螺桿式制冷壓縮機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展

1、0合 肥 通 用 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文題 目： 螺桿式制冷壓縮機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展 系 別： 機(jī) 械 工 程 系 專 業(yè)： 制 冷 與 冷 藏 專 業(yè) 學(xué) 制： 三 年 制 姓 名： 李磊 學(xué) 號(hào)： 04080322 指導(dǎo)教師： 黃毅飛 二O一一 年 四 月 十八 日指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)：指導(dǎo)教師： 2011 年 月 日摘要由于全球能源緊張，導(dǎo)致能源、原材料等價(jià)格持續(xù)上漲，再加上本土勞動(dòng)力成本的上升，使得制造企業(yè)運(yùn)營成本上升，利潤(rùn)空間萎縮，會(huì)導(dǎo)致市場(chǎng)對(duì)螺桿式制冷壓縮機(jī)的需求縮減。所以避免被淘汰，了解螺桿式制冷壓縮機(jī)的發(fā)展方向尤為重要，本文就要對(duì)螺桿式制冷壓縮機(jī)的發(fā)展方向與現(xiàn)狀做

2、了詳細(xì)的介紹，并對(duì)螺桿式制冷壓縮機(jī)的研究方向做了簡(jiǎn)單的介紹。關(guān)鍵詞：螺桿式制冷壓縮機(jī)、發(fā)展、現(xiàn)狀目錄前言5第1章 螺桿式制冷壓縮機(jī)的分類以及發(fā)展史61.1 螺桿式制冷壓縮機(jī)的分類61.2 螺桿式制冷壓縮機(jī)的發(fā)展史7第2章螺桿式制冷壓縮機(jī)的目前現(xiàn)狀92.1螺桿式制冷壓縮機(jī)的簡(jiǎn)單介紹 92.2螺桿式制冷壓縮機(jī)的目前現(xiàn)狀 10第3章螺桿式制冷壓縮機(jī)的研究方向14結(jié)論18參考文獻(xiàn) 19致謝 20前言螺桿式制冷壓縮機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件少，能在大的壓力差或壓力比的工況下，排氣溫度低，對(duì)制冷劑中含有大量的潤(rùn)滑油不敏感，有良好的輸氣量調(diào)節(jié)性，很快占據(jù)了大容量往復(fù)式壓縮機(jī)的使用范圍，而且不斷地向中等容量范圍

3、延伸，廣泛應(yīng)用在冷凍、冷藏。目前我國螺桿式制冷壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家的技術(shù)主要來源于日本和美國，因此加強(qiáng)對(duì)螺桿式制冷壓縮機(jī)的關(guān)鍵核心技術(shù)進(jìn)行研究，不僅是提高國內(nèi)技術(shù)水平的迫切要求，同時(shí)也是各廠家降低研發(fā)成本，減少引進(jìn)費(fèi)用，提高產(chǎn)品性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要環(huán)節(jié)。需要超越就需要了解螺桿式制冷壓縮機(jī)的過去、現(xiàn)在、以及未來。第一章 螺桿式制冷壓縮機(jī)的分類以及發(fā)展史1.1螺桿式制冷壓縮機(jī)的分類螺桿式制冷壓縮機(jī)按壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)的方式不同，分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。開啟式機(jī)組：壓縮機(jī)通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)，要求在壓縮機(jī)伸出軸上加裝可靠的軸封，以防制冷劑和潤(rùn)滑油泄漏。 半封閉式機(jī)組：電動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)做為一體

4、，中間用法蘭聯(lián)接，能有效防止制冷劑和潤(rùn)滑油的泄漏，并采用制冷劑冷卻電動(dòng)機(jī)，消除了開啟式機(jī)組中電動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的噪聲。 全封閉式機(jī)組：把電動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)封閉在一個(gè)容器內(nèi)，徹底消除了制冷劑和潤(rùn)滑油的泄漏，噪聲為最低。目前該制冷壓縮機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)工況下（蒸發(fā)溫度：-15，冷凝溫度：30）制冷量范圍已經(jīng)超過3500KW。全封閉式螺桿壓縮機(jī)組主要適用于寫字樓、運(yùn)輸工具、圖書館、商廈、醫(yī)院、民用住宅、賓館等對(duì)噪聲特別敏感場(chǎng)所的獨(dú)立空調(diào)或中央空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)。開啟式與半封閉式機(jī)組在工礦企業(yè)、人防工程運(yùn)用較多。 兩種形式壓縮機(jī)組的比較 1.開啟式機(jī)組 優(yōu)點(diǎn)：(1)壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)相對(duì)分離，對(duì)電動(dòng)機(jī)沒有特殊的要求，故壓縮機(jī)的適用

5、范圍較廣。(2) 同一臺(tái)壓縮機(jī)，可適應(yīng)不同制冷劑，除了采用鹵代烴制冷劑外，通過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，配用不同容量的電動(dòng)機(jī)。(4)單機(jī)頭機(jī)組制冷量可達(dá)200萬大卡以上。(5)成本較低，價(jià)格較便宜。缺點(diǎn)：(1)需要軸封封住制冷劑和潤(rùn)滑油泄漏的通道，這也是用戶經(jīng)常維護(hù)的重點(diǎn)。JB/T6906-93 螺桿式單級(jí)制冷壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)滲油量規(guī)定：開啟式機(jī)組運(yùn)行時(shí)的軸封處滲油量應(yīng)不大于3ml/h。由于氟利昂和冷凍油是互溶的，故在使用過程中氟利昂與冷凍油的同步泄漏無法避免，尤其在運(yùn)行滿1000小時(shí)以后，由于軸封的磨損，會(huì)加劇氟利昂與冷凍油的泄漏，加大維修

6、和運(yùn)行費(fèi)用，影響正常使用。(2)配套的電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，冷卻風(fēng)扇形成的氣流噪聲大，壓縮機(jī)本身噪聲也比較大，開啟式機(jī)組一般噪聲在90dB(A)以上，導(dǎo)致噪聲污染環(huán)境。(3)需要配置單獨(dú)的油分離器和油冷卻器等復(fù)雜的油系統(tǒng)部件，導(dǎo)致機(jī)組體積龐大，使用維護(hù)不便，且重量和占地面積都大。(4)效率低，由于需要用外置電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵及配用普通低效率電機(jī)，空調(diào)名義工況能效比一般不超過4.0。2.半封閉式機(jī)組 優(yōu)點(diǎn)；(1)由于采用半封閉式方式，電動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)一體化設(shè)計(jì)，故噪聲低、振動(dòng)小、不存在開啟式機(jī)組的氟利昂和潤(rùn)滑油的泄漏等問題。減少了用戶的維護(hù)和管理成本，不會(huì)因泄漏而影響用戶的正常使用。(2)由于采用半封閉式方

7、式，電動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)合為一體，加上內(nèi)置分油消音器，大大地降低了運(yùn)行噪聲，同等冷量開啟式與半封閉式噪聲差別約為15dB(A)。(3)由于內(nèi)置油分離器采用內(nèi)壓差供油方式，無需配外置電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵，提高了運(yùn)行的能效比，空調(diào)名義工況下能效比一般大于4.5。(4)對(duì)要求較高的場(chǎng)合，可采用雙機(jī)頭或三機(jī)頭型式，各制冷系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，一旦某系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其他系統(tǒng)可以正常工作，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)和環(huán)境造成太大影響。 缺點(diǎn)：(1)目前國內(nèi)所采用半封閉式螺桿壓縮機(jī)大部分為國外原裝進(jìn)口，價(jià)格較高。(2)由于采用耐氟利昂、耐潤(rùn)滑油和耐高溫特種電機(jī)，增加了壓縮機(jī)的材料成本，故同檔次半封閉式壓縮機(jī)價(jià)格高于開啟式壓縮機(jī)。(3)單機(jī)容量較

8、小，單機(jī)頭容量一般不超過150萬大卡。1.2螺桿式制冷壓縮機(jī)的發(fā)展史螺桿式壓縮機(jī)是瑞典皇家工學(xué)院教授AlfLysholm于1934年發(fā)明的，其初衷是用于柴油機(jī)和燃?xì)馄啓C(jī)的增壓。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)：在3000小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，活塞機(jī)組的故障是螺桿機(jī)組的10倍；在12,000小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，活塞機(jī)組的故障是螺桿機(jī)組的4倍。螺桿機(jī)屬于回轉(zhuǎn)式機(jī)型，它的振幅是活塞機(jī)的1/5，故振動(dòng)和噪聲都比較小。自1934年螺桿式壓縮機(jī)問世以來,經(jīng)過了幾十年的技術(shù)改進(jìn),螺桿式壓縮機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用,特別是在制冷方面。由于螺桿式制冷壓縮機(jī)與活塞式制冷壓縮機(jī)比較有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少、檢修周期長(zhǎng)、容積效率高、排氣溫度低、對(duì)液擊不敏感和可

9、以實(shí)現(xiàn)制冷量無級(jí)調(diào)節(jié)等特點(diǎn),所以螺桿式制冷壓縮機(jī)越來越多的受到用戶所贊賞;而廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門中需要實(shí)現(xiàn)人工制冷的場(chǎng)合,如石油、化工、輕工、醫(yī)藥等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)、科研方面的低溫試驗(yàn),食品、水產(chǎn)品的低溫加工、貯藏及公共場(chǎng)所等大型建筑的空氣調(diào)節(jié)等。國內(nèi)于1976年聯(lián)合設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出第一臺(tái)噴油螺桿式制冷壓縮機(jī)，雖然國內(nèi)的螺桿式制冷壓縮機(jī)近幾年有了一定的發(fā)展，但我國現(xiàn)有的幾大螺桿式制冷壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家大都采用標(biāo)準(zhǔn)型線（非對(duì)稱圓弧擺線齒型），如大連冷凍機(jī)股份有限公司部分D87新齒型，武漢新世界制冷工業(yè)有限公司部分機(jī)型為XBY型線，其效率雖然比標(biāo)準(zhǔn)型線有所提高（5%10%），但與國外的（10%20%）比較

10、還有一定差距。 第二章螺桿式制冷壓縮機(jī)的目前現(xiàn)狀2.1螺桿式制冷壓縮機(jī)的簡(jiǎn)單介紹2.11 基本構(gòu)造螺桿式制冷壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu),主要由轉(zhuǎn)子、機(jī)殼（包括中部的氣缸體和兩端的吸、排氣端座等）、軸承、軸封、平衡活塞及能量調(diào)節(jié)裝置組成。兩個(gè)按一定傳動(dòng)比反向旋轉(zhuǎn)又相互嚙合的轉(zhuǎn)子平行地配置在呈“¥”字形的氣缸中。轉(zhuǎn)子具有特殊的螺旋齒形，凸齒形的稱為陽轉(zhuǎn)子，凹齒形的稱為陰轉(zhuǎn)子。一般陽轉(zhuǎn)子為主動(dòng)轉(zhuǎn)子，陰轉(zhuǎn)子為從動(dòng)轉(zhuǎn)子。氣缸的左右有吸氣端座和排氣端座，一對(duì)轉(zhuǎn)子就支承在左右端座的軸承上。轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子和氣缸、端座間留有很小的間隙。吸氣端座和氣缸上部設(shè)有軸向和徑向吸氣孔口，排氣端座和滑閥上分別設(shè)有軸向和徑向排

11、氣孔口。壓縮機(jī)的吸、排氣孔口是按其工作過程的需要精心設(shè)計(jì)的，可以根據(jù)需要準(zhǔn)確地使工作容積和吸、排氣腔連通或隔斷。2.1.2 工作原理螺桿式制冷壓縮機(jī)的工作是依靠嚙合運(yùn)動(dòng)著的一個(gè)陽轉(zhuǎn)子與一個(gè)陰轉(zhuǎn)子，并借助于包圍這一對(duì)轉(zhuǎn)子四周的機(jī)殼內(nèi)壁的空間完成的。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子的齒、齒槽與機(jī)殼內(nèi)壁所構(gòu)成的呈“V”字形的一對(duì)齒間容積稱為基元容積，其容積大小會(huì)發(fā)生周期性的變化，同時(shí)它還會(huì)沿著轉(zhuǎn)子的軸向由吸氣口側(cè)向排氣口側(cè)移動(dòng)，將制冷劑氣體吸入并壓縮至一定的壓力后排出。 2.1.3 工作過程從轉(zhuǎn)子吸氣側(cè)（一般在轉(zhuǎn)子上方）視圖，表示了基元容積從吸氣開始到吸氣結(jié)束的過程；為從轉(zhuǎn)子排氣側(cè)（一般在轉(zhuǎn)子下方）視圖，表示了基

12、元容積從開始?jí)嚎s到排氣結(jié)束的過程。在兩轉(zhuǎn)子的吸氣側(cè)，齒面接觸線與吸氣端之間的每個(gè)基元容積都在擴(kuò)大，而在轉(zhuǎn)子的排氣側(cè)，齒面接觸線與排氣端之間的基元容積卻逐漸縮小。這樣，使每個(gè)基元容積都從吸氣端移向排氣端。如下圖所示某V形基元容積，說明螺桿式制冷壓縮機(jī)的工作過程。（1）吸氣過程 齒間基元容積隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而逐漸擴(kuò)大，并和吸入孔口連通，氣體通過吸入孔口進(jìn)入齒間基元容積，稱為吸氣過程。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一定角度后，齒間基元容積越過吸入孔口位置與吸入孔口斷開，吸氣過程結(jié)束。值得注意的是，此時(shí)陰、陽轉(zhuǎn)子的齒間基元容積彼此并不連通。（2）壓縮過程 壓縮開始階段主動(dòng)轉(zhuǎn)子的齒間基元容積和從動(dòng)轉(zhuǎn)子的齒間基元容積彼此孤立地向

13、前推進(jìn)，稱為傳遞過程。轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)過某一角度 ，主動(dòng)轉(zhuǎn)子的凸齒和從動(dòng)轉(zhuǎn)子的齒槽又構(gòu)成一對(duì)新的V形基元容積，隨著兩轉(zhuǎn)子的嚙合運(yùn)動(dòng)，基元容積逐漸縮小，實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過程。壓縮過程直到基元容積與排出孔口相連通的瞬間為止，此刻排氣過程開始。（3）排氣過程 由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)基元容積不斷縮小，將壓縮后具有一定壓力的氣體送到排氣腔，此過程一直延續(xù)到該容積最小時(shí)為止。 隨著轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述吸氣、壓縮、排氣過程循環(huán)進(jìn)行，各基元容積依次陸續(xù)工作，構(gòu)成了螺桿式制冷壓縮機(jī)的工作循環(huán)。由上可知，兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相迎合的一面，氣體受壓縮，稱為高壓力區(qū)；另一面，轉(zhuǎn)子彼此脫離，齒間基元容積吸入氣體，稱為低壓力區(qū)。高壓力區(qū)與低壓力區(qū)

14、由兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒面間的接觸線所隔開。另外，由于吸氣基元容積的氣體隨著轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)，由吸氣端向排氣端作螺旋運(yùn)動(dòng)。因此，螺桿式制冷壓縮機(jī)的吸、排氣孔口都是呈對(duì)角線方式布置的。2.2螺桿式制冷壓縮機(jī)的目前現(xiàn)狀螺桿式制冷壓縮機(jī)目前已成為制冷空調(diào)領(lǐng)域的主要機(jī)型。在中等制冷量的制冷裝置中，占據(jù)了市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)份額。在食品、醫(yī)藥等行業(yè)，螺桿式制冷壓縮機(jī)更是作為新穎清潔高效的工藝壓縮機(jī)大顯身手、備受推崇。螺桿式制冷壓縮機(jī)的心臟部件是螺桿轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子型線的先進(jìn)性又決定著整機(jī)的性能優(yōu)劣，對(duì)加工精度和表面熱處理的要求都很高。能否加工出最先進(jìn)的型線已成為衡量一個(gè)機(jī)加工企業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)實(shí)力的標(biāo)志。目前轉(zhuǎn)子型線已發(fā)展到第三代不對(duì)稱型

15、線，主要有德國的GHH型線、日本的日立型線和瑞典的Atlas copco SAP型線，采用5對(duì)6非對(duì)稱齒形。螺桿的加工設(shè)備和測(cè)量檢測(cè)設(shè)備基本依賴國外進(jìn)口，主要有英國HOLROYD加工中心、德國MAUSER、意大利DEA、英國IMS的三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，但價(jià)格都非常昂貴，動(dòng)輒幾千萬元，一般企業(yè)無力承受購買和日常維護(hù)，所以國內(nèi)一些制冷機(jī)組生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)或供貨時(shí)會(huì)有兩種選擇：一是“拿來主義”，即壓縮機(jī)或機(jī)頭部件直接從國外專業(yè)的生產(chǎn)廠家采購，目前國際上比較優(yōu)質(zhì)的壓縮機(jī)品牌有德國的比澤爾（BITZER）、格拉索、意大利萊富康（REFCOMP）、富士豪、考瑪（COMA）、臺(tái)灣漢鐘（HANBELL）、復(fù)盛、日本

16、的日立、大金、三菱重工、神鋼、美國富利克（FRICK）、瑞典阿特拉斯科普柯（Atlas copco）；蒸發(fā)器、冷凝器、除油器等在國內(nèi)配套加工，外加一些進(jìn)口的電氣控制元器件（像工業(yè)可編程控制器PLC、可編程終端觸摸屏、過濾器、熱力膨脹閥等）完成組裝出廠。這類企業(yè)有：南京五洲制冷集團(tuán)公司（原南京冷凍機(jī)總廠，簡(jiǎn)稱南冷）、約克中國（廣州、無錫空調(diào)冷凍設(shè)備有限公司）、浙江聯(lián)豐制冷機(jī)有限公司（簡(jiǎn)稱聯(lián)豐）等。二是“自力更生”，即除電氣控制元器件外，機(jī)頭部件和蒸發(fā)器、冷凝器都是由自己加工生產(chǎn)的，其企業(yè)規(guī)模一般比較大，鑄造、加工和檢測(cè)設(shè)備全部進(jìn)口。這類企業(yè)有：大連冷凍機(jī)股份有限公司（原大連冷凍機(jī)廠，簡(jiǎn)稱大冷）、

17、武漢新世界制冷工業(yè)有限公司（原武漢冷凍機(jī)廠，簡(jiǎn)稱武冷）、煙臺(tái)冰輪股份有限公司（簡(jiǎn)稱煙冷），因?yàn)闆]有關(guān)稅等成本附加，在整機(jī)價(jià)格上會(huì)相對(duì)便宜些。為了確保壓縮機(jī)的正常和安全可靠運(yùn)行，需要確保機(jī)組中其他組件包括冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流或膨脹閥工作的正常，也需要一系列控制元器件對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行中的溫度、壓力參數(shù)進(jìn)行即時(shí)檢測(cè)反饋，由工業(yè)可編程控制器統(tǒng)一協(xié)調(diào)整機(jī)的正常工作，這些自動(dòng)保護(hù)功能必須包括高低壓保護(hù)、油位保護(hù)、排氣過熱保護(hù)、電機(jī)過熱過電流保護(hù)、缺相、逆相保護(hù)、斷水保護(hù)、防凍保護(hù)等，以便在系統(tǒng)出現(xiàn)異常的情況下能自動(dòng)停機(jī)，鎖定故障，顯示報(bào)警/警告信息，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。友好的人機(jī)界面也是制造精良的制冷機(jī)組必不可少

18、的組成部分。一般要求采用工業(yè)級(jí)可編程控制器+觸摸屏操作的全中文界面，這種組合模式簡(jiǎn)便易懂，抗干擾能力強(qiáng)，自動(dòng)化程度高。操作人員可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求，自由進(jìn)行參數(shù)設(shè)定變更，并具備“運(yùn)行狀態(tài)顯示”、“故障原因顯示”、“累計(jì)運(yùn)行時(shí)間顯示”等多項(xiàng)功能，提供的數(shù)據(jù)信息完善詳細(xì)，便于歷史查詢和維修保養(yǎng)。制冷機(jī)組一般都屬于大功率耗電設(shè)備，運(yùn)行過程中對(duì)其節(jié)能要求顯得非常重要，要求機(jī)組可根據(jù)外部負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，確保機(jī)組在最佳負(fù)荷下運(yùn)行。同時(shí)機(jī)組必須具有部分負(fù)荷性能，即能在較低的負(fù)荷以及冷卻塔水溫較低時(shí)有效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)，能量調(diào)節(jié)范圍自然越寬越好。在制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還常常通過采用經(jīng)濟(jì)節(jié)能器，使部分制冷

19、劑液體經(jīng)過中間冷卻，提高過冷度，從而提高單位工質(zhì)制冷能力。在衡量機(jī)組動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性方面，單位輸入功率制冷量是一個(gè)重要參數(shù)，精良設(shè)備達(dá)到4.5W/W以上，也稱作能效比或性能系數(shù)，用COP（Coefficient of performance）來表示。目前國產(chǎn)螺桿式制冷壓縮機(jī)的現(xiàn)狀：自1976年我國第一臺(tái)螺桿式制冷壓縮機(jī)試制成功以來,經(jīng)過二十多年的技術(shù)改造,有了較大的改進(jìn),但與國外先進(jìn)的螺桿式制冷壓縮機(jī)比較還有一定的差距。 （1） 型線 目前,世界上公認(rèn)效率較高的型線有公司的型線、公司的型線、日立公司的56型線等。而我國現(xiàn)有的幾大螺桿式制冷壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家大都采用標(biāo)準(zhǔn)型線(非對(duì)稱圓弧擺線齒型)，大連冷凍

20、機(jī)股份有限公司部分87新齒型，武漢新世界制冷工業(yè)有限公司部分機(jī)型為型線,其效率雖然比標(biāo)準(zhǔn)型線有所提高(5%10%),但與國外的(10%20%)比較,還有一定差距。所以國內(nèi)新型高效的轉(zhuǎn)子型線還有待于進(jìn)一步開發(fā)。（2） 噪音 螺桿式制冷壓縮機(jī)運(yùn)行噪音較高是制約螺桿式制冷壓縮機(jī)使用范圍的一大障礙。根據(jù)12348-90工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)和3096-82城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定,目前國產(chǎn)螺桿式制冷壓縮機(jī)的噪音范圍為76()112(),這是不符合國家噪音標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定的。（3）分油效率 目前,國產(chǎn)螺桿式制冷壓縮機(jī)分油系統(tǒng)比較龐大,并且普遍存在分油效率低的這一問題,而國外同類產(chǎn)品的分油效率已達(dá)99.

21、999%。迄今為止;我們?cè)谟嘘P(guān)資料中只查到煙臺(tái)冰輪集團(tuán)公司最新研制并生產(chǎn)的新型油分離器。其分油效率為99.998%,可與國外產(chǎn)品媲美。（4） 可靠性 目前,國產(chǎn)螺桿式制冷壓縮機(jī)可靠性較差,主要表現(xiàn)在:滑閥定不住位;軸封可靠性差,壽命短;能量指示存在密封和縮緊問題;控制系統(tǒng)電氣元件質(zhì)量不穩(wěn)定等。（5）內(nèi)容積比可調(diào) 目前的國產(chǎn)螺桿式制冷壓縮機(jī),除武漢新世紀(jì)集團(tuán)公司在部分機(jī)型采用了手動(dòng)內(nèi)容積比可調(diào)裝置外,其它生產(chǎn)廠家都是根據(jù)使用工況不同,備有三種不同內(nèi)容積的滑閥供用戶選擇。然而由于使用條件不是一成不變的,若選擇一種型號(hào)的滑閥,就會(huì)造成螺桿式制冷壓縮機(jī)的過壓縮或欠壓縮,從而增加了螺桿式制冷壓縮機(jī)的功率

22、損失,降低了性能指標(biāo)。（6） 機(jī)電一體化 近年來,國外螺桿式制冷壓縮機(jī)都采用了智能型微機(jī)控制系統(tǒng),一方面便于操作,另一方面節(jié)約了能源,且可靠性高,便于冷量調(diào)節(jié)。而國產(chǎn)螺桿式制冷壓縮機(jī)大都是人工操作,控制功能大都采用繼電器保護(hù)控制,不便于操作和節(jié)能,可靠性也差。（7） 螺桿式制冷壓縮機(jī)在熱泵領(lǐng)域的應(yīng)用 在國外,螺桿式熱泵已得到了廣泛的應(yīng)用,其供熱量為10500萬千卡/小時(shí),供熱溫度1056、70和150等幾檔,而我國螺桿式熱泵的應(yīng)用和研究尚處于初級(jí)階段。目前,大連冷凍機(jī)股份有限公司已開發(fā)出12.5、16兩種機(jī)型的螺桿式熱泵機(jī)組,供熱溫度只能達(dá)到5060。第三章螺桿式制冷壓縮機(jī)的發(fā)展研究方向先進(jìn)制

23、造技術(shù)的發(fā)展以及許多理論和實(shí)踐上的研究成果和發(fā)明創(chuàng)造不斷地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際,使螺桿式制冷壓縮機(jī)在制冷、空調(diào)等領(lǐng)域中得到了迅速發(fā)展。目前，螺桿式制冷壓縮機(jī)的發(fā)展研究方向主要有： 1.型線幾何與轉(zhuǎn)子幾何 螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 其核心部件是一對(duì)相互嚙的轉(zhuǎn)子, 轉(zhuǎn)子的端面型線在很大程度上決定了螺桿壓縮機(jī)的性能, 螺桿壓縮機(jī)性能的提高是伴隨著一代又一代轉(zhuǎn)子型線的成功開發(fā)和應(yīng)用而發(fā)生的。轉(zhuǎn)子的端面型線由嚙合原理決定自20 世紀(jì)30 年代Lysholm 第一個(gè)使用了對(duì)稱圓弧型線后,制造商嘗試了許多型線。衡量型線的效率主要有以下幾個(gè)因素:(1)小的接觸力;(2)光滑的力矩傳遞和油膜形成能力; (3)較短的嚙合線

24、; (4)大的容積腔; (5)容易和高效的生產(chǎn)。圍繞提高型線的效率,型線大致經(jīng)歷了三代發(fā)展歷程: (1)第一代轉(zhuǎn)子型線是對(duì)稱圓弧型線;(2) 20 世紀(jì)60年代以后,隨著噴油技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了以SRM - A 型線為代表的第二代轉(zhuǎn)子型線。第二代轉(zhuǎn)子型線是不對(duì)稱型線,泄漏三角形面積大為減小,使螺桿機(jī)性能大幅提高;(3)20世紀(jì)80年代以后,計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了螺桿型線的研究,成為型線研究的主要手段,第三代轉(zhuǎn)子型線有很多種,如GHH 型線、日立型線SRM2D 型線等以及西安交通大學(xué)研制開發(fā)的X31 型線、X32型線等型線。2.間隙、氣體泄漏和油的影響螺桿式制冷壓縮機(jī)的熱力學(xué)性能受泄漏通道的影響最

25、為強(qiáng)烈。雙螺桿壓縮機(jī)齒間容積間主要有4個(gè)泄漏通道:(1)轉(zhuǎn)子間的接觸線;(2)齒頂與氣缸之間的間隙; (3)排氣端面;(4)泄漏三角形。其中泄漏三角形是螺桿式制冷壓縮機(jī)壓縮機(jī)的幾何特征,它引起的泄漏對(duì)容積效率和絕熱效率有獨(dú)特的影響。螺桿式制冷壓縮機(jī)的4個(gè)泄漏通道中,泄漏量最大的兩個(gè)通道是接觸線泄漏三角形,而決定泄漏量大小的重要參數(shù)接觸線長(zhǎng)度和泄漏三角形面積都由轉(zhuǎn)子端型線和轉(zhuǎn)子幾何參數(shù)決定。準(zhǔn)確地計(jì)算接觸線長(zhǎng)度和泄漏三角形面積是準(zhǔn)確評(píng)估轉(zhuǎn)子型線性的前提,反過來,這又可以指導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)出性能更優(yōu)越的轉(zhuǎn)子型線。這些泄漏通道是由于工作間隙的需要而在設(shè)計(jì)中預(yù)留的,或者是由機(jī)器本身的幾何特性決定的。螺桿式制

26、冷壓縮機(jī),轉(zhuǎn)子接觸面間有一層油膜來傳遞負(fù)載,油膜厚度隨時(shí)變化。螺桿轉(zhuǎn)子的密封面則必須有足夠的間隙以保證機(jī)器的安全運(yùn)行。因此,間隙設(shè)計(jì)也是提高機(jī)器性能的關(guān)鍵。螺桿式制冷壓縮機(jī)需要間隙來補(bǔ)償制造缺陷和公差,在負(fù)荷工作下,由于溫度和壓力引起的變形,在車間裝配后機(jī)器的冷態(tài)間隙與工作中的壓縮機(jī)的熱態(tài)間隙顯著不同。日立公司根據(jù)轉(zhuǎn)子熱彈性變形的分析結(jié)果,對(duì)陰、陽轉(zhuǎn)子齒形修正、加工滾刀熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)子配合間隙的確定進(jìn)行了探討,發(fā)現(xiàn)采用補(bǔ)償設(shè)計(jì)法與過去不考慮轉(zhuǎn)子熱變形的設(shè)計(jì)方法相比,運(yùn)轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)子間隙可以減少約40 %50 %。樣機(jī)試驗(yàn)表明,在壓力比為8時(shí),壓縮機(jī)容積效率提高30 % ,絕熱效率提高38 %。故對(duì)螺

27、桿式制冷壓縮機(jī)齒間間隙的研究,是進(jìn)一步提高螺桿機(jī)性能的重要途徑。用轉(zhuǎn)子間軸向間隙在轉(zhuǎn)子齒面法向的投影作為轉(zhuǎn)子間的間隙,得到了轉(zhuǎn)子間間隙的等高線分布,但是只能計(jì)算轉(zhuǎn)子處于理想位置的情況。研究轉(zhuǎn)子軸偏離理想位置的情況,將空間的三維問題簡(jiǎn)化為端面平面上的二維問題進(jìn)行研究,進(jìn)而研究轉(zhuǎn)子的干涉。由于間隙與螺桿端面型線、齒間間隙獲得方法、加工精度、零部件變形等許多因素相關(guān),間隙值的確定是一項(xiàng)復(fù)雜和困難的工作,到目前為止,還沒有完全解決這一問題。螺桿式制冷壓縮機(jī)性能上的重要保證是向工作腔中噴入大量的潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油起到潤(rùn)滑、降噪、密封和冷卻的作用。螺桿式制冷壓縮機(jī)要達(dá)到良好的壓縮腔的密封,必須提供大大超過合適

28、的齒與齒間潤(rùn)滑所需的油量。油量的增加超過了最佳值,不會(huì)達(dá)到更好的密封效果,但是大量的油通過油、氣熱交換降低了排氣溫度,使單級(jí)壓縮達(dá)到了更高的壓力比。大量的油通過油2氣換熱、油2殼體換熱、氣2殼體換熱,影響工作腔內(nèi)氣體的熱力過程,但這一過程十分復(fù)雜,由于我們不能確定腔中油的分布、速度等狀態(tài),所以還沒有一個(gè)詳盡的理論上或?qū)嶒?yàn)上的解釋。在制冷壓縮機(jī)中,由于油中溶有大量的制冷劑,在壓力降低時(shí),制冷劑會(huì)從油中散發(fā)出來,增加了工作腔內(nèi)的工質(zhì),同時(shí)制冷劑的散發(fā)需要吸收汽化潛熱,從而引起溫度改變。噴入的潤(rùn)滑油一方面降低了工作腔內(nèi)溫度,使壓縮過程向等溫過程靠近,從而減少了功耗;另一方面,噴入的油增加了粘性剪切力

29、和攪拌功。因此,存在一個(gè)最佳噴油量使得耗功量少。而通過提高噴油壓力來強(qiáng)化油的霧化效果,使壓縮過程逼近等溫過程是得不償失的,因?yàn)閲娪秃墓^性能。負(fù)載壓力大。3.熱力學(xué)過程的研究熱力學(xué)過程的研究主要圍繞泄漏、傳熱、排氣孔口流動(dòng)三個(gè)方面。傳熱是螺桿式制冷壓縮機(jī)中的重要問題,在螺桿式制冷壓縮機(jī)中,螺桿噴油機(jī)器噴入的滑潤(rùn)油與工質(zhì)間產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱交換,使排氣溫度控制在合理的范圍內(nèi)。由于噴入的水、油或其它冷卻劑在螺桿工作腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)和分布是非常復(fù)雜的,所以螺桿式制冷壓縮機(jī)工作腔內(nèi)的傳熱計(jì)算有較大的難度。螺桿機(jī)工作腔內(nèi)的傳熱主要分為油、水或制冷劑與氣體間的熱交換,壁面與油之間的交換,壁面與氣體間的熱交換幾個(gè)部分。

30、由于螺桿轉(zhuǎn)速很高,這部分換熱的量較小,計(jì)算模型的不同基本上不會(huì)對(duì)熱過程產(chǎn)生明顯的影響,而對(duì)熱力過程產(chǎn)生強(qiáng)烈影響的是油、水、制冷劑與氣體間的換熱。油在工作腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過于復(fù)雜,采用較為簡(jiǎn)單的方法,計(jì)算油滴與油膜的總面積,從宏觀角度求得其換熱量。對(duì)于噴水或噴制冷劑的情況,則必須考慮液滴在飛行中汽化蒸發(fā)的情況,以及由于液滴蒸發(fā)引起的液滴過冷。評(píng)價(jià)螺桿式制冷壓縮機(jī)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)是容積效率,而泄漏是影響回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)容積效率的最重要因素。螺桿式制冷壓縮機(jī)采用間隙節(jié)流密封,工作腔內(nèi)又含有大量的潤(rùn)滑油,它的泄漏通道有多種,且泄漏通道內(nèi)長(zhǎng)度、各泄漏通道內(nèi)的油氣分布與流態(tài),都在隨時(shí)變化,因此泄漏計(jì)算較為復(fù)雜。泄漏量的計(jì)算模型可分為噴管模型、粘性流動(dòng)模型、流體數(shù)值計(jì)算方法等。需要指出的是:泄漏通道內(nèi)的流動(dòng)復(fù)雜,但泄漏通道內(nèi)的流動(dòng)的最大速度由當(dāng)?shù)匾羲贈(zèng)Q定,這種現(xiàn)象稱為阻塞現(xiàn)象。由于各個(gè)通道的幾何形狀、工作狀態(tài)差別很大,因此,根據(jù)不同泄漏通道的具體工作條件和流態(tài)選用不同的計(jì)算模型是準(zhǔn)確計(jì)算的關(guān)鍵。螺桿機(jī)中大多噴入一定量的潤(rùn)滑油,因此,泄漏通道內(nèi)的流態(tài)十分復(fù)雜,且隨著工作腔狀態(tài)的不同,工作腔內(nèi)油氣的體積比變化很大,這直接影響泄漏通道內(nèi)油氣泄漏量的比例。因此,泄漏模型不僅與泄漏通道有關(guān),而且與工作時(shí)段有關(guān),是隨壓縮機(jī)主軸轉(zhuǎn)角而變化的。4.其它研究除