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渦旋壓縮機(jī)簡介 2020 3 30 渦旋壓縮機(jī)工作原理 低壓腔 中壓腔 高壓腔 中央排氣口 渦旋壓縮機(jī)是怎樣工作的 渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展歷史 1905年法國人LeonCreux提出渦旋機(jī)械的工作原理 并申請美國專利 但是由于零件的精度要求與軸向力的平衡制約了其產(chǎn)業(yè)化 70年代 高精度數(shù)控銑床的涌現(xiàn)和世界能源危機(jī)的加劇 促進(jìn)了渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展 在1972年美國的ArthurDLittle公司成功開發(fā)出壓縮氦氣的渦旋壓縮機(jī) 并應(yīng)用在遠(yuǎn)洋海輪上 標(biāo)志著渦旋壓縮機(jī)實用化年代的到來 80年代 渦旋壓縮機(jī)首先在空調(diào)壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域取得商業(yè)應(yīng)用 81年 三電 三菱重工推出汽車空調(diào)用渦旋壓縮機(jī) 83年 日立推出柜式空調(diào)用全封閉渦旋壓縮機(jī) 87年 谷輪開始生產(chǎn)空調(diào)壓縮機(jī) 90年代 渦旋壓縮機(jī)的系列化產(chǎn)品相繼問世 日本松下電器公司生產(chǎn)出家用空調(diào)用小型全封閉壓縮機(jī) 東芝公司推出列車空調(diào)用壓縮機(jī) Carrier公司推出在冷水機(jī)組上并聯(lián)使用的渦旋壓縮機(jī) 渦旋空氣壓縮機(jī)也得到一定的發(fā)展 空調(diào)壓縮機(jī)國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè) 優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單 體積小 重量輕 與活塞壓縮機(jī)比 零件減少90 體積減小40 重量減輕15 無吸排氣閥 減少了易損件 降低吸排氣阻力損失 降低噪音與振動 易于實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速無余隙容積 容積效率提高不直接接觸 采用油膜密封 摩擦損失小 機(jī)械效率高多壓縮室同時工作 工作連續(xù) 壓縮力矩變化平穩(wěn)缺點 精度要求高 形位公差都在微米級無排氣閥 變工況性能欠佳工作腔不易實施外部冷卻 壓縮過程的熱量難排出 因此只能夠壓縮絕熱指數(shù)小的氣體或者內(nèi)冷卻大排量渦旋壓縮機(jī)難實現(xiàn) 受齒高限制 排量大直徑大 不平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量增大 機(jī)器不緊湊且重量增加 渦旋壓縮機(jī)特點 效率高的特點 與其他結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)相比 渦旋式壓縮機(jī)無余隙容積 所以容積效率高 高精密機(jī)加工設(shè)備 保證渦旋加工精度 泄漏小 低振動 低噪音特點 渦旋壓縮機(jī) 動盤旋轉(zhuǎn)一周時 吸氣 壓縮 排氣過程是連續(xù)進(jìn)行的 而且 各級壓力腔對稱分布 回轉(zhuǎn)速度低 因此 其旋轉(zhuǎn)一周時的壓縮扭力變化很小 左圖表示 往復(fù)式 旋轉(zhuǎn)及渦旋式壓縮機(jī)的扭力變化 渦旋壓縮機(jī)與其他壓縮機(jī)相比較之下 扭力變化幅度僅有1 10 非常小 所以其運(yùn)行時振動 噪音均很小 高可靠性特點 和其他壓縮機(jī)相比 渦旋壓縮機(jī)是連續(xù)吸氣 壓縮 排氣循環(huán)工作過程 因此 不需吸 排氣閥 從而無閥故障 壓縮不良 而具有更高的可靠性 高壓腔與低壓腔渦旋壓縮機(jī)的劃分 主要是對全封閉渦旋壓縮機(jī)中 電機(jī)所處在的工作環(huán)境溫度進(jìn)行區(qū)分 電機(jī)處于排氣側(cè) 殼體內(nèi)為排氣壓力 稱為高壓腔 一般以HITACHI為代表 電機(jī)處于回氣側(cè) 殼體內(nèi)為回氣壓力 稱為低壓腔 一般以COPELAND為代表 兩種結(jié)構(gòu)的渦旋壓縮機(jī) 與其結(jié)構(gòu)對應(yīng)具有相應(yīng)的特點 且各具優(yōu)缺點 高壓腔與低壓腔渦旋壓縮機(jī)特點 高壓腔渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu) 排氣口 吸氣口 定盤 動盤 機(jī)架 曲軸 電機(jī) 定 轉(zhuǎn)子 殼體 防自轉(zhuǎn)滑環(huán) 主軸承 內(nèi)置式過流 過熱保護(hù)器 壓差供油 低壓腔渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu) 排氣口 吸氣口 定盤 動盤 機(jī)架 曲軸 電機(jī) 定 轉(zhuǎn)子 殼體 防自轉(zhuǎn)滑環(huán) 主軸承 離心供油 殼體內(nèi)高低壓分隔板 高壓腔結(jié)構(gòu) 低壓腔結(jié)構(gòu) 優(yōu)點 具有較大的排氣緩沖容積 振動小 輸氣均勻吸氣預(yù)熱小 容積效率高 直接吸氣 潤滑得到可靠保證 可以采用壓力供油潤滑 壓縮機(jī)中可以有較多的潤滑油起良好的潤滑 冷卻及液體阻塞作用直接吸氣不存在液體制冷劑對潤滑油膜的破壞作用承受軸向氣體力的能力較好 螺釘只起緊固作用 吸氣段具有較大的緩沖容積電機(jī)的工作環(huán)境較好 低溫 低壓 殼體大部分低壓 氣密性及受力較好抗液擊的能力較強(qiáng) 對進(jìn)入管道中的異物 雜質(zhì)抵抗能力較強(qiáng) 高壓腔與低壓腔渦旋壓縮機(jī)特點對比 高壓腔結(jié)構(gòu) 低壓腔結(jié)構(gòu) 缺點 較小的吸氣緩沖容積 吸氣消音效果較差抗液擊的能力較差高壓殼體對氣密性及強(qiáng)度要求較高電機(jī)工作環(huán)境惡劣 直接吸氣容易因雜質(zhì) 異物損壞壓縮機(jī) 較強(qiáng)的吸氣預(yù)熱造成容積效率下降較小的排氣緩沖容積 噪音 振動較大壓縮機(jī)中油量必須嚴(yán)格控制 潤滑密封效果較差液體制冷劑有可能破壞潤滑油膜 造成軸承潤滑惡化殼體內(nèi)高 低壓腔的存在 增加了密封的難度 高壓腔與低壓腔渦旋壓縮機(jī)特點對比 影響EER主要因素 從制冷系統(tǒng)上說 降低冷凝溫度Tk和升高蒸發(fā)溫度T0都可以使EER上升采用高效的壓縮機(jī) 采用直流變頻壓縮機(jī)代替普通定速壓縮機(jī)或交流變頻壓縮機(jī)適當(dāng)加大冷凝器 加大室外機(jī)的風(fēng)量 使Tk下降 適當(dāng)加大蒸發(fā)器 加大室內(nèi)機(jī)的風(fēng)量 使T0上升 但加大內(nèi)外機(jī)風(fēng)量的同時要考慮風(fēng)機(jī)功率的增加 從整機(jī)上說 不一定是風(fēng)量越大EER越高利用高效的換熱器 例如用內(nèi)螺紋管代替光管 采用合適的管徑與流路等采用高效的直流電機(jī)代替交流電機(jī)冷媒充注量盡量少采用排量較大的變頻壓縮機(jī)代替排量較小的變頻壓縮機(jī) 以壓縮機(jī)的額定頻率來做制冷的主頻 能力不足 壓縮機(jī)是否過小 毛細(xì)管與冷媒量是否是最佳組合 室內(nèi)側(cè)與室外側(cè)風(fēng)量是否合理 兩器大小是否合理 功率過高與最大制冷跳停 外側(cè)風(fēng)量是否合理 冷凝器大小是否合理 冷凝器制作是否有問題 沒有脹緊 疊片 倒片 片距不對 是否冷媒過多或者毛細(xì)管過長 冷凝器流路設(shè)計不合理造成嚴(yán)重復(fù)熱 或流路半堵 降低冷凝器性能 凝露工況不合格低風(fēng)風(fēng)速是否定得過低 但風(fēng)速過高會造成吹水 室內(nèi)機(jī)是否漏風(fēng) 是否流路不均 嚴(yán)重偏流 冷媒是否不足 造成缺液蒸發(fā)室外機(jī)有冷媒流動聲毛細(xì)管組件用防振膠包住 在兩個管徑變化大的地方加過渡管 在過渡管處包防振膠等 異聲或噪音超標(biāo)如果是風(fēng)道的異聲 則要改變風(fēng)輪轉(zhuǎn)速 安裝位置或換風(fēng)輪 如果是制冷系統(tǒng)的異聲 則在固頻不合格處加配重塊或防振膠改變其固頻 在配管振動大的地方貼防振膠 在壓縮機(jī)排氣管上加消聲器 壓縮機(jī)包隔音棉 鈑金件上貼隔音棉等 問題與解決方法 壓縮機(jī)運(yùn)行中常見的故障 缺油與潤滑不足損壞電機(jī)損壞液擊損壞高溫?fù)p壞 避免缺油與潤滑不足損壞的要點 適當(dāng)?shù)膲嚎s機(jī)注油量適當(dāng)?shù)睦鋬鰴C(jī)油粘度防止過度的過濕運(yùn)轉(zhuǎn)防止過度的過熱運(yùn)轉(zhuǎn) 壓縮機(jī)常見的缺油故障 壓縮機(jī)長時間缺油 機(jī)構(gòu)部和各摩擦副過熱 導(dǎo)致軸承燒結(jié) 抱軸 壓縮機(jī)短時間缺油 機(jī)構(gòu)部和各摩擦副異常磨損 導(dǎo)致振動 噪音大 如何保證適當(dāng)?shù)挠土?壓縮機(jī)在排出冷媒時 也會排出微量的冷凍機(jī)油 即使只有0 5 的上油率 如果油不能通過系統(tǒng)循環(huán)回到壓縮機(jī)中 若以5HP為例 循環(huán)量在ARI工況下約為330kg h 則在50分鐘就可以將壓縮機(jī)內(nèi)的油全部帶出 大約在2 5小時內(nèi)壓縮機(jī)將會燒壞 因此為了確保壓縮機(jī)運(yùn)行不缺油 應(yīng)該從以下二方面著手 1 確保排出壓縮機(jī)的冷凍機(jī)油回到壓縮機(jī) 2 減少壓縮機(jī)的上油率 確保排出壓縮機(jī)的冷凍機(jī)油回到壓縮機(jī) 應(yīng)確保吸氣管冷媒的流速 約6m s 才能使油回到壓縮機(jī) 但最高流速應(yīng)小于15m s 以減小壓降與流動噪音 對水平管還應(yīng)沿冷媒流動方向有向下的坡度 約0 8cm m 防止冷凍機(jī)油滯留在蒸發(fā)器內(nèi)確保適當(dāng)?shù)臍庖悍蛛x器的回油孔 過大會造成濕壓縮 過小則會回油不足 滯流油在氣液分離器中系統(tǒng)中不應(yīng)存在使油滯留的部位確保在長配管高落差的情況下有足夠的冷凍機(jī)油在壓縮機(jī)里 通常用帶油面鏡的壓縮機(jī)確認(rèn)壓縮機(jī)頻繁啟動不利于回油 如何減少壓縮機(jī)的上油率 在停機(jī)時應(yīng)保證制冷劑不溶解到冷凍機(jī)油中 使用曲軸加熱器 應(yīng)避免過濕運(yùn)轉(zhuǎn) 因為會起泡而引起的上油過多內(nèi)部設(shè)置油分離器裝置壓縮機(jī)內(nèi)部的油起泡使油容易被帶出壓縮機(jī) 長配管高落差 當(dāng)配管長比容許值大時 配管內(nèi)的壓力損失會變大 使得蒸發(fā)器中的冷媒量減少 導(dǎo)致能力下降 同時 配管內(nèi)有油滯留時 使得壓縮機(jī)缺油 導(dǎo)致壓縮機(jī)故障的發(fā)生 當(dāng)壓縮機(jī)內(nèi)冷凍機(jī)油不足時 應(yīng)從高壓側(cè)追加與壓縮機(jī)出廠相同牌號的冷凍機(jī)油 設(shè)置回油彎的必要性 落差超過10m 15m時 應(yīng)在氣管側(cè)設(shè)置回油彎管 必要性停機(jī)時 避免附著在配管中的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī) 引起液壓縮現(xiàn)象 另一方面 為了防止氣管回油不好導(dǎo)致壓縮機(jī)缺油 回油彎設(shè)置間隔每10m落差設(shè)置一個回油彎 如何確保適當(dāng)冷凍機(jī)油粘度 冷凍機(jī)油和制冷劑有互溶性 停機(jī)時 制冷劑幾乎全部溶解在冷凍機(jī)油中 因此需安裝曲軸加熱器以防止溶解 運(yùn)轉(zhuǎn)中不應(yīng)使含有液體的制冷劑回到壓縮機(jī)中 即保證壓縮機(jī)吸氣有過熱度起動及除霜時 不應(yīng)產(chǎn)生回液現(xiàn)象避免在過度過熱狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn) 避免油劣化氣液分離器的回油孔大小應(yīng)適當(dāng) 孔徑過大會吸入液體制冷劑造成過濕運(yùn)轉(zhuǎn) 孔徑過小會使回油不順暢 使油滯留在氣液分離器中 壓縮機(jī)電機(jī)損壞的主要原因 異常負(fù)荷和堵轉(zhuǎn)金屬屑引起的繞組短路接觸器問題電源缺相和電壓異常冷卻不足用壓縮機(jī)抽真空 導(dǎo)致異常負(fù)荷或者堵轉(zhuǎn)的主要原因 壓比過大 或壓差過大 會使壓縮過程更為困難 而潤滑失效引起的摩擦阻力增加 以及極端情況下的電機(jī)堵轉(zhuǎn) 將大大增加電機(jī)負(fù)荷 如果負(fù)荷增大到熱保護(hù)動作 而保護(hù)又是自動復(fù)位時 則會進(jìn)入 堵轉(zhuǎn) 熱保護(hù) 堵轉(zhuǎn) 的死循環(huán) 頻繁啟動和異常負(fù)荷 使繞組經(jīng)受高溫考驗 會降低漆包線的絕緣性能 繞組絕緣性能變差后 如果有其它因素 如金屬屑構(gòu)成導(dǎo)電回路 酸性潤滑油等 配合 很容易引起短路而損壞 金屬屑引起的繞組短路 金屬屑的來源包括施工時留下的銅管屑 焊渣 壓縮機(jī)內(nèi)部磨損和零部件損壞時掉下的金屬屑等 在工作時 在氣流的帶動下 這些金屬屑或碎粒會落在繞組上 壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時的正常振動 以及每次啟動時繞組受電磁力作用而扭動 都會促使夾雜于繞組間的金屬屑與繞組漆包線之間的相對運(yùn)動和摩擦 棱角銳利的金屬屑會劃傷漆包線絕緣層 引起短路 導(dǎo)致電機(jī)燒毀 接觸器問題 為了安全可靠 壓縮機(jī)接觸器要同時斷開三相電路 接觸器必須能滿足苛刻的條件 如快速循環(huán) 持續(xù)超載和低電壓 它們必須有足夠大的面積以散發(fā)負(fù)載電流所產(chǎn)生的熱量 觸點材料的選擇必須在啟動或堵轉(zhuǎn)等大電流情況下能防止焊合 否則接觸器觸點焊合后 依賴接觸器斷開壓縮機(jī)電源回路的所有控制 比如高低壓控制 溫度控制 融霜控制等 將全部失效 壓縮機(jī)處于無保護(hù)狀態(tài) 因此 當(dāng)電機(jī)燒毀后 檢查接觸器是必不可少的工序 電源缺相和電壓異常 電源電壓變化范圍不能超過額定電壓的 10 三相間的電壓不平衡不能超過3 如果發(fā)生缺相時壓縮機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn) 它將繼續(xù)運(yùn)行但會有大的負(fù)載電流 電機(jī)繞組會很快過熱 正常情況下壓縮機(jī)會被熱保護(hù) 當(dāng)電機(jī)繞組冷卻至設(shè)定溫度 接觸器會閉合 但壓縮機(jī)啟動不起來 出現(xiàn)堵轉(zhuǎn) 并進(jìn)入 堵轉(zhuǎn) 熱保護(hù) 堵轉(zhuǎn) 死循環(huán) 如果缺相發(fā)生壓縮機(jī)啟動時 壓縮機(jī)將啟動不起來 出現(xiàn)堵轉(zhuǎn) 進(jìn)入 堵轉(zhuǎn) 熱保護(hù) 堵轉(zhuǎn) 死循環(huán) 電壓不平衡百分?jǐn)?shù)計算方法為 相電壓與三相電壓平均值的最大偏差值與三相電壓平均值比值 作為電壓不平衡的結(jié)果 在正常運(yùn)行時負(fù)載電流的不平衡是電壓不平衡百分點數(shù)的4 10倍 壓縮機(jī)電機(jī)冷卻不足 制冷劑大量泄漏或者蒸發(fā)壓力低時會造成系統(tǒng)質(zhì)量流減小 使得電機(jī)無法得到良好的冷卻 電機(jī)過熱后會出現(xiàn)頻繁保護(hù) 用壓縮機(jī)抽真空導(dǎo)致壓縮機(jī)電機(jī)損壞 空氣起著絕緣介質(zhì)的作用 密閉容器內(nèi)抽真空后 里面的電極之間的放電現(xiàn)象就很容易發(fā)生 真空放電 因此 隨著壓縮機(jī)殼體內(nèi)的真空度的加深 殼內(nèi)裸露的接線柱之間或絕緣層有微小破損的繞組之間失去了絕緣介質(zhì) 一旦通電 電機(jī)可能在瞬間內(nèi)短路燒毀 如果殼體漏電 還可能造成人員觸電 因此 禁止用壓縮機(jī)抽真空 并且在系統(tǒng)和壓縮機(jī)處于真空狀態(tài)時 抽完真空還沒有加制冷劑時 嚴(yán)禁給壓縮機(jī)通電 壓縮機(jī)液擊損壞的主要原因 回液 即從蒸發(fā)器中流回壓縮機(jī)的液態(tài)制冷劑或潤滑油帶液啟動壓縮機(jī)內(nèi)的潤滑油太多 回液導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞的主要原因 回液 就很容易引發(fā)液擊事故 即使沒有引起液擊 高壓腔結(jié)構(gòu)的回液將稀釋或沖刷掉滑動面的潤滑油 加劇磨損 低壓腔結(jié)構(gòu)的回液會稀釋油池內(nèi)的潤滑油 含有大量液態(tài)制冷劑的潤滑油粘度低 在摩擦面不能形成足夠的油膜 導(dǎo)致運(yùn)動件的快速磨損 另外 潤滑油中的制冷劑在輸送過程中遇熱會沸騰 影響潤滑油的正常輸送 而距離油泵越遠(yuǎn) 問題就越明顯越嚴(yán)重 如果電機(jī)端的軸承發(fā)生嚴(yán)重的磨損 曲軸可能向一側(cè)沉降 容易導(dǎo)致定子掃膛及電機(jī)燒毀 對于回液較難避免的制冷系統(tǒng) 安裝氣液分離器和采用抽空停機(jī)控制可以有效阻止或降低回液的危害 帶液啟動導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞的主要原因 在油視鏡上可以清晰地觀察到帶液啟動時有起泡現(xiàn)象 帶液啟動的根本原因是潤滑油中溶解的以及沉在潤滑油下面了大量的制冷劑 在壓力突然降低時突然沸騰 并引起潤滑油的起泡現(xiàn)象 帶液啟動的制冷劑是以 制冷劑遷移 的方式進(jìn)入曲軸箱的 由于潤滑油中的制冷劑蒸汽分壓低 就會吸收油面上的制冷劑蒸氣 造成油池中氣壓低于蒸發(fā)器氣壓的現(xiàn)象 油溫愈低 蒸汽壓力越低 對制冷劑蒸汽的的吸收力就愈大 系統(tǒng)中的蒸汽就會慢慢向壓縮機(jī) 遷移 停機(jī)時間越長 遷移到潤滑油中的制冷劑就會越多 制冷劑遷移會稀釋潤滑油 對低壓腔還容易引起液擊 液態(tài)冷媒或者油與冷媒的混合物都不是良好的潤滑劑 會造成磨損甚至卡死 此時由于電機(jī)浸在液體中 電機(jī)上的過載保護(hù)器不會動作 安裝曲軸箱加熱器 氣液分離器和采用抽空停機(jī)控制可以有效阻止或降低制冷劑遷移 潤滑油太多導(dǎo)致壓縮機(jī)液擊損壞 對低壓腔壓縮機(jī) 高速旋轉(zhuǎn)的部件如轉(zhuǎn)子 會頻繁撞擊油面 如果油面過高 引起潤滑油大量飛濺 飛濺的潤滑油一旦竄入進(jìn)氣道 帶入氣缸 就可能引起液擊 壓縮機(jī)高溫?fù)p壞的主要原因 由于超范圍使用 電源不正常 電機(jī)過載 制冷劑泄漏 冷凝壓力太高等問題引起的電機(jī)高溫 排氣溫度過高 潤滑油焦糊等過熱現(xiàn)象 壓縮機(jī)表面溫度是判斷壓縮機(jī)是否過熱的重要指標(biāo)之一 如果表面溫度超過135 C 一般認(rèn)為壓縮機(jī)已經(jīng)處于嚴(yán)重過熱狀態(tài) 而如果表面溫度低于120 C 壓縮機(jī)溫度正常 電機(jī)高溫的主要原因 電機(jī)發(fā)熱量大供電不正常會引起電機(jī)發(fā)熱量增大 如 電壓不穩(wěn) 電壓太低或太高 電壓不平衡 缺相等都屬于電源供電不正常 壓縮機(jī)頻繁啟動 連桿抱軸 活塞咬缸 潤滑不足或缺油等問題均會大大增加發(fā)熱量 超范圍使用壓縮機(jī)很容易引起電機(jī)過熱和損壞電機(jī)冷卻不足蒸發(fā)溫度低 制冷劑質(zhì)量流量小導(dǎo)致電機(jī)冷卻不足 制冷劑泄漏量比較大時 也會制冷劑質(zhì)量流量小導(dǎo)致電機(jī)冷卻不足 排氣溫度過高的主要原因 排氣溫度過熱的原因主要有以下幾種 回氣溫度高 電機(jī)加熱量大 壓縮比高 冷凝壓力高 制冷劑選擇不當(dāng) 謝謝大家 歡迎批評指正