制冷壓縮機(jī)的單螺桿與雙螺桿比較（完整版）

1、制冷壓縮機(jī)的單螺桿與雙螺桿比較螺桿機(jī)螺桿式制冷壓縮機(jī)是一種容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，由于其高效、耐久、結(jié)構(gòu)緊湊和對(duì)負(fù)載進(jìn)行 平穩(wěn)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，兼有了活塞式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)二者的優(yōu)點(diǎn)，從而逐漸在活塞式和離 心式之間找到自己的位置，并在一定冷量范圍內(nèi)有加速取代活塞式和離心式制冷壓縮機(jī)的趨 勢(shì)，在食品冷凍、冷藏、制冰、民用及商用空調(diào)、工業(yè)制冷等領(lǐng)域廣泛得到應(yīng)用。螺桿式制 冷壓縮機(jī)從壓縮機(jī)原理上可分為雙螺桿（twin screw ）和單螺桿（single screw）。歷史及背景螺桿式壓縮機(jī)是由瑞典人Lysholm里斯曼發(fā)明而由瑞典SRM公司（雙螺桿）和法國(guó)人Zimmern 辛麥恩（單螺桿）研制成功的。在

2、經(jīng)歷了二十多年的從開(kāi)發(fā)到發(fā)展的過(guò)程，螺桿機(jī)已取得相當(dāng)?shù)某删?。螺桿式制冷壓縮機(jī)由于沒(méi)有進(jìn)排氣閥片、運(yùn)動(dòng)部件及易損件少，使它具有 20,000到50,000小時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，甚 至可達(dá)100,000小時(shí)。目前在雙、單螺桿壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展上主要表現(xiàn)為：1、中間補(bǔ)氣的經(jīng)濟(jì)器系統(tǒng)的研究及推廣應(yīng)用；2、壓縮機(jī)內(nèi)容積無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；3、高效率新型線(xiàn)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。在制冷空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)，首先應(yīng)用的是開(kāi)啟式螺桿壓縮機(jī)，在經(jīng)歷了七十年代大發(fā)展時(shí)期后，由 于制冷裝置的應(yīng)用普及和以改善部分負(fù)荷特性的多機(jī)組化的發(fā)展趨勢(shì)，螺桿機(jī)在中、大型機(jī) 保持穩(wěn)步發(fā)展的同時(shí)，中、小型機(jī)尤其是半封閉式及全封閉式螺桿壓縮機(jī)已得到了市場(chǎng)的廣 泛重視和青瞇。我

3、們認(rèn)為，下一步螺桿機(jī)的發(fā)展走勢(shì)將是在進(jìn)一步發(fā)揮螺桿機(jī)的傳統(tǒng)固有技 術(shù)優(yōu)勢(shì)，積極開(kāi)發(fā)和利用新技術(shù)的基礎(chǔ)上，揚(yáng)長(zhǎng)避短，從而在正擁有廣闊市場(chǎng)的往復(fù)機(jī)制冷 容量范圍內(nèi)開(kāi)拓中小型螺桿壓縮機(jī)的銷(xiāo)售市場(chǎng)。一、雙螺桿壓縮機(jī)以瑞典 SRM型線(xiàn)系列為主導(dǎo)，先后經(jīng)歷 SRM非對(duì)稱(chēng)型線(xiàn)、對(duì)稱(chēng)型線(xiàn)、又非 對(duì)稱(chēng)型線(xiàn)、X、Sigma（5:7 ）、GHH（5:6 ）、SRM-D） 口、B等型線(xiàn)，以后各公司又開(kāi)發(fā)自己的專(zhuān) 利型線(xiàn)。除上述所提及的新齒形的發(fā)展外，目前雙螺桿主要發(fā)展趨勢(shì)為：1、轉(zhuǎn)子加工精度的提高和質(zhì)量穩(wěn)定性；2、開(kāi)啟式雙螺桿機(jī)在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上的不足已引起廠(chǎng)家和市場(chǎng)的重視；3、重量級(jí)滾動(dòng)軸承的應(yīng)用，以提高主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)壽命和

4、為壓縮機(jī)小型化、封閉化提供必要條件；4、合成冷凍機(jī)油的應(yīng)用；5、壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)更趨合理和緊湊。目前大約有37家公司生產(chǎn)雙螺桿機(jī)，基本分布在亞洲（日、韓、中、臺(tái)）、北美洲（美）和 歐洲，主要制造廠(chǎng)家有 Hitachi （日立），Dunham-Bush（頓漢-布什），Trane （特靈），York（約克國(guó)際Frick ）, Carrier （開(kāi)利）、KOBELOO神戶(hù)制鋼所）、Mycom（前川）、Bitzer （德國(guó)比策爾）、SABROE丹麥薩布羅）、Refcomp （意大利萊富康）、Century （韓國(guó)慶 元世紀(jì)）、Fusheng （臺(tái)灣復(fù)盛）、Hanbell （臺(tái)灣漢鐘）等。目前采取5:6齒數(shù)比

5、的約有15家, 采取5:7齒數(shù)比約有2家、采取6:8齒數(shù)比有1家、其余均為4:6齒數(shù)比。二、1960年法國(guó)人辛麥恩（Zimmern）發(fā)明了單螺桿壓縮機(jī)的基本原理，1962年試制出第一 臺(tái)空氣壓縮機(jī)樣機(jī)，1972年法國(guó)別儒（Peugeot）汽車(chē)制造公司、美國(guó)芝加哥風(fēng)動(dòng)工具公司（Chicago pneumatic tool Co.）研制成單螺桿式空氣壓縮機(jī)。1975年荷蘭格拉索（Grasso） 公司制造了第一臺(tái)單螺桿制冷壓縮機(jī) MS10并在同年第14次國(guó)際制冷學(xué)會(huì)展出。早期人們?cè)?jīng)認(rèn)為單螺桿具有雙螺桿的一切優(yōu)點(diǎn)，并且具有受力平衡，軸承負(fù)載小，轉(zhuǎn)子嚙 合面不受力，星輪可采用潤(rùn)滑性能良好的有機(jī)材料，從

6、而噪聲及振動(dòng)小，沒(méi)有雙螺桿的漏氣 三角形通道等特點(diǎn)，故認(rèn)為單螺桿效率應(yīng)比雙螺桿高出57%但在經(jīng)歷二十年后，單螺桿并未曾像人們想象那樣得到迅速的發(fā)展，目前生產(chǎn)廠(chǎng)家僅有45家，即J&E Hall （英國(guó)霍爾）、McQuay（美國(guó)麥克維爾國(guó)際）、DaiKin （日本大金）、MITSUBISHIELECTRICC三菱電機(jī)）、 美國(guó)Vilter 等。究其原因：1、單螺桿的發(fā)展時(shí)間較雙螺桿為短， 星輪結(jié)構(gòu)和材料只有少數(shù)廠(chǎng)家掌握；2、 由于吸排汽通道阻力較大，壓力損失較雙螺桿多，同時(shí)高低壓腔內(nèi)泄露線(xiàn)較長(zhǎng)，所以壓縮效 率并不比雙螺桿高。但是單螺桿在轉(zhuǎn)子受力均衡、軸承壽命，尤其是振動(dòng)和噪聲低上是它的 突出優(yōu)點(diǎn)，

7、因此在近十年內(nèi)單螺桿機(jī)將得到充分的發(fā)展。單螺桿主要技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀為：1、大尺寸滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)壽命達(dá) 100,000小時(shí)；2、高強(qiáng)度增強(qiáng) 纖維星輪材料減少磨損；3、受力平衡原理有利于振動(dòng)可以忽略，噪聲水平極低；4、除提高轉(zhuǎn)子加工精度外，轉(zhuǎn)子嚙合面特殊涂層處理，以消除表面微小凸凹，滑動(dòng)性能得以改進(jìn)；5、半封閉單螺桿采用：壓差供油至軸承及壓縮腔，同時(shí)少量冷媒噴射壓縮部分，并與油混合以 降低粘性阻力，以克服因密封功能下降造成的容積效率降低以及由于內(nèi)壓提高引起的功率增 加；殼體采用雙層結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)筋，將熱應(yīng)力和壓力的變形降為最低限度；能量調(diào)節(jié)采用氣體 壓力驅(qū)動(dòng)滑閥進(jìn)行分段調(diào)節(jié)；采用粘度和粘度指數(shù)均優(yōu)于礦物油的

8、合成油。工作原理（一）、雙螺桿制冷壓縮機(jī) （twin screw compressor）雙螺桿制冷壓縮機(jī)是一種能量可調(diào)式噴油壓縮機(jī)。它的吸氣、壓縮、排氣三個(gè)連續(xù)過(guò)程是靠機(jī)體內(nèi)的一對(duì)相互嚙合的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生周期性的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般陽(yáng)轉(zhuǎn)子 為主動(dòng)轉(zhuǎn)子，陰轉(zhuǎn)子為從動(dòng)轉(zhuǎn)子。主要部件：雙轉(zhuǎn)子、機(jī)體、主軸承、軸封、平衡活塞及能量調(diào)節(jié)裝置。容量15100%6級(jí)調(diào)節(jié)或二、三段式調(diào)節(jié)，采取油壓活塞增減載方式 常規(guī)采用：徑向和軸向均為滾動(dòng)軸承；開(kāi)啟式設(shè)有油分離器、儲(chǔ)油箱和油泵； 封閉式：為差壓供油進(jìn)行潤(rùn)滑、噴油、冷卻和驅(qū)動(dòng)滑閥容量調(diào)節(jié)之活塞移動(dòng)3圖8-1爆桿式捌冷壓縮機(jī)削面圖1機(jī)捧2-59.陽(yáng)轉(zhuǎn)子3吸氣端

9、蹬4一平衡將塞5tSM 6推吒劃崖7-主軸承8栓向止推抽承 Q-軸封 10聯(lián)軸器壓縮原理：吸氣過(guò)程：氣體經(jīng)吸氣口分別進(jìn)入陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒間容積。壓縮過(guò)程：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒間容積連通（ V型空間），由于齒的互相嚙合，容積逐步縮小，氣體得到壓縮。排氣過(guò)程：壓縮氣體移到排氣口，完成一個(gè)工作循環(huán)EB-2想押式制掙壓站機(jī)工作過(guò)稈吸丸過(guò)衽 丘 蛋堀過(guò)程幵始 G開(kāi)朗據(jù)吒 直井吒過(guò)程(2) 、單螺桿制冷壓縮機(jī)(single screw compressor )利用一個(gè)主動(dòng)轉(zhuǎn)子和兩個(gè)星輪的嚙合產(chǎn)生壓縮。它的吸氣、壓縮、排氣三個(gè)連續(xù)過(guò)程是靠轉(zhuǎn)子、星輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生周期性的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)子齒數(shù)為六，星輪為十11

10、齒。主要部件為一個(gè)轉(zhuǎn)子、兩個(gè)星輪、兩個(gè)能量滑閥。容量可以從12.5%100%5級(jí)調(diào)節(jié)及四段式調(diào)節(jié)。單螺桿星輪軸承能量滑閥馬達(dá)壓縮原理：吸氣過(guò)程：氣體通過(guò)吸氣口進(jìn)入轉(zhuǎn)子齒槽。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，星輪依次進(jìn)入與轉(zhuǎn)子齒槽嚙合的狀態(tài)，氣體進(jìn)入壓縮腔（轉(zhuǎn)子齒槽曲面、機(jī)殼內(nèi)腔和星輪齒面所形成的密閉空間） 壓縮過(guò)程：隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，壓縮腔容積不斷減小，氣體隨壓縮直至壓縮腔前沿轉(zhuǎn)至排氣口。排氣過(guò)程：壓縮腔前沿轉(zhuǎn)至排氣口后開(kāi)始排氣，便完成一個(gè)工作循環(huán)。由于星輪對(duì)稱(chēng)布置，循環(huán)在每旋轉(zhuǎn)一周時(shí)便發(fā)生兩次壓縮， 排氣量相應(yīng)是上述一周循環(huán) 排氣量的兩倍。（三）、單螺桿制冷壓縮機(jī)與雙螺桿制冷壓縮機(jī)特點(diǎn)之比較雙螺桿制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)

11、：需噴油壓縮（也可采用少量噴液）。一旦失油時(shí)可能產(chǎn)生金屬與金屬的嚙合摩擦，嚴(yán)重影響運(yùn) 行和轉(zhuǎn)子壽命。轉(zhuǎn)子徑向負(fù)荷及軸向推力大，尤其是軸向推力非常大，需體積和強(qiáng)度大的軸承及平衡活塞來(lái) 抵消軸向力，軸承使用壽命受影響。一般軸承壽命僅為20,000小時(shí)（進(jìn)口機(jī)），20,000小時(shí)即需大修。ADCA = SUCTION OASB = DISCHARGE GASC - AXIAL. THRUST AND SIDE LOAn漏氣三角孔轉(zhuǎn)子嚙合之間存在 漏氣三角孔，存在泄露和壓力損失，降低壓縮效率。油不僅用于螺桿陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子之間之冷卻、密封，并作潤(rùn)滑及動(dòng)力傳遞（2560%勺動(dòng)力）運(yùn)行時(shí)一般需持續(xù)起動(dòng)油泵。由于油

12、耗量大，油路系統(tǒng)復(fù)雜，維修投資大。需采取回油系統(tǒng)，來(lái)避免供液過(guò)大或負(fù)荷變化大時(shí)冷凍機(jī)油進(jìn)入蒸發(fā)器后，換熱器的效率不 致快速下降。單級(jí)壓縮比高。低溫工況時(shí)可以采取獨(dú)有的經(jīng)濟(jì)器結(jié)構(gòu)，節(jié)能性好，但成本相應(yīng)有所提高。 維修難度大，一般需全部解體進(jìn)行維修。McQuay單螺桿壓縮機(jī)的特點(diǎn):1、使用壽命長(zhǎng)，可靠性極高:麥克維爾單螺桿壓縮機(jī)零部件及易損件極少，主要運(yùn)動(dòng)部件僅為五件：一個(gè)轉(zhuǎn)子、兩個(gè)星輪、兩個(gè)能量滑閥星輪主轉(zhuǎn)子由于轉(zhuǎn)子徑向和軸向受力完全平衡，故軸承徑向和軸向推力極小，軸承可靠性極高，軸承設(shè) 計(jì)壽命達(dá)100,000小時(shí)，為雙螺桿的35倍。Bafe- iCecf Rmcfe/ 匚orc日st螺桿轉(zhuǎn)子與

13、星輪間的嚙合壓縮為金屬與非金屬。轉(zhuǎn)子材料為六齒鋼制涂鋁保護(hù)層，星輪為十一齒52層優(yōu)良滲碳纖維復(fù)合強(qiáng)化材料。兩者“無(wú)間隙”嚙合，嚙合阻力極低，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采取噴 液取代噴油，密封、潤(rùn)滑和冷卻效果更好，具有經(jīng)濟(jì)有效之潤(rùn)滑。無(wú)油潤(rùn)滑方式，根本不需要復(fù)雜的油路系統(tǒng)，回油問(wèn)題也不存在。單螺桿只須少量冷凍機(jī)油， 油路較雙螺桿簡(jiǎn)明。20,000小時(shí)后方需檢查，30,00040,000小時(shí)后方需較大保養(yǎng)。星輪可以單獨(dú)拆卸，維修簡(jiǎn)便。由于星輪處于一種柔性承載狀態(tài)，可以調(diào)整它與主轉(zhuǎn)子之間的間隙，所以液擊不敏感，可以 濕行程運(yùn)轉(zhuǎn)。半封閉單螺桿電機(jī)液體冷卻，保持長(zhǎng)期冷卻狀態(tài)，電機(jī)壽命長(zhǎng)。由于轉(zhuǎn)子受力平衡，軸封負(fù)荷極度小，壽

14、命長(zhǎng)，遠(yuǎn)高于雙螺桿壓縮機(jī)軸封壽命。2、效率高：由于軸向推力少、潤(rùn)滑油不象雙螺桿做動(dòng)力傳遞，故單螺桿壓縮機(jī)每冷凍噸需要的電機(jī)功率 較小。不需持續(xù)使用油泵，僅起動(dòng)時(shí)需使用。采用半封閉式噴液?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)，具有節(jié)能器結(jié)構(gòu)，達(dá)到單臺(tái)壓縮機(jī)單級(jí)壓縮實(shí)現(xiàn)雙級(jí)壓縮 效果，制冷量增加，效率提高。容量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)12.5100%轉(zhuǎn)子與星輪的“零間隙”配合，最大程度減小泄漏損失和壓 力損失，效率大幅度提高。液體制冷劑隨排氣帶出，工質(zhì)過(guò)熱度大大降低，提高冷凝器 的冷凝效率。半封閉單螺桿電機(jī)液體冷卻，電機(jī)效率高。單級(jí)壓縮比高，可與雙螺桿一樣。采用R134a環(huán)保冷媒，保護(hù)地球環(huán)境。3、低噪聲、微振動(dòng):無(wú)縫嚙合由于六齒轉(zhuǎn)子與齒

15、星輪嚙合時(shí)分散和減少了排氣脈動(dòng)，從而使排氣平穩(wěn)，加上交替嚙合又有效地排除正弦波音，所以噪聲低沉、易隔音。單螺桿噪聲一般比同級(jí)雙螺桿低 35dB(A)(3ft )。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)極度平穩(wěn)，振動(dòng)值低于 0.14lps。雙螺桿壓縮機(jī)則明顯高于此值?，F(xiàn)場(chǎng)便于維修，可從頂部或底部拆卸星輪進(jìn)行維修卍電曲隣r螺桿結(jié)構(gòu)噪聲比較（四）、主要廠(chǎng)家大型風(fēng)冷螺桿式冷水機(jī)組比較（180USRT品牌McQuayTRANE二菱重工頓漢布什型號(hào)ALS178.2RTAA430MCUJ2402CACFX190結(jié)構(gòu)形式整體式整體式整體式整體式機(jī)組型式標(biāo)準(zhǔn)/低噪/超低噪聲型標(biāo)準(zhǔn)型標(biāo)準(zhǔn)型標(biāo)準(zhǔn)型制冷制冷量kW640636628649輸入功率kW211227.3239.4196.6壓縮機(jī)型式半封閉單螺桿半封閉雙螺桿半封閉單螺桿立式全圭寸閉雙螺桿數(shù)量2442制冷劑R134aR134aR22R22循環(huán)回路數(shù)2242風(fēng)機(jī)型式軸流風(fēng)扇軸流風(fēng)扇軸向流推進(jìn)式軸流風(fēng)扇數(shù)量9162012單機(jī)功率kW2.00.61.1總風(fēng)量m3/s7076.7一一風(fēng)側(cè)熱交換器型式倒M型W型平式管道型散熱片叉排布置水側(cè)熱交換器型式nr.P- 十式冗官式冗官式冗官式滿(mǎn)液式數(shù)量1111水阻力kPa43.5一2740.0