制冷壓縮機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu).doc

制冷壓縮機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)第一節(jié) 螺桿式制冷壓縮機(jī)的工作原理1、螺桿式制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)與活塞壓縮機(jī)的往復(fù)容積式不同，螺桿式壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)。與活塞壓縮機(jī)相比，螺桿式制冷壓縮機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：a.體積小重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件少，只相當(dāng)于活塞壓縮機(jī)的1/31/2；b.轉(zhuǎn)速高，單機(jī)制冷量大；c.易損件少，使用維護(hù)方便；d.運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)??；e.單級(jí)壓比大，可以在較低蒸發(fā)溫度下使用；f.g.對(duì)濕行程不敏感；h.制冷量可以在10%100%之間無級(jí)調(diào)節(jié)；i.操作方便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；j.體積小，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)組化。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子、機(jī)體等部件加工精度要求高，裝配要求比較嚴(yán)格；油路系統(tǒng)及輔助設(shè)備比較復(fù)雜；因?yàn)檗D(zhuǎn)速高，所以噪聲比較大。2、螺桿式制冷壓縮機(jī)工作原理雙螺桿（壓縮機(jī)）是由一對(duì)相互嚙合、旋向相反的陰、陽轉(zhuǎn)子，陰轉(zhuǎn)子為凹型，陽轉(zhuǎn)子為凸型。隨著轉(zhuǎn)子按照一定的傳動(dòng)比旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子基元容積由于陰陽轉(zhuǎn)子相繼侵入而發(fā)生改變。侵入段（嚙合線）向排氣端推移，于是封閉在溝槽內(nèi)的氣體容積逐漸縮小，壓力逐漸升高，壓力升高到一定值（或者說轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到一定位置）時(shí)，齒槽（密閉容積）與排氣孔相通，高壓氣體排出壓縮機(jī)，進(jìn)入油分離器。吸氣、壓縮、排氣過程見示意圖。3、內(nèi)壓比與螺桿壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系螺桿壓縮機(jī)是沒有氣閥的容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，吸、排氣孔的打開和關(guān)閉完全為幾何結(jié)構(gòu)決定的，即吸氣終了的體積和壓縮結(jié)束時(shí)的體積是固定的，即內(nèi)容積比是固定的。而活塞壓縮機(jī)的吸、排氣閥片的打開是由吸、排氣腔的壓力決定的。內(nèi)容積比：Vi=VS/VdVS吸氣終了時(shí)的容積，Vd壓縮終了時(shí)的容積內(nèi)壓力比：Za = Pd / P0Pd壓縮終了壓力，P0吸入壓力可見，內(nèi)壓比是由內(nèi)容積比決定的。所以，壓縮終了壓力Pd是由吸氣壓力和內(nèi)容積比決定的。外壓力比：Zy = Py / P0Py排氣背壓力，或者說冷凝壓力外壓比是由蒸發(fā)溫度和冷凝溫度決定的，即由運(yùn)行工況所決定的。當(dāng)壓縮機(jī)內(nèi)壓比小于外壓比時(shí)（內(nèi)容積比小），壓縮終了壓力小于冷凝壓力，氣體進(jìn)入排氣口后不能排出壓縮機(jī)，會(huì)受到下一個(gè)齒槽排出的氣體繼續(xù)壓縮（等容壓縮），直到壓力達(dá)到冷凝壓力時(shí)，才會(huì)排出排氣口，進(jìn)入排氣管路；當(dāng)壓縮機(jī)內(nèi)壓比大于外壓比時(shí)（內(nèi)容積比大），壓縮終了壓力大于冷凝壓力，氣體進(jìn)入排氣口后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(huì)使壓縮機(jī)功耗增加。因?yàn)橐慌_(tái)壓縮機(jī)的內(nèi)壓比一般都是固定的，而工況的變化會(huì)導(dǎo)致內(nèi)、外壓比不一致。所以在選用壓縮機(jī)時(shí)，應(yīng)選用內(nèi)壓比與使用工況對(duì)應(yīng)的外壓比相同或接近的，才能獲得節(jié)能。常用的調(diào)節(jié)內(nèi)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(nèi)壓比；采用具有可以調(diào)節(jié)內(nèi)容積比的壓縮機(jī)（可調(diào)內(nèi)容積比螺桿壓縮機(jī)）。第二節(jié) 螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)螺桿制冷壓縮機(jī)一般可分為機(jī)體部件、轉(zhuǎn)子部件、滑閥部件、軸封部件和聯(lián)軸器部件。1)機(jī)體部件機(jī)體部件主要是由機(jī)體、吸氣端座、吸氣端蓋機(jī)體：氣口。機(jī)體下部有一部分缸壁被鏜掉用于放置滑閥。要使壓縮機(jī)壓縮氣體的效率高，就要求機(jī)體孔與轉(zhuǎn)子之間的間隙必須嚴(yán)格保證?；y端部與機(jī)體的配合要嚴(yán)密，組裝時(shí)需經(jīng)鉗工研合。吸氣端座：吸氣端座上部設(shè)有軸向吸氣孔口，氣體進(jìn)入壓縮機(jī)的通道。吸氣端座有三個(gè)呈三角形排列的孔，上部?jī)蓚€(gè)是安裝主軸承的，下面一個(gè)是滑閥油活塞的工作油缸。安裝主動(dòng)轉(zhuǎn)子主軸承孔口外側(cè)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(cè)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(jī)體、排氣端座的相對(duì)位置是三體找正后靠它們之間的定位銷來確定。即使是同一型號(hào)機(jī)器的各部件也不能隨意搭配。機(jī)體部件中的各零件的端面相互是嚴(yán)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(jī)體孔之間同心是保證轉(zhuǎn)子能正常工作的重要條件。2)轉(zhuǎn)子部件轉(zhuǎn)子部件由主動(dòng)轉(zhuǎn)子（一般為陽轉(zhuǎn)子）、從動(dòng)轉(zhuǎn)子（一般為陰轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子是螺桿壓縮機(jī)中最核心的零件。轉(zhuǎn)子的加工精度、形位公差要求都很高，精加工后還必須做動(dòng)平衡試驗(yàn)方可使用。主動(dòng)轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器與電機(jī)直聯(lián)，并帶動(dòng)從動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 主軸承一般采用滑動(dòng)軸承，又叫主軸瓦，是支撐轉(zhuǎn)子、承擔(dān)徑向力。主軸承內(nèi)表面襯有一層耐磨合金，磨損較大或拉毛、拉傷時(shí)應(yīng)更換。主軸承在工作中靠潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，各油路必須通暢。更換新軸承時(shí)要采取“刮花”處理。止推軸承：每個(gè)轉(zhuǎn)子上一般裝有一對(duì)止推軸承，而且是經(jīng)過游隙測(cè)定后相反方向安裝。止推軸承是克服轉(zhuǎn)子工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力（排氣端壓向吸氣端），并保持轉(zhuǎn)子端面與吸、排氣端座保持一定的間隙。轉(zhuǎn)子排氣端面與排氣端座的間隙是靠調(diào)整墊的厚度來調(diào)整的。如果測(cè)量排氣端間隙大，則磨薄調(diào)整墊；如果測(cè)量排氣端間隙小，則更換調(diào)整墊或增加一個(gè)調(diào)整墊。止推軸承的內(nèi)圈是通過圓螺母及防松墊片（俗稱王八墊）固定在轉(zhuǎn)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(shí)要注意用力均勻，并隨時(shí)盤動(dòng)轉(zhuǎn)子檢查是否盤車過緊。把緊軸承壓蓋后，要測(cè)量轉(zhuǎn)子的軸向和徑向的串動(dòng)量。此時(shí)，轉(zhuǎn)子的軸向串動(dòng)量應(yīng)為0，徑向串動(dòng)量應(yīng)小于0.005mm。平衡活塞通過螺栓（或鍵）固定在主動(dòng)轉(zhuǎn)子上吸氣側(cè)的一端、在平衡活塞套中隨轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，承受油壓來平衡一部分軸向力，作用是延長(zhǎng)止推軸承的使用壽命。平衡活塞及平衡活塞套磨損嚴(yán)重時(shí)必須更換。3)滑閥部件滑閥部件主要由滑閥、滑閥導(dǎo)管、滑閥導(dǎo)管套、螺旋管、油活塞、指示器以及“O”型圈和密封環(huán)等零件組成。螺桿制冷壓縮機(jī)最常用的能量調(diào)節(jié)方法就是在兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間設(shè)置一個(gè)可以軸向移動(dòng)的滑閥，即滑閥能量調(diào)節(jié)方法。如圖2-14所示，滑閥位置改變，與滑閥固定端脫離，打開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(dāng)于改變了轉(zhuǎn)子的有效工作長(zhǎng)度?；y位置不同，旁通氣體的量也不同，滑閥的連續(xù)移動(dòng)，能量可以在10%100%之間無級(jí)調(diào)節(jié)?；y位置的改變，也改變了徑向排氣口的位置，使原本設(shè)計(jì)好的內(nèi)壓比發(fā)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。滑閥的運(yùn)動(dòng)是靠油活塞運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)的。控制系統(tǒng)相連。螺桿制冷壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)控制原理見圖2-15。4)軸封部件對(duì)于開啟式壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)軸的一端要伸出機(jī)體外部，為了防止制冷劑向外泄漏或空氣滲漏入系統(tǒng)，必須在軸的伸出部位及機(jī)體之間設(shè)置軸封裝置。如圖2-16所示的彈簧式軸封，是由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、彈簧座、壓環(huán)和“O”型密封圈組成。其中動(dòng)環(huán)、彈簧、彈簧座及動(dòng)環(huán)膠圈裝配在一起并隨主動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)及靜環(huán)膠圈裝配在軸封壓蓋上相對(duì)于機(jī)體固定。彈簧提供給動(dòng)、靜環(huán)之間合適的壓力。因此，安裝軸封時(shí)要調(diào)整彈簧的彈力。膠圈是防止氣體軸向泄漏，動(dòng)、靜環(huán)的貼合面是防止氣體徑向泄漏。螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速很高，動(dòng)、靜環(huán)表面的摩擦及發(fā)熱量都很大。為了潤(rùn)滑動(dòng)、靜環(huán)之間的密封面、減少滲漏并帶走熱量，軸封室內(nèi)充滿潤(rùn)滑油，通過油泵把油不斷地輸送到軸封。因?yàn)橹鲃?dòng)轉(zhuǎn)子軸伸出端處在排氣側(cè)，所以軸封工作位置所處壓力為壓縮機(jī)的排氣壓力，為保證軸封的正常工作，要求油壓比排氣壓高0.150.3MPa 。在軸封的前端，一般裝有油封，其作用是保證軸封室內(nèi)充滿潤(rùn)滑油。注意事項(xiàng)：對(duì)于氟利昂壓縮機(jī)，“O”型圈應(yīng)使用耐氟橡膠；軸封少量滲漏是允許的；潤(rùn)滑油中制冷劑過多會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞軸封。5)聯(lián)軸器部件螺桿壓縮機(jī)的聯(lián)軸器有橡膠柱銷式和撓性（膜片式）聯(lián)軸器兩種。橡膠柱銷式聯(lián)軸器由兩個(gè)半聯(lián)軸節(jié)、飛輪、傳動(dòng)芯子以及螺釘?shù)冉M成。這種聯(lián)軸器的橡膠傳動(dòng)芯容易磨損，磨損后會(huì)導(dǎo)致機(jī)器運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，對(duì)轉(zhuǎn)子、軸承、軸封都會(huì)產(chǎn)生不良影響。目前逐漸被撓性聯(lián)軸器取代。撓性聯(lián)軸器是由兩半聯(lián)軸節(jié)、接筒、傳動(dòng)墊片以及螺釘?shù)冉M成。這種聯(lián)軸器的兩個(gè)半聯(lián)軸節(jié)是經(jīng)過動(dòng)平衡試驗(yàn)的，安裝時(shí)相對(duì)位置是固定的。聯(lián)軸器是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到壓縮機(jī)主動(dòng)轉(zhuǎn)子的重要部件。由于螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，對(duì)聯(lián)軸器的安裝精度（同軸度）要求也較高。聯(lián)軸器安裝不當(dāng)，不但會(huì)引起機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、噪聲增高，而且對(duì)轉(zhuǎn)子、主軸承、止推軸承和軸封會(huì)產(chǎn)生異常損傷。對(duì)于新運(yùn)行的機(jī)組，因?yàn)橛头只驒C(jī)架的應(yīng)力變化，會(huì)使壓縮機(jī)、電機(jī)的同軸度發(fā)生改變，應(yīng)定期檢查同軸度，直至機(jī)組應(yīng)力消除方可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。第三節(jié) 螺桿式制冷壓縮機(jī)組與循環(huán)系統(tǒng)1、螺桿制冷壓縮機(jī)組螺桿壓縮機(jī)工作時(shí)要不斷向工作腔噴入潤(rùn)滑油，起著潤(rùn)滑、冷卻、密封和消聲作用，以及潤(rùn)滑主軸承、止推軸承、軸封的潤(rùn)滑油，推動(dòng)油活塞、平衡活塞的壓力油，這些油最后和高壓氣體混合著排出壓縮機(jī)。這些油必須分離出來，經(jīng)過冷卻、過濾、加壓后循環(huán)使用。為防止制冷系統(tǒng)中的雜質(zhì)隨吸氣進(jìn)入壓縮機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)子、機(jī)體造成磨損，必須設(shè)置吸氣過濾器。 吸氣過濾器吸氣過濾器主要由殼體和金屬過濾網(wǎng)等組成。殼體上安裝吸氣溫度計(jì)、壓力表和加油閥。加油閥是機(jī)組運(yùn)行時(shí)加油的部位。注意事項(xiàng)：拆卸端蓋時(shí)防止被彈簧彈出傷人；安裝時(shí)應(yīng)注意過濾網(wǎng)一端的膠圈是完好的，如破損或變形應(yīng)更換?？梢酝ㄟ^更換干燥過濾器濾去水分，也可以通過吸氣過濾器過濾水分。如何判斷和操作油分離器螺桿壓縮機(jī)組的油分離器主要有立式和臥式兩種，并且以填料式為主。我公司目前普遍采用臥式二級(jí)油分、三種分油方式，分油效率高，可達(dá)10PPm。油分離器并且也是壓縮機(jī)、電機(jī)的基礎(chǔ)，使機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊。油分內(nèi)部分隔成三個(gè)腔，靠壓縮機(jī)一側(cè)桶體是保持油位的，其外部殼體上有兩個(gè)上下布置的視油鏡，是監(jiān)視油位高度（自動(dòng)機(jī)組有油位控制器）。靠電機(jī)一側(cè)的桶體是安裝二次油分高效分油濾芯的，其外側(cè)也有一個(gè)視油鏡，根據(jù)油位判斷是否采取回油措施。注意事項(xiàng)：油位控制：兩個(gè)視油鏡之間；分油濾芯前后部分筒內(nèi)的回油操作油加熱器的作用；分油濾芯如果污染嚴(yán)重，會(huì)增加排氣阻力，耗功增加，效率降低，應(yīng)當(dāng)更換；因?yàn)橛头珠L(zhǎng)度較長(zhǎng)，受溫度、振動(dòng)的影響會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形，使電機(jī)和壓縮機(jī)的同軸度改變，壓縮機(jī)初期運(yùn)行時(shí)應(yīng)隨時(shí)調(diào)整同軸度。具體間隔時(shí)間由前次找正時(shí)測(cè)得的偏差植決定。油冷卻器油分分離出來的潤(rùn)滑油因?yàn)槲漳Σ翢峒皻怏w的熱量而使溫度升高（接近排氣溫度）。潤(rùn)滑油正常使用溫度是3060，油溫過高粘度降低，會(huì)使密封作用減弱，內(nèi)泄漏增加，降低壓縮機(jī)的效率，所以潤(rùn)滑油必須經(jīng)過冷卻才能循環(huán)使用。油冷卻器就是起冷卻油的作用。 一般油冷卻器采用水冷卻方式。油走殼程，水走管程，清洗水路方便。優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，油溫可以降低至比較低的溫度（根據(jù)水溫而定）；缺點(diǎn)是水側(cè)管路易腐蝕。工質(zhì)冷卻。油走管程，工質(zhì)走殼程。優(yōu)點(diǎn)是油冷不易腐蝕，操作維護(hù)簡(jiǎn)單；節(jié)省一套水路系統(tǒng)，適用于水質(zhì)差或供水困難的場(chǎng)合；油溫比較穩(wěn)定。缺點(diǎn)是油溫的最低溫度受冷凝溫度控制，系統(tǒng)需增加輔助貯液器或氨泵。輔助貯液器出液口與油冷之間至少要有1米以上的高度差。粗油過濾器為保護(hù)油泵的正常工作，在潤(rùn)滑油進(jìn)入油泵之前通過粗油過濾器濾去雜質(zhì)。過濾器由殼體和金屬濾網(wǎng)組成，殼體上設(shè)有加油閥，初次加油都是通過此閥。加油可以通過系統(tǒng)抽真空加油，也可以通過油泵加油。對(duì)于初次運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，初運(yùn)轉(zhuǎn)后要檢查粗油過濾器的清潔度，并根據(jù)系統(tǒng)清潔度定期拆檢過濾網(wǎng)?？墒褂闷突蛎河颓逑催^濾網(wǎng)，并用干燥空氣吹干凈后繼續(xù)使用。油泵油泵在壓縮機(jī)組中的作用是增加油壓。常采用齒輪泵或轉(zhuǎn)子泵。開機(jī)前要先檢查油泵旋轉(zhuǎn)方向。油泵齒輪或轉(zhuǎn)子磨損嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致油壓不足，必須檢修或更換；油泵軸封漏油也必須檢修或更換。精油過濾器精油過濾器也是由殼體和過濾網(wǎng)組成，裝配在油泵之后、油分配器之前，過濾油中的細(xì)小顆粒，保護(hù)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子及軸封。為了能濾去細(xì)微的金屬磨屑，在過濾網(wǎng)內(nèi)裝有永磁鐵。精油過濾器的過濾網(wǎng)比較細(xì)密，容易受到污染而使阻力增大。當(dāng)油流經(jīng)精油過濾器的壓力降超過0.050.1Mpa時(shí)，就要對(duì)精濾器進(jìn)行清洗或更換。機(jī)組設(shè)有精濾器前后壓差保護(hù)，設(shè)定值為0.1Mpa。油壓調(diào)節(jié)閥油壓調(diào)節(jié)閥的作用是調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的噴油壓力。如果進(jìn)入壓縮機(jī)的油壓過高，會(huì)使噴油量過大，既影響壓縮機(jī)的吸氣量，又增加壓縮機(jī)的耗功，還會(huì)增加軸封漏油的可能性；油壓過低，會(huì)使噴油量過小，使?jié)櫥偷淖饔脺p弱。一般要求精油過濾器后的油壓即噴油壓力要比排氣壓力高0.150.3Mpa（可調(diào)內(nèi)容積比壓縮機(jī)除外）。油壓調(diào)節(jié)閥位一般于油泵進(jìn)、出油管之間，一般是彈簧式的。當(dāng)油泵出口壓力高于油壓調(diào)節(jié)閥設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)頂開調(diào)節(jié)閥的閥頭，使一部分油流回進(jìn)油管或油分，使油壓降低。通常在剛開油泵或油溫比較低時(shí)，油壓會(huì)比較高，達(dá)到0.40.6MPa，此時(shí)不須要調(diào)整油壓調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，根據(jù)需要將油壓調(diào)整到合適值。止回閥止回閥又稱止逆閥或單向閥。因?yàn)槁輻U壓縮機(jī)沒有例似于活塞壓縮機(jī)中的吸、