制冷主機簡(jiǎn)稱(chēng)冷機,是數據中心空調系統的重要組成部分,其載冷劑一般為水,簡(jiǎn)稱(chēng)為冷水機組,其冷凝器的冷卻利用常溫水的換熱降溫來(lái)實(shí)現,故也稱(chēng)為水冷機組。數據中心冷量需求大,選用離心式機組可以獲得較好的能效，本文的冷水機組專(zhuān)指離心機組。
離心式制冷壓縮機是一種回轉式速度型壓縮機,吸氣管將要壓縮的氣體引入到葉輪入口；氣體在葉輪葉片的作用下跟著(zhù)葉輪做高速旋轉，通過(guò)葉輪中的葉片對葉輪槽道中的氣體作功；提高氣體的速度后引出葉輪出口處,然后導入擴壓腔；由于氣體從葉輪流出后,具有較高的流速,為了將這部分速度能轉化為壓力能,在葉輪排氣口外側設置了流通截面逐漸擴大的擴壓器,進(jìn)行能量的轉換,以提高氣體的壓力；擴壓后的氣體在蝸殼里匯集起來(lái)后，進(jìn)入機組的冷凝器進(jìn)行冷凝。
離心機組組成如下:包括離心壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節流孔板、供油裝置、控制柜等組成。其中壓縮機主要由吸氣室、葉輪、擴壓器、彎道與回流器、蝸殼組成。
離心壓縮機：這是離心機組的心臟，負責壓縮制冷劑蒸汽，提升其壓力和溫度。工作原理基于動(dòng)能轉換，即通過(guò)高速旋轉的葉輪給予制冷劑蒸汽動(dòng)能，隨后在擴壓器中將動(dòng)能轉換為壓力能，從而實(shí)現制冷劑的連續吸入、壓縮和排出。根據壓縮級數的不同，可分為單級和多級壓縮機。
蒸發(fā)器：蒸發(fā)器是制冷循環(huán)中制冷劑從液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)（蒸發(fā)）的地方，吸收被冷卻介質(zhì)（如水）的熱量。在這個(gè)過(guò)程中，低溫低壓的制冷劑液體吸收周?chē)鸁崃亢笳舭l(fā)，達到冷卻效果。
冷凝器：與蒸發(fā)器相反，冷凝器是制冷劑從氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)（冷凝）的場(chǎng)所，釋放熱量到環(huán)境中（通常是通過(guò)冷卻水或空氣）。高壓高溫的制冷劑氣體在這里放熱后凝結成液體，準備再次進(jìn)入蒸發(fā)器循環(huán)使用。
節流孔板（或膨脹閥）：位于冷凝器和蒸發(fā)器之間，作用是調節進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量，并通過(guò)突然降低壓力使制冷劑液體部分蒸發(fā)，確保蒸發(fā)器內制冷劑處于適宜的低壓狀態(tài)，利于吸收熱量。
供油裝置：為離心壓縮機提供必要的潤滑油，以減少摩擦、冷卻部件并密封間隙，延長(cháng)壓縮機壽命。這通常包括油泵、油過(guò)濾器、油冷卻器和油分離器等部件，確保潤滑油清潔、冷卻并有效循環(huán)。
控制柜：包含整臺機組的電氣控制系統，包括PLC（可編程邏輯控制器）、傳感器、繼電器、接觸器等，用于監測和控制機組的運行狀態(tài)，如啟停、負荷調節、故障報警、數據記錄等，確保機組高效安全地運行。
某數據中心一臺冷凍機組運行過(guò)程中發(fā)生制冷能力下降現象，后觸發(fā)冷機低壓告警,機組外部檢漏正常，采用肥皂水溶液涂抹到懷疑有滲漏的部位,冷凝器、壓縮機、蒸發(fā)器之溫度傳感器、壓力變送器、維修角閥、安全閥等絲扣連口及其它部位,未發(fā)現漏點(diǎn),懷疑蒸發(fā)器內有泄漏,打開(kāi)端蓋查漏,確認為冷機蒸發(fā)器發(fā)生泄漏。
【問(wèn)題解決】補漏方法:找出泄漏的管子,作好標記,維修時(shí)抽出舊換熱管,更換新管后在端板處進(jìn)行脹管,再進(jìn)行檢漏和氣密試驗;如果泄漏的管子比較少,也可用堵頭將該銅管兩端堵死?，F場(chǎng)考慮只有一根銅管泄漏,就在該銅管兩端進(jìn)行了封堵,經(jīng)查漏、抽空重新加注制冷劑調試后,冷機恢復正常運行。
某冷機運行中,突然發(fā)生低流量告警，導致冷機停機，制冷中斷，嘗試消除故障,發(fā)現低流量告警故障一直存在,冷機無(wú)法開(kāi)啟?，F場(chǎng)檢查水泵運行情況、冷機閥門(mén)開(kāi)啟情況和流量情況,均正常,而流量開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)始終呈現開(kāi)路,無(wú)法閉合,懷疑流量開(kāi)關(guān)存在問(wèn)題?！?/section>
【問(wèn)題解決】現場(chǎng)停泵,關(guān)閉流量開(kāi)關(guān)兩端閥門(mén)，拆卸流量開(kāi)關(guān)，發(fā)現靶式流量開(kāi)關(guān)已經(jīng)折斷損壞，更換流量開(kāi)關(guān)后,冷機正常開(kāi)啟和運行。
某小型數據中心冷機運行過(guò)程中發(fā)生高壓故障停機，復位后重新開(kāi)機,不久又觸發(fā)高壓停機，停機前冷機伴有嚴重喘振現象，維護人員反映停機前發(fā)生多次較嚴重喘振現象。
復位后開(kāi)機,發(fā)現冷凝溫度偏高,運行過(guò)程中有多次喘振現象，通過(guò)咨詢(xún)了解，冷機負荷率80%時(shí)，冷卻水溫進(jìn)33℃,出37.5℃，水溫偏高，檢查小溫差為6℃，嚴重偏大，對應冷凝溫度為43.5℃，根據上述數值判斷，冷機高壓原因為冷凝不良和小溫差過(guò)大。
【問(wèn)題解決】現場(chǎng)先進(jìn)行冷機保養，更換了冷凍油和過(guò)濾器;再進(jìn)行冷卻塔維護,更換調整風(fēng)機皮帶,調整風(fēng)車(chē)傾角角度,對冷卻塔填料和冷卻塔水盤(pán)進(jìn)行清洗維護,更換冷卻塔部分填料,并進(jìn)行水質(zhì)處理;之后拆洗水系統管路上所有的過(guò)濾器,系統投入運行,冷卻水溫進(jìn)29.1℃,出34.5℃,冷機小溫差也只有1℃,喘振和高壓現象消失,系統恢復正常運行。
某冷機運行過(guò)程中,一臺冷機的冷卻水發(fā)生低流量控制器動(dòng)作，冷機停止工作。發(fā)生流量告警故障,一般常見(jiàn)原因：水泵工作發(fā)生異常、過(guò)濾器堵塞導致的低流量，也可能是流量控制器故障或者設置值異常。
現場(chǎng)檢查,發(fā)現水泵運行正常,兩端閥門(mén)工作正常，但Y形過(guò)濾器兩端壓差異常,明顯偏大，判斷為Y形過(guò)濾器堵塞。
【問(wèn)題解決】停水泵，關(guān)過(guò)濾器兩端閥門(mén),泄壓后對過(guò)濾器進(jìn)行拆卸，發(fā)現過(guò)濾網(wǎng)上有臟污導致堵塞，清洗重新安裝后，開(kāi)啟冷卻水泵,冷卻水流量恢復正常，流量開(kāi)關(guān)無(wú)告警，冷機正常工作。
某數據機樓中，配置4臺冷機，日常運行三臺冷機，其額定COP均為5.5。但實(shí)測發(fā)現，即使在滿(mǎn)負荷工況下,這三臺冷機也達不到額定值,其中最低一臺僅為3.5,最高一臺為4.5。
離心機組COP偏低的原因,常見(jiàn)問(wèn)題有冷機負荷率偏小，設備性能老化等,冷機和冷卻塔效率偏低導致冷卻水回水溫度偏高等?，F場(chǎng)檢查，每臺冷機制冷量為2037kW，而實(shí)際每臺冷機供冷量只需要1500kW，低負載率導致了低效率；另外一個(gè)原因是設備性能老化,機組長(cháng)時(shí)間運行中，冷卻水質(zhì)處理不及時(shí)，冷機和冷卻塔換熱效果較差，導致效率降低。
【問(wèn)題解決】現場(chǎng)對冷機和冷卻塔進(jìn)行清洗，并進(jìn)行水質(zhì)維護；也對冷機工況進(jìn)行調整，補充部分制冷劑，正常維護后，冷機COP達到5.3左右，恢復到額定值。
