并联压缩机的应用手册

在制冷设计中,很多时候我们都会遇到压缩机的并联使用。由于每台压缩机都可以单独运行,在任何精心设计的空调系统中,可以更好地满足部分负荷需求,减少压缩机的启停次数,从而节省电能。
本文描述了艾默生运输专用并联涡旋压缩机,包括ZR24KTE ~ ZR81KTE 等型号,在空调并联应用中的工作特性、设计和使用建议。这些内容中,有些部分同固定式空调中的单压缩机、并联压缩机应用存在差异。空调系统工程师在设计开发过程中,应充分理解、考虑这些差异和有关的建议。如有进一步的疑问,请咨询艾默生应用工程部。

系统保护通用建议
3.1. 低压保护
建议系统低压开关最低设定值:
 R407C: 1.7bar(g), 低于该值时立即停机保护;
 R134a: 0.5bar(g), 低于该值时立即停机保护;
注:①开机时的屏蔽时间不能超过30 秒;
②连续出现3 次低压保护后,建议锁定压缩机,排查原因;
③低压保护需手动复位;
3.2. 高压保护
建议系统高压开关最高设定值:
 R407C: 30bar(g), 高于该值时立即停机保护;
 R134a: 25bar(g), 高于该值时立即停机保护;
注:①连续出现3 次保护后,建议锁定压缩机,排查原因;
② 高压开关应布置于压缩机与外置排气管单向阀之间,每台压缩机均需独立设置;
③高压保护需手动复位;
3.3. 排气管温度保护
控制目标:不超过120°C, 超过该值后立即停机保护,并锁定30 分钟以上;
注:①温度传感器安装位置距离压缩机排气口需在15cm 以内;
②压缩机排气口至温度传感器安装区域均需保温处理;
③每台压缩机均需独立设置排气管温度保护。
3.4. 电流保护
4
可根据系统应用需要进行设定,推荐动作设定值不超过压缩机MCC,以实现最大程度的提前
防护;
注:MCC 为压缩机最大可持续运行电流值,该值可参考产品样本、选型软件以及咨询艾默生
应用工程部;
3.5. 过、欠电压防护
压缩机允许的额定电压变化范围为±10%,建议实际运行电压超出允许值后停机保护;

并联系统设计建议
4.1. 并联管路设计
压缩机的并联管路包括吸气管组件、排气管组件、油平衡管组件和气平衡管组件等管路,艾
默生提供这些管组件的参考图纸。强烈建议空调系统设计者参照艾默生提供的并联管路图纸
进行设计,并请注意以下内容:
a. 针对运输应用,并联压机排气管组件需在艾默生提供的并联排气管组件图纸的基础
上,在每台压缩机排气支管路上增加低泄漏量的排气单向阀;
b. 系统设计者应在开发阶段通过实验验证,确保在任何运行情况下,压缩机的内部油位
都高于最低安全油位。本文所述压缩机的油位是以基座为基准面来确定的,压缩机可
靠运行所需的最低油位定义为最低安全油位。相关压缩机的油位示意及安全油位限值
参见图1,表1。
c. 对于运输应用,系统制造商应根据有关的振动测试要求,确保包括压缩机的并联管组
在内的全部管路的管路应力低于铜管应力的极限62MPa(9.5ksi)。应对压缩机的启动、
停机和运行(共振)的情况进行评估。

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图1 压缩机油位示意

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表1 压缩机最低安全油位限值
型号 最低安全油位,mm
ZR24-ZR48KT(E) 26
ZR54-ZR81KT(E) 40
基准面
油位
5
4.2. 制冷剂流速建议
为避免从压缩机排出的润滑油滞留在系统中,需要采取包括对冷媒最低流速进行限制在内的
措施,以保证润滑油能够及时返回压缩机。
除并联管组外的气体管路设计时需要考虑最小带油速度要求,推荐的制冷剂气体管内流速如
下:
 水平管:不低于4m/s;
 立 管:不低于8m/s;
4.3. 固定组件
必须于压缩机顶部进行“8”字抱箍固定,且要同机组的箱体结构连接固定(图2,3 红色标示部
分是一种推荐的抱箍安装及连接固定方式)。建议压缩机和抱箍间设置软质材料有助于更好
的紧固抱箍;

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图2 抱箍安装示意-正视图


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图3 抱箍安装示意-俯视图
7
4.5. 支撑组件
推荐两并联压缩机安装在同一刚性机架上,压缩机与机架间用刚性底脚连接,机架与机组间
用弹性底脚连接;(参见图5)

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图5 支撑组件安装示意
4.6. 膨胀阀及回气过热度控制
并联系统可实现单机/双机运行,工作范围宽广,为保证压缩机运行可靠性,需要选择适当的
膨胀阀来满足并联应用的需求,推荐以具有较宽调节范围的电子膨胀阀为首选。在空调机组
运行范围内,需控制适当的回气过热度来保证压缩机运行可靠性;
针对R407C 工质,推荐运行工况下,吸气过热度不低于10K;当吸气过热度低于10K 时,需
结合油稀释图表(参见图6)来确认压缩机运行可靠性;
针对R134a 工质,推荐运行工况下,吸气过热度不低于5K;当吸气过热度低于5K 时,需结合
油稀释图表来确认压缩机运行可靠性;推荐的评估依据参见表2。
表2 样机实验可靠性评估依据推荐

制冷剂 吸气过热度 油稀释图表
R407C
≥10K –
<10K 安全区域
R134a
≥5K –
<5K 安全区域

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图6 油稀释图表
注:①吸气过热度:吸气温度-蒸发温度;
②油槽温度测量:油温传感器应安装于距压缩机底部20~30mm 高壳体处,吸气管对侧;
4.7. 停机时冷媒迁移控制
当系统冷媒充注量超过表3 所列并联压缩机极限充注量时,对制冷剂迁移及长期静止后的带
液启动必须进行控制;通常使用的方法是采用抽空循环,一般采用一低泄漏量的排气单向阀
及常闭型液管电磁阀相配合来实现抽空循环。
在很多应用场合,停车时整车电源都被断掉或其它特殊情况使得抽空循环不能完全实现,针
对轨道应用可采用“压缩机与液管电磁阀同时开停控制”,来实现对冷媒迁移的控制;针对并联
应用,为保证运行可靠性,推荐每台压缩机独立配置一个排气管单向阀;
注:压缩机与液管电磁阀同时开停控制是指停机时,液管电磁阀关闭的同时,压缩机亦同时
停止,不进行延时抽空过程。
表3 压缩机的制冷剂充注量限值
型号 充注极限,kg
ZR24-ZR48KT(E)双机并联 4.5
ZR54-ZR81KT(E)双机并联 5.5
4.8. 并联系统控制
并联机组控制的相关基本建议,参考如下。
4.8.1. 系统控制可实现允许任意组合的启动/停止;
4.8.2. 每台压缩机的单位小时启动次数应限制在10 次以内;
4.8.3. 不建议同时启动或停止并联系统,推荐的启动或停止第二台压缩机的间隔时间为5 秒;
4.8.4. 单机长时间运行时,应考虑停止状态的压缩机润滑油被稀释和泵出,推荐采取如下
控制策略;
a. 交替运行,如30 分钟互换;
b. 回油控制需要与否,需要根据实验结果来确定;
c. 当需要启动第二台压缩机时,建议将已启动的压缩机进行短时间停机及均油后,
再参照4.8.3 正常启动策略动作;
4.8.5. 持续双机运行,可考虑停机均油;
4.8.6. 若主路节流元件采用电子膨胀阀EXV,则EXV 初始开度必须严格控制,以防长时间带
液运行;
4.8.7. 可采用排气温度来辅助监测回液状况;

应用测试
5.1. 持续回液测试
设计者应确保在空调正常工作时,不会出现回液,但是即使采用热力膨胀阀/电子膨胀阀的空
调机组,在其机组/膨胀阀运行范围的下限或调节极限时,也不能确保运行中是否会出现过量
回液的情况。为此,我们建议进行室内空气过滤网部分堵塞实验或蒸发侧漏风实验并检验排
气过热度是否满足要求。
5.1.1. 测试环境
为了测试过量连续回液的情况, 必须将系统放在测试室中,运行于发生稳定回液状态,
测试室的测试工况应为:
a. 室内环境温度为20°C;
b. 室外温度需要设定在具体项目中技术要求所规定的最低运行环境温度;
5.1.2. 测试准备
为了能够记录实际的壳体和管路温度,应将测温热电偶用粘结剂或钎焊的方法连接
在压缩机底部和离壳体15 cm (6 inches) 以内的吸排气管路上,这些热电偶应使用
Permagum® 或其它保温材料将其和环境空气隔热。
5.1.3. 测试方法
在如下的模拟条件下进行至少2 小时的持续运转测试:
a. 试验中可以通过降低蒸发器风机的转速或部分堵塞空气过滤器来模拟经常在服
务现场频繁出现的空气过滤器脏堵的情况;
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b. 如果系统设计是在现场充注的,应增加15%的充注量来模拟通常在现场安装发
现的过量充注情况;
5.1.4. 数据记录
在测试期间应连续记录压缩机吸/排气压力、吸/排气温度以及油槽温度。
5.1.5. 判定方法
试验后可以通过吸气过热度、油温等运行参数对试验通过与否进行判断。判断条件
请见表2.
5.2. 冷启动测试
为了测试系统正常停机时的冷媒迁移控制效果,以及启动后回气过热度的控制,应进行“冷启
动测试”。
5.2.1. 测试准备
需使用用带视油管和视油镜的样机来进行测试,以便测试、记录启动、停机期间压
缩机内部油位、液位的变化。
在将系统置于测试室中,需注意将系统的结构、配置按照实际现场使用时的情况进
行设置,保证蒸发器、冷凝器以及压缩机的相对位置与实际使用相符。室内外机使
用正常的连接管进行连接。
5.2.2. 测试环境及测试方法
对于制冷模式下的冷启动试验,其测试条件如下:
a. 机组在额定制冷工况下运行1 小时
b. 关闭系统电源,并关闭室内侧工况机,保持室外侧工况机开启,设定温度为20℃
/15℃
c. 将机组放置在该工况条件下至少8 小时
d. 启动前,保持室内工况机关闭,同时将室外侧工况调至35℃
需要注意的是,对于在现场进行充注制冷剂的系统,应当增加15%的制冷剂充注量,
用以模拟现场过量充注。参照如下运行条件进行测试:
5.2.3. 数据记录
测试期间,需记录压缩机视油管内油位变化以及其余高低压力、吸排气温度等参数
5.2.4. 判定方法
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有关的判断基准如下:
a. 启动前,压缩机内部液位不应高于压缩机的吸气接管。液位高过这个位置将会
使压缩机浮在制冷剂上部的润滑油被涡旋盘吸入,启动时将被泵出压缩机,构
成危险;
b. 启动后3 分钟内,排气过热度应高于15K;
c. 稳定运行阶段,运行参数满足表2 的要求;
请与艾默生应用工程师一起对测试的结果进行讨论,以便确认压缩机可靠性问题,以及判断
是否需要使用气液分离器。

其它
本文仅列出并联应用中所需的特别注意事项,其余通用要求及建议请参见艾默生压缩机应用
手册AE4-1312。
鉴于运行可靠性对运输空调系统的重要性,以及并联系统相比于单机系统更多的的设计考虑
因素,在空调系统的开发阶段需进行系统的测试和评估。
如果用户对于艾默生运输专用并联涡旋压缩机在运输并联空调系统中的应用测试及评估方法
的建议有进一步的咨询,请垂询艾默生应用工程部。
12
声明

本文档的内容仅供参考之用,文中所涉及的产品及服务的使用性、适用性不应被解
释为对其所做的明示或暗示的保证。

艾默生环境优化技术有限公司和/或其附属公司(统称“艾默生”)在适用情况下,保留
在不影响产品本身关键性能参数、指标的情况下随时修改该等产品的设计或规格而
不另行通知的权利。

艾默生不对任何产品的选择、使用或维护承担责任。任何艾默生产品的正确选择、
使用和维护责任仅由买方或最终用户承担。

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