第三章 螺桿式制冷壓縮機(jī)

1、1 1.1 螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)陰轉(zhuǎn)子陰轉(zhuǎn)子 陽(yáng)轉(zhuǎn)子陽(yáng)轉(zhuǎn)子 2HITACHI Screw CompressorR-22, R-134a, and R-407C refrigerants日立螺桿式壓縮機(jī)日立螺桿式壓縮機(jī)3 螺桿式壓縮機(jī)的工作原理螺桿式壓縮機(jī)的工作原理 依靠嚙合運(yùn)動(dòng)著的依靠嚙合運(yùn)動(dòng)著的一對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子，借助一對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子，借助它們的齒、齒槽與機(jī)它們的齒、齒槽與機(jī)殼內(nèi)壁所構(gòu)成的呈殼內(nèi)壁所構(gòu)成的呈“V”字形的一對(duì)齒字形的一對(duì)齒間容積呈周期性大小間容積呈周期性大小變化，來(lái)完成制冷劑變化，來(lái)完成制冷劑氣體氣體吸入吸入壓縮壓縮排排出出的工作過(guò)程。的工作過(guò)程。 4 螺桿壓縮機(jī)的工作過(guò)

2、程螺桿壓縮機(jī)的工作過(guò)程5 1.2 螺桿壓縮機(jī)的特點(diǎn)螺桿壓縮機(jī)的特點(diǎn)1 1）工作于中型制冷量范圍內(nèi)，易損件少，）工作于中型制冷量范圍內(nèi)，易損件少，有利于實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化，可靠性和效率較有利于實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化，可靠性和效率較高；高；2 2）加工精度高，價(jià)格較高，噪聲大；）加工精度高，價(jià)格較高，噪聲大；3 3）部分負(fù)荷的效率較高，無(wú)活塞式的液）部分負(fù)荷的效率較高，無(wú)活塞式的液擊和離心式的喘振現(xiàn)象；擊和離心式的喘振現(xiàn)象；4 4）采用噴油方式，需要噴入大量油而必）采用噴油方式，需要噴入大量油而必須配置相應(yīng)的輔助設(shè)備。須配置相應(yīng)的輔助設(shè)備。6 2.1 主要零部件主要零部件 1） 機(jī)殼機(jī)殼一般為剖分一般為剖分式

3、，它由機(jī)式，它由機(jī)體（氣缸體（氣缸體）、吸氣體）、吸氣端座、排氣端座、排氣端座及兩端端座及兩端端蓋組成，端蓋組成，材料通常采材料通常采用灰鑄鐵。用灰鑄鐵。 72） 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是螺桿式制冷壓縮機(jī)的主要部件，常采用整體式結(jié)構(gòu)，將螺桿與軸做成一體。 轉(zhuǎn)子的毛坯常為鍛件，一般多采用中碳鋼 ，有特殊要求時(shí)也有用40Cr等合金材料。83） 軸承與油壓平衡活塞軸承與油壓平衡活塞 螺桿式制冷壓縮機(jī)屬螺桿式制冷壓縮機(jī)屬高速重載。為了保證高速重載。為了保證陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子的精確定陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子的精確定位及平衡軸向力和徑位及平衡軸向力和徑向力，必須選用高精向力，必須選用高精度、高速、重載的軸度、高速、重載的軸承和相應(yīng)的平

4、衡機(jī)構(gòu)，承和相應(yīng)的平衡機(jī)構(gòu)，確保轉(zhuǎn)子可靠運(yùn)行。確保轉(zhuǎn)子可靠運(yùn)行。高壓供油產(chǎn)生與軸向力高壓供油產(chǎn)生與軸向力相反的壓力，使軸向力相反的壓力，使軸向力得以平衡。得以平衡。 94） 軸封軸封 軸封處應(yīng)供以高于壓縮機(jī)內(nèi)部壓力的潤(rùn)滑油，以保軸封處應(yīng)供以高于壓縮機(jī)內(nèi)部壓力的潤(rùn)滑油，以保證在密封面上形成穩(wěn)定的油膜。證在密封面上形成穩(wěn)定的油膜。 105）輸氣量調(diào)節(jié)滑閥與噴油結(jié)構(gòu)）輸氣量調(diào)節(jié)滑閥與噴油結(jié)構(gòu) 滑閥滑閥調(diào)節(jié)原理調(diào)節(jié)原理通過(guò)改變轉(zhuǎn)子的有效工作長(zhǎng)度，來(lái)達(dá)到輸氣量調(diào)節(jié)的目的。 噴油：噴油： 吸收氣體壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的吸收氣體壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，降低排氣溫度，還可以起熱量，降低排氣溫度，還可以起密封和潤(rùn)滑作用

5、。密封和潤(rùn)滑作用。 11 2.2 基本參數(shù)基本參數(shù) 1）轉(zhuǎn)子的齒形）轉(zhuǎn)子的齒形 齒形的基本要求：齒形的基本要求： 較好的氣密性較好的氣密性 接觸線長(zhǎng)度盡量短接觸線長(zhǎng)度盡量短 較大的面積利用系數(shù)較大的面積利用系數(shù)氣體沿轉(zhuǎn)子外圓與機(jī)體內(nèi)氣體沿轉(zhuǎn)子外圓與機(jī)體內(nèi)壁間的壁間的A方向泄漏方向泄漏 氣體沿氣體沿轉(zhuǎn)子端面與端蓋間的轉(zhuǎn)子端面與端蓋間的B方向方向泄漏泄漏 氣體沿轉(zhuǎn)子接觸線氣體沿轉(zhuǎn)子接觸線的的C方向泄漏方向泄漏 12泄漏三角形泄漏三角形形成：形成： 高壓基元容積內(nèi)氣體向較低壓力基高壓基元容積內(nèi)氣體向較低壓力基元容積泄漏，其泄漏面形狀接近空間元容積泄漏，其泄漏面形狀接近空間曲邊三角形，稱為泄漏三角形，

6、又稱曲邊三角形，稱為泄漏三角形，又稱軸向泄漏。軸向泄漏。 轉(zhuǎn)子的齒形應(yīng)具有較小轉(zhuǎn)子的齒形應(yīng)具有較小的泄漏三角形，理論上的泄漏三角形，理論上越小越好。越小越好。 132）幾種典型齒形）幾種典型齒形 瑞典瑞典Atlas copco公司公司 德國(guó)德國(guó)Kaeser壓縮機(jī)公司壓縮機(jī)公司 14德國(guó)GHH公司 日本神戶的齒形 瑞典斯達(dá)爾（Stals）齒形 153）圓周速度和轉(zhuǎn)速）圓周速度和轉(zhuǎn)速 噴油螺桿式壓縮機(jī)最佳圓周速度選擇在2535m/s左右 噴油螺桿式壓縮機(jī)若采用不對(duì)稱齒形時(shí)，主動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速范圍為7304400r/min，小直徑的轉(zhuǎn)子可以選用較高的轉(zhuǎn)速 。 4）公稱直徑、長(zhǎng)徑比）公稱直徑、長(zhǎng)徑比 確定螺

7、桿直徑系列化的原則是：在最佳圓周速度的范圍內(nèi)，以盡可能少的螺桿直徑規(guī)格來(lái)滿足盡可能廣泛的輸氣量范圍。一般一般 值在值在1 1.5之間，我國(guó)產(chǎn)品有兩種長(zhǎng)徑比，即之間，我國(guó)產(chǎn)品有兩種長(zhǎng)徑比，即 =1.0和和 =1.5 16 3.1 輸氣量的計(jì)算輸氣量的計(jì)算 CVnzVnzq222111vt60理論輸氣量理論輸氣量 （3-1） 201nvt60LDnCCq（3-5） 實(shí)際輸氣量實(shí)際輸氣量vtVvaqq（3-6） hm3V輸氣系數(shù) 17 3.2 影響輸氣系數(shù)的主要因素影響輸氣系數(shù)的主要因素 1）泄漏2）吸氣壓力損失3）預(yù)熱損失 上述三種損失的大小，與壓縮機(jī)的尺寸、結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、制冷工質(zhì)的種類、氣缸噴油量

8、和油溫，機(jī)體加工制造的精度、磨損程度及運(yùn)行工況等因素有關(guān)。 18 3.3 輸氣量調(diào)節(jié)輸氣量調(diào)節(jié) 1）滑閥調(diào)節(jié)）滑閥調(diào)節(jié) 滑閥的位置離固定端滑閥的位置離固定端越遠(yuǎn)，回流孔長(zhǎng)度越越遠(yuǎn)，回流孔長(zhǎng)度越大，輸氣量就越小，大，輸氣量就越小，當(dāng)滑閥的背部接近排當(dāng)滑閥的背部接近排氣孔口時(shí)，轉(zhuǎn)子的有氣孔口時(shí)，轉(zhuǎn)子的有效長(zhǎng)度接近于零，便效長(zhǎng)度接近于零，便能起到卸載啟動(dòng)的目能起到卸載啟動(dòng)的目的。的。19輸氣量和滑閥位置的關(guān)系曲線輸氣量和滑閥位置的關(guān)系曲線 調(diào)節(jié)過(guò)程中，功率與輸調(diào)節(jié)過(guò)程中，功率與輸氣量在氣量在50%以上負(fù)荷運(yùn)以上負(fù)荷運(yùn)行時(shí)幾乎是成正比例關(guān)行時(shí)幾乎是成正比例關(guān)系，但在系，但在50%以下時(shí)，以下時(shí)，性能系

9、數(shù)則相應(yīng)會(huì)大幅性能系數(shù)則相應(yīng)會(huì)大幅度下降，顯得經(jīng)濟(jì)性較度下降，顯得經(jīng)濟(jì)性較差。差。螺桿式制冷壓縮機(jī)的輸氣量螺桿式制冷壓縮機(jī)的輸氣量調(diào)節(jié)范圍一般為調(diào)節(jié)范圍一般為10% 100%內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。20滑閥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的組成滑閥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的組成 滑閥軸向移動(dòng)的動(dòng)作是根據(jù)吸氣壓力和溫度，滑閥軸向移動(dòng)的動(dòng)作是根據(jù)吸氣壓力和溫度，通過(guò)液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成通過(guò)液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成 。212）塞柱閥調(diào)節(jié)）塞柱閥調(diào)節(jié) 當(dāng)需要減少輸氣量時(shí)，將塞柱閥1打開，基元容積內(nèi)一部分制冷劑氣體就回流到吸氣口。當(dāng)需要輸氣量繼續(xù)減少時(shí)，則再將塞柱閥2打開。 適用于小型、緊湊型螺桿壓縮機(jī)適用于小型、緊湊型螺桿壓縮機(jī) 22 3.4

10、內(nèi)容積比調(diào)節(jié)內(nèi)容積比調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)原因：調(diào)節(jié)原因： 為了減少額外功耗，需進(jìn)行內(nèi)容積比調(diào)節(jié)，使壓縮終了的壓力等于為了減少額外功耗，需進(jìn)行內(nèi)容積比調(diào)節(jié)，使壓縮終了的壓力等于排氣腔內(nèi)的壓力以適應(yīng)螺桿式制冷壓縮機(jī)在不同工況下的高效運(yùn)行。排氣腔內(nèi)的壓力以適應(yīng)螺桿式制冷壓縮機(jī)在不同工況下的高效運(yùn)行。 德國(guó)寇爾托馬塔德國(guó)寇爾托馬塔（Kiihlautomat）公司）公司 幾種內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)幾種內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 23日立制作日立制作所所MYCOM中中V系列機(jī)器系列機(jī)器 瑞典瑞典Stals-mini-S20型型 24 4.1 開啟螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)開啟螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu) 25開啟式單機(jī)雙級(jí)螺桿壓縮機(jī)開啟式單機(jī)雙級(jí)螺

11、桿壓縮機(jī) 26開啟式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)開啟式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn) （1）壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)相分離，使壓縮機(jī)的適用范圍更廣。）壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)相分離，使壓縮機(jī)的適用范圍更廣。（2）同一臺(tái)壓縮機(jī)，可以適應(yīng)不同制冷劑，除了采用鹵代烴）同一臺(tái)壓縮機(jī)，可以適應(yīng)不同制冷劑，除了采用鹵代烴制冷劑外，通過(guò)更改部分零件的材質(zhì)，還可采用氨作制冷劑。制冷劑外，通過(guò)更改部分零件的材質(zhì)，還可采用氨作制冷劑。（3）可根據(jù)不同的制冷劑和使用工況條件，配用不同容量的）可根據(jù)不同的制冷劑和使用工況條件，配用不同容量的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)。發(fā)展趨勢(shì)和研究成果發(fā)展趨勢(shì)和研究成果 （1）普遍采用內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；）普遍采用內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；（2）采用單機(jī)雙級(jí)

12、壓縮；）采用單機(jī)雙級(jí)壓縮；（3）開啟螺桿式壓縮機(jī)的小型化。）開啟螺桿式壓縮機(jī)的小型化。27 4.2 半封閉螺桿式壓縮機(jī)半封閉螺桿式壓縮機(jī) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）壓縮機(jī)的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子都采用6:5或7:5齒數(shù)（2）油分離器與主機(jī)做成一體（3）內(nèi)置電動(dòng)機(jī)靠制冷劑氣體冷卻（4）壓差供油（5）無(wú)油冷卻系統(tǒng)28噴射液體制冷劑以降低排氣溫度噴射液體制冷劑以降低排氣溫度1排氣溫度傳感器排氣溫度傳感器 2溫控噴液閥溫控噴液閥 3視鏡視鏡 4電磁閥電磁閥 5噴油入口噴油入口采用原因：采用原因： 當(dāng)風(fēng)冷及熱泵機(jī)組使用工況較惡劣，在高的冷凝壓力和低的蒸發(fā)壓力時(shí)，當(dāng)風(fēng)冷及熱泵機(jī)組使用工況較惡劣，在高的冷凝壓力和低的蒸發(fā)壓力時(shí)，

13、排氣和潤(rùn)滑油溫度或內(nèi)置電動(dòng)機(jī)溫度會(huì)過(guò)高，造成保護(hù)裝置動(dòng)作，壓縮機(jī)停排氣和潤(rùn)滑油溫度或內(nèi)置電動(dòng)機(jī)溫度會(huì)過(guò)高，造成保護(hù)裝置動(dòng)作，壓縮機(jī)停機(jī)，為了保證壓縮機(jī)能在工作界限范圍內(nèi)運(yùn)行，可采用噴射液體制冷劑進(jìn)行機(jī)，為了保證壓縮機(jī)能在工作界限范圍內(nèi)運(yùn)行，可采用噴射液體制冷劑進(jìn)行冷卻降溫。冷卻降溫。 29 采用移動(dòng)滑閥旁采用移動(dòng)滑閥旁通吸入氣體的方法通吸入氣體的方法進(jìn)行輸氣量無(wú)級(jí)或進(jìn)行輸氣量無(wú)級(jí)或有級(jí)調(diào)節(jié)。有級(jí)調(diào)節(jié)。 帶輸氣量調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)帶輸氣量調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)30 4.3 全封閉螺桿式壓縮機(jī)全封閉螺桿式壓縮機(jī) 輸氣量調(diào)節(jié)由微機(jī)控輸氣量調(diào)節(jié)由微機(jī)控制滑閥移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)制滑閥移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn) 輸氣量調(diào)節(jié)不設(shè)滑閥，輸氣量調(diào)節(jié)不

14、設(shè)滑閥，采用電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)采用電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)節(jié) 31 5.1 螺桿式壓縮機(jī)機(jī)組螺桿式壓縮機(jī)機(jī)組1） 開開啟螺桿式啟螺桿式制冷壓縮制冷壓縮機(jī)組的系機(jī)組的系統(tǒng)圖統(tǒng)圖 322）幾種油分離器）幾種油分離器 a)臥式油分離器臥式油分離器 b)立式油分離器立式油分離器 c)二次油分離器二次油分離器 333）多級(jí)油分離器與油冷卻器）多級(jí)油分離器與油冷卻器 4） 油過(guò)濾器油過(guò)濾器 液壓泵和油壓調(diào)節(jié)閥液壓泵和油壓調(diào)節(jié)閥 油加熱器、油壓保護(hù)油加熱器、油壓保護(hù)開關(guān)和油溫保護(hù)開關(guān)和油溫保護(hù)34 5.2 帶經(jīng)濟(jì)器的螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)帶經(jīng)濟(jì)器的螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng) 當(dāng)單級(jí)螺桿式制冷壓縮機(jī)按雙級(jí)制冷當(dāng)單級(jí)螺桿式制冷壓縮機(jī)按雙級(jí)制冷循環(huán)

15、工作，為達(dá)到節(jié)能的效果，應(yīng)增設(shè)循環(huán)工作，為達(dá)到節(jié)能的效果，應(yīng)增設(shè)中間容器中間容器5，稱為經(jīng)濟(jì)器，稱為經(jīng)濟(jì)器 。a)一級(jí)節(jié)流制冷系統(tǒng)一級(jí)節(jié)流制冷系統(tǒng)b)二級(jí)節(jié)流制冷系統(tǒng)二級(jí)節(jié)流制冷系統(tǒng)35 5.3 噴液螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)噴液螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng) 壓縮過(guò)程中用噴射制冷劑液體代替噴油，省去油冷卻器，縮小油分離器，壓縮過(guò)程中用噴射制冷劑液體代替噴油，省去油冷卻器，縮小油分離器，并且噴液冷卻，能使排氣溫度下降，防止封閉式壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)因排氣溫度并且噴液冷卻，能使排氣溫度下降，防止封閉式壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)因排氣溫度過(guò)高引起保護(hù)裝置動(dòng)作而停機(jī)。過(guò)高引起保護(hù)裝置動(dòng)作而停機(jī)。 噴液不能完全代噴液不能完全代替噴油，因?yàn)橛陀刑鎳娪停?/p>

16、因?yàn)橛陀幸欢ㄕ扯?，密封效一定粘度，密封效果好，所以，目前果好，所以，目前常用的是將制冷劑常用的是將制冷劑液體和油混合后噴液體和油混合后噴射進(jìn)去。射進(jìn)去。 1壓縮機(jī)；壓縮機(jī)；2油分離器；油分離器；3冷凝器；冷凝器；4儲(chǔ)液器；儲(chǔ)液器；5調(diào)節(jié)閥；調(diào)節(jié)閥；6節(jié)流閥；節(jié)流閥；7蒸發(fā)器蒸發(fā)器36 6.1 單螺桿式壓縮機(jī)單螺桿式壓縮機(jī) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子星輪星輪37工作原理工作原理 a)吸氣過(guò)程吸氣過(guò)程 b)壓縮過(guò)程壓縮過(guò)程 c)排氣過(guò)程排氣過(guò)程 具有內(nèi)壓縮過(guò)程，而且一個(gè)基元容積在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)，具有內(nèi)壓縮過(guò)程，而且一個(gè)基元容積在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)，完成了兩次吸氣、壓縮和排氣循環(huán)過(guò)程完成了兩次吸氣、壓縮和排氣循環(huán)過(guò)程38單螺桿式

17、壓縮機(jī)動(dòng)畫模擬單螺桿式壓縮機(jī)動(dòng)畫模擬39 6.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù) 1）轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)和星輪齒數(shù)）轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)和星輪齒數(shù) 轉(zhuǎn)子的齒槽數(shù)取決于所要求的內(nèi)容積比，槽數(shù)越多，則其齒間面積轉(zhuǎn)子的齒槽數(shù)取決于所要求的內(nèi)容積比，槽數(shù)越多，則其齒間面積就越小，齒槽長(zhǎng)度與齒間面積之比增大，提高了內(nèi)容積比，但轉(zhuǎn)子基元就越小，齒槽長(zhǎng)度與齒間面積之比增大，提高了內(nèi)容積比，但轉(zhuǎn)子基元容積會(huì)縮小。容積會(huì)縮小。 星輪齒片數(shù)與轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)相比互為質(zhì)數(shù)。星輪齒片數(shù)與轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)相比互為質(zhì)數(shù)。2）星輪齒形）星輪齒形3）星輪直徑）星輪直徑D2與轉(zhuǎn)子直徑與轉(zhuǎn)子直徑D1之比之比 D 112DDD404）中心距）中心距B5）星輪齒片齒寬）星輪齒

18、片齒寬b和轉(zhuǎn)子齒尖寬和轉(zhuǎn)子齒尖寬c6）嚙合角）嚙合角 41 6.3 輸氣量和內(nèi)容積比調(diào)節(jié)輸氣量和內(nèi)容積比調(diào)節(jié) a)滿負(fù)荷滿負(fù)荷 b)部分負(fù)荷部分負(fù)荷 a)滑閥滑閥1、2分別處于輸氣量分別處于輸氣量最大和內(nèi)容積比最小位置最大和內(nèi)容積比最小位置b)滑閥滑閥1、2分別處于輸氣量分別處于輸氣量減小和內(nèi)容積比增大位置減小和內(nèi)容積比增大位置 421）齒槽數(shù)與星輪齒片數(shù)之比合理）齒槽數(shù)與星輪齒片數(shù)之比合理2）徑向力能得到很好的平衡）徑向力能得到很好的平衡3）排氣孔口呈徑向，軸向力可得）排氣孔口呈徑向，軸向力可得 到平衡到平衡4）可以使用高性能）可以使用高性能 新型材料新型材料5）容積效率高，）容積效率高， 壓力脈動(dòng)小壓力脈動(dòng)小6）機(jī)組結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化）機(jī)組結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化 7）可以設(shè)置經(jīng)濟(jì)器，