螺杆式制冷压缩机

螺杆式制冷压缩机制作人：司家斌目录一、螺杆式制冷压缩机的结构二、螺杆式制冷压缩机的工作过程三、螺杆式制冷压缩机的优缺点四、螺杆式制冷压缩机的参数及选型五、螺杆压缩机比较六、螺杆机装置系统七、螺杆机的噪声和振动八、螺杆式压缩机的使用与维护九、SULLAIR压缩机介绍十、其他形式的一螺杆式制冷压缩机的结构螺杆式制冷压缩机主要由机壳、转子、轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置等组成。机壳机壳：—般为剖分式，由机体、吸气端座及排气端座等三部分用螺栓连接组成。机体内腔横断面为双圆相交的横8字形，与置于其内的两个啮合转子的外圆柱面相适合。转子转子为一对互相啮合的螺杆，其上具有特殊的螺旋齿形。其中凸齿形的称为阳螺杆(或称阳转子)，凹齿形的称为阴螺杆(或称阴转子)。阳螺杆与阴螺杆的齿数比，一般为4:6(大流量的压缩机齿数比可为3:4，当压缩比高达20时，齿数比可采用6:8)。多数情况下，阳螺杆与电动机直接连接，称为主动转子，阴螺杆为从动转子，故阳螺杆多为四头右旋，阴螺杆多为六头左旋。为了使螺杆式制冷压缩机系列化，零件标准化和通用化，我国有关部门规定，螺杆的公称直径为63、80、100、125、160、200和315mm7种，其长径比分为λ=1.0和λ=1.5两种转子工作图双螺杆式单螺杆式轴封轴承与轴封：螺杆式制冷压缩机的阴、阳螺杆均由滑动轴承(主轴承)和向心推力球轴承支承。主轴承用柱销正确安装固定在吸、排气端座内，止推轴承在排气侧阳、阴螺杆上各装有两只，以承受一定的轴内力。螺杆式制冷压缩机的轴封也多采用摩擦环式机械密封器，安装在主动转子靠联轴器——端轴上，其结构和原理同活塞式制冷压缩机的轴封相同。平衡活塞平衡活塞：由了结构上的差异，因吸、排气侧之间的压力差所引起的，作用在阳螺杆上的轴向合力，比作用在阴螺杆上的轴向合力大得多。因此，阳螺杆上除装设止推轴承外，还增设油压平衡活塞，以减轻阳螺舒杆对滑动轴承端面的负荷，减轻止推轴承所承受的轴向力。冰轮股份有限公司能量调节装置能量调节装置：由滑阀、油缸、油活塞、四通电磁换向阀及油管路等组成。活塞装在气缸壁下部两圆交汇处，改变滑阀的位置，即可起调节制冷量的作用。螺杆式压缩机最常用的输气量调节方法是在两转子的高压侧设置一个轴向可移动的滑阀，通过滑阀轴向位置的移动可以改变螺杆转子的有效工作长度，从而达到输气量调节的目的。输气量调节机构1、滑阀调节滑阀的位置离固定端越远，回流孔长度越大，输气量就越小，当滑阀的背部接近排气孔口时，转子的有效长度接近于零，便能起到卸载启动的目的。喷油：吸收气体压缩过程中产生的热量，降低排气温度，还可以起密封和润滑作用。滑阀调节可使螺杆机的制冷量在15%~100%内无级调节，但压缩机运行特性表明，当制冷量在50%以上时，压缩机功耗与制冷量成正比变化；而当小于50%时，因摩擦功耗几乎不变，使得单位功耗的制冷量偏小。因此，从经济性考虑，螺杆机宜在50%以上的负荷情况下运行。2.柱塞阀调节内容积比调节机构螺杆机工作时，若内外压力比不相等，会出现过压缩与欠压缩，使经济性降低。可通过增大或减小径向排气孔口的尺寸，从而改变内压力比。在螺杆机的实际使用中,有时要求同时调节容积流量和内容积比。此时，在转子下部的孔中，移动的不是一个滑阀，而是两个，即容量调节滑阀中的固定块也变为移动式。二螺杆式制冷压缩机的工作过程螺杆式制冷压缩机工作时，齿间基元容积作周期性变化，从而使汽体沿转子轴向移动过程中完成吸汽，压缩和排气过程工作原理螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子，并借助于包围这对转子四周的机壳内壁的空间完成的。当转子转动时，转子的齿、齿槽与机壳内壁所构成的呈“V”字形的一对齿间容积(基元容积）其大小会发生周期性的变化，同时它还会沿着转子的轴向由吸气口侧向排气口侧移动，将制冷剂气体吸入并压缩至一定的压力后排出。一对转子可以组成多个基元容积对，每一对基元容积内的压力各不相同，各自完成自己的吸气、压缩和排气三个过程，如此循环不息。螺杆机的工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环；为简单起见，只须研究其中的一对齿即可。•吸气过程•压缩过程•排气过程吸气开始吸气腔关闭VsVs压缩压缩继续排气开始Vd排气结束1.动力平衡性好。螺杆机无不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合用作移动式压缩机。三螺杆式制冷压缩机的优缺点优点2.可靠性高。螺杆机零部件少，无气阀和其它密封件，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，易于实现远距离控制。3.调节性能好。螺杆机可在多方面顺应工况的要求。调节措施有：变转速调节，吸气节流调节，旁通调节和间歇运行等。4.抗液击性能好。螺杆机的转子齿面间实际留有间隙，可压送气液两相混合物。3.噪声大。1.造价高。螺杆机的转子齿面是空间曲面，需利用特制刀具，在价格昂贵的专用设备上加工。另外，对螺杆机气缸的加工精度也有较高要求；缺点2.不能用于高压场合，排气压力一般不超过4.5MPa；四螺杆式制冷压缩机的参数及选型型面：螺杆机阴阳转子的齿面被称为型面，型面是空间曲面；接触线：阴阳转子相互接触而形成的空间曲线。•基本概念型线：垂直于转子轴线的端部平面与型面相交而得到的平面曲线，型线组成转子外廓的齿形。转子型面的空间接触，表现在端平面上就是型线接触，两型线的接触点被称为啮合点。一、啮合原理22222lMOvm11111lMOvm122121lvlvmmKMO2∽bMaKPO2∽MPO1MOKOPOPO1212MOKOvvmm2221POPOMOMOMOKO12122221一个好齿形，除须满足啮合原理外，还需满足以下几条基本原则：具有充分大的齿间容积；基元容积的气密性好，各种效率高；转子具有稳定的传动特性，热变形性能好以及足够的强度、刚度和良好的加工工艺性能。二、齿形选择1、面积利用系数Cn2002011DaazCn式中z1—阳转子齿数；a01、a02—阴、阳转子齿间面积；D0—转子的公称直径。2、气密性螺杆机转子接触线的顶点，通常不能达到阴阳转子气缸孔的交线，在接触线顶点和机壳的转子气缸孔之间，会形成一个空间曲边三角形。3、转子型线设计为便于区别起见，可将螺杆机中的型线分为对称型线和不对称型线，以及单边型线和双边型线。单边对称型线双边不对称型线第一代对称圆弧型线齿曲线曲线性质阳转子曲线性质A点DE摆线AE圆弧EF圆弧E点FG摆线EF圆弧GH圆弧阴转子阳转子原始对称圆弧型线组成齿曲线•第二代不对称圆弧型线第三代新的不对称型线第三代型线与第二代的区别是：第三代采用圆弧、椭圆和抛物线等曲线，能明显提高密封效果，有利于形成润滑油膜和减少齿面磨损。1.转子型线应满足啮合要求。螺杆机的阴阳转子型线必须是满足啮合定律的共轭型线，即不论在任何位置，经过型线接触点的公法线必须通过节点。2.转子型线应形成长度较短的连续接触线。转子型线设计3.转子型线应形成较小的泄漏三角形。4.转子型线应使齿间面积尽量大。三、典型齿形1.X齿形瑞典Atlas公司提出，在圆弧摆线所组成的非对称单边型线的基础上形成，齿数比4：6。2.Sigma齿形德国Kaeser公司创造，齿形采用5：6的齿数比。3.CF齿形德国GHH公司提出的CF齿形，齿数比5：6。四、结构参数1、齿高系数7.0~5.01jRR齿高数系数越大，则阴转子的齿部越薄，齿的刚度下降２、扭转角θ与扭角系数CΦ（1）扭转角表示转子上的一个齿在转子两端端平面上投影的夹角22扭转角扭转角↑→接触线↑→泄漏量↑→型面轴向力↑扭转角↑→→吸排气孔口可以做大，以减小气流损失（2）扭角系数当转子的扭转角大到某—数值时，啮合两转子的某基元容积对，在吸气端与吸气孔口隔断时，其齿在排气端并末完全脱离，致使转子的齿间容积不能完全充气。考虑这一因素对压缩机输气量的影响，用扭角系数C表征。设阳转子齿槽实际充气容积为理论充气容积则010101010101011pppppppVVVVVVVC'01pV01pV01pV01pV01pV3、长径比和圆周速度（1）长径比λ5.1~10DL输气量不变时：λ↑→D0↓→不平衡轴向力↓；λ↓→D0↑→转子强度和刚度↑→吸排气孔口气流流动损失↓→容积效率↑（2）圆周速度滑阀调节可使螺杆机的制冷量在15%~100%内无级调节，但压缩机运行特性表明，当制冷量在50%以上时，压缩机功耗与制冷量成正比变化；而当小于50%时，因摩擦功耗几乎不变，使得单位功耗的制冷量偏小。因此，从经济性考虑，螺杆机宜在50%以上的负荷情况下运行。2.柱塞阀调节二、内容积比调节机构螺杆机工作时，若内外压力比不相等，会出现过压缩与欠压缩，使经济性降低。可通过增大或减小径向排气孔口的尺寸，从而改变内压力比。在螺杆机的实际使用中,有时要求同时调节容积流量和内容积比。此时，在转子下部的孔中，移动的不是一个滑阀，而是两个，即容量调节滑阀中的固定块也变为移动式。五螺杆压缩机比较一、开启式螺杆压缩机1、开启式螺杆机的缺点⑴需用轴封封住制冷剂和油的泄漏通道；⑵电动机冷却风扇气流噪音大；⑶需要配置单独的油分离器、油冷却器等复杂的油系统部件。2、开启式螺机发展趋势和研究成果⑴普遍采用内容积比调节机构⑵采用单机两级压缩⑶开启式螺机的小型化①齿形改进②优化供油量和油质③采用滚动轴承和无油泵系统④采用水冷式电动机⑤采用经济器系统（节能效果显著，制冷量增加14～34%，而功率仅增加8～13%）。二、半封闭式螺杆机绝大多数的封闭式螺杆制冷压缩机为半封闭式，仅有少数厂家生产全封闭式，但两者的内部结构几乎完全相同。在封闭式螺杆制冷压缩机的设计中，都采用第三代转子型线，阴阳转子的齿数比多用6、5齿，7、5齿，6、4齿，也有少数采用8、6齿和5、4齿；在轴承方面，均采用滚动轴承；在调节方面，采用滑阀调节或柱塞调节。三、全封闭式螺杆压缩机六螺杆机装置系统一、螺杆机组油系统部件1、油分离器工作原理利用油滴与制冷剂蒸气密度的不同，使混合气体流经直径较大的油分离器时，利用突然扩大通道面积使流速降低，同时改变流动方向及其他分油措施来实现分油。2、油冷却器喷入螺杆机的油温推荐值：氨机：25～55℃，氟机：25～45℃。压缩机排出的高温高压氨蒸气经冷凝器冷凝后变成液体，首先进入虹吸罐，在虹吸罐的液面达到溢流口时，液体经溢流口进入储液器而向蒸发器供液。在油冷却器中吸收润滑油的热量后蒸发变成气体，经回气口回到虹吸罐，气体所携带的液体在虹吸罐中得到分离。3、止逆阀吸气止逆阀的作用是防止停机后,由于气体倒流造成制冷剂在吸入管路内凝结。排气止逆阀是防止停机后，高压气体由冷凝器倒流入机体内，使转子倒转。经济器制冷循环系统又称为中间补气循环系统。在压缩机吸气结束后的某一位置，在机体上增开一个补气口，吸入来自经济器的制冷工质蒸汽，使进入蒸发器的制冷工质液体具有更低的温度，从而显著增大机组的制冷量。经济器制冷循环系统有闪发式和换热器式两种。带经济器的螺杆式制冷压缩机系统闪发式制冷循环系统换热器式制冷循环系统喷液螺杆式压缩机系统与常规的制冷循环系统相比，喷液冷却系统会有一定程度的下降。一方面，总会有部分的制冷剂液体和润滑油混合后，泄漏到压缩机的吸气侧，从而减少了机器的正常吸气量，导致容积效率降低；另一方面，所产生的蒸汽将随正常吸入的气体一起被压缩至排气压力，还会导致功耗的增加。多台主机并联运转系统七螺杆机的噪声和振动一、噪声1、螺杆机噪声的形成主要有吸气、压缩和排气过程中的空气动力噪声，即吸排气流动噪声，气体泄漏噪声，当压缩终了压力不等于排气管内压力时产生气体回流和膨胀的喷射噪声，此外，还有机械噪声和节流阀及辅助设备噪声。6011znf（2）管道振动噪声（1）周期性吸排气噪声（3）涡流噪声dvSrfSr为Strouhal数，一般取0.15～0.20（4）排气过程中回流和膨胀产生的喷射噪声例对无