螺桿式製冷壓縮機的工作原理

2022-03-12 13:18:32 字數 5080 閱讀 8411

1、螺桿式製冷壓縮機的特點

與活塞壓縮機的往復容積式不同,螺桿式壓縮機是一種迴轉容積式壓縮機。與活塞壓縮機相比,螺桿式製冷壓縮機有以下優點:

a.體積小重量輕,結構簡單,零部件少,只相當於活塞壓縮機的1/3~1/2;

b.轉速高,單機製冷量大;

c.易損件少,使用維護方便;

d.運轉平穩,振動小;

e.單級壓比大,可以在較低蒸發溫度下使用;

f.排氣溫度低,可以在高壓比下工作;

g.對溼行程不敏感;

h.製冷量可以在10%~100%之間無級調節;

i.操作方便,便於實現自動控制;

j.體積小,便於實現機組化。

缺點:轉子、機體等部件加工精度要求高,裝配要求比較嚴格;

油路系統及輔助裝置比較複雜;因為轉速高,所以雜訊比較大。

2、螺桿式製冷壓縮機工作原理

雙螺桿(壓縮機)是由一對相互嚙合、旋向相反的陰、陽轉子,陰轉子為凹型,陽轉子為凸型。隨著轉子按照一定的傳動比旋轉,轉子基元容積由於陰陽轉子相繼侵入而發生改變。侵入段(嚙合線)向排氣端推移,於是封閉在溝槽內的氣體容積逐漸縮小,壓力逐漸公升高,壓力公升高到一定值(或者說轉子旋轉到一定位置)時,齒槽(密閉容積)與排氣孔相通,高壓氣體排出壓縮機,進入油分離器。

吸氣、壓縮、排氣過程見示意圖。

3、內壓比與螺桿壓縮機經濟性的關係

螺桿壓縮機是沒有氣閥的容積型迴轉式壓縮機,吸、排氣孔的開啟和關閉完全為幾何結構決定的,即吸氣終了的體積和壓縮結束時的體積是固定的,即內容積比是固定的。而活塞壓縮機的吸、排氣閥片的開啟是由吸、排氣腔的壓力決定的。

內容積比:vi=vs/vd

vs—吸氣終了時的容積,vd—壓縮終了時的容積

內壓力比:za = pd / p0

pd—壓縮終了壓力,p0—吸入壓力

可見,內壓比是由內容積比決定的。所以,壓縮終了壓力pd是由吸氣壓力和內容積比決定的。

外壓力比:zy = py / p0

py—排氣背壓力,或者說冷凝壓力

外壓比是由蒸發溫度和冷凝溫度決定的,即由執行工況所決定的。

當壓縮機內壓比小於外壓比時(內容積比小),壓縮終了壓力小於冷凝壓力,氣體進入排氣口後不能排出壓縮機,會受到下乙個齒槽排出的氣體繼續壓縮(等容壓縮),直到壓力達到冷凝壓力時,才會排出排氣口,進入排氣管路;當壓縮機內壓比大於外壓比時(內容積比大),

壓縮終了壓力大於冷凝壓力,氣體進入排氣口後壓力迅速降低至冷凝壓力(等容膨脹)。不論是等容壓縮還是等容膨脹,都會使壓縮機功耗增加。

因為一台壓縮機的內壓比一般都是固定的,而工況的變化會導致內、外壓比不一致。所以在選用壓縮機時,應選用內壓比與使用工況對應的外壓比相同或接近的,才能獲得節能。

常用的調節內壓比的辦法有:

更換具有不同開口位置的滑閥(滑閥上開有徑向排氣口),通過改變排氣口位置來改變內壓比;

採用具有可以調節內容積比的壓縮機(可調內容積比螺桿壓縮機)。

第二節螺桿式壓縮機的結構

螺桿製冷壓縮機一般可分為機體部件、轉子部件、滑閥部件、軸封部件和聯軸器部件。

1)機體部件

機體部件主要是由機體、吸氣端座、吸氣端蓋

排氣端座、排氣端蓋及軸封壓蓋等零件組成。

機體:機體內設有∞字形空腔,容納轉子,是壓縮機的工作汽缸。機體內腔上部設有徑向吸氣口。

機體下部有一部分缸壁被鏜掉用於放置滑閥。要使壓縮機壓縮氣體的效率高,就要求機體孔與轉子之間的間隙必須嚴格保證。滑閥端部與機體的配合要嚴密,組裝時需經鉗工研合。

吸氣端座:吸氣端座上部設有軸向吸氣孔口,氣體進入壓縮機的通道。吸氣端座有三個呈三

角形排列的孔,上部兩個是安裝主軸承的,下面乙個是滑閥油活塞的工作油缸。安裝主動轉子主軸承孔口外側安裝平衡活塞套。

排氣端座:排氣端座下部的孔口是氣體壓縮終了的軸向排氣口。排氣端座上主軸承孔的外側安裝止推軸承,用軸承壓蓋將止推軸承外圈壓在排氣端座上。

吸氣端座、機體、排氣端座的相對位置是三體找正後靠它們之間的定位銷來確定。即使是同一型號機器的各部件也不能隨意搭配。機體部件中的各零件的端麵相互是嚴密貼合的,通過橡膠圈或厭氧膠密封。

吸、排氣端座主軸承孔及機體孔之間同心是保證轉子能正常工作的重要條件。

2)轉子部件

轉子部件由主動轉子(一般為陽轉子)、從動轉子(一般為陰轉子)、主軸承、止推軸承、軸承壓蓋、平衡活塞以及平衡活塞套等零件組成。

陰、陽轉子是螺桿壓縮機中最核心的零件。轉子的加工精度、形位公差要求都很高,精加工後還必須做動平衡試驗方可使用。主動轉子通過聯軸器與電機直聯,並帶動從動轉子旋轉。

主軸承一般採用滑動軸承,又叫主軸瓦,是支撐轉子、承擔徑向力。主軸承內表面襯有一層耐磨合金,磨損較大或拉毛、拉傷時應更換。主軸承在工作中靠潤滑油潤滑,各油路必須通暢。

更換新軸承時要採取「刮花」處理。

止推軸承:每個轉子上一般裝有一對止推軸承,而且是經過遊隙測定後相反方向安裝。止推軸承是克服轉子工作時產生的軸向力(排氣端壓向吸氣端),並保持轉子端麵與吸、排氣端座保持一定的間隙。

轉子排氣端麵與排氣端座的間隙是靠調整墊的厚度來調整的。如果測量排氣端間隙大,則磨薄調整墊;如果測量排氣端間隙小,則更換調整墊或增加乙個調整墊。止推軸承的內圈是通過圓螺母及防松墊片(俗稱王八墊)固定在轉子上,外圈是通過軸承壓

蓋壓緊在排氣端座上。裝配軸承壓蓋時要注意用力均勻,並隨時盤動轉子檢查是否盤車過緊。把緊軸承壓蓋後,要測量轉子的軸向和徑向的串動量。

此時,轉子的軸向串動量應為0,徑向串動量應小於0.005mm。

平衡活塞通過螺栓(或鍵)固定在主動轉子上吸氣側的一端、在平衡活塞套中隨轉子一同旋轉,承受油壓來平衡一部分軸向力,作用是延長止推軸承的使用壽命。平衡活塞及平衡活塞套磨損嚴重時必須更換。

3)滑閥部件

滑閥部件主要由滑閥、滑閥導管、滑閥導管套、螺旋管、油活塞、指示器以及「o」型圈和密封環等零件組成。螺桿製冷壓縮機最常用的能量調節方法就是在兩個轉子之間設定乙個可以軸向移動的滑閥,即滑閥能量調節方法。如圖2-14所示,滑閥位置改變,與滑閥固定端脫離,開啟一條與吸氣腔相通的通道,基元容積中的氣體沒有得到壓縮就旁通回吸氣腔,相當於改變了轉子的有效工作長度。

滑閥位置不同,旁通氣體的量也不同,滑閥的連續移動,能量可以在10%~100%之間無級調節。滑閥位置的改變,也改變了徑向排氣口的位置,使原本設計好的內壓比發生改變,壓縮比減小,使功耗的變化與冷量的變化不成比例,效率降低。滑閥的另乙個作用是將潤滑油引入滑閥內部的空腔,並通過滑閥上的若干小孔將油噴到機體與轉子之間。

油在壓縮機中的作用是潤滑、冷卻、密封和消聲。因為螺桿壓縮機向工作腔中噴入潤滑油,所以稱為噴油螺桿,也因此螺桿壓縮機排氣溫度比較低。

滑閥的運動是靠油活塞運動帶動的。油活塞在吸氣端座的油缸內,油缸的兩端有進出油孔與控制系統相連。螺桿製冷壓縮機能量調節控制原理見圖2-15。

4)軸封部件

對於開啟式壓縮機,驅動軸的一端要伸出機體外部,為了防止製冷劑向外洩漏或空氣滲漏入系統,必須在軸的伸出部位及機體之間設定軸封裝置。

如圖2-16所示的彈簧式軸封,是由動環、靜環、彈簧、彈簧座、壓環和「o」型密封圈組成。其中動環、彈簧、彈簧座及動環膠圈裝配在一起並隨主動轉子旋轉而旋轉,靜環及靜環膠圈裝配在軸封壓蓋上相對於機體固定。彈簧提供給動、靜環之間合適的壓力。

因此,安裝軸封時要調整彈簧的彈力。膠圈是防止氣體軸向洩漏,動、靜環的貼合面是防止氣體徑向洩漏。螺桿壓縮機的轉速很高,動、靜環表面的摩擦及發熱量都很大。

為了潤滑動、靜環之間的密封面、減少滲漏並帶走熱量,軸封室內充滿潤滑油,通過油幫浦把油不斷地輸送到軸封。因為主動轉子軸伸出端處在排氣側,所以軸封工作位置所處壓力為壓縮機的排氣壓力,為保證軸封的正常工作,要求油壓比排氣壓高0.15~0.3mpa 。

在軸封的前端,一般裝有油封,其作用是保證軸封室內充滿潤滑油。

注意事項:對於氟利昂壓縮機,「o」型圈應使用耐氟橡膠;軸封少量滲漏是允許的;潤滑油中製冷劑過多會嚴重損壞軸封。

5)聯軸器部件

螺桿壓縮機的聯軸器有橡膠柱銷式和撓性(膜片式)聯軸器兩種。

橡膠柱銷式聯軸器由兩個半聯軸節、飛輪、傳動芯子以及螺釘等組成。這種聯軸器的橡膠傳動芯容易磨損,磨損後會導致機器運動不平穩,對轉子、軸承、軸封都會產生不良影響。目前逐漸被撓性聯軸器取代。

撓性聯軸器是由兩半聯軸節、接筒、傳動墊片以及螺釘等組成。這種聯軸器的兩個半聯軸節是經過動平衡試驗的,安裝時相對位置是固定的。

聯軸器是將電動機的動力傳遞到壓縮機主動轉子的重要部件。由於螺桿壓縮機的轉速較高, 對聯軸器的安裝精度(同軸度)要求也較高。聯軸器安裝不當,不但會引起機器運轉不平穩、雜訊增高,而且對轉子、主軸承、止推軸承和軸封會產生異常損傷。

對於新執行的機組,因為油分或機架的應力變化,會使壓縮機、電機的同軸度發生改變,應定期檢查同軸度,直至機組應力消除方可連續運轉。

第三節螺桿式製冷壓縮機組與迴圈系統

1、螺桿製冷壓縮機組

螺桿壓縮機工作時要不斷向工作腔噴入潤滑油,起著潤滑、冷卻、密封和消聲作用,以及潤滑主軸承、止推軸承、軸封的潤滑油,推動油活塞、平衡活塞的壓力油,這些油最後和高壓氣體混合著排出壓縮機。這些油必須分離出來,經過冷卻、過濾、加壓後迴圈使用。為防止製冷系統中的雜質隨吸氣進入壓縮機對轉子、機體造成磨損,必須設定吸氣過濾器。

①吸氣過濾器

吸氣過濾器主要由殼體和金屬過濾網等組成。殼體上安裝吸氣溫度計、壓力表和加油閥。加油閥是機組執行時加油的部位。

注意事項:

拆卸端蓋時防止被彈簧彈出傷人;安裝時應注意過濾網一端的膠圈是完好的,如破損或變形應更換。

加油時通過調節吸氣截止閥使吸氣壓力稍低於大氣壓,通過油管將油吸入,操作應緩慢進行。

對於氟利昂機組,蒸發溫度比較低時,如果系統含水量比較大時,過濾器會出現冰堵現象。可以通過更換乾燥過濾器濾去水分,也可以通過吸氣過濾器過濾水分。如何判斷和操作

②油分離器

螺桿壓縮機組的油分離器主要有立式和臥式兩種,並且以填料式為主。我公司目前普遍採用臥式二級油分、三種分油方式,分油效率高,可達10ppm。油分離器並且也是壓縮機、電機的基礎,使機組結構緊湊。

油分內部分隔成三個腔,靠壓縮機一側桶體是保持油位的,其外部殼體上有兩個上下布置的視油鏡,是監視油位高度(自動機組有油位控制器)。靠電機一側的桶體是安裝二次油分高效分油濾芯的,其外側也有乙個視油鏡,根據油位判斷是否採取回油措施。

注意事項:

油位控制:兩個視油鏡之間;分油濾芯前後部分筒內的回油操作油加熱器的作用;

分油濾芯如果汙染嚴重,會增加排氣阻力,耗功增加,效率降低,應當更換;因為油分長度較長,受溫度、振動的影響

會產生應力變形,使電機和壓縮機的同軸度改變,壓縮機初期執行時應隨時調整同軸度。具體間隔時間由前次找正時測得的偏差植決定。

螺桿式製冷壓縮機組的組成及工作原理

螺桿式製冷壓縮機組包括 螺桿式製冷壓縮機 氣路系統 油路系統和控制系統,這些裝置 除啟動櫃之外 裝在同一公共底座上,構成機組。氣路系統包括 吸氣截止閥 吸氣過濾器 吸氣止回閥 排氣截止閥等。油路系統包括 高效油分離器 油冷卻器 油粗過濾器 油幫浦 油精過濾器 恆壓閥 回油過濾器等。控制系統包括 啟動...

螺桿式壓縮機的工作原理及組成

一 組成 壓縮機 油分離器 冷凝器 蒸發器 經濟器 油冷卻器 控制櫃等 二 工作原理 螺桿式壓縮機利用一對互相嚙合的陰陽轉子轉動完成吸氣 壓縮 排氣過程。我車間機組為乙二醇機組 工作介質為氟里昂 被冷卻介質為乙二醇溶液,均是閉合迴圈系統。電動機轉動時,從吸如口將氣態氟里昂吸入轉子中閉合空間,壓縮成高...

螺桿式製冷壓縮機的故障分析及排除

現象1 啟動負荷過大或根本不能啟動。原因a.壓縮機排氣端壓力過高 b.滑閥未停在 0 位 c.機體內充滿潤滑油或液體製冷劑 d.運動部件嚴重磨損 燒傷 e.電壓不足。a.機組地腳螺栓未緊固 b.管路振動引起機組振動加劇 c.聯軸器同心度不好 d.吸入過多的油或製冷劑液體 e.滑閥不能定位且在那裡振動...