制冷压缩机分类概述.pdf

第五章 制冷压缩机 第五章 制冷压缩机 5-制冷压缩机概述5-制冷压缩机概述 一、制冷压缩机的作用：一、制冷压缩机的作用：制冷压缩机是制冷装置中最主要的设备，通常称为制冷装置中的主机。制冷剂蒸气从低压提高为高压以及气体的不断流动、输送，都是借助于压缩机的工作来完成的。1、蒸发器内吸取制冷剂蒸气，以保证蒸发器内一定的蒸发压力。2、提高压力将低温低压的制冷剂蒸气提高为高温高压的过热蒸气，以创造在较高温度(如夏季 35左右的气温)下冷凝。3、输送并推动制冷剂在系统内流动，完成制冷循环。二、制冷压缩机的种类及工作原理：二、制冷压缩机的种类及工作原理：制冷压缩机的种类和形式很多，根据其工作原理，可分为容积型和速度型两大类，如图所示。1、1、容积型 容积型 容积型压缩机是靠工作腔容积的改变实现吸气、压缩、排气等过程。容积型压缩机根据其工作部件的运动形式，又分为往复式和回转式，前者活塞在气缸内作往复运动，而后者是工作部件在气缸内作回转运动，如图 5-1 所示的螺杆式、滑片式等压缩机均为回转式。但目前制冷工业使用最广泛的为活塞式压缩机，且机型有几十种之多。2、2、速度型 速度型 速度型压缩机是靠高速旋转的工作叶轮对蒸气做功，使压力升高并完成输送蒸气的任务。这类压缩机根据蒸气的流动方向分为离心式和轴流式两种，其中应用较广的是离心式。5-2 活塞式压缩机5-2 活塞式压缩机 一、活塞式压缩机的分类、活塞式压缩机的分类 1、按所采用的工质分类，一般有氨压缩机和氟利昂压缩机两种。按压缩级数分类，有单级压缩和两级压缩。单级压缩机是指压缩过程中制冷剂蒸气由低压至高压只经过一次压缩。而所谓的两级压缩机，压缩过程中制冷剂蒸气由低压至高压要连续经过两次压缩。(a)(b)直流式 非直流式 图 52 压缩机的作用方式 图 53 压缩机中气体流动方式 2、按作用方式分类，有单作用压缩机和双作用压缩机。单作用式如图 5-2a 所示，其制冷剂蒸气仅在活塞的一侧进行压缩，活塞往返一个行程，吸气排气各一次。而双作用压缩机如图 5-2b 所示，制冷剂蒸气轮流在活塞两侧的气缸内进行压缩，活塞往返一个行程，吸、排气各两次所以同样大小的气缸，双作用压缩机的吸气量较单作用的大。但是由于双作用压缩机的结构较复杂，因而目前大都是采用单作用压缩机。3、按制冷剂蒸气在气缸中的运动分类，有直流式和逆流式，如图 5-3 所示。所谓直流式是指制冷剂蒸气的运动从吸气到排气都沿同一个方向进行，而逆流式，吸气与排气时制冷剂蒸气的运动方向是相反的。从理论分析来看，直流式与逆流式相比，由于蒸气在气缸中温度及比容的变化较少，故直流式性能较好。但是由于直流式压缩机的进汽阀需装在活塞上，这样便相对增加了活塞的长度和重量，因而功的消耗就增加、检修也麻烦，所以目前生产的压缩机大都采用逆流式。4、按气缸中心线的位置分类，有立式压缩机、卧式压缩机、型、型和型压缩机等。立式压缩机如图 5-2a 及图 5-3 所示，卧式压缩机如图 5-2b 所示，前者气缸中心线呈垂直位置而后者气缸中心线是水平的。型、型和型是高速、多缸、现代型压缩机，其速度一般为 9601440 转分，气缸数目多为、4、6、8 四种，其中，字母表示气缸的排列形式。5、活塞式制冷压缩机，根据其结构特征，还可分为开启式、半封闭式和全封闭式三种。虽然构造各异，但它们之间也有许多共同之处，只是其结构特征不同。开启式制冷压缩机的结构特征在于：压缩机的动力输入轴伸出机体外，通过联轴器或皮带轮与电动机联结，并在伸出处用轴封装置密封。目前，氨压缩机和容量较大的氟利昂压缩机都采用这种结构形式半封闭式制冷压缩机的结构特点是：压缩机与电动机共用一主轴，并共同组装于同一机壳内，但机壳为可拆式，其上开有各种工作孔用盖板密封。全封闭式制冷压缩机的结构特点在于：压缩机与其驱动电动机共用一个主轴，二者组装在一个焊接成型的密封罩壳中。这种压缩机结构紧凑，密封性好，使用方便，振动小、噪音小，广泛使用在小型自动化制冷和空调装置中。二、活塞式制冷压缩机的工作原理、活塞式制冷压缩机的工作原理 排气三个过程，如图 5-4 所示。吸气过程 4-1：活塞由上止点理想压缩机的工作过程4 5图 4 P 1 0 ab V 2 3向下运动时，气缸容积增大压力降低，当气缸内压力低于吸气管路中的压力时，在压力差作用下使吸气阀门打开，制冷剂蒸气便被吸入活塞上部的气缸内，当活塞移到下止点位置时停止吸气，吸气阀在弹簧力和阀片本身的重力作用下关闭，完成吸气过程。吸气过程一般被看作是等压过程。活塞式压缩机的工作是靠气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失（即理想工作过程），则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和 压缩过程 1-2：活塞从下止点向上运动，吸、排汽阀处于关闭状态，气体在密闭的气缸中被压缩，由于气缸容积逐渐缩小，则压力、温度逐渐升高直至气缸内气体压力与排气压力相等。压缩过程一般被看作是等熵过程。排气过程 23：活塞继续向上移动，致使气缸内的气体压力大于排气压力，则排气阀开启，气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸进入排气管道，直至活塞运动到上止点。此时由于排气阀弹簧力和阀片本身重力的作用，排气阀关闭排气结束。至此，压缩机完成了一个由吸气、压缩和排气三个过程组成的工作循环。此后，活塞又向下运动，重复上述三个过程，如此周而复始地进行循环。这就是活塞式制冷压缩机的理想工作过程与原理。三、活塞式制冷压缩机产品型号的表示方法、活塞式制冷压缩机产品型号的表示方法 每一台压缩机的基本型式都用一定的符号表示。这些符号亦称为型号，单级产品型号主要由气缸数目、所用制冷剂的种类、气缸布置形式与气缸直径四个方面的内容组成，如下表所示。表 51 压 缩 机 型 号 举 例 压缩机型号 汽 缸 数 工质种类 汽缸布置形式 汽缸直径(cm)备 注 8AS12.5 8 氨（A）S 型 12.5 直接传动 6AW17 6 氨（A）W 型 17 直接传动 4FV10B 4 氟利昂(F)V 型 10 皮带传动 3FW5(B）3 氟利昂(F)W 型 5 半封闭式 S812.5 8 12.5 单机双级 四、活塞式制冷压缩机的基本构造 四、活塞式制冷压缩机的基本构造 活塞式制冷压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统等部件组成。、机体、机体：包括汽缸体和曲轴箱两部分，一般采用高强度灰铸铁（HT20-40）铸成一个整体。它是支承汽缸套、曲轴连杆机构及其它所有零部件重量并保证各零部件之间具有正确的相对位置的本体。汽缸采用汽缸套结构，安装在汽缸体上的缸套座孔中，便于当汽缸套磨损时维修或更换。因而结构简单，检修方便。2、曲轴2、曲轴：曲轴是活塞式制冷压缩机的主要部件之一，传递着压缩机的全部功率。其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动。曲轴在运动时，承受拉、压、剪切、弯曲和扭转的交变复合负载，工作条件恶劣，要求具有足够的强度和刚度以及主轴颈与曲轴销的耐磨性。故曲轴一般采用 40、45 或 50 号优质碳素钢锻造，但现在已广泛采用球墨铸铁（如 QT50-1.5 与 QT60-2 等）铸造。、连杆、连杆：连杆是曲轴与活塞间的连接件，它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对汽体做功。连杆包括连杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓。连杆体在工作时承受拉、压交变载荷，故一般用优质中碳钢锻造或用球墨铸铁（如QT40-10）铸造，杆身多采用工字形截面且中间钻一长孔作为油道。连杆小头连杆小头通过活塞销与活塞相连，销孔中加衬套以提高耐磨、耐冲击能力。连杆小头衬套常用锡磷青铜 ZQSn10-1 做成整体筒状，外圆面车有环槽并钻有油孔，内表面开有轴向油槽。连杆大头连杆大头与曲轴连接。连杆大头一般做成剖分式，以便于装拆和检修。为了改善连杆大头与曲柄销之间的磨损状况，大头孔内一般均装有轴承合金轴瓦即连杆大头轴瓦。连杆大头轴瓦分薄壁和厚壁两种，系列制冷压缩机都采用薄壁轴瓦。轴瓦的上瓦与连杆油孔相应的地方也开有油孔。连杆螺栓 连杆螺栓用于连接剖分式连杆大头与大头盖。连杆螺栓是曲柄连杆机构中受力严重的零件，它不仅受反复的拉伸且受振动和冲击作用，很容易松脱和断裂，以致引起严重事故。所以对连杆螺栓的设计、加工、装配均有严格要求。连杆螺栓常用 40Cr、45Cr 钢等制造，且采用细牙螺纹，其安装时要求有一定的预紧力，以免在载荷变化时连杆大头上下瓦和曲柄销之间松动敲击，加速机器零件的损坏。但预紧力过大也是不利的。所以在上紧连杆螺栓时，最好用扭力扳手按说明书规定施力，若无规定可参照 P121 表中数值或以下式计算施力。当时，连杆螺栓上紧力：977.2-397.613+63.22-4.9104230.18754-0.00281255 、活塞组、活塞组：活塞组是活塞、活塞销及活塞环的总称。活塞组在连杆带动下，在汽缸内作往复直线运动，从而与汽缸等共同组成一个可变的工作容积，以实现吸气、压缩、排气等过程。活塞活塞-活塞可分为筒形和盘形两大类。我国系列制冷压缩机的活塞均采用筒形结构，它由顶部、环部和裙部三部分组成。活塞顶部组成封闭汽缸的工作面。活塞环部的外圆上开有安装活塞环的环槽，环槽的深度略大于活塞环的径向厚度，使活塞环有一定的活动余地。活塞裙部在汽缸中起导向作用并承受侧压力。活塞的材料一般为铝合金或铸铁。灰铸铁活塞过去在制冷压缩机中应用较广，但由于铸铁活塞的质量大且导热性能差，因此，近年来系列制冷压缩机的活塞都采用铝合金活塞。铝合金活塞的优点是质量轻、导热性能好，表面经阳极处理后具有良好的耐磨性。但铝合金活塞比铸铁活塞的机械强度低、耐磨性差也差。活塞销活塞销-活塞销是用来连接活塞和连杆小头的零件，在工作时承受复杂的交变载荷。活塞销的损坏将会造成严重的事故，故要求其有足够的强度、耐磨性和抗疲劳、抗冲击的性能。因此，活塞销通常用 20 号钢、20Cr 钢或 45 号钢制造。(a)斜面式油环 (b)槽式油环图 5-5 油环的布油及刮油作用 活塞环活塞环-活塞环包括汽环和油环。汽环的主要作用是使活塞和汽缸壁之间形成密封，防止被压缩蒸气从活塞和汽缸壁之间的间隙中泄漏。为了减少压缩汽体从环的锁口泄漏，多道汽环安装时锁口应相互错开。油环的作用是布油和刮去汽缸壁上多余的润滑油。汽环可装一至三道，油环通常只装一道且装在汽环的下面，常见的油环断面形状有斜面式和槽式两种，斜面式油环安装时斜面应向上。汽环的密封作用和油环的布油及刮油作用可用图 5-5 来说明。图 56 汽阀 图 57 轴封 、汽阀与轴封、汽阀与轴封：汽阀是压缩机的一个重要部件，属于易损件。它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输汽量、功率损耗和运转的可靠性。汽阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排气阀各启闭一次，从而控制压缩机并使其完成吸气、压缩、排气等四个工作过程。由于阀门启闭工作频繁且对压缩机的性能影响很大，因此汽阀需满足如下要求：气体流过阀门时的流动阻力要小，要有足够的通道截面，通道表面应光滑，启闭及时、关闭严密，坚韧、耐磨，工作可靠。轴封轴封-轴封的作用在于防止制冷剂蒸汽沿曲轴伸出端向外泄漏，或者是当曲轴箱内压力低于大气压时，防止外界空气漏入。因此，轴封应具有良好的密封性和安全可靠性、且结构简单、装拆方便、并具有一定的使用寿命。轴封装置主要有机械式和填料式两种。目前常用的机械式轴封主要有摩擦环式和波纹管式。其中，国产系列活塞式制冷压缩机大都采用摩擦环式轴封，这种轴封由活动环(摩擦环）、固定环、弹簧及弹簧座、压圈和两个“”形耐油橡胶圈所组成，如图 57 所示。活动环槽内嵌一橡胶密封圈并与活动环一同套装在轴上，在弹簧力和压圈的作用下，活动环与橡胶圈一同被压紧在轴上且使活动环紧贴在固定环上。工作时弹簧座与弹簧、轴上橡胶密封圈及活动环随同曲轴一起转动，固定环及其上的橡胶圈则固定不动。故工作时活动环和固定环作相对运动，紧贴的摩擦面起防止制冷剂往外泄漏的密封作用，轴上橡胶圈用来密封轴与活动环之间的间隙，固定环上的耐油橡胶密封圈起防止轴封室内润滑油外泄的作用。、能量调节装置、能量调节装置：在制冷系统中，随着冷间热负荷的变化，其耗冷量亦有变化，因此压缩机的制冷量亦应作必要的调整。压缩机制冷量的调节是由能量调节装置来实现的，所谓压缩机的能量调节装置实际上就是排气量调节装置。它的作用有二，一是实现压缩机的空载启动或在较小负荷状态下启动，二是调节压缩机的制冷量。压缩机排气量的调节方法有：顶开部分汽缸的吸气阀片；改变压缩机的转速；用旁通阀使部分缸的排气旁通回吸气腔，这种方法用于顺流式压缩机；改变附加余隙容积的大小。顶开汽缸吸气阀片的调节方法是一种广泛应用的调节方法，国产系列活塞式制冷压缩机，均采用顶开部分汽缸吸气阀片的输气量调节装置，如图 58 所示。图 58 卸载机构构造原理 顶开部分汽缸吸气阀片的输气量调节装置的原理很简单，即用顶杆将部分汽缸的吸气阀片顶起，使之常开，使活塞在压缩过程中，压力不能升高，吸入蒸汽又通过吸气阀排回吸气侧，故该汽缸无排气量，从而达到调节输气量的目的即能量调节。顶开吸气阀片能量调节装置可分为执行机构、传动机构和油分配机构三部分，主要由油分配阀、油缸、油活塞、拉杆、转动环、顶杆和弹簧等部件组成。拉杆上有两个凸圆，分别嵌在两个汽缸套外部的转动环中。若不向油缸中供油，由于油活塞左侧弹簧的作用，油活塞处于油缸的右端位置，汽缸套外部的顶杆都是处在转动环斜槽的最高位置，将吸汽阀片顶开，于是该汽缸卸载(图 58a)。当压力油经油分配阀向油缸供油时，因油压的作用，克服弹簧力使油活塞及拉杆向左移动，并通过拉杆上的凸圆使转动环转动一定角度，相应地使顶杆在顶杆弹簧作用放下而下滑到斜槽的最低处(图 58b)，这时吸汽阀片在重力和弹簧力作用下降落在阀座上并可以自由启闭，则该汽缸处于工作状态。压缩机起动时，由于机器尚未转动，油压为零，因而全部汽缸的吸汽阀片都被顶杆顶开，汽缸不起压缩作用，从而实现了空载启动。我国系列活塞式制冷压缩机，以两个汽缸为一组，即每一个油活塞和拉杆控制两个汽缸。8AS12.5 型压缩机的油分配阀上标有 0、1/4、1/2、和 1 五个挡位，也就是说可以根据制冷量的需要，使制冷量按 0、25、50、75及 100来进行调节。利用卸载装置来调节压缩机的制冷量，比采用温度控制器和低压继电器来控制压缩机的停、开要好得多。特别是大功率的电动机，停开过于频繁是电源所不允许的。5-3 离心式制冷压缩机5-3 离心式制冷压缩机 一、离心式制冷压缩机的构造与工作原理一、离心式制冷压缩机的构造与工作原理 但它的工作原理与活塞而是依靠动能速旋转的工作轮列占地面积少台结构一定的离心式制大来经过不断改进，用于空调的离心式制冷压缩机，1、轴 2、轴封 3、工作轮 4、扩压器 5、蜗壳 6、工作轮叶片 7、扩压器叶片 图 59 单级离心式制冷压缩机 离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。式压缩机有根本的区别，它不是利用汽缸容积减小的方式来提高汽体的压力，的变化来提高汽体压力。离心式压缩机具有带叶片的工作轮，当工作轮转动时，叶片就带动汽体运动或者使汽体得到动能，然后使部分动能转化为压力能从而提高汽体的压力。这种压缩机由于它工作时不断地将制冷剂蒸汽吸入，又不断地沿半径方向被甩出去，所以称这种型式的压缩机为离心式压缩机。其中根据压缩机中安装的工作轮数量的多少，分为单级式和多级式。如果只有一个工作轮，就称为单级离心式压缩机，如果是由几个工作轮串联而组成，就称为多级离心式压缩机。在空调中，由于压力增高较少，所以一般都是采用单级，其它方面所用的离心式制冷压缩机大都是多级的。单级离心式制冷压缩机的构造主要由工作轮、扩压器和蜗壳等所组成，如图 59 所示。压缩机工作时制冷剂蒸汽由吸汽口轴向进入吸汽室，并在吸汽室的导流作用引导由蒸发器(或中间冷却器)来的制冷剂蒸汽均匀地进入高3(工作轮也称叶轮，它是离优点：，重量较活塞式轻 58 倍。工作可靠、运转平稳、心式制冷压缩机的重要部件，因为只有通过工作轮才能将能量传给汽体)。汽体在叶片作用下，一边跟着工作轮作高速旋转，一边由于受离心力的作用，在叶片槽道中作扩压流动，从而使汽体的压力和速度都得到提高。由工作轮出来的汽体再进入截面积逐渐扩大的扩压器4(因为汽体从工作轮流出时具有较高的流速，扩压器便把动能部分地转化为压力能，从而提高汽体的压力)。汽体流过扩压器时速度减小，而压力则进一步提高。经扩压器后汽体汇集到蜗壳中，再经排气口引导至中间冷却器或冷凝器中。二、离心式制冷压缩机的特点与特性、离心式制冷压缩机的特点与特性 离心式制冷压缩机与活塞式制冷压缩机相比较，具有下 (1)单机制冷量大，在制冷量相同时它的体积小，(2)由于它没有汽阀活塞环等易损部件，又没有曲柄连杆机构，因而噪音小、操作简单、维护费用低。(3)工作轮和机壳之间没有摩擦，无需润滑。故制冷剂蒸汽与润滑油不接触，从而提高了蒸发器和冷凝器的传热性能。(4)能经济方便的调节制冷量且调节的范围较大。(5)对制冷剂的适应性差，一冷压缩机只能适应一种制冷剂。于大制冷量，一般都在 2530 万单机制冷量可以小到 10 万大卡时左右。(6)由于适宜采用分子量比较大的制冷剂，故只适用卡时以上。如制冷量太少则要求流量小，流道窄，从而使流动阻力大，效率低。但近年 r2C 1C 1 2RR 2 2U U2C 2C 量与冷凝温度、蒸发温度的关系。由物理学可知，回转体的动量矩的变化等于外力矩，则 两边1)功率 N 为：轮给予 T=m(C2UR2-C1UR1)都乘以角速度，得 T=m(C2UR-C2也就是说主轴上的外加1UR N=m(U C-U C22U1 上式两边同除以m则得叶1U)单位质量制冷剂蒸汽的功即叶轮的理论能量头。离心式制冷压缩机的特性是指理论能量 W=U头与流量之间变化关系，也可以表示成制冷 因为进口C1U0）又C2U=U2-C2rctg C2r=V1/(A22)故有 3/s）分别为叶轮入口和出口处的蒸汽比容（m3/kg）2常量，则理论能量的特性，宜采用分子量比较大的制冷剂，目前离心式制冷机所用制冷压缩机则采用丙烯、乙烯作为制冷剂，能保持稳定。但是制冷机的负荷总况而变化的，因此为了适应用户对冷负荷变化的需要和安全最经济有效2C2U-U1C1UU2C2U （V 式中：V叶轮吸入蒸汽的容积流量（m12 A2、U2叶轮外缘出口面积(m)与圆周速度(m/s)叶片安装角 由上式可见，理论能量头W与压缩机结构、转速、冷凝温度、蒸发温度及叶轮吸入蒸汽容积流量有关。对于结构一定、转速一定的压缩机来说，U、A、皆为22头W仅与流量V、蒸发温度、冷凝温度有关。按照离心式制冷压缩机的制冷剂有 F11F12、F22、F113 和 F114 等。我国目前在空调用离心式压缩机中应用得最广泛的是 F11 和 F12，且通常是在蒸发温度不太低和大制冷量的情况下，选用离心式制冷压缩机。此外，在石油化学工业中离心式的只有制冷量特别大的离心式压缩机才用氨作为制冷剂。三、离心式制冷压缩机的调节 三、离心式制冷压缩机的调节 离心式制冷压缩机和其它制冷设备共同构成一个能量供给与消耗的统一系统。制冷机组在运行时，只有当通过压缩机的制冷剂的流量与通过设备的流量相等时，以及压缩机所产生的能量头与制冷设备的阻力相适应时，制冷系统的工况才是随外界条件与用户对冷量的使用情经济运行，就需要根据外界的变化对制冷机组进行调节离心式制冷机组制冷量的调节有：1改变压缩机的转速；2采用可转动的进口导叶；3改变冷凝器的进水量；4进汽节流等几种方式，其中最常用的是转动进口导叶调节和进汽节流两种调节方法。所谓转动进口导叶调节，就是转动压缩机进口处的导流叶片以使进入到叶轮去的汽体产生旋绕，从而使工作轮加给汽体的动能发生变化来调节制冷量。所谓进汽节流调节，就是在压缩机前的进汽管道上安装一个调节阀，如要改变压缩机的工况时，就调节阀门的大小，通过节流使压缩机进口的压力降低，从而实现调节制冷量。离心式压缩机制冷量的调节的方法就是改变进口导叶角度，以改变蒸汽进入叶轮的速度方向(C1U)和流量V。但流量V必须控制在稳定工作范围内，以免效率下降。5-4 螺杆式制冷压缩机5-4 螺杆式制冷压缩机 螺杆式制冷压缩机和活塞式制冷压缩机在汽体压缩方式上相同，都属于容积型压缩机，也就是说它们都是靠容积的变化而使气体压缩的。不同点是这两种压缩机实现工作容积变化W=1 ctg)A22U2 的方式不同。螺杆式制冷压缩机是利用置于机体内的两个具有螺旋状齿槽的螺杆相啮合旋转及其与机体内壁和吸、排气端座内壁的配合，造成齿间容积的变化，从而完成气体的吸入、压缩积，效率高，无吸、排气阀装置等易损件。因此，目前螺杆式制冷压缩机已无级调节等，在压缩机行业得到迅速发展及应用。由于螺杆制冷压缩组织国内有关厂家共同开发研制，于1974年下达联合量生产，开始了我国螺杆式压缩机的生产。及排出过程。螺杆式压缩机可分为无油式和喷油式两种。无油螺杆压缩机本世纪 30 年代问世时主要用于压缩空气，50 年代才用于制冷装置中。60 年代出现了气缸内喷油的螺杆式制冷压缩机，性能得到提高。近年来，随着齿形和其他结构的不断改进，性能又有了很大提高。再加上螺杆式压缩机无余隙容成为一种先进的制冷压缩机，特别是喷油式螺杆压缩机已是制冷压缩机中主要机种之一，得到了广泛的应用。螺杆式压缩机是一种高速回转的容积式压缩机，通过工作容积缩小进行气体压缩，除了两个高速回转的螺杆转子外，没有其它运动部件，具有回转式压缩机（如离心式压缩机）和往复式压缩机（如活塞式压缩机）各自的优点，如体积小重量轻、运转平稳、易损件少、效率高、单级压比大、能量机单级有较大的压缩比及宽广的容量范围，故适用于高、中、低温各种工况，特别在低温工况及变工况情况下仍有较高的效率，这一优点是其它机型（如吸收式、离心式等）不具备的。因此，螺杆式制冷压缩机被广泛用于空调、冷冻、化工、水利等各个工业领域，是制冷领域特别是工业制冷领域的最佳机型。由于螺杆制冷压缩机属于容积式压缩机，适用于NH3（氨）、R22（氟利昂22）等各种制冷工质，不需要对机器结构作任何改变，所以一般认为螺杆式制冷压缩机不存在困扰制冷界的CFCS工质替代问题。我国的螺杆式压缩机最早由合肥通用所设计任务书，45个行业厂家同时研制，最后只有武冷厂一家在研制，1978年，武冷厂成功地运行了国产第一台螺杆式压缩机KA20C（现型号LG20A），并于1979年率先通过部级鉴定，八十年代初投入批吸气 4(a)螺杆式制冷压缩机结构简图 (b)螺杆式制冷压缩机结构立体图 1吸汽端座 2机体 3螺杆 4排气端座 5能量调节阀 图 510 螺杆式制冷压缩机一、螺杆式制冷压缩机的总体构造与工件原理、螺杆式制冷压缩机的总体构造与工件原理 螺杆式制冷压缩机主要由机壳、转子、轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置等组成，如图510 所示。下面介绍我国具有代表性的螺杆式制冷压缩机，以武汉新世界制冷工业有限公司产品为例。1、螺杆型制冷压缩机 螺杆 I 型压缩机垂直剖面图 螺杆 I 型压缩机水平剖面图 1.阴转子 列制冷压缩机是我国最早开发并广泛使用的第一代螺杆式制冷压缩机，具有气通道和转子的啮合回转而完成吸气、压缩、排气三个过程，转子部的滑阀装置除完成能量调节功能外，还保证压缩机空载起动。主轴承采用滑动轴承，装在吸、排气端座上，必须用润滑，同时，也对转子主轴颈表面硬度提出了较高的要求。内容积比可调节机构属于武新制冷公司国际首创，或等容膨胀损失功，可使压缩机运行在最省功状态，压缩机上。LG12.5和LG25螺杆式制冷压缩机是固定排气口，内容（不同压力比）而配备了种不同的内容积比滑阀，时内压力不能同步变化而增加了压缩机的功耗。目前、国内的开启式用于制冷螺杆压缩机生产厂家主要有冷、烟冷2、螺杆III(II)型制冷压能量指示 2.滑阀 3.联轴器4.阳转子5.机体 6.平衡活塞 7 螺杆型系八十年代螺杆式制冷压缩机的典型结构，一对转子装入由吸气端座、机体、排气端座组成的机壳中，通过特殊的吸排下一个较大的油泵进行强制而充分地 它克服了内外压力不等时的等容压缩它最先应用在LG20和LG16螺杆式制冷积比不能调节，为适应不同工况供用户订货时选用一种，当外压比变化3家：武冷、大冷、烟冷，大供应市场仍为型压缩机，武冷已基本不生产型压缩机。缩机 螺杆 III(II)型压缩机垂直剖面图 螺杆 III(II)型压缩机水平剖面图 1.油活塞 2.吸气过滤网 3.滑阀 4联轴器 5.阳转子 6.机体 7.平衡活塞 8.能量测定装置 9.阴转子 螺杆II型制冷压缩机是武新制冷公司瞄准国外先进水平在1994年开始研制开发、1996年全部完成系列化的第二代开启式螺杆制冷压缩机，严格地说，II型制冷压缩机是一个过渡产品，主要针对型压缩机上的很多缺陷作了重大改进而没有改变螺杆的核心型线，主要原因是武新制冷公司想走一个比螺杆II型制冷压缩机在结构上采用了多项先进技术：轴向定位及径向支撑全部采用高质量进口滚动轴承，转子精确定位，轴颈无磨损，额定寿命40000h。由于轴承精确定位使得转子装配间隙减小，实测其容积效率高于I型机，相同工况下的制冷量比螺杆I型压缩机高出23%；采用最新结构的机械密封，密封压力可达2.5MPa，确保使用寿命；润滑系统在机器运转时由高低压压差供油，一个小油泵仅在开机前提供预润滑油，油泵故障率极低；能量调节滑阀及内容积比调节机构均由微机自动控制，保证压缩机在高、中、低温各种工况下均运行在效率最高点，运行更经济，便于实现自动化控制。内容积比可调在国外已普遍被采用，在国内仅我公司采用此项新技术；吸气过滤器布置在机体内，吸排气截止阀和吸排气止逆阀合二为一，成为最新结构的止回式截止阀。这一切使机器的结构更紧凑，外形更美观。上述新技术使整个压缩机的技术水平得到了提升，台阶。为了快速赶上国外先进水平，接受的情况下，于1997开始研制型螺杆式压缩机，型螺杆式压缩机是在型压缩机的基础上着重改变了两项内容，、LG20、LG20T、LG25D、LG25 相交的横 8 字形，与置于其内的两个啮合转子的外圆柱面相适合。较稳健的产品开发之路。使武新制冷公司的产品迈上了一个新武新制冷公司在型压缩机已全面推向市场并已被市场年第一它采用了武新制冷公司与西安交通大学合作开发的具有国际先进水平的第三代螺杆转子型线，使压缩机的效率提高了58%；第二它改变了传统的转子长径比设计，开发了短导程及特长导程压缩机，由型压缩机只有LG16、LG20、LG25三种变为型压缩机有LG16D、LG16、LG20D、LG25T、LG31.5、LG31.5T十种，可以方便客户选型。还值得一提的是，武新制冷公司在螺杆III型压缩机的研制、开发过程中，全部采用专用软件进行各种型线参数、热力性能计算、动力分析、几何特性计算、受力计算、工作过程模拟、刀具刃形计算，使压缩机的设计、开发能力与水平也同时达到了世界先进水平。机壳机壳：般为剖分式，由机体、吸气端座及排气端座等三部分用螺栓连接组成。机体内腔横断面为双圆 转子：转子：一对互相啮合的螺杆，其上具有特殊的螺旋齿形。其中凸齿形的称为阳转子，凹齿形的称为阴转子。阳转子与阴转子的齿数比，一般为 4:6(大流量的压缩机齿数比可为3:4，当压缩比高达 20 时，齿数比可采用 6:8)目况下，阳转子与电动机直接连接，称为主动转子，前也有很多采用 5:6、5:7 齿数比。多数情阴转子为从动转子，故阳转子多为四头右旋，315、355、510mm 等 8 种，其长径比阴转子多为六头左旋。为了使螺杆式制冷压缩机系列化，零件标准化和通用化，我国确定的螺杆的公称直径系列有为 100、125、160、200、250、分别有1.14、1.5、1.65、1.94 几种，武新制冷公司产品将1.14 称为短导程、1.5 称为正常导程（因我国的国标型线导程为 1.5）、1.94 称为特长导程。几种型线的介绍：JB2780 齿形 XBY齿形 WL-C型线 我属首创转子在5：6，基其它转WL作开发缩机中，它具有以下优点：a.组成齿曲线均为圆弧或圆弧包络线，接触线短，啮合平稳，密封性好，效率高；b.各组成齿曲线间光滑连接，型线上无尖点，便于加工和检测，流线性好，噪声低；c.节圆处点啮合,整个啮合线均可形成油膜；d.采用双边不对称型线设计方案，阴阳转子直径调整方便，转子间力矩分配合理，振动小；e.齿高半径和齿顶高合理，面积利用系数大，输汽量和制冷量提高；f.阴阳转子直径相差不大，转子刚度接近，承载能力高，可用于压差和压比较大的工况。JB2780齿形：单边不对称圆弧摆线齿形是国标准齿形，它具有泄漏三角形极小的特点，于国际第二代齿形。XBY齿形：新型单边不对称圆弧齿形是我公司高效专利齿形，它具有：.齿形光滑无尖点棱角，气流扰动损失小；.接触线缩短，泄漏损失小；.两整个接触线上均存在速度差，密封效果好；.采用的齿数比，使得传速比增大，阴阳转子转速差缩小元容积之间的压力差减小，因而泄漏减少等优于子齿形的独特优点，属于国际第三代齿形。-C型线：WL-C型线是武冷与西安交通大学合的新一代型线，已全面应用于武冷第三代螺杆压 轴承与轴封轴承与轴封：螺杆式型制冷压缩机的阴、轴承支承。主轴承用柱销正确安装固定在吸各装有两只，以承受一定的轴内力。（了四个圆柱滚动轴承代替了型制冷压缩力球轴承。螺杆式制冷压缩机的轴封也多采用弹簧式或波纹管式机械密封，靠联轴器端轴上。一般承压为 2.5MPa，国内轴兰公司在天津独资企业，另一家为民营的丹生产的轴封，可以保证压缩机的长期行平衡活塞平衡活塞：由了结构上的差异，因吸、排气侧之间的压力差所引起的，作用在阳转子上的轴向合力阴转子上的轴向合力大得多。因此，阳转子上除装设止推轴承外，还增设油压平衡活塞，以减轻阳转子对滑动轴承端面的负荷，减轻止推轴承所承受的轴向力。能量调节装置。能量调节装置：油缸、油活塞、四通换向阀及油管路等组成。活塞装在气缸壁部两圆交汇处，改变滑阀的位置，即可起调节制冷量的作用。螺杆式制冷压缩机工作时，齿间基元容积中完成吸汽，压缩和排气过程，其具体 阳转子均由滑动轴承(主轴承)和向心推力球、排气端座内，止推轴承在排气侧阳、阴转子上）制冷压缩机全部采用进口的滚动轴承，他采用机的滑动轴承，采用四点角接触球轴承代替向心推安装在主动转子封生产厂家最好的有两家，一家为英国克东克隆公司，武新制冷公司产品均采用上述两家。运，比作用在由滑阀、下 作周期性变化，从而使汽体沿转子轴向移动过工作过程如下：程图 512 工作容积、气体压力与阳转子转角的关系 a、吸气过程 b、压缩过程 c、排气过程 图 511 转子的工作过程 螺杆式制冷压缩机压缩原理：螺杆式制冷压缩机压缩原理：螺杆式制冷压缩属于容积式制冷压缩机，它利用一对相互啮合的阴阳转子在机体内作回转运动，周期性地改变转子每对齿槽间的容积来完成吸气、压缩、排气过程。1、吸气过程、吸气过程 当转子转动时，齿槽容积随转子旋转而逐渐扩大，并和吸入口相连通，由蒸发系统来的气体通过孔口进入齿槽容积进行气体的吸入过程。在转子旋转到一定角度以后，齿间容积越过吸入孔口位置与吸入孔口断开，吸入过程结束。2、压缩过程、压缩过程 当转子继续转动时，被机体、吸气端座和排气端座所封闭的齿槽内的气体，由于阴、阳转子的相互啮合和齿的相互填塞而被压向排气端，同时压力逐步升高进行压缩过程。3、排气过程、排气过程 当转子转动到使齿槽空间与排气端座上的排气孔口相通时，排出，完成排气过程。间里的工作循环都要出现以上三个过程，在压缩机高速运转时，几对齿槽的工作容积重复进行吸气、压缩和排气循环，从而使压缩机的输气连续、平稳。二、螺杆式制冷压缩机的能量调节及内压比调节 二、螺杆式制冷压缩机的能量调节及内压比调节 螺杆式制冷压缩机的能量调节及内压比调节有多种方法，但目前应用得最广泛的是滑阀调节，因为它能使螺杆式制冷压缩机的制冷量在 10100之间无级调节。滑阀调节的基本原理是通过滑阀的移动改变转子的有效工作长度(即改变压缩机阴、阳转子齿间工件容积)，以达到能量调节的目的。滑阀装在气缸壁下部两圆交汇处，与两转子外圆柱面紧密配合。（螺杆式制冷压缩机属于容积式压缩机，具有内压缩这一特性，有一定内压比，而压缩机的工作范围又极其广泛，其工作压力比（冷凝压力/蒸发压力）即外压力比随工况而定，这就要求螺杆制冷机的内压力比随之变化，使螺杆式制冷机的内压力比接近或等于外压比，使机器的耗功最小，运转最经济，否则将形成一个等容压缩或等容膨胀过程，使压缩机耗功增加。当内压力与外压力的差值愈大，多消耗的功也愈大。因此，为了使机器能长期经济运转，必须调节机器的内容积比，使内压力比接近或等于外压力比。外压比的计算公式为：冷凝压力 排气压力（表压）0.1 外压力比 =蒸发压1 内容积比的调节机构主要由电磁(或手动)换向阀、内容积比滑阀组成，如图所示，内递杆和直线电位器组成，图中 L1 为滑阀排气口的大小，它3 孔口进塞左边的油缸内，该活塞右边的油从 SC4 孔口流出后经换向阀的 B、T 孔口孔口后经 SC4 孔口进入内容积比活塞，该活塞左边的油从 SC3 孔口流出后经换向阀的 A、T 孔口后流向回油管回容出来，当活塞到达油缸的最右端时，排气口最小，内容积比为最大值 5，当该气体被压出并自排气法兰口由于每一齿槽空一）内容积比调节 一）内容积比调节 力 吸气压力（表压）0.容积比的测定机构主要由位移传的大小即决定了机器的内容积比的大小。当控制盘上发出增大内容积比的信号时，换向阀中孔口 P 和孔口 A 连通，从油滤器来的高压油先后通过换向阀的 P、A 孔口后经 SC入内容积比活后流向回油管回到压缩机中，则内容积比活塞在前后压差的作用下带动内容积比滑阀向右移动，排气口 L1 逐渐减少。反之，当减少内容积比时，换向阀中孔口 P 和孔口 B 连通、T 和 A连通，从油滤器来的高压油先后通过换向阀的 P、B右边的油缸内到压缩机中，内容积比活塞在前后压差的作用下带动内容积比滑阀向左移动,排气口 L1 逐渐增大。滑阀的位置由位移传递杆传感到电位器,电位器上测出的电阻值经处理后转换为内比的数值显示 滑阀到达左止点时，内容积比为最小值 2.5。内容积比可在 2.55 范围内实现无级调节。（二）能量调节（二）能量调节 能量调节机构主要由电磁(或手动)换向阀，能量调节油活塞和能量调节滑阀组成。能量的测定机构主要由螺旋杆和旋转电位器组成，如图所示。增载时，从油滤器来的高压油先后过换向阀的 P、A 孔口后经 SC2 孔口进入能量活塞右边的油缸内，该活塞左边的油从 SC滑阀向左移动，当滑阀靠紧可调滑阀时，压缩此时设备能量最小，为全负荷的 15，故压缩机的制冷量可在 15100之间无级调旋杆传递到旋转电位器，经处理后转换为能量百分数显示出来。通1 孔口流向压缩机回油孔口，则能量活塞带动能量机为全负荷，控制盘上能量显示为 100，此时工作腔有效长度为转子全长 L3。反之，当减载时，滑阀同理向右移动，工作腔的气体从滑阀与内容积比滑阀之间的空腔回流到吸入端，工作腔有效长度为 L2，设备即在部分负荷下运转，滑阀右移到右止点时，则 L2 达到最小值，节，能量滑阀所在位置经螺注意：能量滑阀的移动范围与内容积比滑阀的位置有关。当内容积比调到最小时，能量滑阀的移动范围最大，这种情况下当能量滑阀靠紧可调滑阀即压缩机全负荷时，控制盘上显示的能量百分数为 100%。当内容积比调到最大值时，能量滑阀的移动范围最小，这种情况下当压缩机全负荷时控制盘上显示的相对能量百分数将低于 100%，但此时压缩机的实际能量为 100%（即绝对能量百分数）。对手动机型，控制盘上只显示相对百分数。三、三、开启式螺杆制冷压缩机技术参数开启式螺杆制冷压缩机技术参数 螺杆 I 型、II 型制冷压缩机技术参数 螺杆 I 型、II 型制冷压缩机技术参数 LG10ALG12.5ALG12.5-1A LG16ALG16IIALG20ALG20IIALG25ALG25IIA LG31.5-1ALG35.5ALG10FLG12.5F LG12.5-1