滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究

1、第4卷第2期制冷與空調(diào)Vol.4,No.22004年4月REFRIGERATIONANDAIR-CONDITIONINGApril2004滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究張華俊袁秀玲劉勇陳林盧潔(西安交通大學(xué)能動(dòng)學(xué)院)肖敏米增榜(西安慶安冷機(jī)有限公司)摘要滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)具有效率高、零部件少、,調(diào)系統(tǒng)中。,廣泛的應(yīng)用。,、輸入功率、性能系數(shù)等隨頻、輸入功率、性能系數(shù)、,。關(guān)鍵詞性能實(shí)驗(yàn)研究EXPERIMENTALSTUDYOFPERFORMANCEOFROLLINGPISTONTYPEROTARYINVERTERCOMPRESSORZHANGHuajunYUANXiulingLIUYongCHE

2、NLinLUJie(Xianjiaotonguniversity)ABSTRACTRollingpistontyperotarycompressorsarewidelyusedinair-conditioningsys2temsatpresent,fortheyhavemanyadvantagessuchassmallsize、lightweight、highperfor2manceandfewerpartssoon.Inaddition,otherstrong-pointsincludinglowbeginning-cur2rentandefficientenergy-savingarepa

3、idmoreattentionto.Inthispaperbyexperimentatvariablespeeds,thechangingtendencyoftherefrigerationcapacity,indicatedpowerandCOPwasobtained.AtthetimeInfluencesofcutangleinindi2catedpower,COPanddischargetemperatureisstudiedindetails,too.KEYWORDSRollingpistontyperotaryInverter-CompressorPerformanceExperi2

4、mentalstudy1前言空調(diào)用滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)最早由美國(guó)GE公司研制并生產(chǎn),由此引發(fā)了空調(diào)用壓縮機(jī)在結(jié)構(gòu)上的巨大進(jìn)步。但由于初期技術(shù)上的不完善,使該產(chǎn)品存在效率低、排溫高、振動(dòng)噪聲大等缺點(diǎn),極大地阻礙了該類型機(jī)的發(fā)展。從上世紀(jì)70年代開始,日本在引進(jìn)美國(guó)相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了開創(chuàng)性研究,在采用高精度的加工和檢測(cè)手段,使零部件的加工精度達(dá)到微米級(jí)的同時(shí),又采用高磁通硅鋼片和耐高溫樹脂漆包線,并且電機(jī)采用運(yùn)轉(zhuǎn)電容,使電機(jī)體積減小,可靠性大幅度提高,從而使?jié)L動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的性能有了很大的提高。經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展,滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)已日趨完善。作為房間空調(diào)器所常用的一種壓縮機(jī)

5、,與往復(fù)活塞式壓縮機(jī)相比,具有容積效率高、往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件少、振動(dòng)小、無(wú)需內(nèi)部懸掛支撐彈簧、零部件少等優(yōu)點(diǎn)1,2。自20世紀(jì)80年代以來(lái),對(duì)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的研究日趨活躍,并已實(shí)現(xiàn)商品化。目前在國(guó)內(nèi)外,滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)已替代往復(fù)式壓縮機(jī)而廣泛應(yīng)用于小功率的冰箱、空調(diào)及商用制冷設(shè)備中。如日本三菱、松下、東芝、日立、大金等,美國(guó)Rtolex以及我國(guó)的沈陽(yáng)華潤(rùn)三洋、西安慶安、上海日立等公司都有該壓縮機(jī)的系列產(chǎn)品。第2期張華俊等:滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究本文通過(guò)對(duì)不同變頻壓縮機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究,總結(jié)出了壓縮機(jī)制冷量、輸入功率、性能系數(shù)等隨頻率的變化規(guī)律。同時(shí)還詳細(xì)分析和研究了排氣通道上斜切口角度對(duì)壓縮機(jī)制冷量

6、、輸入功率、性能系數(shù)、排氣溫度等的影響,為雙轉(zhuǎn)子變頻壓縮機(jī)的優(yōu)化和性能提高奠定基礎(chǔ)。2結(jié)構(gòu)參數(shù)本文對(duì)不同的變頻滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)進(jìn)行了性能測(cè)試。其中1號(hào)、2號(hào)樣機(jī)為YZSB-35R型雙轉(zhuǎn)子單貯液筒型變頻壓縮機(jī),組組樣機(jī)為YZSB-35RA型雙轉(zhuǎn)子雙貯液筒型變頻壓縮機(jī),3號(hào)樣機(jī)為YZB-43R單缸變頻壓縮機(jī),見(jiàn)表1,2:表1試驗(yàn)樣機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)項(xiàng)目YZSB-35R(A)YZB-43R氣缸直徑(mm)4444氣缸高度(mm)18.5×229偏心距(mm)3.67(mm)10.225.(mm)15.316-項(xiàng)目組組組組組c3030454560Lc)dc(mm)d(°349345349

7、345349hp(mm)Dd(mm)Vc/V(%)0.71.589.489.481.951.951.951.951.95888882.22.982.492.82.2注:表中所列每組壓縮機(jī)各包括三臺(tái)同狀態(tài)的壓縮機(jī),后面所涉及的抽試結(jié)果亦三臺(tái)的平均值。器輸出的電流頻率的變化。表31號(hào)樣機(jī)在不同頻率下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果頻率60Hz90Hz制冷量(W)輸入功率(W)COP(W/W)平均轉(zhuǎn)速(rpm)40406431146123282.772.7633935164表42號(hào)樣機(jī)在不同頻率下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果頻率60Hz90Hz制冷量(W)輸入功率(W)COP(W/W)平均轉(zhuǎn)速(rpm)415464491

8、46123352.772.76233585158圖1YZSB-35R實(shí)驗(yàn)機(jī)余隙腔主要結(jié)構(gòu)參數(shù)示意從表3和表4可以看出,1號(hào)樣機(jī)和2號(hào)樣機(jī)性能相近,壓縮機(jī)復(fù)現(xiàn)性較好。60Hz和90Hz下,壓縮機(jī)的COP很接近。3測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試工況標(biāo)準(zhǔn)工況下,壓縮機(jī)的輸入頻率發(fā)生變化,直本文所用測(cè)試系統(tǒng)為日本大西熱學(xué)制造的“空接影響其轉(zhuǎn)速變化。從表5可以看出,隨著頻率的調(diào)壓縮機(jī)量熱計(jì)”,其測(cè)試原理和測(cè)試方法與增大,制冷量和輸入功率基本上呈線性遞增,而GB5773-86容積式制冷壓縮機(jī)性能測(cè)試中規(guī)定COP隨頻率變化則呈拋物線型。這是由于當(dāng)頻率的第二制冷劑量熱器法相同。此測(cè)試裝置的制冷量測(cè)試范圍為10007000kc

9、al/h,測(cè)量誤差不超小,轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí),機(jī)組的泄漏、熱交換、余隙膨脹更過(guò)2%。加嚴(yán)重,耗功也相對(duì)增加,導(dǎo)致壓縮機(jī)的性能下降。其標(biāo)準(zhǔn)工況為而當(dāng)轉(zhuǎn)速提高以后,泄漏、余隙膨脹的影響減弱,壓表53號(hào)樣機(jī)制冷量、輸入功率和性能系數(shù)隨頻率變化情況冷凝溫度:54.4蒸發(fā)溫度:7.2頻率(Hz)制冷量(kW)輸入功率(kW)COP(kW/kW)過(guò)冷溫度:46.1吸氣溫度:35305環(huán)境溫度:35453.701.312.824實(shí)驗(yàn)結(jié)果605.201.762.95表3、表4分別列舉了YZSB-35R樣機(jī)(1號(hào)、756.652.252.96908.152.842.872號(hào))的制冷量、輸入功率、性

10、能系數(shù)和轉(zhuǎn)速隨變頻制冷與空調(diào)第4卷縮腔的容積效率上升。壓縮腔的壓力上升也加快,使得與余隙腔之間的流動(dòng)阻力損失相對(duì)增大,耗功增大;進(jìn)入排氣過(guò)程之后,壓縮腔的壓力還會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)大幅的上升,這樣使得過(guò)壓縮損失增加,這也可導(dǎo)致輸入功率提高,壓縮機(jī)的性能下降。COP在額定(60Hz頻率),性能系數(shù)最大,并在較寬的頻率范圍內(nèi)維持較高值。表6列出了通過(guò)改變YZSB-35RA型壓縮機(jī)排氣安裝角、斜切口角度、相對(duì)余隙容積的大小(見(jiàn)表2)來(lái)提高其性能的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表6組樣機(jī)在不同頻率下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較項(xiàng)目組別制冷量()41454135411540946446642764236245輸入功率(/p>

11、723582370239824292519性能系數(shù)()2.792.662.732.722.682.652.49平均轉(zhuǎn)速()3375336751585154515051405121排氣溫度()118.26119.8120.4123.3124.8125.2126.3127.2130.760Hz90Hz表7組樣機(jī)各性能參數(shù)相對(duì)變化量的比較頻率60Hz90Hz60Hz90Hz60Hz90Hz60Hz90Hz60Hz90Hz相對(duì)制冷量(%)2.062.850.510.060.50.300.360.053.463.34相對(duì)功率(%)-2.65-3.57-0.95-1.28-0.55-1.17-0.35-0

12、.5-4.44-6.39相對(duì)性能系數(shù)(%)4.896.431.790.70.378.2710.84)斜切口角度(°6045454530306030相對(duì)余隙容積(%)2.492.492.982.982.22.2)/%”注“:”組各性能參數(shù)相對(duì)變化量表示“(-表7中示出了通過(guò)改變斜切口角度、相對(duì)余隙容積、排氣安裝角后,制冷量、輸入功率及性能系數(shù)的相對(duì)變化量?？梢钥闯觥?”“、”“、”分別為當(dāng)斜切口角度從60°45°、45°30°、60°30°時(shí),由于流動(dòng)阻力減小,60Hz、90Hz的輸入功

13、率分別減小了2.65%和3.57%、0.55%和1.17%、4.44%和6.39%。排氣溫度也明顯減小。而“”“、”60Hz、90Hz的COP值分別增加了4.89%和6.43%、0.7%和1.49%、8.27%和10.84%。這表明可以通過(guò)減小斜切口角度來(lái)提高壓縮機(jī)的性能,且斜切口角度對(duì)輸入功率和性能系數(shù)的影響隨頻率的升高而增加?！啊薄啊ⅰ狈謩e為當(dāng)斜切口角度保持45°、30°不變,相對(duì)余隙容積從2.8%減小至2.49%、2.98%減小至2.2%時(shí),由于回流量的減小,60Hz、90Hz的相對(duì)制冷量分別增加了0.51%和0.06%、0.36%和0.05%,相對(duì)COP分別增加了1

14、.79%和1.13%、0.7%和0.37%,可以看出,余“”雖然相對(duì)余隙容積從2.2%增至2.8%,由于轉(zhuǎn)速明顯提高,因余隙容積的增加引起的每周期內(nèi)回流量的增加并未引起整個(gè)制冷量的減小。相反,60Hz、90Hz的相對(duì)制冷量分別增加了2.06%和2.85%“;”相對(duì)余隙容積從2.49%增隙容積對(duì)制冷量的影響隨頻率的升高而下降。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得出YZSB-35RA型壓縮機(jī)的余隙腔優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)為斜切口角度取30°,相對(duì)余隙容積為2.2%。(下轉(zhuǎn)第7頁(yè))至2.98%,同樣地,60Hz、90Hz的相對(duì)制冷量分別增加了0.5%和0.30%。相應(yīng)地從“”、第2期張明圣等:戶式中央空調(diào)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化4標(biāo)準(zhǔn)

15、的主要作用標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和可預(yù)見(jiàn)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行總結(jié)和統(tǒng)一的過(guò)程,標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)解決:術(shù)語(yǔ)和定義的統(tǒng)一,適用范圍、分類和標(biāo)記方法的確定,定性和定量的技術(shù)要求、可操作和可復(fù)現(xiàn)的試驗(yàn)方法的制定,以及合格判定準(zhǔn)則的確定等。已發(fā)布的三項(xiàng)戶式中央空調(diào)設(shè)備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),都是完整的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)容包含了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍、涉及的術(shù)語(yǔ)及定義、型式與基本參數(shù)、型號(hào)表示方法、技術(shù)條件、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則以及標(biāo)志、包裝運(yùn)輸和貯存要求等。意義在于(1),為戶式中央空調(diào)設(shè)備制造業(yè)建立市場(chǎng)信譽(yù)中國(guó)消費(fèi)者信任國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),購(gòu)買的產(chǎn)品是否有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)往往是他們采購(gòu)時(shí)決策的依據(jù)之一。有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的“把關(guān)”,消費(fèi)者能夠較為放心地選購(gòu)、使用戶式中央空

16、調(diào)產(chǎn)品。(2)為戶式中央空調(diào)設(shè)備制造商建立共同的競(jìng)爭(zhēng)平臺(tái),有利于維護(hù)市場(chǎng)秩序標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一的術(shù)語(yǔ)定義、適用范圍、分類標(biāo)記方法,相同工況條件下的最低性能要求和相應(yīng)的試驗(yàn)檢驗(yàn)方法的規(guī)定等,構(gòu)成了共同的參數(shù)平臺(tái),將有效地規(guī)范制造商的行為,杜絕虛報(bào)和欺詐。產(chǎn)品從設(shè)計(jì)開始,經(jīng)過(guò)生產(chǎn)、銷售到用戶使用等過(guò)程,標(biāo)準(zhǔn)都有較為明確的“是”與“非”的規(guī)定,首先,制造方應(yīng)提供符合標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容規(guī)定的合格產(chǎn)品,同樣使用方也應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的操作規(guī)范合理使用。不論哪一方違反標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,都應(yīng)承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。這就是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵,我們稱之為貿(mào)易型標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)提供了各方必須遵守的最低要求,是判斷“是”與“非”的技術(shù)準(zhǔn)繩。標(biāo)準(zhǔn)又是

17、產(chǎn)品銷售時(shí)供(上接第16頁(yè))需雙方簽定合同的重要基礎(chǔ)之一;同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)還是國(guó)家開展產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督的主要依據(jù)和合同糾紛法律仲裁的技術(shù)準(zhǔn)則。(3)提高行業(yè)的技術(shù)水平,促進(jìn)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步標(biāo)準(zhǔn)化雖然是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)水平的統(tǒng)一和總結(jié),但又預(yù)留了技術(shù)發(fā)展空間,企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、組織生產(chǎn)等活動(dòng)中,現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指明了明確的發(fā)揮目標(biāo)和發(fā)展方向)、形、使用條件、適用范圍,、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則。企業(yè)可以依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)組織產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn),標(biāo)準(zhǔn)作為公開的和規(guī)范的技術(shù)文件,容易獲得,企業(yè)可有效地縮短產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)的制造周期。使用方可以按標(biāo)準(zhǔn)采購(gòu)產(chǎn)品,并按標(biāo)準(zhǔn)制定操作規(guī)范。這些都將有效地降低全社會(huì)成本,

18、帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。5標(biāo)準(zhǔn)的修訂與完善原國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管理辦法第二十七條規(guī)定“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后,應(yīng)當(dāng)根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,由該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的主管部門組織有關(guān)單位適時(shí)進(jìn)行復(fù)審,復(fù)審周期一般不超過(guò)五年?！睂?duì)于三項(xiàng)戶用中央空調(diào)設(shè)備的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),同樣應(yīng)在五年的周期內(nèi)進(jìn)行復(fù)審或修訂。如果技術(shù)的發(fā)展超出原先的估計(jì),使得現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)不能夠起到規(guī)范市場(chǎng)和推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的作用,提前對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂的可能性是存在的。安裝和調(diào)試是戶用或類似用途的中央空調(diào)設(shè)備使用效果的關(guān)鍵因素之一,但目前沒(méi)有制定此類標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)劃。作為補(bǔ)充,中國(guó)制冷空調(diào)工業(yè)協(xié)會(huì)和上海制冷學(xué)會(huì)聯(lián)合制定了行業(yè)性規(guī)范戶用或類似用途的中央空調(diào)設(shè)備安裝規(guī)范,不排除在此基礎(chǔ)上制定