目前,螺桿式、離心式和往復式是三種*常見的壓縮機類型,它們在工作原理、結構特點、性能參數和應用范圍等方面存在顯著差異。本文將全面介紹這三類壓縮機的基本情況,并進行細致的對比分析,以供從業者參考選型。
螺桿壓縮機主要由一對嚙合的男女螺桿轉子組成。工作時,電機帶動男螺桿高速旋轉,通過同步齒輪驅動女螺桿反向轉動。氣體由吸氣口進入螺桿間的腔體,隨轉子旋轉不斷向排氣口移動,同時腔體容積逐漸縮小,氣體受到壓縮,*終以高壓狀態排出。
(1) 螺桿轉子:采用非對稱型線設計,材質多為球墨鑄鐵,表面經磷化或氮化處理,具有良好的密封性和耐磨性。
(2) 滑閥:通過控制滑閥的軸向位移,可在一定范圍內實現無級容量調節,并優化吸排氣相位角。
(3) 軸承:多采用圓柱滾子軸承,配合彈性襯墊,有效承載徑向和軸向載荷。
(4) 油分離器:利用高效油氣分離元件,從排氣中分離出99%以上的液態冷凍油。
(5) 同步齒輪:保證男女轉子以相同轉速反向旋轉,并傳遞扭矩。
(1) 結構緊湊,體積小,重量輕。單機容量可達1000kW以上,廣泛應用于大型工業和商用領域。(2) 轉速高,通常在3000~30000rpm,制冷量大。配合變頻調速,實現寬范圍無級能量調節。(3) 過壓能力強,排氣壓力可達2.5MPa,適用于熱泵、地源熱泵等高壓工況。(5) 吸氣過熱度要求不高,一般5~15℃即可,系統匹配性好。(3) 螺桿轉子存在泄漏間隙,容積效率略低于往復式。
(1) 中央空調:辦公樓、商場、賓館等大型公共建筑的集中空調系統。(2) 工業制冷:化工、冶金、印刷等行業的工藝冷卻及大型冷庫。(3) 冷凍冷藏:超市、食品廠的展示柜和速凍隧道。(4) 熱泵熱水:賓館、游泳池等場所的生活熱水制取。(5) 軌道交通空調:高鐵、地鐵車輛空調及站臺環境控制。
離心壓縮機的核心部件是高速旋轉的葉輪。氣體經進氣導葉引入葉輪,在離心力作用下沿流道加速流動,動能顯著增加。氣體離開葉輪后,經擴壓器將動能轉化為壓力能,從而實現升壓。多級串聯可獲得更高的壓比。
(1) 葉輪:采用三維空間曲面型線,通常鑄造成整體式封閉葉輪,材質多為鋁合金。大型機組配置2~4個并聯葉輪。(2) 可調進氣導葉:通過液壓缸或步進電機調節導葉角度,實現0~100%的連續容量調節。(3) 軸承:多采用可傾瓦推力軸承+套筒式徑向軸承,配合電磁懸浮軸承,實現無油潤滑。(4) 密封系統:采用非接觸式迷宮密封、碳刷密封或機械密封,防止氣體泄漏。(5) 防喘振系統:包括可調喘振小孔、抽吸回路等,抑制喘振,擴大穩定運行范圍。
(1) 風量大,單機容量可達5000kW以上,適合大型工業用戶。(2) 體積流量調節范圍寬,通常在10%~105%,滿足各工況要求。
往復式壓縮機主要由活塞在氣缸內做往復運動而工作?；钊汕S連桿機構驅動,向下運動時,吸氣閥打開,氣缸內形成低壓,吸入低壓蒸氣;活塞上行時,吸氣閥關閉,氣體被壓縮繼續。(1) 氣缸:通常采用鑄鐵材質,內壁經硬質合金噴涂或鑲嵌襯套,具有優良的耐磨性和密封性。(2) 活塞:帶有壓縮環和油環,材質多為鋁合金,表面經陽*氧化或噴涂處理。(3) 曲軸連桿:采用球墨鑄鐵或鍛鋼材質,經淬火和磨削加工,保證強度和剛度。(4) 吸排氣閥:多為簧片閥或蝶閥,通過彈簧實現自動開啟和關閉。(5) 潤滑系統:設有機油泵和油道,為運動部件提供充分的潤滑和冷卻。
(1) 壓縮比高,單級壓比可達10以上,適用于制冷劑種類廣泛,包括氟利昂、氨等。(3) 調節方式多樣,可通過轉速控制、氣缸間歇運行等實現容量調節。(5) 可靠性高,使用壽命長,小型機組可免維護運行。(4) 吸氣過熱度要求較高,系統匹配性欠佳。
4、主要應用
(4) 工藝制冷:塑料機械、激光設備等小型冷卻系統。離心機容量*大,可達5000kW以上;螺桿機次之,在1000kW左右;活塞機容量相對較小,但靈活性*佳。活塞機壓比*高,可達10以上;螺桿機次之,在5左右;離心機壓比*低,單級不超過3。活塞機*高,在85%以上;螺桿機次之,在80%左右;離心機*低,通常在70%以下。離心機采用可調進氣導葉,調節范圍*寬;螺桿機靠滑閥調節,范圍較窄;活塞機需變轉速控制,調節*不便。活塞機適用范圍*廣,包括氟利昂、氨等;螺桿機主要用于氟利昂;離心機只適合氟利昂。螺桿機*高,振動小,壽命長;離心機次之;活塞機*差,故障率高。離心機*低,轉子動平衡性好;螺桿機略高,齒輪嚙合有噪音;活塞機*高,氣流脈動明顯。離心機*低,機械效率高;螺桿機次之;活塞機*高,往復損耗大。參考文獻:
[1] 陳國華,張小松. 壓縮機原理與設計[M]. 北京:機械工業出版社,2013.
[2] 郝際平. 制冷原理與設備[M]. 北京:高等教育出版社,2007.
[3] 楊世銘,陶文銓. 傳熱學[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
[4] 蔣智亞. 離心式制冷壓縮機性能分析與優化設計[D]. 西安交通大學,2014.
[5] 王如竹,武傳福,范秋林. 螺桿壓縮機設計原理[M]. 北京:機械工業出版社,2008.
轉載自 HETA 制冷空調換熱器
