目前,螺杆式、离心式和往复式是三种*常见的压缩机类型,它们在工作原理、结构特点、性能参数和应用范围等方面存在显著差异。本文将全面介绍这三类压缩机的基本情况,并进行细致的对比分析,以供从业者参考选型。
螺杆压缩机主要由一对啮合的男女螺杆转子组成。工作时,电机带动男螺杆高速旋转,通过同步齿轮驱动女螺杆反向转动。气体由吸气口进入螺杆间的腔体,随转子旋转不断向排气口移动,同时腔体容积逐渐缩小,气体受到压缩,*终以高压状态排出。
(1) 螺杆转子:采用非对称型线设计,材质多为球墨铸铁,表面经磷化或氮化处理,具有良好的密封性和耐磨性。
(2) 滑阀:通过控制滑阀的轴向位移,可在一定范围内实现无级容量调节,并优化吸排气相位角。
(3) 轴承:多采用圆柱滚子轴承,配合弹性衬垫,有效承载径向和轴向载荷。
(4) 油分离器:利用高效油气分离元件,从排气中分离出99%以上的液态冷冻油。
(5) 同步齿轮:保证男女转子以相同转速反向旋转,并传递扭矩。
(1) 结构紧凑,体积小,重量轻。单机容量可达1000kW以上,广泛应用于大型工业和商用领域。(2) 转速高,通常在3000~30000rpm,制冷量大。配合变频调速,实现宽范围无级能量调节。(3) 过压能力强,排气压力可达2.5MPa,适用于热泵、地源热泵等高压工况。(5) 吸气过热度要求不高,一般5~15℃即可,系统匹配性好。(3) 螺杆转子存在泄漏间隙,容积效率略低于往复式。
(1) 中央空调:办公楼、商场、宾馆等大型公共建筑的集中空调系统。(2) 工业制冷:化工、冶金、印刷等行业的工艺冷却及大型冷库。(3) 冷冻冷藏:超市、食品厂的展示柜和速冻隧道。(4) 热泵热水:宾馆、游泳池等场所的生活热水制取。(5) 轨道交通空调:高铁、地铁车辆空调及站台环境控制。
离心压缩机的核心部件是高速旋转的叶轮。气体经进气导叶引入叶轮,在离心力作用下沿流道加速流动,动能显著增加。气体离开叶轮后,经扩压器将动能转化为压力能,从而实现升压。多级串联可获得更高的压比。
(1) 叶轮:采用三维空间曲面型线,通常铸造成整体式封闭叶轮,材质多为铝合金。大型机组配置2~4个并联叶轮。(2) 可调进气导叶:通过液压缸或步进电机调节导叶角度,实现0~100%的连续容量调节。(3) 轴承:多采用可倾瓦推力轴承+套筒式径向轴承,配合电磁悬浮轴承,实现无油润滑。(4) 密封系统:采用非接触式迷宫密封、碳刷密封或机械密封,防止气体泄漏。(5) 防喘振系统:包括可调喘振小孔、抽吸回路等,抑制喘振,扩大稳定运行范围。
(1) 风量大,单机容量可达5000kW以上,适合大型工业用户。(2) 体积流量调节范围宽,通常在10%~105%,满足各工况要求。
往复式压缩机主要由活塞在气缸内做往复运动而工作。活塞由曲轴连杆机构驱动,向下运动时,吸气阀打开,气缸内形成低压,吸入低压蒸气;活塞上行时,吸气阀关闭,气体被压缩继续。(1) 气缸:通常采用铸铁材质,内壁经硬质合金喷涂或镶嵌衬套,具有优良的耐磨性和密封性。(2) 活塞:带有压缩环和油环,材质多为铝合金,表面经阳*氧化或喷涂处理。(3) 曲轴连杆:采用球墨铸铁或锻钢材质,经淬火和磨削加工,保证强度和刚度。(4) 吸排气阀:多为簧片阀或蝶阀,通过弹簧实现自动开启和关闭。(5) 润滑系统:设有机油泵和油道,为运动部件提供充分的润滑和冷却。
(1) 压缩比高,单级压比可达10以上,适用于制冷剂种类广泛,包括氟利昂、氨等。(3) 调节方式多样,可通过转速控制、气缸间歇运行等实现容量调节。(5) 可靠性高,使用寿命长,小型机组可免维护运行。(4) 吸气过热度要求较高,系统匹配性欠佳。
4、主要应用
(4) 工艺制冷:塑料机械、激光设备等小型冷却系统。离心机容量*大,可达5000kW以上;螺杆机次之,在1000kW左右;活塞机容量相对较小,但灵活性*佳。活塞机压比*高,可达10以上;螺杆机次之,在5左右;离心机压比*低,单级不超过3。活塞机*高,在85%以上;螺杆机次之,在80%左右;离心机*低,通常在70%以下。离心机采用可调进气导叶,调节范围*宽;螺杆机靠滑阀调节,范围较窄;活塞机需变转速控制,调节*不便。活塞机适用范围*广,包括氟利昂、氨等;螺杆机主要用于氟利昂;离心机只适合氟利昂。螺杆机*高,振动小,寿命长;离心机次之;活塞机*差,故障率高。离心机*低,转子动平衡性好;螺杆机略高,齿轮啮合有噪音;活塞机*高,气流脉动明显。离心机*低,机械效率高;螺杆机次之;活塞机*高,往复损耗大。参考文献:
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[2] 郝际平. 制冷原理与设备[M]. 北京:高等教育出版社,2007.
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[4] 蒋智亚. 离心式制冷压缩机性能分析与优化设计[D]. 西安交通大学,2014.
[5] 王如竹,武传福,范秋林. 螺杆压缩机设计原理[M]. 北京:机械工业出版社,2008.
转载自 HETA 制冷空调换热器
