超市陈列柜多机并联压缩机组节能潜力分析
１．引言
制冷行业是能源消耗较大的行业，在整个冷链中，超市制冷系统是最重要的一环，因为几乎全部冷链的终端零售都是由超市完成的。而对超市自身来说，制冷系统又占了其营运成本的很大比例，例如，制冷系统占超市设备总投资的４０％，且每年消耗约５０％的总电能。因此，如何对超市制冷系统进行优化设计来降低能耗，成为重要研究课题。压缩机是制冷系统中能耗最大的，它的高效运行十分重要，文中从电动机合理选配的方面讨论了并联压缩机组中的节能潜力，分析了如何提高并联系统的能效比，降低系统的各种损耗，以达到节能的目标。
２．并联机组的节能机理分析
目前，大型制冷系统基于节约能源、提高制冷机组的运行效率的考虑，将小型制冷装置组合起来，采用较大型制冷压缩机的组合式制冷系统。即将传统的分机系统合并成大型的中央冷冻站——
—并联压缩机组（在国外行业俗称Ｒａｃｋ），即将多台压缩机并行联接在公共机架上，共享吸排气集管、冷凝器及储液器等部件，从而向整个系统的各蒸发末端提供制冷剂。并联机组成功地解决了商用制冷设备负荷变化时存在的问题。通过合理的智能控制压缩机的停开，不仅让设备的性能得以充分发挥，延长了机组的使用寿命，而且降低了整套系统的耗电和运行成本。
制冷工程中实际的热负荷常随着外界变化而变化，因而需要不断调节装置的制冷量。当热负荷变化不大时，可以通过膨胀阀检测柜内蒸发器过热度来决定膨胀阀的开启度，使制冷量与热负荷匹配，通过膨胀阀的调节使蒸发器始终保持最佳状态。当热负荷变化较大时，就必须从压缩机制冷量入手加以调节，使其既降低制冷量，又保证吸气压力在正常范围。压缩机在一个工作周期的平均制冷量Ｑ可以用下式表达：
Ｑ＝λＶＡｎＺｑｖτｐτ
式中；λ为压缩机容积效率；ＶＡ为单个压缩机的行程容积；ｎ为压缩机转数；Ｚ为压缩机台数；ｑｖ为运行工况下的单位容积制冷量；τ
ｐ
为在一个工作周期中的开机时间；τ为工作周期。
可见，改变上式右边的任何一个因子，都可以改变压缩机的制冷能力。对于负荷大的制冷装置，往往采用运行台数调节或运行台数Ｚ与变转数ｎ相结合的调节方式。我们知道，变频压缩机的频率与冷藏陈列柜的热负荷有关，当柜内热负荷高时，压缩机运行频率就高，运行频率的改变就可以改变压缩机转数，而压缩机的制冷量与转数成正比，若频率连续变化，则转数连续变化，从而实现了制冷量的连续调节的目的，提高了压缩机运行效率。
３．压缩机效率对能耗的影响
在系统运行中，压缩机能耗约占电机输入功率的３０％左右。在环境温度较低时，压缩机的性能几乎决定着整个制冷系统的性能。因此，压缩机在运行中的磨损是一个不容忽视的能耗，它的高效运行也是节能研究中的重要部分。压缩机的性能系数ＣＯＰ值（单位功率制冷量）影响着压缩机的制冷性能，提高ＣＯＰ值就可以提高单位功率制冷量，就可以降低制冷系统耗电量。
影响压缩机ＣＯＰ值因素为：
ＣＯＰ＝（ｑ０／Ｗ０）?ηｉ?ηｍ?ηｍａ
式中：ｑ０为单位质量制冷量，ｋＪ／ｋｇ；Ｗ０为单位质量理论压缩功，ｋＪ／ｋｇ；ηｉ为压缩效率；ηｍ为机械效率；ηｍａ为电机效率。
对于给定的工况和制冷剂，ｑ０和Ｗ０一定，那么，影响ＣＯＰ值的因素为压缩效率、机械效率和电机效率。为了提高提高ＣＯＰ值，选择匹配的压缩机电机时，应该按电动机经济节能的原则选用，即电动机在满足机械运行的要求时，以节电和提高运行效率为原则，选择电动机的类型、运行方式以及功率匹配，使之在效率高、损耗低及经济效益最佳的状态运行。因此，选择合适的电动机，提高电机效率，对压缩机ＣＯＰ值的提高具有重要意义。
３．１电动机选择的经济性分析压缩机的驱动电机与压缩机主机是一个有机结合体，一个完善的设计，不但要确保压缩机主机的性能优越，亦应追求压缩机主机与电动机的最佳匹配。压缩机的设计方法，首先根据压缩机的型号和进口参数进行热力计算，从而确定压缩机主机的结构参数，最后选定电动机额定功率。一般认为应该根据压缩机的容量确定电动机的额定容量，多大功率的压缩机就应该匹配相应容量的电动机，使得电动机得到充分利用，避免“大马拉小车”，其实实际运行中，这种观点不一定符合经济运行的原则的。
图１不同容量电动机效率曲线
如图１所示，１为容量大的电动机效率曲线，２为容量小的电动机效率曲线，即同一系列中不同容量的电动机，电动机额定容量越大，其额定效率也就越高，反之亦然。对同一台电动机而言，当负载率小于０．４时，负载越小，运行效率也将越低。所以，用很大容量的电动机拖动很小的负载的运行效率，会比小容量电动机拖动此负载的运行效率低。但是这两种因素是矛盾的，选择电动机容量时，必须同时兼顾，既要避免大电动机拖动很小的负载引起的低效运行，又要避免大量使用小电动机引起的低效运行。要兼顾这两种因素，选择运行效率最高的电动机。
通常所说的“大马拉小车”造成低运行效率，是指用大容量的电动机拖动很小的负载造成的电机运行效率低，即电机运行于图１中曲线１的Ｏ～Ｐ’的区域，显然如果选择相对小容量电动机的话则性能曲线是图１中的曲线２的Ｏ～Ｐ’的区域。因此，基于经济运行的原则，对于某一负荷，不能选择容量过于大的电机，造成“大马拉小车”电机运行效率低，浪费电能。
但是，也不能选择按容量过小的电机。因为电机的额定容量若选的过小，会使电机过载运行，温升增大，引起电机过热，当超过电机内部绝缘材料耐热等级容许的温度时，电机会过早损坏。在压缩机设计中，选配电机时应考虑到冷负荷高峰期时，压缩机制冷量增大，电机负荷增加，如果电机容量过小，容易使电机过载运行。因此，从温度的角度考虑，电机的容量不宜过小。
为了避免选择容量过小的电机，通常会选择容量与负荷相当的电机，但是这样选择电机其运行效率也不一定高。图１中，当负荷大于Ｐ’时，选择与负荷相当容量的电机时，运行性能曲线落在图中曲线２的Ｐ＞Ｐ’的一段，显然选择容量相对负荷大的电机，其运行效率要大于容量与负荷相当的电机的效率。
所以，选择电动机容量时，既要避免大电动机拖动很小的负载引起的低效运行，又要避免大量使用小电动机引起的低效运行。对同一个负载，用不同规格的电动机拖动，对应的运行效率也不同，将各个电动机对应的运行效率相比较，其中最高者就是对应于该负载的电动机
超市陈列柜多机并联压缩机组节能潜力分析
周晓青李征
（东华大学信息学院中国上海２０１６２０）
【摘要】针对大型超市制冷系统的电力负荷特点，从并联机组、变频调速以及电动机合理选配等几个方面分析了并联压缩机组中的节能潜力。提出了提高并联系统的能效比，降低系统各类损耗方法。
【关键词】大型超市制冷系统；并联压缩机组；
节能
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（上接第４４页）
【参考文献】
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［４］ＣＡＩＷａｎ－ｄｏｎｇ．ＳＮＭＰＮｅｔｗｏｒｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＩｔｓＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏ－ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒ．１９９９，３０（１）：２０－２３（ｃｈ）．
［责任编辑：翟成梁］
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最高运行效率，称为最高运行效率。而电动机最高效率，是同一台电动机对应不同负载，其中的最高效率值。有相当多的电动机，当其负载为０．４时，虽然运行于本身的低效区，但是与其它电动机相比，仍具有最高运行效率；甚至负载为０．３时，还具有最高运行效率。要通过设计使电动机运行效率提高百分之几是十分困难的，但是由于运行不当使电动机运行效率降低百分之几却很常见，我们可以按经济运行原则选配电动机，即按负载具有最高运行效率来选择电动机，利用运行技术使电动机运行效率达到最高。
３．２实例分析例如，实际负荷功率为７．５ｋＷ，按传统避免“大马拉小车”的思想，充分利用电动机容量选择容量最接近的１１ｋＷ的电动机。但是，如果按经济运行原则，结果完全不同。
先选出五种电动机作为待选电动机：１１ｋＷ，１５ｋＷ，１８．５ｋＷ，２２ｋＷ，３０ｋＷ，下表为这五种Ｙ系列四极三相异步电动机分别拖动７．５ｋＷ的负荷时的运行效率，分别由各个电动机实测效率曲线得出。
表１不同容量电动机对应７．５ｋＷ负载的负载率及运行效率
不难看出Ｙ系列１８．５ｋＷ的四极三相异步电动机运行效率最高，按经济运行原则，应该选１８．５ｋＷ的电动机，电动机最高运行效率达到８９．５％。所以，选择的电动机容量与负载大小相当，运行效率不一定高，和与负载相当的电动机相比，选择的电动机容量大１～３级，往往可得到最高运行效率。按经济运行原则ηｍａ从８６．５％提高到８９．５％，电动机效率有了明显的提高。
在选配能耗设备时，在满足机械负载要求的条件下，应首先考虑其高效节能性，再考虑其他性能，这不仅节约了能源，同时对用户ηｍａ而言有明显的经济效益。以上实例中，负载为７．５ｋＷ的情况下以１８．５ｋＷ电机代替７．５ｋＷ电机，设年运行时间为８０００ｈ，电费为０．５元／ｋＷｈ，则两电动机运行１０年的费用对比见表２。
表２容量为１８．５ｋＷ电机代替７．５ｋＷ电机运行费用计算对比
４．结论
与压缩机配套的电机，其运行效率下降，则压缩机单位轴功率制冷量下降，相同制冷量将消耗更多的电能。因此，提高电动机运行效率可以提高压缩机制冷系数ＣＯＰ，从而提高压缩机效率。电机效率与负载率之间存在一定关系，对于一定负载有对应的最高运行效率。对于与压缩机配套的电机，其容量应该根据压缩机功率按照电动机经济运原则选择运行效率最高的电机。要得到最高运行效率，选择的电动机容量与负载大小相当，运行效率不一定高，选择的电动机容量比负载大１～３级，往往可得到最高运行效率。从节能方面看，一定负载选择最高运行效率对应的电机，效果最好。电机优化设计是压缩机优化改进的重中之重，对压缩机ＣＯＰ值的提高有重大作用。电机的优化设计除了考虑电机成本外，电机的运行效率，运行费用，节能也都十分重要。
【参考文献】
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［７］杨昭、谭晶莹、李喜宋等著，冷库牙缩机变频技术节能原理与经济效益分析，压缩机技术，２００５年第５期．
［责任编辑：张新雷］
科
功率（ｋＷ）７．５１１１５１８．５２２负载率（％）１００６８．２５０４０．５３４．１运行效率（％）８６．５８９８８８９．５８７．５电动机型号运行效率１年运行电费／元１０年运行电费／元１８．５ｋＷ８９．５％３３５１９．５３３５１９５
７．５ｋＷ８６．５％３４６８２．１３４６８２１
差价３％－１１６２．６－１１６２６
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（上接第８９页）基础支撑的院校，要通过引进人才，通过进修、培训等措施努力提高工作人员的业务水平，保证咨询的质量和效果，最强化育人环境。学校要加强班级、宿舍的整体建设，充分发挥学生会社团的作用，积极开展心理互助活动，为贫困生营造良好的环境氛围。通过同学之间、师生之间的团结友爱互相关心、互相帮助，让贫困生感受到社会和学校的温暖，人与人之间的真挚感情，培养起他们积极主动地利用社会支持的意识和行为习惯，从而消除经济困难可能给贫困生带来的精神上的消极影响。２０００多年前，先哲提出“天下大同、有教无类，孜孜以求之”，２０００多年后，我们倡导和谐社会、教育公平，并努力为之。高校贫困生资助问题，是一个教育性问题，关系到高等教育大众化的成败与高等教育的可持续发展；它同时又是一个社会性问题，关系到社会的公平与和谐。因此，需要学生、家庭、学校、政府和社会的通力合作、共同努力。
【参考文献】
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注释：
①刘昆，于敏．假贫困生现象发人深省［Ｎ］．中国教育新闻网，２００７年１１月２０日．
②淅江省教育厅，财政厅发布浙江省高等学校家庭经济困难学生认定办法［Ｚ］（２００７年１１月通过）．
作者简介：廖金萍，女，南昌大学人民武装学院讲师，硕士。
张雪萍，女，南昌大学教育学院０６级研究生，专业：教育经济与管理。
［责任编辑：张艳芳］
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