【壓縮機網】一.壓縮機性能的分析

 

　　1．螺桿式空壓機的性能分析

 

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

 

　　(1)．螺桿壓縮機的轉速較高（通常在3000r/min以上），而且體積小、質量輕、占地面積小等優(yōu)點，因而經濟性好。

 

　　(2).螺桿式壓縮機沒有往復質量慣性力，動力平衡性能好，故基礎可以很小。

 

　　(3).螺桿式壓縮機、結構簡單緊湊，易損件少，所以運行周期長，使用可靠，有利于實現(xiàn)操作自動化。

 

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

 

　　(5).因為沒有吸氣閥和排氣閥，所以它不同于往復式壓縮機，從它的結構點和次類壓縮機所擁有的堅固程度來看，它的壓縮結構是相當簡單的。壓縮機所有的支撐點是滾動型的，半密封的設計，淘汰了密封的設計，并且保證了氣體泄露是自由運轉。

 

　　(6).螺桿式壓縮機屬于旋轉型的壓縮機,它沒有離心式或往復式的壓縮運動方式。而它的壓縮排氣的壓力震動是非常低的，因為螺桿旋轉時，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因震動跌落。

 

　　螺桿式壓縮機在中等制冷量范圍內也具有良好的熱力性能，并且有很好的調節(jié)性能，能適應苛刻的工況變化。同時，為了保證螺桿式制冷壓縮機的正常運轉，必須配置相應的輔助機構，如潤滑系統(tǒng)，輸氣量調節(jié)的控制裝置，安全保護裝置和監(jiān)控儀表等。

 

　　螺桿式壓縮機雖然具有單級壓力比高的優(yōu)點，但隨著壓力比的增加，泄露損失也急速增加，低溫工況運轉時效率顯著降低。

 

　　2．活塞式壓縮機性能的分析

 

　　活塞式壓縮機迄今還是應用z*廣泛的一種機型,雖然它的市場份額已被其他形式的壓縮機占去一部分,但是在小制冷量應用場合,活塞式壓縮機還會繼續(xù)擴展其占有的的市場。下面就對活塞是壓縮機的性能進行分析。

 

　　(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。壓縮機的實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動潤滑油泵的功率等損失，使得壓縮機的機械效率一般在0.75-0.9之間。

 

　　(3)．壓縮機排氣過熱會使壓縮機的輸氣系數降低和功耗增加，會導致活塞的過分膨脹而卡死在汽缸內，以及封閉式壓縮機的內置壓縮機被燒毀，影響壓縮機的壽命。對于R717和R22的排氣溫度應低于150℃，對于R12應低于130℃。

 

　　(4)．由于壓縮機的內部流動阻力、機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．滾動轉子式壓縮機性能的分析

 

　　滾動轉子式壓縮機如今廣泛應用于家電冰箱和空調器中，其中大中型滾動轉子式壓縮機也運用于冷庫。分析它的性能。

 

　　(1)．零部件少，結構簡單。

 

　　(2)．易損零件少，運行可靠。

 

　　(3)．沒有吸氣閥片，余隙容積小，輸氣系數較高。

 

　　(4)．在相同制冷量情況下，壓縮機體積小，重量輕，運轉平衡。

 

　　(5)．加工精度要求較高。

 

　　(6)．密封線較長，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.渦旋式壓縮機的性能

 

　　渦旋式壓縮機是20世紀80年代才發(fā)展起來的新型壓縮機，它以效率高、體積小、質量輕、噪聲低、結構簡單且運轉平衡等特點被廣泛應用于空調和制冷機組中。下面就來介紹它的性能。

 

　　(1)．相鄰兩室的壓差小，氣體的泄露量小。

 

　　(2)．由于吸氣、壓縮、排氣過程是同時連續(xù)進行的，壓力上升較慢，因此轉矩變化幅度小，震動小。

 

　　(3)．沒有余隙容積，故不存在引起輸氣系數下降的膨脹過程。

 

　　(4)．沒有吸、排氣閥，效率高，可靠性強，噪聲低。

 

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

 

　　(6)．機殼內腔為排氣室，減少了吸氣預熱，提高了壓縮機的輸氣系數。

 

　　(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備，而且密封要求高，密封結構復雜。

 

　　二．當我們了解了這些壓縮機的性能后可以從以下四個方面來對以上四種壓縮機的性能進行比較。

 

　　1.效率性

 

　　渦旋式壓縮機沒有吸、排氣閥，旋轉渦旋盤上所有接觸線轉動半徑小，摩擦速度低，損失小，效率高。

 

　　滾動轉子式壓縮機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。

 

　　活塞式壓縮機由于活塞、活塞環(huán)、與汽缸壁面的摩擦及驅動潤滑油泵的功率等損失，使得壓縮機的機械效率一般在0.75-0.9之間。

 

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

 

　　2.平衡性、振動

 

　　螺桿式壓縮機沒有往復質量慣性力，動力平衡性能好。螺桿式壓縮機屬于旋轉型的壓縮機,它沒有離心式或往復式的壓縮運動方式。而它的壓縮排氣的壓力震動是非常低的，因為螺桿旋轉時，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因震動跌落。

 

　　活塞式壓縮機在運行時震動大。

 

　　渦旋式壓縮機由于吸氣、壓縮、排氣過程是同時連續(xù)進行的，壓力上升較慢，因此轉矩變化幅度小，震動小。在任何頻率下，渦旋式壓縮機的震動和噪聲都比活塞式壓縮機和滾動轉子式壓縮機的低，這是因為渦旋式壓縮機的壓縮過程長，轉矩變化非常平緩，且通過慣性力的二次平衡其動力平衡很好，所以震動和噪聲水平較低。

 

　　3.輸氣系數

 

　　渦旋壓縮機吸氣、壓縮、排氣連續(xù)單向進行，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，因而輸氣系數高。

 

　　滾動轉子式壓縮機沒有吸氣閥片，余隙容積小，輸氣系數高，而且吸氣過程阻力很小(因吸氣速度小,又無吸氣閥),因而輸氣系數比同容量的活塞式壓縮機高20%左右。

 

　　活塞式壓縮機由于余隙容積、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。壓縮機的實際輸氣量總是小于它的理論輸氣量。

 

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

 

　　4.輸氣量調節(jié)

 

　　輸氣量調節(jié)滑閥是螺桿式制冷壓縮機中用來調節(jié)輸氣量的一種結構元件，雖然螺桿式制冷壓縮機的輸氣量調節(jié)方法有多種，但采用滑閥的調節(jié)方法獲得了普遍的應用。采用將基元容積中的部分工質回流到吸氣腔的方法，來減少基元容積值（推遲壓縮過程的起始位置），從而實現(xiàn)輸氣量的無級調節(jié)。

 

　　渦旋式壓縮機與滾動轉子壓縮機均可采用變轉速調節(jié)方法改變其輸氣量，且兩種壓縮機均適用于轉速在寬廣范圍內的變化的場合。

 

　　活塞式壓縮機z*簡單的輸氣量調節(jié)方法是壓縮機間歇運行，當系統(tǒng)達到設定的z*低溫度時，壓縮機停機：當系統(tǒng)溫度高于設定的z*高溫度時，壓縮機啟動。

 

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