【壓縮機(jī)網(wǎng)】一.壓縮機(jī)性能的分析

 

　　1．螺桿式空壓機(jī)的性能分析

 

　　20世紀(jì)70年代以來(lái)，螺桿式壓縮機(jī)的工作可靠性不斷改進(jìn)，因此在中等制冷量范圍內(nèi)的制冷空調(diào)工程中得到了比較普遍的應(yīng)用、并且依靠較高的可靠性和效率，成功地?cái)D入原來(lái)活塞式壓縮機(jī)所主宰的較小制冷范圍內(nèi)（750ＫＷ以下）。螺桿式壓縮機(jī)獲得如此成功，讓我們來(lái)分析它的性能。

 

　　(1)．螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速較高（通常在3000r/min以上），而且體積小、質(zhì)量輕、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，因而經(jīng)濟(jì)性好。

 

　　(2).螺桿式壓縮機(jī)沒有往復(fù)質(zhì)量慣性力，動(dòng)力平衡性能好，故基礎(chǔ)可以很小。

 

　　(3).螺桿式壓縮機(jī)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易損件少，所以運(yùn)行周期長(zhǎng)，使用可靠，有利于實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化。

 

　　(4).螺桿式壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，既輸氣量幾乎不受壓力的影響。在較寬的工作范圍內(nèi)，仍可保持較高的效率。

 

　　(5).因?yàn)闆]有吸氣閥和排氣閥，所以它不同于往復(fù)式壓縮機(jī)，從它的結(jié)構(gòu)點(diǎn)和次類壓縮機(jī)所擁有的堅(jiān)固程度來(lái)看，它的壓縮結(jié)構(gòu)是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。壓縮機(jī)所有的支撐點(diǎn)是滾動(dòng)型的，半密封的設(shè)計(jì)，淘汰了密封的設(shè)計(jì)，并且保證了氣體泄露是自由運(yùn)轉(zhuǎn)。

 

　　(6).螺桿式壓縮機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)型的壓縮機(jī),它沒有離心式或往復(fù)式的壓縮運(yùn)動(dòng)方式。而它的壓縮排氣的壓力震動(dòng)是非常低的，因?yàn)槁輻U旋轉(zhuǎn)時(shí)，回收壓縮一周就發(fā)生6次，如壓縮操作過程中放上一枚硬幣也不會(huì)因震動(dòng)跌落。

 

　　螺桿式壓縮機(jī)在中等制冷量范圍內(nèi)也具有良好的熱力性能，并且有很好的調(diào)節(jié)性能，能適應(yīng)苛刻的工況變化。同時(shí)，為了保證螺桿式制冷壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須配置相應(yīng)的輔助機(jī)構(gòu)，如潤(rùn)滑系統(tǒng)，輸氣量調(diào)節(jié)的控制裝置，安全保護(hù)裝置和監(jiān)控儀表等。

 

　　螺桿式壓縮機(jī)雖然具有單級(jí)壓力比高的優(yōu)點(diǎn)，但隨著壓力比的增加，泄露損失也急速增加，低溫工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率顯著降低。

 

　　2．活塞式壓縮機(jī)性能的分析

 

　　活塞式壓縮機(jī)迄今還是應(yīng)用z*廣泛的一種機(jī)型,雖然它的市場(chǎng)份額已被其他形式的壓縮機(jī)占去一部分,但是在小制冷量應(yīng)用場(chǎng)合,活塞式壓縮機(jī)還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展其占有的的市場(chǎng)。下面就對(duì)活塞是壓縮機(jī)的性能進(jìn)行分析。

 

　　(1)．由于余隙容積、吸氣和排氣壓力損失，氣體與汽缸壁之間的熱量交換以及泄露等因素的影響。壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量重視小于它的理論輸氣量。

 

　　(2)．由于活塞、活塞環(huán)、與汽缸壁面的摩擦及驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑油泵的功率等損失，使得壓縮機(jī)的機(jī)械效率一般在0.75-0.9之間。

 

　　(3)．壓縮機(jī)排氣過熱會(huì)使壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)降低和功耗增加，會(huì)導(dǎo)致活塞的過分膨脹而卡死在汽缸內(nèi)，以及封閉式壓縮機(jī)的內(nèi)置壓縮機(jī)被燒毀，影響壓縮機(jī)的壽命。對(duì)于R717和R22的排氣溫度應(yīng)低于150℃，對(duì)于R12應(yīng)低于130℃。

 

　　(4)．由于壓縮機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)阻力、機(jī)械摩擦力和熱交換的存在，壓縮過程并不是等熵過程，而是多變過程。

 

　　3．滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)性能的分析

 

　　滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)如今廣泛應(yīng)用于家電冰箱和空調(diào)器中，其中大中型滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)也運(yùn)用于冷庫(kù)。分析它的性能。

 

　　(1)．零部件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

 

　　(2)．易損零件少，運(yùn)行可靠。

 

　　(3)．沒有吸氣閥片，余隙容積小，輸氣系數(shù)較高。

 

　　(4)．在相同制冷量情況下，壓縮機(jī)體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡。

 

　　(5)．加工精度要求較高。

 

　　(6)．密封線較長(zhǎng)，密封性能較差，泄露損失較大。

 

　　(7)．滑片與汽缸壁面之間的泄露、摩擦和磨損較大，限制了它的工作壽命和效率的提高。

 

　　4.渦旋式壓縮機(jī)的性能

 

　　渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)80年代才發(fā)展起來(lái)的新型壓縮機(jī)，它以效率高、體積小、質(zhì)量輕、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且運(yùn)轉(zhuǎn)平衡等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于空調(diào)和制冷機(jī)組中。下面就來(lái)介紹它的性能。

 

　　(1)．相鄰兩室的壓差小，氣體的泄露量小。

 

　　(2)．由于吸氣、壓縮、排氣過程是同時(shí)連續(xù)進(jìn)行的，壓力上升較慢，因此轉(zhuǎn)矩變化幅度小，震動(dòng)小。

 

　　(3)．沒有余隙容積，故不存在引起輸氣系數(shù)下降的膨脹過程。

 

　　(4)．沒有吸、排氣閥，效率高，可靠性強(qiáng)，噪聲低。

 

　　(5)．由于采用氣體支撐機(jī)構(gòu),故允許帶液壓縮,一旦壓縮腔內(nèi)壓力過高,可使動(dòng)盤和靜盤端面脫離,壓力立即得以釋放。

 

　　(6)．機(jī)殼內(nèi)腔為排氣室，減少了吸氣預(yù)熱，提高了壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)。

 

　　(7)．渦線體型線加工精度非常高，必須采用專用的精密加工設(shè)備，而且密封要求高，密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

 

　　二．當(dāng)我們了解了這些壓縮機(jī)的性能后可以從以下四個(gè)方面來(lái)對(duì)以上四種壓縮機(jī)的性能進(jìn)行比較。

 

　　1.效率性

 

　　渦旋式壓縮機(jī)沒有吸、排氣閥，旋轉(zhuǎn)渦旋盤上所有接觸線轉(zhuǎn)動(dòng)半徑小，摩擦速度低，損失小，效率高。

 

　　滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)滑片與汽缸壁面之間的泄露、摩擦和磨損較大，限制了它的工作壽命和效率的提高。

 

　　活塞式壓縮機(jī)由于活塞、活塞環(huán)、與汽缸壁面的摩擦及驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑油泵的功率等損失，使得壓縮機(jī)的機(jī)械效率一般在0.75-0.9之間。

 

　　螺桿式壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，即輸氣量幾乎不受壓力的影響。在較寬的工作范圍內(nèi)，仍可保持較高的效率。螺桿式壓縮機(jī)雖然具有單級(jí)壓力比高的優(yōu)點(diǎn)，但隨著壓力比的增加，泄露損失也急速增加，因此低溫工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率顯著降低。

 

　　2.平衡性、振動(dòng)

 

　　螺桿式壓縮機(jī)沒有往復(fù)質(zhì)量慣性力，動(dòng)力平衡性能好。螺桿式壓縮機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)型的壓縮機(jī),它沒有離心式或往復(fù)式的壓縮運(yùn)動(dòng)方式。而它的壓縮排氣的壓力震動(dòng)是非常低的，因?yàn)槁輻U旋轉(zhuǎn)時(shí)，回收壓縮一周就發(fā)生6次，如壓縮操作過程中放上一枚硬幣也不會(huì)因震動(dòng)跌落。

 

　　活塞式壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)震動(dòng)大。

 

　　渦旋式壓縮機(jī)由于吸氣、壓縮、排氣過程是同時(shí)連續(xù)進(jìn)行的，壓力上升較慢，因此轉(zhuǎn)矩變化幅度小，震動(dòng)小。在任何頻率下，渦旋式壓縮機(jī)的震動(dòng)和噪聲都比活塞式壓縮機(jī)和滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的低，這是因?yàn)闇u旋式壓縮機(jī)的壓縮過程長(zhǎng)，轉(zhuǎn)矩變化非常平緩，且通過慣性力的二次平衡其動(dòng)力平衡很好，所以震動(dòng)和噪聲水平較低。

 

　　3.輸氣系數(shù)

 

　　渦旋壓縮機(jī)吸氣、壓縮、排氣連續(xù)單向進(jìn)行，直接吸氣，吸入氣體有害過熱小，且沒有余隙容積中氣體的膨脹過程，因而輸氣系數(shù)高。

 

　　滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)沒有吸氣閥片，余隙容積小，輸氣系數(shù)高，而且吸氣過程阻力很小(因吸氣速度小,又無(wú)吸氣閥),因而輸氣系數(shù)比同容量的活塞式壓縮機(jī)高20%左右。

 

　　活塞式壓縮機(jī)由于余隙容積、吸氣和排氣壓力損失，氣體與汽缸壁之間的熱量交換以及泄露等因素的影響。壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量總是小于它的理論輸氣量。

 

　　螺桿式制冷壓縮機(jī)，工況不同時(shí)，輸氣系數(shù)不同，大致為0.7～0.92，小輸氣量高壓比時(shí)取下限，大輸氣量低壓比時(shí)取上限。由于螺桿壓縮機(jī)無(wú)進(jìn)、排氣閥和余隙容積，新齒形的應(yīng)用和噴油使密封和冷卻效果大大改善，故其輸氣系數(shù)比活塞式及其它類型的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)都高，而且變化平坦。

 

　　4.輸氣量調(diào)節(jié)

 

　　輸氣量調(diào)節(jié)滑閥是螺桿式制冷壓縮機(jī)中用來(lái)調(diào)節(jié)輸氣量的一種結(jié)構(gòu)元件，雖然螺桿式制冷壓縮機(jī)的輸氣量調(diào)節(jié)方法有多種，但采用滑閥的調(diào)節(jié)方法獲得了普遍的應(yīng)用。采用將基元容積中的部分工質(zhì)回流到吸氣腔的方法，來(lái)減少基元容積值（推遲壓縮過程的起始位置），從而實(shí)現(xiàn)輸氣量的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。

 

　　渦旋式壓縮機(jī)與滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)均可采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法改變其輸氣量，且兩種壓縮機(jī)均適用于轉(zhuǎn)速在寬廣范圍內(nèi)的變化的場(chǎng)合。

 

　　活塞式壓縮機(jī)z*簡(jiǎn)單的輸氣量調(diào)節(jié)方法是壓縮機(jī)間歇運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定的z*低溫度時(shí)，壓縮機(jī)停機(jī)：當(dāng)系統(tǒng)溫度高于設(shè)定的z*高溫度時(shí)，壓縮機(jī)啟動(dòng)。

 

　　這種能量調(diào)節(jié)方法只適用于功率10KW左右的小型制冷機(jī)中，對(duì)于容量較大的壓縮機(jī)，機(jī)器的頻繁開停不僅能量損失大，而且影響機(jī)器的壽命和供電回路中電壓的穩(wěn)定，影響其他設(shè)備的正常工作。