全解5大制冷壓縮機(jī)原理、應(yīng)用、性能、優(yōu)缺點(diǎn)！
2023年7月31日 15:04瀏覽：5132 評(píng)論：1
活塞式壓縮機(jī)的工作是氣缸、氣閥和在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞所構(gòu)成的工作容積不斷變化來(lái)完成。如果不考慮活塞式壓縮機(jī)實(shí)際工作中的容積損失和能量損失(即理想工作過(guò)程)，則活塞式壓縮機(jī)曲軸每旋轉(zhuǎn)一周所完成的工作，可分為吸氣，壓縮和排氣過(guò)程。
壓縮過(guò)程：活塞從下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，吸、排汽閥處于關(guān)閉狀態(tài)，氣體在密閉的氣缸中被壓縮，由于氣缸容積逐漸縮小，則壓力、溫度逐漸升高直至氣缸內(nèi)氣體壓力與排氣壓力相等。壓縮過(guò)程一般被看作是等熵過(guò)程。
排氣過(guò)程：活塞繼續(xù)向上移動(dòng)，致使氣缸內(nèi)的氣體壓力大于排氣壓力，則排氣閥開(kāi)啟，氣缸內(nèi)的氣體在活塞的推動(dòng)下等壓排出氣缸進(jìn)入排氣管道，直至活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)。此時(shí)由于排氣閥彈簧力和閥片本身重力的作用，排氣閥關(guān)閉排氣結(jié)束。
主要應(yīng)用：冷庫(kù)及冷凍冷藏市場(chǎng)使用比較多的是半封閉活塞式壓縮機(jī)；
半封閉活塞式冷庫(kù)壓縮機(jī)一般采用四極電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其額定功率一般在60—600KW之間。氣缸數(shù)為2--8個(gè)，最多12個(gè)。
3、活塞壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
(1)不論流量大小，都能得到所需要的壓力，排氣壓力范圍廣，最高壓力可達(dá)320MPa（工業(yè)應(yīng)用），甚至700MPa，（實(shí)驗(yàn)室中）；
(2)單機(jī)能力為在500m3/min以下的任意流量；
(3)在一般的壓力范圍內(nèi)，對(duì)材料的要求低，多采用普通的鋼鐵材料，加工較容易，造價(jià)也較低廉；
(4)熱效率較高，一般大、中型機(jī)組絕熱效率可達(dá)0.7~0.85左右；
(5)氣量調(diào)節(jié)時(shí)，適應(yīng)性強(qiáng)，即排氣范圍較廣，且不受壓力高低影響，能適應(yīng)較廣闊的壓力范圍和制冷量要求；
(6)氣體的重度和特性對(duì)壓縮機(jī)的工作性能影響不大，同一臺(tái)壓縮機(jī)可以用于不同的氣體；
(7)驅(qū)動(dòng)機(jī)比較簡(jiǎn)單，大都采用電動(dòng)機(jī)，一般不調(diào)速，可維修性強(qiáng)；
(8)活塞壓縮機(jī)技術(shù)上較為成熟，生產(chǎn)使用上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)；
(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重，易損件多，占地面積大，投資較高，維修工作量大，使用周期較短，但經(jīng)過(guò)努力可以達(dá)到8000小時(shí)以上；
(2)轉(zhuǎn)速不高，機(jī)器體積大而重，單機(jī)排氣量一般小于500m3/min；
(3)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中有振動(dòng)；
(4)排氣不連續(xù)，氣流有脈動(dòng)，容易引起管道振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)往往因氣流脈動(dòng)、共振而造成管網(wǎng)或機(jī)件的損壞；
(5)流量調(diào)節(jié)采用補(bǔ)助容積或旁路閥，雖然簡(jiǎn)單、方便、可靠，但功率損失大，在部分載荷操作時(shí)效率降低；
(6)用油潤(rùn)滑的壓縮機(jī)，氣體中帶油需要脫除；
(7)大型工廠采用多臺(tái)壓縮機(jī)組時(shí)，操作人員多或工作強(qiáng)度較大。
滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)
螺旋轉(zhuǎn)子凹槽經(jīng)過(guò)吸氣口時(shí)充滿氣體。當(dāng)
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子凹槽被機(jī)殼壁封閉，形成壓縮腔室，當(dāng)轉(zhuǎn)子凹槽封閉后，潤(rùn)滑油被噴入壓縮腔室，起密封。冷卻和潤(rùn)滑作用。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)壓縮潤(rùn)滑劑+氣體(簡(jiǎn)稱油氣混合物)時(shí)，壓縮腔室容積減小，向排氣口壓縮油氣混合物。當(dāng)壓縮腔室經(jīng)過(guò)排氣口時(shí)，油氣混合物從壓縮機(jī)排出，完成一個(gè)吸氣--壓縮--排氣過(guò)程。
(1)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)一周，將完成上一工作循環(huán)的壓縮和排氣過(guò)程及下一工作循環(huán)的吸氣過(guò)程。
(2)由于不設(shè)進(jìn)汽閥，吸氣開(kāi)始的時(shí)機(jī)和汽缸上吸氣孔口位置有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不隨工況的變化而變動(dòng)。
(3)由于設(shè)置了排汽閥，壓縮終了的時(shí)機(jī)將隨排氣管中壓力的變化而變動(dòng)。
2、轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的應(yīng)用
轉(zhuǎn)子制冷壓縮機(jī)是全封閉，一般用于家用空調(diào)或小型制冷設(shè)備中 ，在家用電冰箱中應(yīng)用也很普遍，壓縮機(jī)制冷能力不高，在3KW~~15KW。
3、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，同活塞式壓縮機(jī)比較，體積可減小40％～50％，重量也可減輕40％～50％；
(2)零部件少，特別是易損件少，同時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦損失少；
(3)僅滑片有較小的往復(fù)慣性力，旋轉(zhuǎn)慣性力可完全平衡，轉(zhuǎn)速可以較高，并且振動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；
(4)沒(méi)有吸氣閥，吸氣時(shí)間長(zhǎng)，余隙容積小，并且直接吸氣，減小了吸氣有害過(guò)熱，所以其效率高。
4、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的缺點(diǎn)
（1）系統(tǒng)清潔度要求高，加工精度要求較高；
（2）滑片與氣缸壁面之間的泄漏、摩擦和磨損較大，性能下降明顯。一旦在其軸承、主軸、滾輪或是滑片處發(fā)生磨損，間隙增大，馬上會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生較明顯的不良影響；
（3）單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速不均勻度增加；
（4）系統(tǒng)內(nèi)要求具有較高的清潔度。
渦旋壓縮機(jī)中的主要部件是兩個(gè)形狀相同但角相位置相對(duì)錯(cuò)開(kāi)180°的漸開(kāi)線渦旋盤(pán)，其一是固定渦旋盤(pán)，而另一個(gè)是由偏心軸帶動(dòng)，其軸線繞著固定渦旋盤(pán)軸線做公轉(zhuǎn)的繞行渦旋盤(pán)。
工作中兩個(gè)渦旋盤(pán)在多處相切形成密封線，加上兩個(gè)渦旋盤(pán)端面處的適當(dāng)密封，從而形成好幾個(gè)月牙形氣腔。兩個(gè)渦旋盤(pán)間公共切點(diǎn)處的密封線隨著繞行渦旋盤(pán)的公轉(zhuǎn)而沿著渦旋曲線不斷轉(zhuǎn)移，使這些月牙形氣腔的形狀大小一直在變化。壓縮機(jī)的吸氣口開(kāi)在固定渦旋盤(pán)外殼的上部。
當(dāng)偏心軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣體從吸氣口進(jìn)入吸氣腔，相繼被攝入到外圍的與吸氣腔相通的月牙形氣腔里。隨著這些外圍月牙形氣腔的閉合而不再與吸氣腔相通，其密閉容積便逐漸被轉(zhuǎn)移向固定渦旋盤(pán)的中心且不斷縮小，氣體被不斷壓縮而壓力升高。
渦旋式制冷壓縮機(jī)目前主要以全封閉結(jié)構(gòu)為主，主要應(yīng)用于空調(diào)（熱泵），熱泵熱水，冷凍冷藏等領(lǐng)域。
配套的下游產(chǎn)品有：家用空調(diào)機(jī)，多聯(lián)機(jī)，模塊機(jī)，小型水地源熱泵等。目前渦旋式制冷壓縮機(jī)有廠家單臺(tái)能做到20~30HP。
3、渦旋式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
(1)屬于第三代壓縮機(jī)，多個(gè)壓縮腔同時(shí)工作，相鄰壓縮腔之間的氣體壓差小，氣體泄漏量少，容積效率高，可達(dá)98%，比第二代壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)效率高5％左右；
(2)驅(qū)動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)運(yùn)動(dòng)的偏心軸可以高速旋轉(zhuǎn)，因此，渦旋式壓縮機(jī)體積小重量輕；
(3)動(dòng)渦盤(pán)與主軸等運(yùn)動(dòng)部件的受力變化小，整機(jī)振動(dòng)?。?nbsp;
(4)沒(méi)有吸、排氣閥，渦旋壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，且特別適應(yīng)于變轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)和變頻調(diào)速技術(shù)；
(5)渦旋壓縮機(jī)的壓縮腔是由渦旋型線構(gòu)成的，為多室壓縮機(jī)構(gòu)，當(dāng)動(dòng)渦盤(pán)中心繞靜渦盤(pán)中心作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，各壓縮腔容積隨主軸轉(zhuǎn)角發(fā)生變化，將相應(yīng)地減小或擴(kuò)大，由此實(shí)現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排氣過(guò)程，由于吸排氣過(guò)程幾乎連續(xù)進(jìn)行，整機(jī)噪聲很低；
(6)軸向和徑向柔性結(jié)構(gòu)提高了渦旋壓縮機(jī)的生產(chǎn)效率，而且保證軸向間隙和徑向間隙的密封效果，不因摩擦和磨損而降低，即渦旋壓縮機(jī)有可靠和有效的密封性，所以其制冷系數(shù)不是隨運(yùn)行時(shí)間的增加而減小，而是略有提高；
(7)渦旋壓縮機(jī)有著良好的工作特性，性能主要受自身壓縮比和吸氣壓力的影響，排氣壓力范圍廣，適用各種室內(nèi)、外環(huán)境，確保壓縮機(jī)一直在高能效比下運(yùn)行，從而保證空調(diào)機(jī)組的能效比。在熱泵式空調(diào)系統(tǒng)中，特別表現(xiàn)在制熱性能高、穩(wěn)定性好、安全性高；
(8)渦旋式壓縮機(jī)無(wú)余隙容積，在結(jié)構(gòu)上屬于多室壓縮，相鄰的腔室內(nèi)壓力差別不是很大（近似連續(xù)變化），同時(shí)，動(dòng)、靜渦盤(pán)端面接觸部的密封條靠軸向背壓被壓緊而使得動(dòng)、靜渦盤(pán)緊密接觸，并在冷凍油的幫助下實(shí)現(xiàn)良好的密封效果，從而使得內(nèi)泄漏幾乎不存在；當(dāng)密封條端平面被磨損后，可以沿軸向方向自動(dòng)補(bǔ)償，以保證動(dòng)渦盤(pán)端面和靜渦盤(pán)底面始終貼緊，而且壓縮機(jī)工作時(shí)間越長(zhǎng)，這些貼緊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)面的配合越好，密封效果也越好，這些優(yōu)點(diǎn)使得渦旋壓縮機(jī)不存在二次壓縮制冷劑氣體的問(wèn)題，是保持高容積效率運(yùn)行的重要保障因素之一；
(9)力矩變化小，平衡性高，振動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，從而操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；
(10)因其自身運(yùn)動(dòng)部件少、沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、零件少（特別是易損件少），可靠性高，壽命在20年以上。
(1)其運(yùn)動(dòng)機(jī)件表面多是呈曲面形狀，這些曲面的加工及其檢驗(yàn)均較復(fù)雜，制造需高精度的加工設(shè)備及精確的調(diào)心裝配技術(shù)，因此制造成本較高。
(2)其運(yùn)動(dòng)機(jī)件之間或運(yùn)動(dòng)機(jī)件與固定機(jī)件之間，常以保持一定的運(yùn)動(dòng)間隙來(lái)達(dá)到密封，氣體通過(guò)間隙勢(shì)必引起泄漏，這就限制了回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)難以達(dá)到較大的壓縮比，因此，大多數(shù)回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)多在空調(diào)工況下使用。
螺桿壓縮機(jī)是通過(guò)由5個(gè)凸齒組成的陽(yáng)轉(zhuǎn)子（以下簡(jiǎn)稱為M轉(zhuǎn)子）與由6個(gè)凹齒組成的陰轉(zhuǎn)子（以下簡(jiǎn)稱為F轉(zhuǎn)子）的嚙合形成齒形空間吸入冷媒，通過(guò)減小齒形空間來(lái)壓縮冷媒至所定壓力。
從在軸向到半徑方向上開(kāi)口的吸入口吸入冷媒。隨著轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子下側(cè)，嚙合分開(kāi)，齒溝長(zhǎng)度增大，冷媒被吸入齒形空間。
從齒溝的吸入側(cè)開(kāi)始進(jìn)行齒形的嚙合，密封線漸漸向排出側(cè)行進(jìn)，齒形空間減少，進(jìn)行壓縮。
通過(guò)隨著冷媒一起吸入的潤(rùn)滑油，在轉(zhuǎn)子間隙內(nèi)形成油膜密封，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行潤(rùn)滑。陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子漸漸靠近排出口進(jìn)行壓縮，壓力升高。
齒形空間與排出口連上，開(kāi)始排出行程。此行程持續(xù)到排出端，直到齒形空間的冷媒被完全送出為止。
螺桿式壓縮機(jī)可分為無(wú)單螺桿式壓縮機(jī)及雙螺桿式壓縮機(jī)。現(xiàn)廣泛地應(yīng)用在冷凍冷藏、暖通空調(diào)和化工工藝等制冷裝置上。
輸入功率范圍已發(fā)展到8--1000KW，其研究和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域十分廣泛，性能優(yōu)化潛力大。
3、螺桿式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
(3)沒(méi)有不平衡慣性力.運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)安全，振動(dòng)小;
(4)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，工況適應(yīng)性強(qiáng);
(5)螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面實(shí)際上是有間隙的.因此對(duì)濕行程不敏感，能耐液擊;
(6)排氣溫度低，可在較高壓比的工況下運(yùn)行:
(7)可實(shí)現(xiàn)制冷情無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，采用滑閥機(jī)構(gòu)，使制冷量可從 15%~100%進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用;
(8)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。
(1)轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制的刀具，在價(jià)格昂貴的設(shè)備上加工，機(jī)體零部件加工精度也有較高的要求，必須采用高精度設(shè)備:
(2)由于齒間容積周期性地與吸、排氣口連通，故壓縮機(jī)噪聲高;
(3)由于受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽命等限制，壓縮機(jī)內(nèi)部只能依靠間隙密封，所以螺桿壓縮機(jī)只能適用于中、低壓范圍，不能用于高壓場(chǎng)合;
(4)由于噴油量大，油處理系統(tǒng)復(fù)雜，故機(jī)組附屬設(shè)備多;
(5)螺桿壓縮機(jī)依靠間隙密封氣體，在小容積范圍內(nèi)不具有優(yōu)越的性能。
（6）價(jià)格昂貴，機(jī)體零部件加工精度較高；
離心式制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造和工作原理與離心式鼓風(fēng)機(jī)極為相似。但它的工作原理與活塞式壓縮機(jī)有根本的區(qū)別，它不是利用汽缸容積減小的方式來(lái)提高氣體的壓力，而是依靠動(dòng)能的變化來(lái)提高氣體壓力。
離心式壓縮機(jī)具有帶葉片的工作輪，當(dāng)工作輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片就帶動(dòng)氣體運(yùn)動(dòng)或者使氣體得到動(dòng)能，然后使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能從而提高氣體的壓力。這種壓縮機(jī)由于它工作時(shí)不斷地將制冷劑蒸汽吸入，又不斷地沿半徑方向被甩出去，所以稱這種型式的壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)。
離心壓縮機(jī)制冷能力大，適用于大型中央空調(diào)系統(tǒng)及石化工業(yè)使用，多用于大型建筑空調(diào)調(diào)節(jié)或制冷需求。
3、離心式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
(1)離心式壓縮機(jī)的氣量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，重量輕，機(jī)組尺寸小，占地面積小，相對(duì)于活塞式壓縮機(jī)，在制冷量相同時(shí)，重量較活塞式輕5～8倍。
(2)由于它沒(méi)有汽閥活塞環(huán)等易損部件，又沒(méi)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，操作可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，摩擦件少，因之備件需用量少，維護(hù)費(fèi)用及人員少。
(3)工作輪和機(jī)殼之間沒(méi)有摩擦，無(wú)需潤(rùn)滑。在化工流程中，離心式壓縮機(jī)對(duì)化工介質(zhì)可以做到絕對(duì)無(wú)油的壓縮過(guò)程。
?。?）離心式壓縮機(jī)為一種回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器，它適宜于工業(yè)汽輪機(jī)或燃汽輪機(jī)直接拖動(dòng)。對(duì)一般大型化工廠，常用副產(chǎn)蒸汽驅(qū)動(dòng)工業(yè)汽輪機(jī)作動(dòng)力，為熱能綜合利用提供了可能。
(1)離心式壓縮機(jī)目前還不適用于氣量太小及壓比過(guò)高的場(chǎng)合，并且由于適宜采用分子量比較大的制冷劑，故只適用于大制冷量，一般都在25～30萬(wàn)大卡/時(shí)以上。
(2)離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，其氣量調(diào)節(jié)雖較方便，但經(jīng)濟(jì)性較差。
(3)目前離心式壓縮機(jī)效率一般比活塞式壓縮機(jī)低。
(4)一般要用增速齒輪傳動(dòng)，轉(zhuǎn)速較高，對(duì)軸端密封要求高，這些均增加了制造上的困難和結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性。
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