行时空调负荷也是400吨，如果一个机头出现故障的话，就表明只有一个200吨的机头来负担400吨的负荷。
而满负荷时候恰恰是用户最需要空调的时候，那么用户是选择继续用200吨来运行呢还是选择干脆停机检修？我想答案是很明显的。
也就是说在满负荷的时候这种备用机的说法显然是不合理的。而冷水机往往就是在大负荷的时候的故障率是最高的。
总结
总体来说，单机头和多机头是目前市场上并存的两种冷水机形式，而且会在一段时间内继续下去，两者有自己不同的特点，但是多机头并不象厂家宣传的那样是很先进的机组所以用户在选择是要慎重考虑。以上是个人经过仔细的调查和比较之后的一些见解，期望对用户和设计同行们有所帮助。