压缩机的各个部件作用及应用指南
核心提示：压缩机我们以谷轮压缩机为例。压缩机的配置所有谷轮半封闭压缩机均设了滤油网,加油孔,带有压力表接口的排气和吸气截止阀,吸气过滤网及视油镜。谷轮半封闭回气冷却型压缩机(以及LA60型空气冷却压缩机)安装了带有针...
我们以谷轮压缩机为例。
压缩机的配置
所有谷轮半封闭压缩机均设了滤油网,加油孔,带有压力表接口的排气和吸气截止阀,吸气过滤网及视油镜。
谷轮半封闭回气冷却型压缩机(以及LA60型空气冷却压缩机)安装了带有针型阀油压检测接口的油泵强制润滑油系统,可以连接机械式油压差控制器,其中S系列压缩机可使用电子油压差控制器。油泵强制润滑油系统必须使用油压差控制器监控油压。
谷轮半封闭压缩机电机覆有防止润滑油和制冷剂渗透的绝缘层。电机定子被压入机体,转子则直接固定在压缩机主轴上。电机的冷却极为重要,因为它直接影响压缩机的使用寿命。一般而言,电机绕组最适合的温度为70 C至90C,最高不能超过100 C。电机的承载能力取决于它的运转温度,如果绝缘层承受的温度过高,电机就可能损坏。电压过度波动,缺相,电机堵转及散热效果不良都可增加额外功耗,从而使电机温度急剧上升。每台压缩机都带有电机保护装置以保证在极端工况时电机的安全使用。
压缩机的冷却
风冷压缩机可由冷凝器风机的空气流冷却,也可采用有足够风量的独立的风机冷却;冷却风必须要直接吹向压缩机。
回气冷却型压缩机
在回气冷却压缩机中,电动机被经过定子和转子间的气态制冷剂冷却。回气冷却压缩机中电机的热量由流经内置电机的制冷剂蒸汽带走.由于回气密度随着蒸发温度降低而减小,气体在压缩前的温度将因电机热而过度上升.进入吸气腔较高温度的气体再加上压缩热,将引起排气温度过高.因此在某些应用场合,必须用一个垂直安装的风量为 328.5米 /分的风机冷却汽缸头。在R22低温应用时,通常用附加喷液冷却来保证排气温度在允许的范围之内。排气温度过高将产生一系列的问题,例如引起润滑油变质或形成酸性物质,从而引发电机或轴承的故障。蒸发温度越低,排气温度就越高。为了防止过高的排气温度,应使压缩机运行在相应于不同的制冷剂的规定使用范围内。对于使用R22制冷剂并且蒸发温度低于-20oC的S系列半封闭压缩机,采用强制冷却系统(DTC阀喷液冷却系统),这是一种防止排气温度过高的有效措施。
运动机件的润滑
在风冷压缩机中,运动机件的润滑油通过一个磁性栓引向偏心轴的入口.磁性栓是为了清除润滑油中微小的铁屑.蒸发器的回油经过吸气截止阀后的一个油分离腔由一连通小孔进入曲轴箱.压缩机停机后,曲轴箱内的平衡压力即通过该小孔来调整,这时制冷剂将富集于润滑油中.当压缩机在长期停机后再次启动时,曲轴箱压力将通过该小孔缓慢降低至蒸发压力,由此可以减少因制冷剂蒸发引起的润滑油与制冷剂混溶液体的气泡沸腾现象。在回气冷却压缩机中,润滑油由不受电机旋转方向影响的油泵经滤油器和磁性栓吸入,与回气一起返回压缩机并在电机腔中分离。经过电机腔和曲轴箱隔板上的释压阀到达曲轴箱.在一段时间里缓慢下降，减少了因压力下降过快引起的油/制冷剂混溶液体的起泡现象.该释压阀仅当压力通过另一释压阀达到平衡才能重新开启.这另一释压阀将曲轴箱和吸气侧汽缸头连接起来,通过该释压阀板上的一个微孔缓慢地减小压力差,这样减少了油泡沫而且只有极少的起泡的油/制冷剂混溶液体进入油泵。
润滑油生产商已规定了盛装容器的最大允许含水率指标。由于水汽仍有可能进入密封的容器,所以必须将容器存放在干燥的地方,但是必须注意不能超过规定的存放时限。同样原因,应根据制冷系统的最大用量而尽可能的采用小规格容器盛装的润滑油,并且将残余部分及容器妥善处置。
谷轮半封闭制冷压缩机可按压缩机型号和用途使用R22，R502，R134a及R404A等制冷剂.各种用途和相应制冷剂的资料.可参阅相关的选型表。
使用新制冷剂的系统的安装要点
运行新型制冷剂系统的部件选用必须符合新制冷剂的特性(具体可咨询部件生产商):
·必须使用与新型制冷剂相容的膨胀阀
·必须使用与新型制冷剂相容的足够容量的干燥过滤器
·选用有关阀件、控制器件时必须考虑R134a,R404A,R507等新型制冷剂产生的质量流量改变
·必须使用与新型制冷剂相容的专用加注管件
矿物油不能用于运行HFC新制冷剂的制冷系统中,因为矿物油不能与此类制冷剂混溶。POE润滑油已被确证可以取代矿物油而很好的用于这种场合。为了保证一如既往的延长使用寿命,必须特别注意这多元酯类油的性能和使用特点。已经过认证的酯类油,它们可用于R404A,R507,R407C和R134a的系统中,并且可以互相混合使用。为了防止矿物油和多元酯油的互相污染,应将相应用于传统制冷剂和新型制冷剂的各种器件如真空泵,管接件,加注和回收设备及零部件等严格分开使用。
经过谷轮认证的酯类油有: Mobil: EALArctic 22CC;ICI: Emkarate RL 32CF 等
经过谷轮认证的矿物油有: Sun Oil Co.: Suniso 3GS ；Texaco ：Capella WF32 等
有关谷轮批准的润滑油详情请参阅谷轮应用指导手册AE17-1248。机组或系统的生产商必须在铭牌上注明所用制冷剂的型号。
每台压缩机配有4个彩色的弹簧减震垫.它们能吸收并缓冲压缩机的启动冲击，在运行中能阻止噪声和振动传递到压缩机底座并进一步扩散.在压缩机启动前或压缩机安装过程中，应将减震垫调整至工作状态，此项操作时，注意将压缩机保持水平以确保运动构件良好的润滑.弹簧的配置见说明书。
弹簧减震垫支承的压缩机要求在吸、排气管上安装柔性金属软管（避震管）以防止压缩机通过制冷剂管路传导的震动和噪声.当管道直径在12mm以下时，在管道中设置避震环就足够了。
避震管应尽量靠近压缩机，并尽量与曲轴平行.在启动阶段，电机的启动力矩使压缩机向两侧摇摆，而平行于曲轴安装的避震管易于适应这种运动.不允许水平安装的避震管垂直于曲轴。
管道的连接
制冷设备中的管道安装要求非常小心并保持高度的清洁.原则上只能使用内部清洁干燥、无氧化皮、无锈蚀、无磷酸盐层的管道。管道焊接时必须在管内通以干燥氮气.为防止管道内焊接处产生污垢，必须尽量控制材料熔化的程度.不能在有制冷剂的管道上进行焊接工作（即便制冷剂处于非压力状态）.因为受热的制冷剂、油及空气会形成酸性物质.另外，还应考虑有毒气体的产生.由制冷剂携带的润滑油必须尽可能快速不断地返回压缩机,但应该用存油弯管或单向阀防止润滑油和制冷剂通过排气管返回汽缸头.同样重要的是吸气管和排气管中的气体最低速度应符合规定以保证回油,在吸气上升管底部设置’U 型回油弯，并且每上升5米增设一个。
干燥过滤器和湿度指示仪
安装在液体管道的干燥过滤器应有足够的容量并适合连续运行.其选型应根据制冷剂的流量.不能使用诸如氯化钾等吸收大量湿气后变成液体状态的干燥剂.建议用多孔性的块状干燥剂以吸附湿汽和酸，阻止脏物和金属碎屑.干燥过滤器的安装必须在第二次抽空工序后才能进行.湿度指示仪的视镜应安装在液体管道的易观察部位以达到检查制冷剂流量的目的。
吸气管过滤器
为避免压缩机故障,在运行前必须把所有的杂质（污垢、焊接氧化皮、硼砂、金属屑等）从系统中清除。许多杂质非常微小，可通过微孔过滤器进入压缩机吸气侧。压缩机吸气过滤网也会发生其它原因的堵塞，甚至产生很大的压力降而使之损坏。在进行现场装配或无法保证所需清洁度时,建议使用大容量的吸气管过滤器（仅产生极小的压力降)。在过滤器前应设置压力计接口用以检测由过滤器引起的压力降。
在安装油分离器时，其中必须注满润滑油至溢流阀刚开始打开.油分离器中必须总是保持这些油量，否则压缩机中的润滑油将被油分离器取出而减少.
进行电气连接前，应检查所用动力电路的电压、相数、频率是否与压缩机铭牌上的数据相符.另外还必须注意铭牌上与电机启动方式有关的电压连接转换方式的标志.在确定电机的连接方式（△或Y）时，请注意铭牌上电压连接转换方式标志和可以采取的启动方式。
举例：V△/VY
电机可在与△或Y方式相应的连接位置（即电缆接点的连接方式）直接启动或以变压器启动.如果电网与该连接状态的电机的额定电压相符，电机也适合于Y/△启动，有关启动连接必须随后断开。操作应按接线盒盖上电路图进行。
举例： V△，Y启动
电机可在△方式直接启动或以变压器启动，也可在规定电压下进行Y/△转换启动。
YY ，Y分绕组启动
举例：VYY ，Y分绕组启动
电机可直接启动、分绕组或以变压器启动。
该电机由直接启动或以变压器启动时并行接通的两部分绕组组成.两部分分绕组之间的连接应符合接线盒上的电路图提供的连接方式，此两部分分绕组之间可有接通延时（1秒±0.1）以减少启动电流而降低电网的负载.这个启动过程就是分绕组启动。(启动后)必须按照电路图断开启动连接。
内置电机的容许电压范围很容易确定，即铭牌上标注的最大电压范围再加上±10%的容许电压偏差。如下例所示。
例：铭牌上额定电压范围是V△/Y电压偏差±10%，电机可接成△或Y 方式
a）△接法中，从220V-10%=198V 到240V+10% = 264V
b） Y接法中，从380V-10%=342V 到420V+10% =462V
有关谷轮半封闭压缩机的电气装置及在50Hz及60Hz运行时的详细资料，包括电机保护装置、连接方式、熔断器规格，启动转换方式，风机等，可参见压缩机说明书.
抽真空（干燥）
系统在泄漏试验后必须抽真空.抽真空必须使用真空泵而不允许用压缩机自行抽真空.为了便于抽真空操作，建议在吸气管道和液体管道上安装抽真空阀.抽真空阀与真空泵之间的连接管道内径至少为8mm，抽真空阀上的接口截面应不小于连接管的截面.所有连接管截面之和不应小于真空泵吸气口截面。
真空泵的连接管（高压橡胶管或φ10 ×1铜管）应尽量短，而且不能有狭窄或急剧弯曲的地方.抽真空能力会因狭窄的接口和连接管道而明显降低.还应注意的是由于真空表通常位于真空泵上，其指示值难以和系统末端的真空度相一致，所以应增加额外的抽真空时间，以便系统各部位都达到相同的真空度.一台抽气速率40~50
l/min的真空泵足以应付中小型机器.大型设备应配用内径φ10以上的连接管或φ12 × 1,φ15 ×1铜管，并配用相应大规格的真空阀及真空泵，也许还必须用双级真空泵.真空度不能用常规压力表而必须用真空表测量.应该先后两次将系统抽真空至2mbar（1.5 torr），这样可避免某些运行故障.两次抽真空之间加入所用制冷剂（可吸收大量气态水分）至表压 0.15bar。接着将包括压缩机或机组在内的整个系统第三次抽真空至0.7mbar（约0.5
torr）。先关闭系统和真空泵的连接阀，最后关闭真空泵，向系统中加入所用制冷剂至表压0.15bar。
注意：不允许在真空状态下启动压缩机及进行高压试验和绝缘强度试验，以免损坏电机。
抽真空及干燥的操作时应特别仔细和准确，因为在安装设备时进入管道、蒸发器等的空气将导致排气温度升高，使润滑油结碳而影响润滑油质量并引起压缩机故障。与空气同时进入的湿气会产生酸性物质及腐蚀金属，并在酸的作用下使润滑油变质，这些情况在高温高压气体影响下将加速生成。
制冷剂的加注
制冷设备只能加注其设计选择的制冷剂.制冷或空调机组的运行效能取决于制冷剂的正确加注量。如制冷剂加注量不足,则蒸发器中制冷剂也将不足。使吸气压力和排气效率降低,在回气冷却压缩机中还可能引起电机过热.如制冷剂加注量过度,则冷凝器中液体过多,导致冷凝压力过高及蒸发器回液而可能损坏压缩机。
采用液体制冷剂加注方法所需时间少于气体制冷剂加注,因而更适用于大型设备。在加注工艺确定后,制冷剂加注量也就明确了。加注前后应称重制冷剂钢瓶。
液体制冷剂加注的基本方法是将制冷剂通过一个特设在加液管上的干燥过滤器，通过贮液器上带加注口的截止阀或者加注阀加入设备中。
确定制冷剂充注量最常用的方式是观察液体管道视镜中制冷剂的流动情况。由于膨胀阀的正常工作必须依靠制冷剂液体的不间断供给,所以当液体流动清晰可见时,就可假设制冷剂已正确加注.气泡或泡沫的出现通常说明制冷剂不足.然而必须注意,有时尽管加注了足量的制冷剂,视镜中也可见气泡,其原因之一是视镜前的液管存在束口,使制冷剂压力下降而突然蒸发.另外,冷凝温度的快速变化如打开冷凝器风机,也会引起这种突然蒸发.因此虽然视视镜可作为一种确定制冷剂加注量的有效工具,但仅通过观察制冷剂流动来确定制冷剂的正确加注量仍是不足取的.判断制冷剂充注是否合适的标准是系统回气过热度和液体过热度。
润滑油的再加注
每台谷轮半封闭压缩机都已加注了正常运行工况所需的足量的润滑油，即所谓润滑油的初加注。在压缩机启动或运行初期，部分润滑油由于混和于制冷剂而离开压缩机，根据系统结构分布在其中某些部位而不能完全返回压缩机。在初加注时必须计及这部分不能返回压缩机的润滑油.注意观察压缩机视镜中的油位，调整油位时应避免过量加注，因为油位过高会影响压缩机正常运行。
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制冷压缩机
《制冷压缩机》电子教案绪 论 1.制冷机 一种将热量从低于环境介质温度的物体中转移到环境介质中去,这种机器称为制冷机. 2.制冷机分类 压缩式制冷机(包括蒸汽和空气压缩机两种),吸收式制冷机和蒸汽喷射式制冷机三种类型,其中尤以蒸汽压 缩式制冷机应用最为普遍. 3.制冷压缩机的作用 为了能连续不断地制冷,需用压缩机将已汽化的低压蒸汽从蒸发器中吸出,并对其做功,压缩成为高压的过 热蒸汽, 再排入冷凝器中(提高压力是为了使制冷剂蒸汽容易在常温下放出热量而冷凝成液体). 在冷凝器中利用冷 却水或空气将高压的过热蒸汽冷凝成为液体并带走热量,制冷剂液体又从冷凝器底部排出.如此周而复始,实现连 续制冷. 概括地说,这种制冷方法是使制冷剂在低温低压的条件下汽化而吸取周围介质的热量,并在常温高压的条件 下冷凝液化而放出热量由冷却水(或空气)带走. 欲使制冷剂实现这样的热量转移, 必须提供与蒸发温度和液化温度 相对应的低压和高压条件,而这一条件正是由压缩机创造的.因此,在蒸汽压缩式制冷循环中,只能有了压缩机, 制冷机才能将低温物体的热量不断地转移给常温介质,从而达到制冷的目的. 一,制冷压缩机的种类与分类 制冷压缩机根据其工作原理可以分为容积型和速度型两大类.见图 11,压缩机的种类 1)容积型压缩机 用机械的方法使密闭容器的容积变小,使汽体压缩而增加其压力的机器,称为容积型压缩机.它有两种结构 型式:往复活塞式(简称活塞式)和回转式. 2)速度型压缩机 用机械的方法使流动的汽体获得很高的流速,然后在扩张的通道内使汽体流速减小,使汽体的动能转化为压 力能,从而达到提高汽体压力的目的,这种机器称为速度型压缩机,属于这一类的有离心式制冷压缩机. 综上所述,制冷压缩机的分类可概括如下:2,压缩机的分类 1)按工作的蒸发温度范围分类第 1 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案对于单级制冷压缩机,一般可按其工作蒸发温度的范围分为高温,中温和低温压缩机三种. 2)按密封结构形式分类 A .开启式压缩机 B. 半封闭式压缩机 C. 全封闭式压缩机 二,制冷压缩机的当前发展概况 图 2 表示了目前各类压缩机的大致应用范围及其制冷量大小.下面分别介绍各类压缩机的发展概况.1,活塞式制冷压缩机 2,螺杆式制冷压缩机 3,转子式制冷压缩机 4,涡旋式制冷压缩机 5,离心式制冷压缩机 三,环境保护对压缩机提出的要求 随着工业的发展伴之产生的对地球的污染越来越严重,环境保护已成为全球关注的重要问题. 而在制冷与空调领域中 CFCS 和 HCFCS 对大气臭氧层的破坏以及能源消耗造成的全球变暖,都是压缩机在设计 时应高度重视的问题. 制冷剂的选用是影响压缩机设计的诸多因素中应予高度重视的一个问题 其一:压缩机必须把其工作容积的尺寸重新划定,以适应不同流量的压力的要求; 其二:压缩机中与制冷剂接触的各种材料之间的相容性,如合成橡胶和润滑油,必须给予解决. 图 3 表示了欧洲原来常用的 CFC-11,CFC-12,HCFC-22 和 R502 的应用领域及其可能采用的替代剂(箭头横 线之下).第 2 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案第一章 容积型制冷压缩机的热力学基础容积型压缩机是蒸气压缩式制冷机中应用领域最广泛,使用数量最多的压缩机,它们的功率可以从几十瓦到 几千千瓦的宽广范围.尽管容积型压缩机的结构形式众多,但究其热力学基础还有许多部分是相同的. 第一节 单级活塞式压缩机的理论循环的假设条件: 1,压缩机没有余隙容积 2,吸汽与排汽过程中没有压力损失 3,吸汽与排汽过程中无热量传递 4,无漏汽损失 5,无摩擦损失 一,活塞式压缩机的理论输汽量 1.气缸工作容积 Vp,单位为 m3 单级活塞式压缩机的理论循环2.理论容积输气量 qvt(或称理论排量),单位为 m3/h 是指压缩机按理论循环工作时,在单位时间内所能供给,按进口处吸气状态换算的气体容积. (1-2) 3.压缩机的理论质量输气量 qm t,单位为 kg/h(1-3) 二,压缩机消耗的理论功率 1.理论循环所消耗的理论功 Wts,单位为 J, W ts =∫12 Vd 2.即单位绝热理论功 Wt s 为,单位为 J, Wp(1-4 )ts=h2- h1(1-4a )3.压缩机所消耗的理论功率 Pts,单位为 kw第 3 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案第二节容积型压缩机的实际性能1,压缩机中的压力降 2,制冷剂的受热 3,气阀运动规律不完善带来的效率下降. 4,制冷剂泄漏的影响. 5,再膨胀的影响 6,压缩过程偏离等熵过程 7,压缩过程的过压缩和欠压缩. 8,润滑油循环量的影响. 9,压缩机的机械摩擦损失和内置电动机(封闭式压缩机)的电动机损失. 第三节 内容积比固定的压缩机的附加功损失在那些具有固定内容积比的容积型压缩机中,在工作中会发生过压缩和欠压缩的压缩过程. 一,内容积比 1.内容积比εV 是指这类压缩机吸汽终了的最大容积 V1 与压缩终了的容积 V2 的比值,即( 1-6 ) 2.内压力比 工作容积内压缩终了压力 P2 与吸汽压力 P1 的比值,称为内压力比第 4 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案二,附加功损失 内压力比与外压力比不相等时,会产生附加功损失. 讨论三种情况: ①Pd&P2 ②Pd = P2. ③Pd&P2 .由此,当压缩机内压缩终了压力与排汽管内气体的压力不相等,即内压力比与外压力比不等时,将产生附加 功损失,从而降低压缩机的指示效率.所以,应力求压缩机的实际运行工况与设计工况相等或接近,以使压缩机获 得运行的高效率.第四节制冷压缩机的基本性能参数一,实际输气量 在一定工况下,单位时间内由吸气端输送到排气端的气体质量称为在该工况下的压缩机质量输气量 qma,单位 为 kg/h.(1-8 ) 二,输汽系数 压缩机的实际输汽量与理论输汽量之比称为输汽系数.(1-9 ) 它用于衡量容积型压缩机气缸工作容积的有效利用程度. 三,制冷量 所谓压缩机的制冷量,就是压缩机在一定的运行工况下,在单位时间内被它抽吸和压缩输送的制冷工质在蒸 发制冷过程中从低温热源(被冷却的物体)中所吸取的热量. 在给定工况下压缩机的制冷量 Q0 可用下式计算.即: Q0 = qmaq 0 = qvtλqv kW (1-10)第 5 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案为了便于比较和选用,有必要根据其不同的使用条件规定统一的工况来表示压缩机的制冷量,表 1-1 和表 1-2 列出了我国有关国家标准所规定的不同形式的单级小型活塞式制冷压缩机的名义工况及工作温度. 表 1-1 有机制冷剂压缩机名义工况 类型 高温 7.2 中温 低温 (1)为高冷凝压力工况 (2)为低冷凝压力工况 表中工况制冷剂液体的过冷度为 0℃ -6.7 -31.7 18.9(2) 48.9 10.6 18.3 18.3 18.3 35 35 35 吸入压力饱和温度 7.2 (单位:℃) 吸入温度 18.3 环境温度 35排出压力饱和温度 54.1(1)表 1-2 无机制冷剂压缩机名义工况 (单位:℃) 类型 低温 吸入压力饱和温 度 -13 排出压力饱和 温度 30 吸入温度 -10 制冷剂液体温 度 25 环境温度 32四,制(排)热量 制(排)热量是压缩机的制冷量和部分压缩机输入功率的当量热量之和, 从图 1-3a 上所示的实际制冷循环或热泵循环 P-h 图可见,在一定工况下的排热量 Qh 为 Qh = qm a(h2-h3)= qm a [(h1-h4) + (h2-h1)] = qmaq0 + qma(h2-h1) = QO + qma(h2-h1) 从图 1-3b 的压缩机的能量平衡关系图上不难发现 qma(h2-h1)=Pel-Qr 于是可得 Qh = Q0 + Pel-Qr = Q0 + f Pel (1-11)五,指示功率和指示效率 单位时间内实际循环所消耗的指示功就是压缩机的指示功率 Pi,单位为 kW,它等于 (1-12)第 6 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案制冷压缩机的指示效率 ηi 是指压缩 1kg 工质所需的等熵循环理论功 ω 与实际循环指示功 ωi(单位为 J/kg)之 比.(1-13) ηi 是用以评价压缩机气缸或工作容积内部热力过程完成的完善程度. 六,轴功率,摩擦功率和轴效率,机械效率 由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率 P e,它的一部分,即指示功率 Pi 直接用于完成压缩机的工作 循环,另一部分,即摩擦功率 Pm 用于克服压缩机中各运动部件的摩擦阻力和驱动附属的设备. (1-14) 轴效率 ηe 是等熵压缩理论功率与轴功率之比,用它可以评定主轴输入功率的利用完善程度,较适用于开启 式压缩机.(1-15) 机械效率 ηm 是指示功率和轴功率之比,用它可以评定压缩机摩擦损耗的大小程度.(1-16) (1-17) 七,电功率和电效率 输入电动机的功率就是压缩机所消耗的电功率 Pel, 电效率ηel 是等熵压缩理论功率与电功率之比, 它是用以评 定利用电动机输入功率的完善程度.(1-18) 对于封闭式制冷压缩机,其电动机转子直接装在压缩机的主轴上,所以电效率对它较为适用 (1-19) 八,性能系数 为了最终衡量制冷压缩机的动力经济性,采用性能系数 COP(Coefficient of performance),它是在一定工况 下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率之比.对于开启式压缩机,其性能系数 COPe,(单位为 w/w)为(1-20) 对于封闭式压缩机,其性能系数为(1-21) 性能系数也有另一种名称DD单位输入功率制冷量,其定义相同. 对于封闭式制冷压缩机,性能系数还有另一种表达形式DD能效比 EER(Energy Efficiency Ratio),其单位 为 W/W 或 Btu/(w-h),使用时要注意其单位. 第二章 第一节 活塞式制冷压缩机 活塞式压缩机概述一,压缩机分类 1, 1, 按使用的工质分类 分为氨压缩机,氟利昂压缩机,异丁烷压缩机等. 2, 2, 按气缸布置方式分类 分为卧式,直立式和角度式三种类型.如图 2-1 所示. 3, 3, 按压缩机的密封方式分类 分为开启式和封闭式两大类.第 7 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案4, 4, 按制冷量的大小分类 配用电动机功率不小于 0.37kW,气缸直径小于 70mm 的压缩机为小型活塞式制冷压缩机;气缸直径为 70~170mm 的压缩机为中型活塞式制冷压缩机. 5, 5, 按气体压缩的级数分类 分为单级压缩和多级(一般为两级)压缩制冷压缩机.如果有一台压缩机来实现两级压缩,则又称为单机 双级制冷压缩机. 6, 6, 按活塞行程分类 分为短行程和长行程两种.二,压缩机的型号及基本参数 按 GB 规定,小型活塞式单级制冷压缩机的型号表示如下:开启式压缩机的基本参数规定:气缸直径为 60mm,转速范围为 600~1500r/min.半封闭式压缩机基本参数规 定:气缸直径为 30mm\40mm\50mm\60mm,名义转速为 1440r/min. 中型活塞式单级制冷压缩机的型号表示:压缩机组型号表示:第 8 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案小型,中型活塞式单级制冷压缩机的基本参数见表 2-1 和表 2-2. 表 2-1 小型活塞式单级制冷压缩机的基本参数 类 别 缸径/mm 50,60 30, 50, 40, 60 行程/mm 44 44 转速范围/ (r/min) 600~开启式 半封闭式表 2-2 中型活塞式单级制冷压缩机的基本参数 缸 类别 径 /mm 半封 闭式 70 行程 /mm 70 55 100 80 110 100 140 转速范围 /(r/min) 容积排量(8 缸) 缸数 最高转速 (r/min) 2,3,4,6, 8 1800 排量 /(m3/h) 232.6 182.6 565.2 452.2 777.2 706.5 1524.5 最高转速 /(r/min) 1000 排量 /(m3/h) 129.2 101.5 282.6 226.1 388.6 353.3 762.8100 开启 式 125 170,4,6,815007500~500600 500目前国内生产厂家在样本等资料上,仍习惯于沿用老的压缩机型号表示方法,即第 9 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案第二节 第二节 活塞式压缩机的基本结构和工作过程 一,基本结构和名词术语 1,基本结构 各种活塞式制冷压缩机的制冷量,外形,制冷剂,用途等不尽相同,但其基本结构和组成的主要零部件都大 体相同,即包括机体,曲轴,连杆组件,活塞组件,吸排汽组件,汽缸套组件等.图 2-2 即为一台立式两缸活塞曲 柄连杆式制冷压缩机的结构轴测图.第 10 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案2,名词术语 下面利用图 2-3 介绍压缩机的有关名词术语. 1.外止点(上止点):活塞在汽缸中作反复运动时,离曲轴旋转中心最远的位置,如图 2-3(a)所示. 2.内止点(下止点):活塞在汽缸中作反复运动时,离曲轴旋转中心最近的位置,如图 2-3(b)所示. 3.活塞行程:外止点与内止点之间的距离,通常用 S 表示,等于曲柄半径 R 的两倍,即 S=2R,单位为米(或 毫米). 4.余隙容积:活塞位于外止点时,活塞顶面与汽缸端面之间的容积,汽阀通道(与汽缸一直相通的)及第一 道活塞环以上的环形容积的总和(图 2-3(a)),以 Vc 表示. 5.相对余隙容积:余隙容积与汽缸工作容积之比,以 C 表示, 即式中:Vc ――余隙容积; 二,压缩机的工作过程 1, 1, 2, 2, 理想工作过程 实际工作过程Vp ――汽缸工作容积.压缩机的实际工作过程与理想工作过程存在着较大的区别.实际工作过程如图 2- 5 所示.第 11 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案第三节活塞式压缩机的热力性能一,输汽系数及其影响因素 由于余隙容积,吸汽和排汽压力损失,汽体与汽缸壁之间的热量交换以及泄漏等因素的影响.压缩机的实际 输汽量总是小于它的理论排汽量. 压缩机的实际输汽量 qVa 与理论输汽量 qV t 的比值,称为压缩机的输汽系数,即输汽系数综合了影响压缩机实际排汽量的各种因素,是评价压缩机性能的一个重要指标,输汽系数越小,表 示压缩机的实际排汽量与理论排汽量相差越大.显然,压缩机的输汽系数 λ 值总是小于 1 的. 输汽系数可以写成容积系数 λv,压力系数 λp,温度系数 λt 和泄漏系数 λl 乘积形式, 即: 1,影响压缩机输汽系数的各种因素: 1)容积系数 λV, 它反映了压缩机中余隙容积的存在对压缩机输气量的影响. 由理论分析和推导可知,容积系数 λV,可由下式进行计算: (2-1)(2-2) △pC 对 λV 的影响较小,可以略去不计,则式(2-2 可以简化为(2-3) 2)压力系数 它反映了吸气压力损失对压缩机输气量的影响.经推导和分析可知,可用下式表示:(2- 4)第 12 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案3)温度系数 λT 它反映在吸气过程中,因气体的预热对输气量的影响. 吸入气体与壁面的热交换是一个复杂的过程,与制冷剂的种类,压缩比,气缸尺寸,压缩机转速,气缸 冷却情况等因素有关.λT 的数值通常用经验公式计算.对于开启式压缩机为(2-5) 对于封闭式制冷压缩机为(2-6) 4)泄漏系数 它反映压缩机工作过程中由于泄漏而引起的对输气量的影响. 泄漏是的大小与压缩机的制造质量,磨损程度,气阀设计,压力差大小等因素有关. 对于高速多缸压缩机的输气系数,可由上述四个系数的乘积求出,也可由试验结果整理出来的经验公式求出. 例如日本的木村亥之助推荐的经验公式(简称木村公式)如下 1)当转速大于 720r/min,c = 3%~ 4%时(2-7) 2)对双级压缩机的低压级(2-8) 2,输气系数的特性曲线 压缩机的输汽系数可通过分析或计算求得,也可通过压缩机在不同工况下进行试验,测得的制冷剂质量流量 qma,按公式求得λ,并将求得的λ值做成输汽系数特性曲线,供设计或运行时查找.图 2-6 是开启式压缩机λ随 工况变化关系.第 13 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案二,压缩机的功率和效率 1,指示功率与指示效率 单位时间内所消耗的指示功,称为压缩机的指示功率.理想循环中压缩 1kg 制冷剂所消耗的功 Wts,与实际循 环中所消耗的功 Wi 的比值,称为压缩机的指示效率,用ηi 表示.(2-9)开启式压缩机中的 可用下列经验公式计算: ηi = λT+bte 压缩机的指示效率也可由图 2-7 查取.(2-10)第 14 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案影响指示功率和指示效率的因素有压缩比,吸,排气过程的压力损失,相对余隙容积,吸气预热程度及制冷 剂泄漏等. 2,轴功率,磨擦功率与机械效率 由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率,用 Pe 表示.轴功率的一部分直接用于压缩气体,称为指示功率,用 Pi 表示;另一部分用于克服曲柄连杆机构等的摩擦阻力,称为摩擦功率,用 Pm 表示.两者之比值称为机械效率,用 ηm 表示.即(2-11) 制冷压缩机的机械效率一般在 0.75~0.9 之间. 图 2-8 示出机械效率ηm 与压缩比ε之间的关系曲线.由图可见,ηm 随ε的增加而下降.这是因为ε增大,指 示功率减少而摩擦功率几乎保持不变,从而导致ηm 下降的缘故.指示效率ηi 与机械效率ηm 的乘积,称为压缩机的轴效率,用ηe 表示. 一般在 0.6~0.7 之间. 3,配用电动机功率 制冷压缩机所需要的轴功率,是随工况的变化而变化的,选配电动机功率时,应考虑到这一因素.如果压缩 机本身带有卸载装置,可以空载起动,则电动机的轴功率可按运行工况下的轴功率,再考虑适当裕量(10%~15%)选 配. 三,压缩机的排汽温度 制冷压缩机的排汽温度虽不是主要性能指标,但它对压缩机能否良好运行却是一个很重要的因素. 1.影响因素 2.降低排温的措施四,压缩机的运行特性曲线和工况 1,运行特性曲线 压缩机的运行特性是指在规定的工作范围内运行时,压缩机的制冷量和功率随工况变化的关系. 图 2-9 是 47FG(4FV7K)型压缩机的性能曲线.第 15 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案由性能曲线可见:当蒸发温度一定时,随着冷凝温度的上升,制冷量减少,而轴功率增大;当冷凝温度一定 时,随着蒸发温度的下降,制冷量减少.通过性能曲线,可以较方便地求出制冷压缩机在不同工况下的性能系数 COPe,它的数值也是随冷凝温度和蒸发温度而变化的.COPe 值是说明制冷压缩机性能的一个不可缺少的主要经济 指标.在相同工况下,COPe 值越大说明压缩机性能越好. 应注意到:对于半封闭和全封闭压缩机,性能曲线一般是反映蒸发温度与同轴电动机输入电功率之间的关系, 这样能比较直观地反映总耗电量,对用户有较实用的参考价值. 2,压缩机的工况 由以上分析可知,同一台压缩机的制冷量,是随 t h 和 to 的改变而改变的,因此不指出压缩机的工作条件而比 较它的制冷量的大小是没有意义的.为了对压缩机的性能加以对比,根据我国的具体情况,规定了&名义工况&, &考核工况&,&最大功率工况&,&低吸气压力工况&等.表 2-3 列出全封闭式活塞制冷压缩机的名义工况.表 2-4 和表 2-5 列出 GB 规定的小型活塞式单级制冷压缩机名义工况和考核工况.表 2-6 和表 2-7 列出 GB 规定的中型活塞式单级制冷压缩机名义工况和考核工况. 表 2-3 全封闭活塞式制冷压缩机名义工况 冷凝温 度 54.4 30 54.4 过冷温 度 46.1 25 32.2 (单位:℃)工况 高温工况 低温工况 冰箱工况制冷剂 R22 R12, R22, R502 R12蒸发温度 7.2 -15 -23.3吸气温度 35 15 32.2环境温度 35±3 35±3 35±3备注 GBGB表 2-4 小型压缩机名义工况 吸入压力饱和温 度 7(单位:℃) 排出压力饱和温 度 49 制冷剂液体温 度 44使用温度范围 高 温制冷剂 R12吸入温度 8第 16 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案R22 中 温 R12 R22 R12 低 温 R22 R502 表 2-5 小型压缩机考核工况 使用温度范 围 高 温 (单位:℃) 排出压力饱和温 度 40 制冷剂液体温 度 35 -23 5 -7 43 38制冷剂 R12 R22 R12 R22 R12吸入压力饱和温度吸入温度5中温15 -15 30 25低温R22 R502 表 2-6 中型压缩机名义工况 排出压力饱和温度 低冷凝压力时 43 18 55 高冷凝压力时 (单位:℃) 制冷剂液体温度 低冷凝压力时 38 50 高冷凝压力时使用温 度制冷 剂 R12吸入压力 饱和温度吸入 温度高温 R22 R127中温R22 R717 R12 R22-7 1 35 5 -23 55 30 50 -低温 R502 R717-15--表 2-7 中型压缩机考核工况 使用温 制冷 吸入压力 吸入 排出压力饱和温度第 17 页 共 121 页(单位:℃) 制冷剂液体温度PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案度 剂 R12 高 温 R22 R12 中,低 温 R22 R502 R717 -15 -10 30 25 15 50 45 5 40 35 饱和温度 温度 低冷凝压力时 高冷凝压力时 低冷凝压力时 高冷凝压力时制冷压缩机的工况虽然可以根据需要加以改变,但仍有一定的经济,安全的工作范围.超出这个范围,压缩 机的运行可靠性降低,效率和作用寿命下降,甚至会发生危险.全封闭式活塞制冷压缩机的设计和使用条件见表 2-8.GB,GB 分别规定了小,中型活塞式单级制冷压缩机的设计和使用条件,见表 2-9 和 表 2-10.压缩机在此条件下,应能长期可靠工作,并根据此规定确定压缩机的最大压缩比和工作范围. 表 2-8 全封闭活塞式制冷压缩机的设计和使用条件 制冷剂 R12 使用条件 高温用 冷凝温度/℃ 低温用 高温用 最大压力/MPa 低温用 最高排气温度/℃ 高温用 冷凝温度/℃ 低温用 -30～-5 -30～-5 -45～5 1.2 130 1.6 150 -15～20 1.6 150 60 50 2.0 50 60 R22 R502表 2-9 小型压缩机设计和使用条件 项 目 R12 60 1.4 10 125 温 10～-10 R22 60① 1.8 10 145 R502 49 1.8 -10 145 -最高排气压力饱和温度/℃ 最大压力/MPa 最高吸气压力饱和温度/℃ 最高排气温度/℃ 使用温度范围/℃ 高第 18 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案中 低 温 温 -10～-30 0～-20 -10～-35 -10～-40①当使用于中温时为 55℃;使用于低温时为 49℃. 表 2-10 中型压缩机设计和使用条件 R12 项 目 R717 高冷凝压力 最高排气压力饱和温度/℃ 最大压力/Mpa 最高吸气压力饱和温度/℃ 最高排气温度/℃ 高 使用温度 范围/℃ 低 温 中 温 温 46 1.6 5 150 5～ -15 -10～-30 125 10～-10 0～-20 -10～-35 -10～ -40 60 1.4 10 145 低冷凝压 力 49 1.8 R22 R502 高冷凝压力 低冷凝压力 60① 1.6 49 1.8 -10 145①中温时最高排气压力饱和温度为 55℃. 根据压缩机的设计和使用条件, GB 规定了制冷压缩机的耐压试验和气密性试验的条件, 见表 2-11. 表 2-11 压缩机的耐压和气密性试验压力耐压试验 制冷剂 高冷凝温度 R717 R22 R502 R12 3.75 2.40 低冷凝温度 3.0 3.0 3.0 1.80气密试验 高冷凝温度 2.50 1.60 低冷凝温度 2.0 2.0 2.0 1.20例 2-1 试对 612.5AG(6AW12.5)压缩机进行考核工况下的热力计算. 解: 按压缩机型式, 型号表示规则可知: 该机为 6 缸, 形, W 缸径 D=125mm, 行程 S=100mm, 转速 n=960r/min, 制冷剂为氨的压缩机.相对余隙容积取 c = 0.04. 按氨压缩机的考核工况,蒸发温度 te = - 15℃,过冷温度 t 4 =25℃,冷凝温度 t c =30℃.该工况下物质循 环的 p-h 图. 如图 2-10 所示.第 19 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案由氨制冷剂的热力性质表和图,查得各点的有关参数值如下:参数 数值te/℃ -15t c/℃ 30t 1'/ ℃ -10t 4/℃ 25pcpeh1 ' /(kJ/kg) 1374.7h2 /(kJ/kg) 1612.7 kJ/kg kJ/kgh4=h5 /(kJ/kg) 241.3V1' /(kJ/kg) 0.52/kPa 236.4/kPa 11691)单位制冷量 q0 = h1'- h4 = .3=)单位理论功 ωts =h2- h1'=4.7=238 3)理论输气量4)容积系数5)压力系数6)温度系数7)泄漏系数 取 λl = 0.98 8)输气系数 λ= λV λ p λT λ 9)实际质量输汽量l= 0.869×0.952×0.852×0.98 = 0.6910)制冷量 Q0 = qmaq0=0.157× 11)指示效率 ηi = λ t + bte=0.852-0.001×15=0.837 12)指示功率第 20 页 共 121 页kWPDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案13)摩擦功率 P m = qvt p m= 0.118×50=5.9kW 式中 p m――平均摩擦压力(kPa),对于氨压缩机,p m = (50~70)kPa 14)轴功率 Pe = P i + P m = 44.64+5.9=50.54kW 15)性能系数第四节 活塞式压缩机的主要零部件与结构一,活塞组 活塞组是活塞,活塞销,活塞环等的总称.活塞组在连杆的带动下,在气缸内作往复运动,在气阀部件的配 合下完成吸入,压缩和输送气体的作用.1,活塞 筒形活塞分顶部,环部和裙部三部分. 2,活塞销 活塞销用来连接活塞和连杆小头. 3, 3, 活塞环 活塞环有气环和油环两种. 气环的作用是密封气缸的工作容积,防止压缩气体通过气缸壁与活塞表面之间的间隙泄漏到曲轴箱中. 油环的作用是刮下附着于气缸壁上多余的润滑油,并使壁面上油膜分布均匀. 汽环的密封作用如图 2-13 所示.第 21 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案汽环的泵油作用如图 2-14 所示.二,连杆组 连杆组部件如图 2-16 所示.它是由小头衬套,连杆体,大头轴瓦,连杆螺栓,大头盖,螺母及开口销等组成.第 22 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案连杆的作用是将活塞与曲轴连接起来,将曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动.连杆与曲轴相连的一端称连 杆大头,作旋转运动;虽一端通过活塞销与活塞相连的部分,称为连杆小头,作往复运动;大头与小头之间称为连 杆体,作往复与摆动的复合运动. 连杆大头有剖分式和整体式两种. 连杆小头一般为整体式圆环形结构,如图 2-19 所示. 连杆体的截面形状有工字形(图 2-20),圆形等.有些连杆体中间钻有油孔,以便使润滑油能由大头通过油 孔送到小头,润滑小头轴承.第 23 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案剖分式连杆大头用螺栓或螺钉连接大头盖.三,曲轴 曲轴是压缩机的重要部件之一,压缩机的全部功率都通过曲轴输入.曲轴受力情况复杂,要求有足够的强度, 刚度和耐磨性.在中小型制冷压缩机中,最为常见的是曲拐轴和偏心轴两种类型. 曲拐轴简称曲轴,结构如图 2-22 所示.它由主轴颈,曲柄和曲柄销(又称连杆轴颈)三部分组成.偏心轴结构如图 2-23 所示,多用于小型全封闭或半封闭式压缩机中.连杆大头采用整体式,装在偏心轮上, 轴的一端作为电动机的主轴,主轴承和连杆都采用滑动轴承,润滑油从轴上的油孔进入连杆轴承. 四,轴封装置第 24 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案轴封装置是开启式压缩机的重要部件之一.它的作用是防止曲轴箱内的制冷剂通过曲轴伸出端向外泄漏,或 者压缩机在真空下运行时,不致使外界空气通过曲轴伸出端向曲轴箱内渗透. 轴封装置主要有波纹管式和摩擦环式两种. .摩擦环式轴封装置的结构型式也很多,常见的如图 2-24 所示五,气阀组 气阀是压缩机的重要部件之一.它的正常工作才能保证压缩机实现吸气,压缩,排气,膨胀四个工作过程. 气阀实质上是一自动阀,气阀的启闭是依靠阀片二侧的压力差来实现的. 气阀主要由阀座,阀片,弹簧和阀盖(阀片的升高限制器)组成,如图 2-25 所示. 气阀的结构型式也是多种多样,最常见的有环片阀,簧片阀两种. (1)环片阀 这是日前应用最广泛的一种.我国缸径在 70mm 以上的中小型活塞式制冷压缩机系列,均采 用如图 2-26 所示这种型式.第 25 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案(2)簧片阀 又称舌簧阀或翼状阀.阀片一端固定在阀座上,另一端可以上下运动,以达到启闭的目的.阀 片由厚度为 0.1~0.3mm 的弹性薄钢片制成,因此质量轻,惯性小,启闭迅速,适用于小型高转速压缩机. 簧片阀阀片的形状很多,随阀座上气流通道和阀片的固定位置而异.现列举数种示于图 2-28.第 26 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案第 27 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案六,机体和缸套 1.机体的作用与要求 机体是支承压缩机全部质量并保证各零部件之间有正确的相对位置的部件.机体包括气缸体和曲轴箱两个部 分.安装气缸套的部位称为气缸体,安装曲轴的部位称曲轴箱.装在机体上的还有气缸盖,轴承座等零部件.机体 是整个压缩机的支架,因而要求其有足够的强度和刚性. 2.机体的结构型式 机体的结构型式很多,有的带气缸套,有的气缸是直接在机体上加工而成.图 2-29 所示为一小型两缸压缩 机的机体结构.高速多缸压缩机的机体常采用气缸体和气缸套分开的结构型式, 如图 2-30 所示. 这种结构型式的机体刚性好, 结合面少,结构简单,气缸套和机体可分别采用不同的材料,对气缸体的要求低,所以为国内外高速多缸的压缩机 广泛采用. 3.气缸套 .气缸套的形状如图 2-31 所示. 气缸套采用优质耐磨铸铁铸造,也可对工作面进行多孔性镀铬和离子氮化处理,以提高使用寿命.第 28 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案第五节 第五节 活塞式压缩机的润滑系统 润滑是压缩机中的重要问题之一,它不仅影响到压缩机的性能指标,而且与压缩机的寿命,可靠性,安全性 也直接相关. 润滑的作用如下: 1) 降低压缩机的摩擦功,摩擦热和零件的磨损,提高压缩机的机械效率,增加压缩机的可靠性和耐久性. 2)带走摩擦热,使摩擦表面温度不致过高. 3)润滑油充满与气缸的间隙和轴封的摩擦表面之间,增强了密封作用. 4)带走磨屑,改善摩擦表面的工作情况. 一,润滑方式及润滑系统 制冷压缩机的润滑方式可分为飞溅润滑和压力润滑两种类型. 飞溅润滑是利用运动零件的击溅作用,将润滑油送至需要的摩擦表面,图 2-32 所示的立式开启式压缩机是一 个典型的采用飞溅润滑的压缩机.第 29 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案压力润滑是利用油泵产生一定的油压,通过输油通道将润滑油送到各摩擦表面.压力润滑有离心油泵润滑和 齿轮油泵润滑和齿轮油泵润滑两种. 1,离心油泵润滑系统 离心油泵润滑系统广泛应用于小型全封闭式制冷压缩机中.图 2-33 示出离心油泵润滑系统.2,齿轮油泵润滑系统 压缩机的曲轴为水平安装时,大多数采用如图 2-34 所示的齿轮油泵式压力润滑系统.第 30 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案二,润滑设备 压力润滑系统的主要设备有油泵,过滤器,油冷却器,油压调节阀,油压继电器及油压表等. 1,齿轮油泵 目前制冷压缩机中所采用的齿轮油泵有下列三种型式. (1)外啮合齿轮油泵这种齿轮油泵的结构虽简单,但只能单方面转动供油,否则将失去泵油能力. (2)月牙形齿轮油泵 其结构如图 2-36 所示. 它具有可正反旋转的优点,但制造精度要求高,故使用不够广泛.(3)内啮合转子油泵 又称转子泵,其结构如图 2-37 所示. 转子泵同样具有结构紧凑,可正反旋转的优点.由于外,内转子可用铁-石墨粉末模压烧结成形,因而加工简 单,节省材料,精度高,寿命长,被广泛采用.第 31 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案2,油过滤器 制冷压缩机中润滑油过滤器有粗过渡器和精过滤器两种.它的作用是滤去润滑油中的金属屑,型砂,机械杂 质等,防止它们进入摩擦表面,造成磨损加剧. 粗过滤器往往做成网式,装在曲轴箱油池内.第 32 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案精过滤器大多采用金属片缝隙式,其结构如图 2-39 所示. 精过滤器也可使用羊毛毡作为过滤材料,过滤效果更好,但阻力很大,且易阻塞. 3,油冷却器 曲轴箱(或机壳)内的油温不宜过高,否则会因油过稀而破坏正常的润滑.油冷却器置于曲轴箱底部,它由 带肋片的钢管弯制而成,管内通冷却水,把润滑油的热量带走. 4,油压调节阀 油压调节阀用于调节润滑系统中的油压.一般安装在压缩机的后主轴承上,如图 2-40 所示.三,润滑油的性能 制冷压缩机使用的润滑油,也称为冷冻(机)油.为保证压缩机的正常运行,对润滑油的性能有下列要求: 1)相容性.所选用的润滑油应与所采用的制冷剂及材料等相容. 2)粘度.粘度是润滑油的最主要特性,它不仅决定油的润滑性能,而且还直接影响到压缩机的性能,摩擦零件的冷 却和密封性能. 3)酸值.润滑油中如含有酸类物质,与金属接触会引起腐蚀. 4)浊点.所选润滑油浊点应低于蒸发温度,否则石蜡析出会阻塞节流机构. 5)凝点.冷冻油的凝点一般应低于-40℃. 6)闪点.冷冻油的闪点必须比排气温度高 15~30℃以上,以免引起润滑油的结焦甚至燃烧.通常要求润滑油的闪点 不低于 150℃. 7)化学稳定性,氧化安定性. 8)含水量,机械杂质和溶胶.润滑油中不应含有水分,机械杂质和溶胶. 9)击穿电压.这是表示冷冻油电绝缘性能的指标. SH 标准中,对于矿物油或合成烃型冷冻油,按 40℃时的运动粘度分 N15,N22,N32,N46,N68 五个粘度等级.对它们的技术要求见表 2-12. 表 2-12 冷冻机油技术要求(SH)第 33 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案项 粘度等级 运动粘度(40℃)(mm2/s) 闪点(开口)/℃(不低于) 凝点/℃(不高于) 倾点/℃ 酸值(mgKOH/g)(不大于) 水溶性酸或碱 腐蚀(T3 铜片,100℃,3h), 级(不大于) 氧化安定性: 氧化后酸值/(mgKOH/g)(不 大于) 氧化后沉淀物/%(不大于) 机械杂质 水分 水分 颜色,号 浊点(与氟氯烷的混合物)/ ℃ (不高于) 灰分(%)(不大于) 0.005 C 0.001 报告 C 报告 -28 0.005 C 0.01 无 无 报告 0.05 0.005 0.2 0.02 0.05 0.005 0.10 0.02 SY 2652 及 注① GB511 GB260 SY2122 GB GB508 0.02 无 1 目 N15 13.5~16.5 150 N22 19.8~24.2 160 -40 报 告 0.03 0.05 质量指标 N32 28.8~35.2 160 N46 41.4~50.6 170 N68 61.2~74.8 180 -35 试验方法 GB3141 GB 265 GB 267 GB 510 GB 3535 GB 264 GB 259 GB 5096注:1.氧化条件:140 ℃,14h,空气流速 50mL/min. 2.N32 号冷冻机油不得加入降凝剂. 3.供蒸发温度不低于-20℃的冷冻机使用的 N22 冷冻机油,允许其凝点不高于-25℃. 第六节 活塞式压缩机的能量调节方法 压缩机制冷量的大小与运转情况有关.当外界条件或被冷却对象的负荷发生变化时,为了既保持室(库)内所 需要的低温,又要实现经济运行,就必须根据外界条件的变化,调节压缩机的产冷量,也应是调节输气量,使其和 当时的外界负荷相适应. 一,压缩机的间歇运行 在小型制冷机中,经常采用使压缩机间歇运行的方法来实现调节室(库)温的目的. 这种能量调节方法只用于功率 10kW 设备中,对于容量较大的压缩机,机器的频繁开停不仅能量损失较大,而 且影响机器的寿命和供电回路中电压的滤去,影响其它设备的正常工作. 二,旁通调节和顶开吸气阀片调节 1.旁通调节调节 主要原理是将吸,排气腔连通,压缩机排气直接返回吸气腔,实现输气量调节. 图 2-41 所示装置为在压缩机内部旁通调节输气量的装置 2.顶开吸气阀片调节 目前我国缸径在 70mm 以上的高速多缸制冷压缩机,广泛采用顶开吸气阀片的办法来调节输气量.它的工作 原理是:调节机构将压缩机的吸气阀片强制顶离阀座,使吸汽阀始终处于开启状态.压缩机吸气过程中,低压蒸汽 从吸气阀吸入,压缩过程中因压力无法升高,排气阀始终处于关闭状态,低压蒸气又通过吸汽阀重新回到吸气腔, 因而使该气缸的输气量为零,达到输气量调节的目的.由于吸气阀片关闭时阀座密封面所在位置不同,顶开的方式 也不同.第 34 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案A.当吸气阀片密封面在吸气阀片上面时, 需将吸气阀片向下顶开(图 2-42). .B.当吸气阀的阀座密封面在阀片下面时,需将吸气阀片向上顶开(参见图 2-43,图 2- 44 ).第 35 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案图 2- 45 中油活塞右侧的油压来自压力油分配阀(又称为输气量控制阀),见图 2-45.第 36 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案三,关闭吸汽通道的调节 关闭吸气通道调节输气量的机构如图 2-46 所示. 四,变速调节 可分为有级变速调节和无级变速调节两种调节方法.有级变速通过改变电动机的级对数实现.无级变速的压 缩机,它的电动机转速通过改变输入电动机的电源频率而改变.变转速压缩机采用变频的方法后,其输气量的调节 更适应用户的需要. 变转速压缩机产生的技术问题较多,如润滑问题,气阀问题,变频器的生产和成本等,均需妥善解决. 五,起动卸载 为降低起动时电动机的负荷,采用起动卸载的方法.图 2-47 表示一台半封闭式制冷压缩机的卸载装置.第 37 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案第七节活塞式压缩机的总体结构活塞式压缩机的总体结构与使用的制冷剂,工况,冷负荷以及生产,安装成本等因素有关.大体上可分为单 机和多机组合机组两大类. 一,各种典型总体结构 按压缩机的密封方式分类,压缩机可分为开启式,半封闭式和全封闭式三种. 1,开启式制冷压缩机 开启式压缩机的曲轴功率输入端伸出机体,通过联轴器或带轮和原动机相连接.它的特点是容易拆卸,维修, 但密封性较差,工质易泄漏,因此曲轴外伸端有轴封装置.图 2- 48 示出 812.5ACG(8AS12.5)型压缩机的总体结构剖面图.第 38 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案这种缸径的系列有 2,4,6,8 缸,行程有 100mm,110mm 两种,按氨,R12,R22 三工质通用要求设计,使用 不同制冷剂时,只需更换相应的安全阀及气阀弹簧等. 2,半封闭式制冷压缩机 半封闭式制冷压缩机的电动机和压缩机装在同一机体内并共用同一根主轴,因而不需要轴封装置,避免了轴 封处的制冷剂泄漏.第 39 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案图 2-49 示出 B87F-20(8FS7B)型压缩机的结构总图.图 2-50 示出另一种半封闭式压缩机的结构总图.第 40 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案3,全封闭式制冷压缩机 全封闭式制冷压缩机的特点,是将压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳内,形成一个整体,从外表上 看只有压缩机进,排气管和电动机引线. 图 2-51 为国产 2FV5Q 型全封闭压缩机剖面图.压缩机的外部罩壳由钢板冲压而成,分上下两部分,装配完毕 后焊死.它比半封闭压缩机更为紧凑,密封性更好.第 41 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案在一些医用及家用冰箱中,为了进一步简化压缩机的结构,采用滑管滑块式机构来代替连杆组件,如图 2-52 所示. 图 2- 53 是滑管式全封闭压缩机的剖面图.二,多机组合机组和模块化机组的特点 1,1,多机组合机组 大多数多机组合机组是冷水机组,用于空调系统,按冷凝器冷却方式不同,又可分为水冷冷水机组和风冷冷 水机组. 图 2-54 所示的多机组合机组,配有六台 6H30 型半式压缩机,换热器均采用高效传热管,机组结构紧凑.第 42 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案几台压缩机的吸,排气管连在一起,此时合理地布置管道是很重要的. 对于吸气管道,推荐图 2- 55 a,c 的连接方式,不推荐图 2- 55 b 的连接方式,因为 2 号压缩机吸入口容 易回液,引起压缩机液击. 对于排气管道,推荐图 2- 56 a,c 的连接方式,不推荐图 2- 56 b 的连接方式,因两台压缩机的排气相互 冲突,阻碍顺利排气.在图 2- 56 c 中,4 号机连续运转,1 号机周期运转.2,模块化机组模块化冷水机组由多台模块冷水机单元并联组合而成,各模块冷水机单元的结构,性能完全相同,其结构如图 2- 58 所示. 为使结构紧凑,模块化冷水机组采用高转速的全封闭式制冷压缩机,蒸发器和冷凝器为板式换热器,结构材 料为不锈钢板,表面压制成人字形波纹,以强化换热.钢板钎焊,有良好的密封性和高的承压能力.板式换热器需 要的 R22 充灌量少. 模块化机组占用的空间较小,大约是常规冷水机组 40%,而且不要管道,蒸发器,冷凝器的拆卸空间.亦可 不设专用机房,将其安装在一般的地方. 模块化机组还可与常规机组结合运行,此时模块化机组用于部分负荷运行,常规机组在额定负荷下运行,两 者均有高的能效比,使总能耗降低.第 43 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案第八节安全保护压缩机运转时,可能出现一些异常的情况,如:排气压力过高,吸气压力太低,油压不足,电动机过热,过 量液体进入气缸等.出现异常情况时,若没有保护措施,压缩机将会损坏.对压缩机采取的保护措施可分为四类: (1)防止液击;(2)压力保护;(3)内置电动机的保护;(4)温度保护.一,防止液击 当进入气缸的液体太多,来不及从排气阀排出时,气缸内将出现液击,液击时产生的很高的压力使气缸,活 塞,连杆……等零部件损坏,因此需采取一系列保护措施. 1,假盖 将气阀组件用一弹簧紧压在气缸端部,形成假盖.常见的假盖如图 2-59 所示. 图 2- 60 所示假盖用于全封闭式压缩机. 2,2,油加热器 用油加热器在起动前对润滑油加热,降低溶在润滑油中的制冷剂量是避免液击的有效措施. 3,3,气液分离器 图 2- 61 所示的气液分离器又称储液器.来自蒸发器的气液混合物在气液分离器内分离,气体从出口管的上部 进入,从下部流出.第 44 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案二,压力保护 1,吸,排气压力的控制 压缩机运转时,因系统的原因或压缩机本身的原则,可能出现排气压力过高或吸气 压力过低的情况,为此需控制吸,排气压力.. 2,安全阀 3,安全膜 力降低.第 45 页 共 121 页为防止制冷剂泄漏至大气,采用闭式安全阀(图 2-62 ). 在吸,排气腔之间安装安全膜片(图 2-63 ).吸排气压力差超过规定值时,膜片破裂,排气压PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案4,4,润滑油压差控制器 润滑油压差系油泵出口处油压与曲轴箱内油压之差.为保证压缩机运动部件的良好润滑,并保证有些压缩机 输气量控制机构(如:液压缸―拉杆控制机构)的正常动作,必须控制润滑油压差.三,内置电动机的保护 1,1,过热 为使电动机不过热,除了正确使用,注意维修外,还可安装过热继电器.过热继电器可装在绕组内部 (图 2-64 a),称为内置温度温度继电器,或装在电动机外部 (图 2- 64 b),称为外置温度-电流继电器.2, 缺相 2- 65).三相电动机缺相将导致电动机无法起动或过载. 为保护电动机免遭缺相之损害, 采用过载继电器(图第 46 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案3,相间不平衡 相间不平衡电压导致三相不平衡电流.在电流量大的相中,温升增加的比例约为电压不平衡 比例平方的两倍. 四,温度保护 此处所说的温度是指排气温度和壳体温度. 1, 排气温度 主要是用温控器感应排气温度, 温控器应安放在靠近排气口处, 排气温度过高时, 温控器动作, 切断电路. 若排气温度过高由热气旁通引起,则不应采用停机的方法,应采用喷液冷却. 2,机壳温度 机壳温度会影响压缩机的寿命. 避免机壳过热,保护压缩机的根本方法是正确处理上述各种问题,同时在机壳上安装温度保护器. 第三章 螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机是指用带有螺旋槽的一个或两个转子(螺杆)在气缸内旋转使气体压缩的制冷压缩机.螺 杆式制冷压缩机属于工作容积作回转运动的容积型压缩机, 按照螺杆转子数量的不同, 螺杆式压缩机有双螺杆与单 螺杆两种.第一节螺杆式压缩机的工作过程一,工作原理及工作过程 1. 组成 螺杆式制冷压缩机主要由转子,机壳(包括中部的气缸体和两端的吸,排气端座等),轴承,轴封,平衡活 塞及输气量调节装置组成.图 3-1 是典型开启螺杆式压缩机的一对转子,气缸和两端端座的外形图.第 47 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案1―吸气端座 2―阴转子 3―气缸 4―滑阀 5―排气端座 6―阳转子2. 工作原理 螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子,并借助于包围这一对转子四周的机壳内 壁的空间完成的. 3. 工作过程 图 3-2 为螺杆式压缩机的工作过程示意图.其中,a,b 为一对转子的俯视图,c,d,e,f 为一对转子由下而 上的仰视图.二,特点 就压缩气体的原理而言,螺杆式制冷压缩机与往复活塞式制冷压缩机一样,同属于容积式压缩机械,就其运 动形式而言,螺杆式制冷压缩机的转子与离心式制冷压缩机的转子一样,作高速旋转运动.所以螺杆式制冷压缩机 兼有二者的特点. 1. 优点 (1)转速较高,又有质量轻,体积小,占地面积小等一系列优点. (2)动力平衡性能好,故基础可以很小. (3)结构简单紧凑,易损件少,维修简单,使用可靠,有利于实现操作自动化.第 48 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案(4)对液击不敏感,单级压力比高. (5)输气量几乎不受排气压力的影响.在较宽的工况范围内,仍可保持较高的效率. 2. 缺点 (1)噪声大. (2)需要有专用设备和刀具来加工转子. (3)辅助设备庞大.第二节结构及基本参数一,主要零部件的结构 螺杆式制冷压缩机的主要零部件包括机壳,转子,轴承,平衡活塞,轴封及输气量调节装置等. 1. 机壳 螺杆式制冷压缩机的机壳一般为剖分式.它由机体(气缸体),吸气端座,排气端座及两端端盖组成,如图 3-3 所示.1―吸气端盖 2―吸气端座 3―机体 2. 转子4―排气端座5―排气端盖第 49 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案转子是螺杆式制冷压缩机的主要部件.如图 3-4 所示,常采用整体式结构,将螺杆与轴做成一体.1―阴螺杆 2―阳螺杆 3. 轴承与油压平衡活塞 螺杆式制冷压缩机属高速重载.为了保证阴,阳转子的精确定位及平衡轴向力和径向力,必须选用高精度, 高速,重载的轴承和相应的平衡机构,确保转子可靠运行. 一般说,低负荷,小型机器中,多采用滚动轴承;高负荷,大中型机器中,多采用滑动轴承. 为了平衡部分或全部轴向力,通常用一个平衡活塞来达到这一目的.图 3-5 所示为一个油压平衡活塞的结构. 4. 轴封 制冷系统的密封至关重要,因此在开启螺杆式制冷压缩机的转子外伸轴处,通常采用密封性能较好的接触式 机械密封,它主要有图 3-6 所示的弹簧式和图 3-7 所示的波纹管式两种.1,2―传动销 3―传动套 4―弹簧座 5―弹簧 6―动环辅助密封圈 7―动环 8―卡环 9―静环 10―静环辅助密封圈 11―防转销 5. 输气量调节滑阀第 50 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案输气量调节滑阀是螺杆式制冷压缩机中用来调节输气量的一种结构元件,虽然螺杆式制冷压缩机的输气量调 节方法有多种,但采用滑阀的调节方法获得了普遍的应用.如图 3-8a 所示.1―锁紧螺母 2―密封垫片 3―螺钉 4―传动套 5―波纹管 6―动环 7―静环辅助密封圈 8―静环 9―防转销a)滑阀工作示意图 b)滑阀结构示意图 1―阳转子 2―阴转子 3―滑阀 4―油压活塞 6. 喷油结构 螺杆式制冷压缩机大多采用喷油结构.如图 3-8b 所示. 7. 联轴器 开启螺杆式制冷压缩机通过联轴器与电动机相联.第 51 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案二,基本参数 1. 转子的齿形 型面:主动转子和从动转子的齿面均为型面,是空间曲面.a)对称圆弧齿形 b)非对称圆弧齿形 齿形:型面在垂直于转子轴线平面(端面)上的投影称为转子的齿形,是一条平面曲线. 啮合线:阴,阳转子齿形在端平面上啮合运动的啮合点轨迹, 叫做齿形的啮合线,如图 3-9 所示, 齿形一般由圆弧, 摆线,椭圆,抛物线,径向直线等组成. 型线:组成转子齿形的曲线称为型线. (1)齿形的基本要求1)1)较好的气密性 泄漏途径如图 3-10 所示. 接触线方向的泄漏如图 3-11 所示. 如图 3-12 所示,称为泄漏三角形.第 52 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案2)接触线长度尽量短 3)较大的面积利用系数 . (2)典型齿形 在螺杆式压缩机中, 对于齿形中心线两边型线相同的称对称型线 (图 3-9a) 不同的称非对称型线 , (图 3-9b) , 齿形型线都在节圆内或节圆外的称单边型线(图 3-9),否则称为双边型线. 1)X 齿形 X 齿形如图 3-13 所示,它是由瑞典 Atlas copco 公司在圆弧摆线所组成的单边不对称齿形的基础上进行改进而成. 2)Sigma 齿形 Sigma 齿形如图 3-14 所示, 它是由德国 Kaeser 压缩机公司在圆弧摆线所组成的单边不对称齿 形的基础上研制成功的.3)CF 齿形CF 齿形如图 3-15 所示,它是由德国 GHH 公司设计的.第 53 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案应当看到,用以评价或比较不同齿形的许多因素是相互制约的.如:为了减小泄漏三角形,确保螺杆的轴向 气密性采用点啮合摆线, 就不可避免地使接触线长度增加; 为了保护摆线的发生点, 采用小圆弧或直线作齿顶型线, 则增大了泄漏三角形等等.所以应根据不同的使用场合选用不同的齿形. 现在各种新的齿形层出不穷,如日本日立的α齿形,日本神户的β齿形(图 3-16a),瑞典斯达尔(Stals)齿 形(图 3-16b),极大地提高了螺杆压缩机的性能.a)β齿形 b)Stals 齿形 2. 转子的齿数和扭转角 转子的齿数和压缩机的输气量,效率及转子的刚度有很大关系.通常转子齿数越少,在相同的转子长度和端 面面积时,压缩机有较大的输气量. 转子的扭转角是指转子上的一个齿在转子两端端平面上投影的夹角,如图 3-17 所示,它表示转子上一个齿的 扭曲程度.3. 圆周速度和转速 转子齿间圆周速度是影响压缩机尺寸,质量,效率及传动方式的一个重要因素. 圆周速度大: 1) 1) 在相同输气量的情况下,压缩机的质量及外形尺寸将减小; 2) 2) 并且气体通过压缩机间隙的相对泄漏量将会减少; 3) 3) 气体在吸,排气孔口及齿间内的流动阻力损失相应增加. 圆周速度确定后,螺杆转速也随之确定.第 54 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案4. 公称直径,长径比 螺杆直径是关系到螺杆压缩机系列化,零件标准化,通用化的一个重要参数. 长径比λ: 螺杆式压缩机转子螺旋部分的轴向长度 L 与其公称直径 D0 之比 按我国机械工业部标准 JB/T《喷油螺杆式单级制冷压缩机》中,推荐的螺杆压缩机结构参数系 列见表 3-1. 表 3-1 我国螺杆压缩机结构参数 阳转子名义直径/mm 阳转子转速/(r/min) 转子长径比 制冷剂 100 125 100 120 160 200 250 315 400 5004400.5 R12,R22,R71714505. 级数与压力比 对喷油螺杆式压缩机,一般采用一级压缩或二级压缩. 无油螺杆式压缩机主要是根据许可的排气温度来决定压力比和级数. 6. 间隙 螺杆式压缩机两转子之间,转子与机体之间要求留有适当的间隙.这不仅考虑制造和装配误差,也考虑了弯 曲变形和热变形的因素.第三节输气量与输气量调节机构一,输气量的计算 理论输气量为单位时间内阴,阳转子转过的齿间容积之和,即 (3-1) 压缩机两转子的啮合旋转,相当于齿轮的啮合传动,因此 z1n1=z2n2 (3-2) 又 V1=A01L V2=A02L 则压缩机理论输气量可写成 (3-3)令 则压缩机理论输气量可写成(3-4)(3-5) Cn面积利用系数,是由转子齿形和齿数所决定的常数. A. A. 直径和长度尺寸相同的两对转子,面积利用系数大的一对转子,其输气量大,反 之输气量小. B. B. 相同输气量的螺杆压缩机,面积利用系数大的转子,机器外形尺寸和质量可以小 些. C. C. 几种齿形的面积利用系数如表 3-2 所示. 表 3-2 几种齿形的面积利用系数 齿形名称 SRM 对称 齿形 SRM 不对称 齿形 单边不对称齿 形 X 齿形 Sigma 齿形 CF 齿形第 55 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案阴阳转子齿数 比 z2: zl 面积利用系数 Cn 6:4 0.472 6:4 0.52 6:4 0.521 6:4 0.56 6:5 0.417 6:5 0.595当转子的扭转角大到某―数值时,致使转子的齿间容积不能完全充气.考虑这一因素对压缩机输气量的影响, 用扭角系数 Cφ表征.表 3-3 列出了阳转子扭转角φ1 与 Cφ的对应关系. 表 3-3 阳转子扭转角φ1 与 Cφ的对应值 扭转角φ1/(°) 扭角系数 Cφ 240 0.999 270 0.989 300 0.971由于泄漏,气体受热等,螺杆式制冷压缩机的实际输气量,低于它的理论输气量,用输气系数表征影响吸气 量的损失.当考虑到压缩机的输气系数ηV 时,其实际输气量 qva 为 (3-6) 二,影响输气系数的主要因素 1. 泄漏 气体通过间隙的泄漏,可分为外泄漏和内泄漏两种,外泄漏影响输气系数,内泄漏仅影响压缩机的功耗. 2. 吸气压力损失 气体通过压缩机吸气管道和吸气孔口时,产生气体流动损失,吸气压力降低,比体积增大,相应地减少了压 缩机的吸气量,降低了压缩机的输气系数. 3. 预热损失 在吸气过程中,气体受到吸气管道,转子和机壳的加热而膨胀,相应地减少了气体的吸入量,降低了压缩机 的输气系数. 三,输气量调节 螺杆式制冷压缩机输气量调节的方法主要有吸入节流调节,转停调节,变频调节,滑阀调节,柱塞阀调节等. 目前使用较多的为滑阀调节和塞柱阀调节. 1. 滑阀调节 1)工作原理 即通过改变转子的有效工作长度,来达到输气量调节的目的.图 3-18 为滑阀调节的原理图.第 56 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案图 3-19 为螺杆式制冷压缩机输气量和滑阀位置的关系曲线. 螺杆式制冷压缩机的输气量调节范围一般为 10%100% 内的无级调节. 调节过程中,功率与输气量在 50%以上负荷运行时几乎是成正比例关系,但在 50%以下时,性能系数则相应 会大幅度下降. 调节机构的组成 输气量调节机构由三部分组成: 第一部分包括滑阀,滑阀顶杆,油活塞,液压缸,压缩弹簧及端座; 第二部分为输气量调节指示器; 第三部分为油路及输气量调节控制阀.第 57 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案1,2―塞柱阀 3)调节过程 滑阀轴向移动的动作是根据吸气压力和温度,通过液压传动机构来完成的,图 3-20 表示电磁换 向阀组控制输气量调节滑阀的工作情况. 2. 塞柱阀调节 图 3-21 表示了塞柱阀调节输气量的工作原理.塞柱阀的启闭是通过电磁阀控制液压泵中油的进出来实现的. 塞柱阀调节输气量只能实现有级调节.这种调节方法在小型,紧凑型螺杆压缩机中常常可以看到. 四,内容积比调节 由于压缩机内压缩终了的压力 pcyd 往往同排气腔内的压力 pdk 不相等,造成了附加功损失.为此,有必要进行 内容积比调节来实现 pcyd 等于 pdk,以适应压缩机在不同工况下的高效运行. 内容积比调节机构的目的:就是通过改变径向排气孔口的位置来改变内容积比,以适应不同的运行工况. 一般生产厂根据压缩机应用中的常用工况要求,提供不同内容积比的压缩机供选择,以适应不同的内容积比 的要求.我国内容积比推荐值有 2.6,3.6,5 三种,以适应高温,中温及低温等不同蒸发温度的要求. 另外,对于工况变化范围大的机组,有必要实现内容积比随工况变化进行无级自动调节.1―输气量调节滑阀 2―弹簧 3―内容积比调节滑阀 4,7―油活塞 5,6,8―进出油孔 图 3-22 是德国寇尔托马塔(Kiihlautomat)公司所采用的滑阀无级内容积比调节机构.第 58 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案1―内容积比调节杆 2―输气量调节阀 3―内容积比调节滑阀 4―液压缸 5―负荷指示器 6―液压活塞 7―输气量调节杆 图 3-23 是日本日立制作所 MYCOM 中 V 系列机器的一种手动内容积比调节机构.a)调节滑阀推上 b)调节滑阀退下 1―控制活塞机构 2―油活塞 3―内容积比调节滑阀 图 3-24 是瑞典 Stals-mini-S20 型螺杆式压缩机的内容积比调节机构,调节系统将内容积比分高低两档. 第四节 螺杆式压缩机总体结构一,开启螺杆式压缩机 开启螺杆式制冷压缩机广泛应用于石油,化工,制药,轻纺,科研方面的低温试验;应用于食品,水产,商业 的低温加工贮藏和运输;应用于工厂,医院及公共场所等大型建筑的空气调节等.因为它有自己的特点,所以一般 以压缩机组型式出售. 1. 优点 (1)压缩机与电动机相分离,使压缩机的适用范围更广. (2)同一台压缩机,可以适应不同制冷剂,除了采用卤代烃制冷剂外,通过更改部分零件的材质,还可采用氨作 制冷剂. (3)可根据不同的制冷剂和使用工况条件,配用不同容量的电动机. 2. 发展趋势和研究成果 开启螺杆式制冷压缩机存在噪声大,制冷剂较易泄漏,油路系统复杂等缺点.因此,除了在使用氨工质或电 力无法供应的情况下,中小型螺杆式制冷压缩机的发展方向是封闭式机型. 近十几年以来,开启螺杆式压缩机设计制造方面有了很大改进,概括起来有以下几个方面: (1) (1) 普遍采用内容积比调节机构 图 3-25 所示是按三种内容积比 Vi=2.6,3.5,5 开设的排气孔口,在工况变化时,通过内容积比调节所得到 的压缩机在全负荷时轴功率的提高率.第 59 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案(2)采用单机双级压缩 制冷装置采用两级压缩系统,设备费用较高,因此,如日本日立制作所,瑞典 Stals 等 公司研制了单机双级螺杆式压缩机,如图 3-26 所示. (3)开启螺杆式压缩机的小型化1)改进齿形 2)优化供油量和油质 3)采用滚动轴承和无液压泵系统 4)采用水冷式电动机 5)采用经济器系统 二,半封闭螺杆式压缩机 半封闭螺杆式制冷压缩机的额定功率一般在 10100kW, 在使用 R134a 工质时, 其冷凝温度可达 70℃, 使用 R404A 或 R407C 工质时,单级蒸发温度最低可达45℃.因此,由于它在冷凝压力和排气温度很高,尤其在压力差很大的 苛刻工况下也能安全可靠地运行,近几年得到了长足的发展. 半封闭螺杆式制冷压缩机的特点是: (1)压缩机的阴阳转子都采用 6:5 或 7:5 齿数,主要提高转子圆周速度和阴阳转子高速旋转时的速度差. (2)油分离器与主机可做成一体化.图 3-27 所示压缩机组的油分离器设置在压缩机机体内,使得机组装置紧凑. (3)内置电动机靠制冷剂气体冷却,电动机效率大大提高,而且,电动机有较大的过载能力,其尺寸也相应缩小.第 60 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案1―压差阀 2―止回阀 3―油过滤器 4―排温控制探头 5―内容积比控制机构 ―滚动轴承 8―阳转子 9―输气量控制器 10―油分离器 11―阴转子 12―电动机保护装置 13―接线盒 (4)压差供油压 (5)无油冷却系统.6―电动机 7(6)采用喷射液体制冷剂进行冷却降温.图 3-28 是德国比泽尔公司在半封闭螺杆式压缩机上的一个应用实例.1―排气温度传感器2―温控喷液阀 3―视镜4―电磁阀5―喷油入口(7)微型半封闭螺杆式压缩机应用变频器调节输气量.同时,除了少量微型半封闭螺杆式压缩机,大多数半封闭 螺杆式压缩机都设置内容积比有级调节机构.第 61 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案1―内容积比调节阀 2―排气口 3―输气量调节活塞 4―吸气口 5―经济器补气孔口 图 3-29 是美国开利公司生产的 06T 系列半封闭式螺杆压缩机., 三,全封闭螺杆式压缩机 由于制造和安装技术要求高,全封闭螺杆式压缩机是近年才得到开发的.图 3-30 是美国顿汉―布什(Dunham ―Bush)公司用于储水,冷冻冷藏和空调的全封闭式螺杆制冷压缩机.1―排气孔口 2―内置电动机 3―吸气截止阀 4―吸气口 5―吸气止回阀 6―吸气过滤网 7―过滤器 8―输气量调节油活塞 9―调节滑阀 10―阴阳转子 11―主轴承 12―油分离器 13―挡油板图 3-31 是比泽尔公司 VSK 型系列的全封闭螺杆式压缩机结构.电动机配用功率 1020kW,它的结构特点是卧 式布置,输气量调节不设滑阀,采用电动机变频调节.第 62 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案第五节 螺杆式压缩机装置系统 一,机组 生产厂多将压缩机,驱动电动机及润滑系统,输气量调节的控制装置,安全保护装置和监控仪表等组装成机 组的形式,称为螺杆式制冷压缩机组. 图 3-32 所示为开启螺杆式制冷压缩机组的系统图.1. 油分离器 对于大中型开启式压缩机,为了提高分离效果,通常设置一次油分离器后,再增设二次油分离器.图 3-33 是 三种常见的油分离器结构. 图 3-34 为一卧式高效多级油分离器,第 63 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案a)卧式油分离器 b)立式油分离器 c)二次油分离器 l―出口接管 2―安全阀接管 3―进口接管 4―感温包连接处 5―消声器 6―液压泵回油接 管 7―油压调节阀回油接管 8,16―油位计 9―储油器 10―油过滤器 11,15―出油口 12―电加热器连接处 13―排气止回阀 14―安全阀接管 17―排油阀 18―油加热器 19―进气接口 20―排空阀 21―排气温度计 22―压力阀接管2. 油冷却器 大中型的螺杆式压缩机必须设置油冷却器,降低油温,使油具有合适的粘度,以便再次循环使用.第 64 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案油冷却器有两种,图 3-35a 表示的水冷却型和图 3-35b 表示的制冷剂冷却型.对于封闭式压缩机,由于系统采 用喷液冷却,加上高温润滑油的使用,一般可以省去油冷却器.a)水冷却型油冷却器 b)制冷剂冷却型油冷却器 1―排空阀 2,7―进油口 3,8―出油口 4―冷却水出口 5―冷却水入口 6―排油阀 9―制冷剂出口 10―制冷剂进口 3. 油过滤器 为了保护制冷机的润滑部分和液压泵,在油系统的两个地方设置过滤器. 4. 液压泵和油压调节阀 液压泵是螺杆式压缩机不可缺少的重要辅助设备,可以由电动机直接驱动,也可与压缩机联动. 为了使供给压缩机的润滑油保持一定的油压,装有油压调节阀. 5. 油加热器,油压保护开关和油温保护 为了防止在环境温度较低时由于油温过低影响机组起动,一般都装有油加热器. 向压缩机正常供油是机组运转的必要条件,故油压保护对提高压缩机可靠性至关重要.如因油冷却器性能下降,水 量减少或断水等原因,使向压缩机供油的温度超过规定值时,油温保护装置动作,电动机随即停止工作. 二,带经济器的螺杆压缩机系统 在机壳或端盖的适当位置开设补气口,使转子基元容积在压缩过程的某一转角范围,与补气口相通,使系统 中增设的中间容器内的闪发性气体,通过补气口进入基元容积中.这样,单级螺杆式制冷压缩机按双级制冷循环工 作,达到节能的效果.此增设的中间容器称为经济器. 带经济器的制冷系统有一级节流和二级节流两种形式,如图 3-36 所示.对于一级节流系统如图 3-36a 所示.a)一级节流制冷系统 b)二级节流制冷系统 1―压缩机 2―油分离器 3―冷凝器 4―贮液器 5―经济器 6―蒸发器 7,8―节流阀 9―油冷却器 对于二级节流系统如图 3-36b 所以示. 另外,带经济器的螺杆式制冷压缩机有较宽的运行范围,单级压力比大,卸载运行时能实现最佳运行;加工 基本与单级螺杆式制冷压缩机相同,制冷系统中阀门和设备增加不多,故目前应用越来越广泛. 三,喷液螺杆压缩机系统第 65 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案螺杆式压缩机喷液或喷油,是利用了它对湿行程不敏感,即不怕带液运行的优点而实施的.因此,人们开发了 在压缩机压缩过程中用喷射制冷剂液体代替喷油,借此省去油冷却器,缩小油分离器,并且喷液冷却能使排气温度 下降,防止封闭式压缩机电动机因排气温度过高引起保护装置动作而停机. 图 3-37 是螺杆式制冷压缩机喷液系统原理图.在 喷液不能完全代替喷油,因为油有一定粘度,密封效果好,所以,目前常用的是制冷剂液体和油混合后喷射 进去.1―压缩机 2―油分离器 3―冷凝器 4―储液器 5―调节阀 6―节流阀 7―蒸发器 四,多台主机并联运转系统 随着螺杆式压缩机半封闭化,小型化及控制系统的发展,近几年多台主机并联运转系统取得很大发展,其适用 冷量范围为 2401500kW. 多台主机并联运转系统不仅有利于工况调节,同时也带来了一系列其它优点: 其一是可以用较少的机型来满足不同输气量的需要; 其二是使用时可以逐台启动主机,对电网冲击小. 其三是运转效率可以提高,当其中某一台主机出现故障时,可以单独维修而系统仍可以维持运转. 第六节 单螺杆式压缩机 单螺杆压缩机具有结构简单,零部件少,重量轻,效率高,振动小和噪声低等优点.目前单螺杆式压缩机有 开启式和半封闭式两种. 一,单螺杆压缩机的工作原理 单螺杆压缩机是利用形似涡轮截面的星轮,与蜗杆转子(又称螺杆转子)相啮合,故又有蜗杆压缩机之称. 其开启式结构如图 3-38 所示.图中由螺杆转子 1 的齿间凹槽,星轮 3 和气缸内壁组成一独立的基元容积,犹如往 复式压缩机的气缸容积,转动的星轮齿片作为活塞,随着转子和星轮不断地移动,基元容积的大小发生周期性的变 化. 其工作原理如图 3-39 所示.第 66 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案1―螺杆转子 2―内容积比调节滑阀 3―星轮 5―输气量调节滑阀 6―轴承 4―轴封a)吸气过程 b)压缩过程 c)排气过程 1)吸气过程(图 3-39a). 2)压缩过程(图 3-39b). 3)排气过程(图 3-39c). 由上述工作原理可知,单螺杆压缩机的一个基元容积在旋转一周内,完成了两次吸气,压缩和排气循环. 二,结构参数 1. 转子齿槽数和星轮齿数 转子的齿槽数 zl 取决于所要求的内容积比. 星轮齿片数 z2 与转子齿槽数 zl 相比互为质数,如此选择的目的是啮合运动中齿片与齿槽的磨损均匀. 2. 星轮齿形 单螺杆式压缩机转速较高,星轮齿片和转子齿槽相对滑动速度大,因此必须选择润滑性能良好的星轮齿形,减 少星轮齿片的磨损,对提高压缩机的效率影响很大.星轮的齿形有: (1)平面直齿形 (2)柱面齿形 (3)平面直齿反包络齿形 3. 星轮直径 D2 与转子直径 D1(见图 3-40)之比λD 一般情况下比值λD 为 1,即4. 中心距 B(见图 3-40) 星轮中心与转子轴线之间间距 B 与转子直径 D1 间的关系为 B=λD15. 星轮齿片齿宽 b 和转子齿尖宽 c(见图 3-41)第 67 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案(3-7) 6. 啮合角θ(见图 3-40) 星轮任一齿片从全都进人并封闭转子齿槽开始,到该齿片全部转出转子齿糟为止,所扫过的角度称为啮合 角. 三,输气量和内容积比调节 1. 输气量调节 单螺杆式制冷压缩机的输气量调节机构主要有转动环式和滑阀式两种,它们都是采用将基元容积中的部分工质 回流到吸气腔的方法,来减少基元容积值(推迟压缩过程的起始位置),从而实现输气量的无级调节.a)满负荷 b)部分负荷 1)转动环式调节机构 转动环式输气量调节机构的结构原理如图 3-42 所示. 2)滑阀式调节机构 滑阀式输气量调节机构的结构原理如图 3-43 所示. 2. 内容积比调节 单螺杆式压缩机内容积比调节原理如图 3-43 所示. 单螺杆压缩机输气量调节滑阀 1 与内容积比调节滑阀 2 可分开单独动作,实现了工况变化时压缩机一直在较 高效率下运行.a)滑阀 1,2 分别处于输气量最大和内容积比最小位置 b)滑阀 1,2 分别处于输气量减小和内容积比增大位置 1―输气量调节滑阀 2―内容积调节滑阀 四,单螺杆压缩机及机组的结构特点 (1)降低了噪声和气体通过管道系统传递的振动.而且,转子与星轮齿片磨损均匀. (2)使运转平稳,轴承受力小,并且减少了转子弯曲所造成的转子与壳体间的泄漏. (3)排气孔口呈径向,可使转子前后端均处于低压,轴向力可得到平衡. (4)可用密封性能和润滑性能好的树脂材料. (5)压缩速度快,泄漏时间短,有利于提高容积效率,减小压力脉动. (6)机组结构简化.为了简化结构,可采用如图 3-44 所示的半封闭单螺杆式压缩机.第 68 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案1―吸气口 2―星轮 3―排气口4―油回收装置 5―转子6―电动机(7)单螺杆压缩机同双螺杆压缩机一样,在压缩过程中能进行中间补气,增大制冷量,提高性能系数. 第七节 安全保护装置一,安全保护对象 1. 水流量保护 2. 高低压保护 3. 油压保护 4. 其他常用保护 ①防冻保护;②电动机绕组温度保护;③油位保护;④油过滤器压差保护;⑤电压过高,过低,三相不平衡保护; ⑥防止转子倒转,电动机接线反相保护;⑦过电流保护. 二,喷液喷油保护 图 3-27 是比泽尔公司半封闭螺杆式压缩机喷液冷却系统,当压缩机排气温度或电动机温度过高时,喷液或调 节喷液量,使排气温度和电动机温度降下来. 第四章 滚动转子式压缩机滚动转子式压缩机是一种容积型回转式压缩机,气缸工作容积的变化,是依靠一个偏心装置的圆筒形转子在 气缸内的滚动来实现的. 第一节 工作原理与工作过程 一,工作原理 滚动转子式压缩机主要由汽缸,转子,滑片,排汽阀和汽缸端盖等部件组成,如图 4 C 1 所示.第 69 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案二,工作过程 滚动转子式压缩机的工作过程如图 4 C2 所示.由上述的工作过程可以看出: 1,转子回转一周,将完成上一工作循环的压缩和排气过程及下一工作循环的吸气过程. 2,由于不设进汽阀,吸气开始的时机和汽缸上吸气孔口位置有严格的对应关系,不随工况的变化而变动. 3,由于设置了排汽阀,压缩终了的时机将随排气管中压力的变化而变动. 第二节 滚动转子式压缩机的结构及特点目前,生产和使用中的滚动转子式压缩机基本上可分为中等容量的开启式压缩机和小容量的全封闭式压缩机, 其中,大中型滚动转子式压缩机适用于冷库,小型滚动转子式压缩机多用于冰箱和家用空调器中.下面分别介绍这 几种压缩机的结构和特点. 一,压缩机的结构 1,开启式压缩机第 70 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案对于大,中型滚动转子压缩机,一般做成开启式,如图 4 - 3 所示.2,全封闭压缩机目前广泛使用的滚动转子式压缩机主要是小型全封闭式,通常有卧式和立式两种,如(图 4 -4 和图 4 -5 所示, 前者多用于冰箱,后者在空调器中常见.第 71 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案滚动转子式压缩机的主要缺点是滑片与气缸壁面之间的泄漏,摩擦和磨损较大,限制了它的工作寿命及效率 的提高.如果采用双层滑片,运行时两块滑片的端部都与气缸内壁保持接触,形成两道密封线,并在两道密封线之 间形成油封,大大降低了滑片端部的泄漏损失,减少摩擦力及摩擦损失,使机器的工作寿命及效率均有所提高. 二,特点 滚动转子式压缩机与往复活塞式压缩机相比,具有下列特点: 1,零部件少,结构简单 2,易损零件少,运行可靠 3,没有吸气阀片,余隙容积小,输气系数较高 4,在相同的冷量情况下,压缩机体积小,重量轻,运转平衡 5,加工精度要求较高 6,密封线较长,密封性能较差,泄漏损失较大第三节发展趋势第 72 页 共 121 页PDF 文件使用 &pdfFactory& 试用版本创建
《制冷压缩机》电子教案1,变频压缩机的发展 变频压缩机采用变频调速技术进行能量调节,使其制冷量与系统负荷协调变化,并使机组在各种负荷条件下 都具有较高的能效比,这是 80 年代出现的新技术.这种调节方式具有节能,舒适,启动快速,温控精度高及易于 实现自动控制等优点,受到世人瞩目.图 4- 6 为日立公司的交流变频式滚动转子式制冷压缩机结构图. 2,双缸滚动转子式压缩机的发展 为了平衡压缩机转子的不平衡惯性力,目前已研制出双转子滚动转子压缩机,该压缩机的两个汽缸相差 180 °对称布置, 可以使负荷扭矩的变化趋于平稳, 4-7 所示的单缸机与双缸机扭矩变化曲线的比较中清楚地表明了 图 这一点,因而双缸机广泛用于较大功率场合.图4-8是双缸滚动转子}