汽車制冷壓縮機介紹

1、汽車制冷壓縮機制冷壓縮機是制冷系統(tǒng)的核心和心臟。壓縮機的能力和特征決定了制冷系統(tǒng)的能力和特征。某種意義上，制冷系統(tǒng)的設(shè)計與匹配就是將壓縮機的能力體現(xiàn)出來。因此，世界各國制冷行業(yè)無不在制冷壓縮機的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成果不斷出現(xiàn)。壓縮機的技術(shù)和性能水平日新月異。壓縮機的種類很多，根據(jù)工作原理的不同，制冷壓縮機可以分為定排量壓縮機和變排量壓縮機。制冷壓縮機-機械概述 半封閉制冷壓縮機制冷壓縮機是制冷系統(tǒng)的核心耗能部件，提高制冷系統(tǒng)效率的最直接有效手段是提高壓縮機的效率，它將帶來系統(tǒng)能耗的顯著降低。同時這樣還能避免僅在系統(tǒng)上采取措施（如一味加大換熱器面積等）所造成的材

2、料消耗的大量增加。隨著世界上能源緊缺形勢的日益嚴重，各個國家越來越重視節(jié)能工作、對耗能產(chǎn)品的效率提出了越來越高的要求。由于各種損失諸如摩擦、泄漏、有害傳熱、電機損失、流動阻力、噪聲振動等的存在，壓縮機工作時實際效率遠低于理論效率。因此，從理論上講，任何能夠降低任意一種損失的措施都能夠提高壓縮機的效率。這一客觀事實導致了對壓縮機的節(jié)能研究范圍廣、方向?qū)?，研究課題與研究成果多種多樣。國際上對壓縮機的節(jié)能研究工作主要集中在幾個方面：研究潤滑特性、壓縮機軸承部位的摩擦特性以降低摩擦功耗、提高壓縮機效率；降低泄漏損失以提高壓縮機的效率；采用變頻或變?nèi)菁夹g(shù)通過制冷系統(tǒng)的出力與用戶負荷的最佳匹配來實現(xiàn)節(jié)能，

3、有關(guān)這方面的內(nèi)容特別是變頻技術(shù)已相對較為成熟且廣為人知。氣閥的研究是一個古老的課題但也是一個永恒的課題，改進氣閥的設(shè)計以提高壓縮機效率的研究永無止境也永有收獲。這方面的研究非常之多，從氣閥材料、運動規(guī)律、結(jié)構(gòu)優(yōu)化到適用理論、測試方法等包羅萬象。總之，關(guān)于壓縮機節(jié)能方面的研究已成為制冷行業(yè)的一個首要熱點問題。 制冷壓縮機-機械分類全封閉制冷壓縮機容積型制冷壓縮機容積型壓縮機是靠工作腔容積的改變來實現(xiàn)吸汽、壓縮、排汽等過程。屬于這類壓縮機的有往復式壓縮機和回轉(zhuǎn)式壓縮機。速度型壓縮機是靠高速旋轉(zhuǎn)的T作I1"輪對蒸氣做功，壓力升高，并完成輸送蒸氣的任務(wù)。屬于這類壓縮機的有離心式和軸流式壓縮機

4、，常用的是離心式壓縮機。 它應用比較廣泛，制造技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，而且對加工材料和加工lT藝要求較低，造價比較低，適應性強，能適應廣闊的壓力范圍和制冷量要求，可維修性強。缺點：無法實現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速，機器大而重，不容易實現(xiàn)輕量化，排氣不連續(xù)，氣流容易出現(xiàn)波動，而且工作時有較大的振動。由于曲軸連桿式壓縮機的上述特點，已經(jīng)很少有小排量壓縮機采用這種結(jié)構(gòu)形式，曲軸連桿式壓縮機大多應用在客車和卡車的大排量空調(diào)系統(tǒng)中。螺桿式制冷壓縮機螺桿式壓縮機是一種回轉(zhuǎn)式容積式壓縮機。它利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來完成蒸氣的吸人、壓縮和排IqJ過程。無油螺桿壓縮機在本世紀三十年代問世，主要用于壓縮空氣。后來汽缸內(nèi)噴油的

5、螺桿式壓縮機出現(xiàn)，性能得到提高，噴油式螺桿壓縮機已是制冷壓縮機中主要機種之一。螺桿式壓縮機分為雙螺桿和單螺桿兩大類，雙螺桿壓縮機習慣上稱為螺桿式壓縮機。變排量制冷壓縮機變排量壓縮機可以根據(jù)設(shè)定的溫度自動調(diào)節(jié)功率輸出?？照{(diào)控制系統(tǒng)不采集蒸發(fā)器m風口的溫度信號，而是根據(jù)空調(diào)管路內(nèi)壓力變化信號來控制壓縮機的壓縮比從而自動調(diào)節(jié)m 風口溫度。在制冷的全過程中，壓縮機始終是工作的，制冷強度的調(diào)節(jié)完全依賴裝在壓縮機內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)閥來控制。當空調(diào)管路內(nèi)高壓端壓力過高時，壓力調(diào)節(jié)閥縮短壓縮機內(nèi)活塞行程以減小壓縮比，這樣就會降低制冷強度。當高壓端壓力下降到一定程度，低壓端壓力上升到一定程度時，壓力調(diào)節(jié)閥則增大活塞

6、行程以提高制冷強度。定排量制冷壓縮機定排量壓縮機的排氣量是隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速的提高而成比例提高的，它不能根據(jù)制冷 的需求而自動改變功率輸 ，而且對發(fā)動機油耗的影響比較大。它的控制一般通過采集蒸發(fā)器出風口的溫度信號來實現(xiàn)，當溫度達到設(shè)定的溫度，壓縮機停止工作；當溫度升高后，壓縮機開始 T二作。定排量壓縮機也受空調(diào)系統(tǒng)壓力的控制，當管路內(nèi)壓力過高時，壓縮機停止工作。制冷壓縮機-機械原理全封閉活塞式制冷壓縮機制冷壓縮機在蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)中，把制冷劑從低壓提升為高壓，并使制冷劑不斷循環(huán)流動，從而使系統(tǒng)不斷將內(nèi)部熱量排放到高于系統(tǒng)溫度的環(huán)境中。制冷壓縮機是制冷系統(tǒng)的心臟，制冷系統(tǒng)通過壓縮機輸入電能，從而

7、將熱量從低溫環(huán)境排放到高溫環(huán)境。制冷壓縮機的能效比決定整個制冷系統(tǒng)的能效比。由于環(huán)境溫度是經(jīng)常變化的，故壓縮機大部分時間是出于部分負荷狀態(tài)，因此壓縮機要具有能量調(diào)節(jié)。在壓縮機殼體外側(cè)封閉聯(lián)通一個Helmholtz共鳴器，即由Helmholtz共鳴器的腔室通過孔頸與壓縮機殼體內(nèi)部空腔相連成，以降低壓縮機腔內(nèi)受激聲學模態(tài)的幅值。將共鳴器共振頻率調(diào)制到實際壓縮機空腔的最大受激振動模式上，會大幅降低共振峰值和導致響應頻譜的顯著改變。但是這樣會影響壓縮機外觀和在冰箱中的布置，其研究結(jié)果尚未應用于產(chǎn)品中。 壓縮機作為跨臨界二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)效率及可靠性影響最大的部件，應當充分結(jié)合二氧化碳超臨界循環(huán)具體特點重

8、新進行設(shè)計。CO2和氨一樣，其絕熱指數(shù)K 值較高，達1.30，這可能會使壓縮機排氣溫度偏高，但由于CO2需要的壓縮機的壓比小，因此不需要對壓縮機本身進行冷卻。正因為絕熱指數(shù)高，壓比小，可減小壓縮機余隙容積的再膨脹損失，使壓縮機容積效率較高。經(jīng)過實驗和理論研究，Jurgen SUB和Horst Kruse發(fā)現(xiàn)，往復式壓縮機有良好的油膜滑動密封，成為CO2系統(tǒng)的首選。BOCK對其二氧化碳壓縮機排氣閥進行了改進，排氣改良后的二氧化碳壓縮機效率提高了7%。 剩余潤滑油量和電機端線圈繞組也會導致同種型號成批壓縮機聲級之間存在差異（偏離聲級平均值）。通過改變殼體外部支承來增加扭轉(zhuǎn)剛度，且減小振動面；噪聲研

9、究的復雜性要求研究者具有較強的理論素質(zhì)、要求企業(yè)具有較好的技術(shù)基礎(chǔ)、并且需要較大的投資和較長的時間。這方面是中國壓縮機企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)之一，基本上處于定性的實驗研究階段，伴隨著很大的隨意性和偶然性。基于環(huán)保要求的新制冷劑的應用也是制冷壓縮機行業(yè)的一個熱點問題，隨著用于冰箱產(chǎn)品的R22制冷劑替代工作的結(jié)束，新制冷劑壓縮機的研究主要集中在空調(diào)行業(yè)。除了已比較成熟的R410A、R407C方面的研究外，最大的熱點問題是二氧化碳壓縮機的研究。由于二氧化碳系統(tǒng)壓力遠遠大于傳統(tǒng)的壓臨界循環(huán)系統(tǒng)，壓縮機的軸封設(shè)計要求比原有壓縮機高得多，壓縮機的軸封泄漏在一段時間內(nèi)仍將是阻礙其實用化的主要原因。制冷壓縮機-機械研

10、制制冷壓縮機研制一臺制冷壓縮機包括多方面的內(nèi)容:氣動熱力計算、強度與振動計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、各種材料的選擇、加工制造工藝設(shè)計、自動控制與調(diào)節(jié)設(shè)計、以及驅(qū)動型式選擇等.其中的難重點主要有以下幾個方面: 1.葉輪的設(shè)計轉(zhuǎn)子作為制冷壓縮機的運動部件,其核心部分為葉輪.現(xiàn)在國內(nèi)外各大離心機廠家均采用三元流方法進行葉輪設(shè)計.三元流方法要求設(shè)計人員具備數(shù)值模擬、計算流體動力學谷傳綱教授、西安交大的王尚錦教授.谷教授長期從事壓縮機方面的研究,先后主持完成6項國家自然科學基金項目,在壓縮機三元流設(shè)計,壓縮機組試驗、監(jiān)測及控制,系統(tǒng)防喘振等方面均有深入的研究,他所主持完成的多級制冷壓縮機氣動設(shè)計技術(shù)與應用項目獲20

11、04年國家科技進步二等獎.王教授領(lǐng)導的西安交大賽爾機泵科研組,以獨具特色的“可控渦葉輪設(shè)計理論”，在石化等領(lǐng)域的機組改造中有出色的應用. 以三元流理論設(shè)計的葉輪葉片形狀一般為空間曲面,葉片及葉輪的加工成型是制造的重點,也是難點.對于三元葉輪，常用的加工方法主要有兩種：銑床、熱處理爐、油壓機以及其他所需的一些常規(guī)設(shè)備，所需投資比較低,更適合開始做. 600mm葉輪為例,國內(nèi)五軸床大概要350萬人民幣,進口五軸床大概要480萬人民幣.通過四坐標機床旋轉(zhuǎn)工作臺的傾斜實現(xiàn)三元葉輪的四坐標整體銑制，如果葉片稠度比較大,干涉問題在四坐標上就不可避免.四坐標的設(shè)備相對比較便宜，大概100多萬人民幣. 臨界轉(zhuǎn)

12、速是設(shè)計轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時要考慮的一個重要因素,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要避開臨界轉(zhuǎn)速.臨界轉(zhuǎn)速的計算一般采用普洛爾法,市場上有專門計算臨界轉(zhuǎn)速的軟件,也可以自己開發(fā)計算軟件. 由制冷壓縮機的工作機理可知,喘振是離心機所固有的性質(zhì),不可消除,但可通過有效途徑加以避免.離心式制冷壓縮機發(fā)生喘振的原因:流量過低及冷凝壓力過高.喘振對機組的危害相當大,須認真設(shè)計防喘振系統(tǒng). 制冷壓縮機一般采用增速齒輪,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般都在5000RPM以上,都采用滑動軸承,滑動軸承的設(shè)計也是研制離心機的一個重點. 制冷壓縮機-機械特點定排量制冷壓縮機1、絕大多數(shù)全封閉活塞式壓縮機制冷量不超過0.5KW，主要應用于家用電冰箱/冷凍柜和小型商用制

13、冷設(shè)備。2、渦旋式壓縮機制冷量范圍為0.7515KW（不包括特殊型號），并且多數(shù)在35KW之間，最多應用是在小型家用空調(diào)、商用空調(diào)系統(tǒng)中。此類壓縮機不用于零下5度的制冷工況。3、離心式制冷壓縮機主要用于空調(diào)工況的冷水機組。4、螺桿式壓縮機單機制冷量在30kw-1500kw，可用于冷庫、人造冰場、冷水機組中。5、半封閉活塞式制冷壓縮機用途廣泛，單機制冷量從3kw-100kw,同時可以多機頭并聯(lián)使用，因此可提供制冷量范圍從3kw-1000kw,多工況使用，既可用于制冷工況，又可以適用于空調(diào)工況。6、開啟活塞式制冷壓縮機只常用于冷庫，極少數(shù)空調(diào)工況的冷水機組。制冷壓縮機-機械應用制冷壓縮機指數(shù)目前中

14、國制冷壓縮機組的大部分市場主要由歐日美一些制冷企業(yè)所占據(jù).比較有名的企業(yè)如特靈、開利、約克、麥克維爾、AXIMA(原蘇爾壽)、荏原、三菱海爾、澳克瑪、格力及美的(與重慶通用合并)紛紛推出自己的制冷壓縮機組.大冷與AXIMA合作開發(fā)出離心冷水機組及區(qū)域供暖的離心熱泵機組.這些離心機組大部分采用環(huán)保工質(zhì)R134a。隨著能源的形式日趨緊張,節(jié)能降耗是產(chǎn)品發(fā)展的一大趨勢.另外由于中國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高,建筑能耗不斷增加.具有最高性能系數(shù)的離心冷水機組無疑將成為市場的熱點,近年來離心冷水機組的銷量不斷提高。中國大部分開發(fā)離心冷水機組的企業(yè)只是購買進口壓縮機,基本上沒什么利潤。國外離心機廠家不會輕易出讓

15、自己的核心技術(shù),要想研制制冷壓縮機,只有走自主開發(fā)的道路.隨著設(shè)計及制造技術(shù)的不斷成熟,使得國產(chǎn)離心式制冷壓縮機的研制成為可能。 制冷壓縮機-機械故障曲軸連桿式壓縮機制冷壓縮機排氣溫度過高的原因有： (1) 壓縮機汽缸中余隙過大； (2) 壓縮機中吸、排氣閥門、活塞環(huán)損壞； (3) 壓縮機安全旁通閥泄漏； (4) 壓縮機吸氣溫度過高；(5) 壓縮機汽缸中潤滑油中斷； (6) 壓縮機吸氣壓力過低或吸氣閥開的過??； (7) 壓縮機吸氣管道或過濾器有堵塞現(xiàn)象，隔熱層保溫層損壞； (8) 壓縮機回氣管道中阻力過大，氣體流動速度慢易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，致使排氣溫度升高； (9) 制冷壓縮機冷凝壓力過高；冷凝器

16、中有油垢或水垢等； (10) 壓縮機缸蓋冷卻水套水量不足；或冷卻水溫度過高； (11) 壓縮機的制冷能力小于庫房設(shè)備能力，如蒸發(fā)面積過大； (12) 壓縮機排氣管道中阻力過大； (13) 制冷壓縮機節(jié)流閥開啟度過大或堵塞； (14) 壓縮機自身效率差； (15) 氨液分離器安裝高度過低制冷壓縮機-機械噪聲雙壓縮機雙制冷系統(tǒng)噪聲已被視為嚴重污染之一。作為家用制冷設(shè)備的動力源和心臟，制冷壓縮機的噪聲問題，以成為衡量其綜合性能的一個重要指標。實際上對于一臺壓縮機來講，大部分噪聲都是由于殼體被某些噪聲源激發(fā)所產(chǎn)生的（例如被彈簧、制冷劑壓力脈動、排氣管、潤滑油量等激發(fā)）。但壓縮機的噪聲源和傳遞途徑復雜多

17、樣，這就給壓縮機的消聲降噪帶來了很大困難。制冷壓縮機的主要噪聲源由進、排氣輻射的空氣動力噪聲、機械運動部件產(chǎn)生的機械噪聲和驅(qū)動電機噪聲三部分組成： 空氣動力噪聲 壓縮機的進氣噪聲是由于氣流在進氣管內(nèi)的壓力脈動而產(chǎn)生的。進氣噪聲的基頻與進氣管里的氣體脈動頻率相同，與壓縮機的轉(zhuǎn)速有關(guān)。壓縮機的排氣噪聲是由于氣流在排氣管內(nèi)產(chǎn)生壓力脈動所致。排氣噪聲比進氣噪聲弱，所以，壓縮機的空氣動力性噪聲一般以進氣噪聲為主。 機械噪聲 壓縮機的機械性噪聲，一般包括構(gòu)件的撞擊、摩擦、活塞的振動、氣閥的沖擊噪聲等，這些噪聲帶有隨機性，呈寬頻帶特性。 電磁噪聲 壓縮機的電磁噪聲是由電動機產(chǎn)生的。電機噪聲與空氣動

18、力性噪聲和機械性噪聲相比是較弱的。壓縮機噪聲源中進、排氣空氣動力性噪聲最強，其次為機械性噪聲和電磁噪聲。通過深入研究，可以進一步認為壓縮機噪聲主要來自殼體振動（系由彈簧、制冷介質(zhì)壓力脈動和吸、排氣管以及潤滑油激勵產(chǎn)生）并向周圍空氣介質(zhì)傳播而形成噪聲。噪聲治理圍繞降低壓縮機輻射噪聲，眾多文獻提出了一系列的降噪減振措施和方案：增加殼體結(jié)構(gòu)整體剛性以提高共振頻率且降低振動幅值；避免殼體曲率的突變，對于曲面而言，固有頻率與曲率半徑成反比，因此殼體形狀應采用最小的曲率半徑；將懸掛彈簧支承移至具有較高剛性的位置；殼體應采用盡可能少的平面；彎曲應力與膜應力的耦合（只出現(xiàn)在曲面上）會使殼體本身具有較大的剛性，

19、因此壓縮機殼體應盡可能少地采用平面結(jié)構(gòu)。避免排氣管路和冷凝器的激勵，優(yōu)化排氣氣流脈動，采用在排氣管路中引入附加容積的方法來消除壓力脈動譜中的高階諧波量；采用非對稱的殼體形狀；具有對稱結(jié)構(gòu)意味著具有三維主軸，沿主軸應力最大且阻力最小。因此具有不對稱壓縮機殼體結(jié)構(gòu)意味著能夠大大減小沿某一主軸方向作用力同時出現(xiàn)的幾率；設(shè)置進、排氣消聲器，封閉式壓縮機中的消聲器一般為抗性消聲器，它利用管道截面變化、共振腔引起聲阻抗改變來反射或消耗聲能，或利用聲程差使聲波相位相差180度來抵消消聲器內(nèi)的噪聲。制冷壓縮機-機械發(fā)展半封螺桿壓縮機中國的家用制冷壓縮機企業(yè)長期以來習慣于大規(guī)模的生產(chǎn)模式、習慣于以數(shù)量求效益。但在激烈的價格競爭形勢下，隨著產(chǎn)品利潤率的日益降低，當生產(chǎn)數(shù)百萬臺壓縮機僅能取得數(shù)百萬元利潤的情況下，