冷水机已经在工业应用中使用多年，包括油漆和涂料制造、化学加工、食品和饮料加工、化妆品生产、各种塑料加工、压铸和机械加工、药物配方、真空系统和电源。直到最近，在这些应用中使用的冷水机组都是由定速电机和相当简陋的控制系统驱动的。虽然这些设备性能良好，但维护要求和操作费用往往相当高。

带有变速驱动器的冷水机已经在商用空调设备中使用了十多年。然而，这些驱动器的使用在其他工业应用中还不普遍，因为变速冷水机还没有用于这些应用。这种情况正在开始改变，因为变速驱动器的固有好处已经得到认可，控制硬件，软件和传感器的发展已经为工业冷水机的可靠性，准确性和能源效率的巨大改进打开了大门。

这是每个系统组件的改进组合，导致新一代工业冷水机组的显著性能提升。让我们详细地看看每个领域，以了解已经取得的进展。

变速驱动器与积分电力电子控制

驱动器是用来改变电动机速度的电子控制装置。控制器向电机绕组提供电流脉冲，控制电机的速度和转矩。

变速技术有四个主要好处:它保护电机免受主电源峰值和冲击;它消除了由全电启动和停止引起的冲击;它允许操作扭矩和速度连续变化，以匹配整个生产周期的操作要求;最后，它提供了无与伦比的精确温度控制。

因此，这种类型的系统能够保护自身免受机械磨损或电气故障的影响，而传统的固定速度压缩机电机则无法做到这一点。由于驱动器不断监测和调整冷水机压缩机电机所需的功率以优化运行，电力消耗通常减少30%至50%(图1)。

新的冷水机组系统也使用变速冷凝器风扇;通过使用各种机载传感器来监控制冷系统，控制器可以改变冷凝器风扇的速度，以确保它在最有效的位置运行。

一个变速冷凝器风扇还通过监测系统的排气压力来保护压缩机，使压缩机保持在理想的运行范围内。

电子换向电机(ECM)

也被称为无刷直流电机，这些单位是冷凝器风扇电机的最新发展。它们是当今工业中最安静、最高效、最可靠的电机技术。

自适应控制

当前一代的过程控制器为最近几个月出现在市场上的工业冷水机系统带来了重大改进。该控制器使用几种特定于应用的算法，在保护压缩机的同时，将电机和相关阀门控制在最佳有效的工作点。

新的，更快的硬件，专用软件，以及传感器和ECM技术的改进，使最新一代冷水机组能够将过程温度控制在0.5°F以内。

自适应控制能力在操作问题中也非常重要。由于采用了自适应控制，生产系统的冷水机部分可以继续以降低的容量运行，但不会关闭，从而确保持续生产。

电子膨胀阀

该技术与变速驱动器、压缩机和控制器一起工作，以精确调整阀门以满足系统需求。电子膨胀阀由直流步进电机驱动，通常有四分之一转增量。电机用于上下移动销，以允许或多或少的制冷剂通过阀门端口。它更精确，因为它是直接从控制器控制使用温度和压力传感器作为反馈。

数据收集与通信

除了运行时控制功能外，电流控制器还能够收集和通信大量的运行数据，提高性能并与整个过程控制系统紧密集成。

数据集包括吸入和排出压力和温度、进水和出水温度、水箱液位、泵压力、压缩机驱动输出、风扇输出、泵状态、压缩机安培、伏特、相位监测和所有警报的信息。

捕获的信息既可以用于实时控制调整、诊断和报警，也可以用于历史分析。

通信功能包括工业网络接口和基于云的远程pc、平板电脑或电话分发，以促进监督和远程诊断和维护。冷水机已为工业4.0做好准备。

其他设计改进和材料考虑

虽然控制系统的改进有助于显著提高运营成本，但一套明智的设计改进和材料选择使新一代工业冷水机不太容易受到传统维护问题的影响，并且更容易维护。

不锈钢和铜钎焊蒸发器有更多的板和更大的表面，降低压缩机的需求，使整个系统更高效。微通道铝冷凝器线圈消除典型的传统铜管和铝翅片线圈结构的电偶腐蚀。机组包括所有有色冷冻水管道，不会生锈。可清洗的冷凝器进气过滤器，蒸发器过滤器和制冷剂过滤器/干燥器减少污染物入侵，并显著降低维护要求。

减少碳足迹

厂房面积在工业应用中一直是一个溢价，特别是在化学加工行业。这种高效组件的组合使先进的冷水机组设计在物理上需要更少的空间。不仅冷水柜需要更少的空间，四面进气口消除了老式冷水机设计的标准三英尺周长间隙。维护和设施管理人员对额外的地板空间表示诚挚的感谢，这可能会减少多达50%。

结论

最近推出的工业冷水机系统包括一系列重要的硬件、软件、材料使用和设计改进。这些领域的综合改进使这类设备的总体性能有了显著的提高。运营成本降低30%至50%，维护成本降低，操作准确性和一致性，以及集成和通信能力的提高，为将冷水机组纳入生产系统的工艺应用程序迈出了一大步。

虽然这项技术正在变得可行，但该行业的冷水机制造商很少提供标准或定制的变速产品。根据Delta T系统公司首席工程师Rick Holzhauer的说法，该公司是提供两种方法的供应商之一。许多系统可以使用标准的5吨、10吨、15吨或高达30吨的制冷机来有效地运行他们的过程。对于其他应用，完全定制的设计可能更有效。

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