一、螺桿式製冰機的發展史與現狀
螺桿式製冰機是瑞典皇家工學院教授Alf Lysholm於1934年發明的,其初衷是用於柴油機和燃氣汽輪機的增壓。據有關統計:在3000小時運轉期間,活塞機組的故障是螺桿機組的10倍;在12,000小時運轉期間,活塞機組的故障是螺桿機組的4倍。螺桿機屬於迴轉式機型,它的振幅是活塞機的1/5,故振動和噪聲都比較小。目前,噴油螺桿製冰機已成為空氣動力和製冷空調這兩個領域的主要機型。在中等容積流量的空氣動力裝置及中等製冷量的製冷裝置中,占據了市場的優勢份額。在食品、醫藥等行業,無油螺桿製冰機更是作為新穎清潔高效的工藝製冰機大顯身手、備受推崇。
螺桿製冰機的心臟部件是螺桿轉子,轉子型線的先進性又決定著整機的性能優劣,對加工精度和表面熱處理的要求都很高。能否加工出最先進的型線已成為衡量一個機加工企業經濟實力、技術實力的標誌。目前轉子型線已發展到第三代——不對稱型線,主要有德國的GHH型線、日本的日立型線和瑞典的Atlas copco SAP型線,採用5對6非對稱齒形。螺桿的加工設備和測量檢測設備基本依賴國外進口,主要有英國HOLROYD加工中心、德國MAUSER、義大利DEA、英國IMS的三坐標測量系統,但價格都非常昂貴,動輒幾千萬元,一般企業無力承受購買和日常維護,所以國內一些制冷機組生產企業在生產或供貨時會有兩種選擇:一是“拿來主義”,即製冰機或機頭部件直接從國外專業的生產廠家採購,目前國際上比較優質的製冰機品牌有德國的比澤爾(BITZER)、格拉索、義大利萊富康(REFCOMP)、富士豪、考瑪(COMA)、台灣漢鍾(HANBELL)、復盛、日本的日立、大金、三菱重工、神鋼、美國富利克(FRICK)、瑞典阿特拉斯·科普柯(Atlas copco);蒸發器、冷凝器、除油器等在國內配套加工,外加一些進口的電氣控制元器件(像工業可程式控制器PLC、可程式終端觸控螢幕、過濾器、熱力膨脹閥等)完成組裝出廠。這類企業有:南京五洲製冷集團公司(原南京冷凍機總廠,簡稱南冷)、約克中國(廣州、無錫空調冷凍設備有限公司)、浙江聯豐制冷機有限公司(簡稱聯豐)等。二是“自力更生”,即除電氣控制元器件外,機頭部件和蒸發器、冷凝器都是由自己加工生產的,其企業規模一般比較大,鑄造、加工和檢測設備全部進口。這類企業有:大連冷凍機股份有限公司(原大連冷凍機廠,簡稱大冷)、武漢新世界製冷工業有限公司(原武漢冷凍機廠,簡稱武冷)、煙臺冰輪股份有限公司(簡稱煙冷),因為沒有關稅等成本附加,在整機價格上會相對便宜些。 為了確保製冰機的正常和安全可靠運行,需要確保機組中其他組件包括冷凝器、蒸發器、節流或膨脹閥工作的正常,也需要一系列控制元器件對製冰機運行中的溫度、壓力參數進行即時檢測反饋,由工業可程式控制器統一協調整機的正常工作,這些自動保護功能必須包括高低壓保護、油位保護、排氣過熱保護、電機過熱過電流保護、缺相、逆相保護、斷水保護、防凍保護等,以便在系統出現異常的情況下能自動停機,鎖定故障,顯示報警/警告信息,並發出報警信號。
制冷機組一般都屬於大功率耗電設備,運行過程中對其節能要求顯得非常重要,要求機組可根據外部負載變化自動調整運行狀態,確保機組在最佳負荷下運行。同時機組必須具有部分負荷性能,即能在較低的負荷以及冷卻塔水溫較低時有效運行,實現無級調節,能量調節範圍自然越寬越好。在製冷系統設計中還常常通過採用經濟節能器,使部分製冷劑液體經過中間冷卻,提高過冷度,從而提高單位工質製冷能力。在衡量機組動力經濟性方面,單位輸入功率製冷量是一個重要參數,精良設備可達到4.5W/W以上,也稱作能效比或性能係數,用COP(Coefficient of performance)來表示。
二、螺桿式製冷製冰機分類
螺桿式製冷製冰機都採用噴油潤滑的方式進行,按製冰機與電動機聯結的方式不同,分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。
開啟式機組:製冰機通過聯軸器與電動機相聯,要求在製冰機伸出軸上加裝可靠的軸封,以防製冷劑和潤滑油泄漏。
半封閉式機組:電動機與製冰機做為一體,中間用法蘭聯接,能有效防止製冷劑和潤滑油的泄漏,並採用製冷劑冷卻電動機,消除了開啟式機組中電動機冷卻風扇的噪聲。
全封閉式機組:把電動機與製冰機封閉在一個容器內,徹底消除了製冷劑和潤滑油的泄漏,噪聲為最低。目前該製冷製冰機在標準工況下(蒸發溫度:-15℃,冷凝溫度:30℃)製冷量範圍已經超過3500KW。 全封閉式螺桿製冰機組主要適用於寫字樓、運輸工具、圖書館、商廈、醫院、民用住宅、賓館等對噪聲特別敏感場所的獨立空調或中央空調系統內。開啟式與半封閉式機組在工礦企業、人防工程運用較多。