渦旋壓縮機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢課件

渦旋式壓縮機是20世紀80年代才發(fā)展起來的一種新型容積型壓縮機，其機理最早由法國人寇克絲(LeonCreux)提出并于1905年在美國取得專利，由于渦旋體加工困難、軸向力不能穩(wěn)定平衡、防自轉(zhuǎn)機構(gòu)不靈活、軸向和徑向密封機構(gòu)不完善等原因，在當時沒得以實用化。直至20世紀70年代美國對渦旋式流體機械的基本理論進行了潛心研究，開發(fā)了He冷凍用壓縮機、膨脹機，顯示其卓越性能。日本在渦旋式流體機械的研制上也不甘示弱。從1975年開始，根據(jù)“新容積式壓縮機開發(fā)”進行了預備研究。特研77B06“渦旋壓縮機開發(fā)”從1978年3月開始，圍繞空調(diào)用1.5kw、3kw冰箱用300W等機種進行了基礎研究。當前，渦旋式壓縮機它已經(jīng)成為功率在1~15kw范圍內(nèi)甚受青睞的制冷壓縮機，并逐步向大容量機型擴展。渦旋式壓縮機是20世紀80年代才發(fā)展起來的一種新1

我國1983年以后才開始渦旋壓縮機的研制工作,1987年試制出第1臺渦旋空氣壓縮機。目前渦旋壓縮機的研究制造主要集中在美國、日本、中國和韓國。近年來研究渦旋壓縮機的論文不斷增多,研究內(nèi)容主要集中在渦旋壓縮機的幾何特性、工作原理、泄漏及密封、加工工藝及材料、型線修正及通用型線、整體優(yōu)化等方面。

我國1983年以后才開始渦旋壓縮機的研制工21、渦旋式壓縮機的特點（1）效率高渦旋式壓縮機的吸氣、壓縮、排氣過程連續(xù)單向進行，因而吸入氣體的有害過熱??；相鄰工作腔間的壓差小，氣體泄露少；沒有余隙容積中氣體向吸氣腔的膨脹過程，容積效率就高，通常高達95%以上；動渦旋體上的所有點均以幾毫米的回轉(zhuǎn)半徑做同步轉(zhuǎn)動，所以運動速度低，摩擦損失??；沒有吸氣閥，也可以不設置排氣閥，所以氣流的流動損失小。渦旋式壓縮機的效率比往復式約高10%。（2）力矩變化小、振動小、噪聲低渦旋式壓縮機的壓縮過程較慢，因一對渦旋體中幾個月牙形空間可同時進行壓縮過程，

故使曲軸轉(zhuǎn)矩變化小，渦旋式轉(zhuǎn)矩僅為滾動轉(zhuǎn)1、渦旋式壓縮機的特點3子式和往復式的1/10，壓縮機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；又因為渦旋式壓縮機吸氣、壓縮、排氣是連續(xù)進行的，所以進排氣的壓力脈動很小，于是振動和噪聲都小。（3）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、可靠性高渦旋式壓縮機構(gòu)成壓縮室的零件數(shù)目與滾動轉(zhuǎn)子式以及往復式的零件數(shù)目之比為1：3：7，所以渦旋式的體積比往復式小40%，質(zhì)量輕15%；又由于沒有吸氣閥和排氣閥，易損零件少，加之有軸向、徑向間隙可調(diào)的柔性機構(gòu)，能避免液擊造成的損失及破壞，故渦旋式壓縮機的運行可靠性高。因此，渦旋式壓縮機即使在高轉(zhuǎn)速下與也保持高效率和高可靠性，其轉(zhuǎn)速可達13000r/min。盡管渦旋式壓縮機的優(yōu)點多，但是需要高精度的加工設備和精確的裝配技術(shù)，限制了它的普遍制造和應用，目前還僅限于功率在1~15kw的空調(diào)器中應用。子式和往復式的1/10，壓縮機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；又因為渦旋42、與其它壓縮機類型的比較

（1）渦旋式、滾動活塞式、往復式壓縮機比較從高壓側(cè)向低壓側(cè)的氣體泄露問題往復和滾動活塞壓縮機高、低壓都是相鄰的，所以氣體泄露量大。渦旋式在高、低壓產(chǎn)生的過程中，形成了許多月牙形的中間壓力，相互間隔的壓力差小，所以泄露量小。供暖時，當大氣溫度下降，高、低壓差增大，泄露量增加，供暖能力也就下降。有無吸、排氣閥的比較往復式必須有吸、排氣閥，滾動活塞式也必須有排氣閥，這就產(chǎn)生了氣體通道阻力。2、與其它壓縮機類型的比較5相比之下渦旋式的吸氣腔和排氣搶腔不直接相連，所以不需要吸、排氣閥，流通阻力小。有無頂端余隙容積的比較往復式和滾動活塞式都有頂端余隙容積，由于余隙容積內(nèi)氣體膨脹使壓縮機工作效率下降，渦旋式?jīng)]有頂端余隙容積，容積效率高。轉(zhuǎn)矩變動的比較與往復及滾動活塞式相比，渦旋式的特點是：轉(zhuǎn)動一次就同時連續(xù)進行吸氣，壓縮和排氣，所以壓縮轉(zhuǎn)矩的變化極小，因而振動和噪音都不大。零部件數(shù)量比較渦旋式不需要閥，也無消音器和防止脈動的零部件，防振構(gòu)造很簡單，所以其零部件的數(shù)量約為往復式的40%，滾動活塞式約為往復式的60%。相比之下渦旋式的吸氣腔和排氣搶腔不直接相連，所以不6渦旋壓縮機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢課件71、渦旋式壓縮機的發(fā)展渦旋式壓縮機的歷史相對較短，但是它在空調(diào)器中的使用卻在與日俱增。由于該類型壓縮機中，氣體壓縮引起的力矩波動較小，所以同往復式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機相比，它的振動可維持在一個較低的水平。市場上有售的渦旋式壓縮機容量范圍為0.75～15KW（不包括特殊型號），并且多數(shù)在3～5KW之間，應用最多是在小型PAC中。

Danfoss—Maneurop和谷輪已經(jīng)宣布研制成功了20KW的大容量渦旋式壓縮機。谷輪在世界渦旋式壓縮機市場處于絕對主導地位。到2002年初，谷輪累計生產(chǎn)的渦旋式壓縮機總1、渦旋式壓縮機的發(fā)展8

量已達2800萬臺。它的年總產(chǎn)量超過600萬臺，產(chǎn)品型號有230多種，采用的制冷劑包括R22、R407C、R410A、R404A和R134a。

谷輪在美國有四家工廠，國內(nèi)年產(chǎn)量超過350萬臺，其中位于北卡羅萊那洲謝爾比（Shelby）的工廠政致力于生產(chǎn)“Glacier”品牌的適應型渦旋機。此外，谷輪還有一家專門生產(chǎn)渦旋式壓縮機核心零部件的工廠。谷輪在泰國Rayong的工廠生產(chǎn)1.5～6.75hp的渦旋機，年產(chǎn)量100萬臺。它在中國蘇州的工廠1999年底投產(chǎn)后，截止2001年底已累計生產(chǎn)渦旋式壓縮機50萬臺，而年生產(chǎn)能力也在100萬臺以上。

9綜觀目前渦旋壓縮機研究現(xiàn)狀和應用情況,對今后幾年渦旋壓縮機的研究發(fā)展方向歸納為:(1)降低渦旋壓縮機的加工成本,主要是渦旋盤的加工。尋找加工復雜但具有良好性能型線的簡單方法。(2)研究新的環(huán)保型制冷劑對渦旋壓縮機結(jié)構(gòu)的新要求。(3)增大渦旋壓縮機的功率范圍,拓寬其應用領(lǐng)域,特別是研究其變頻特性以及在空調(diào)熱泵中的應用。(4)改進壓縮機的平衡機構(gòu),特別是軸向氣體力的平衡。減少氣體的泄漏,減少機械摩擦損失,從而提高渦旋壓縮機的工作效率和可靠性。(5)加強對實際運行的實驗研究,建立起關(guān)于渦旋壓縮機理論和實驗相應發(fā)展的統(tǒng)一體系,保證渦旋式壓縮機在借鑒其他類型壓縮機的基礎上發(fā)展方向的準確性;綜觀目前渦旋壓縮機研究現(xiàn)狀和應用情況,對今后幾年渦旋壓縮機的10(6)建立系統(tǒng)的包括壓縮機油冷卻、供油、電機等外部系統(tǒng)在內(nèi)的模塊化數(shù)學模型,使之具有通用性;并在原有基礎上強化對壓縮機內(nèi)部熱力學特性、動力學特性的研究,更完善地分析壓縮機各種運行工況下的工作過程;(7)擴大渦旋式壓縮機機型,打破渦旋壓縮機在大容量(>2L/min)上的空白;(8)提高對渦旋式壓所機的加工工藝,保證壓縮機性能和品質(zhì);(9)增強渦旋式壓縮機的市場競爭力。在保證性能和品質(zhì)的基礎上降低生產(chǎn)成本、運行成本,從而降低產(chǎn)品價格,并實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。(6)建立系統(tǒng)的包括壓縮機油冷卻、供油、電機等外部系統(tǒng)在內(nèi)的112、數(shù)碼渦旋壓縮機

谷輪公司向中國空調(diào)市場提供其最有革命性的新技術(shù)產(chǎn)品數(shù)碼渦旋壓縮機CopelandDigitalScroll，作為下一代變?nèi)萘靠照{(diào)器的心臟。目前，數(shù)碼渦旋壓縮機和與之配套的電器控制板均向客戶供應，以方便開發(fā)多聯(lián)式變?nèi)萘靠照{(diào)系統(tǒng)。數(shù)碼渦旋壓縮機不同2、數(shù)碼渦旋壓縮機12于常見的變頻壓縮機，與變頻壓縮機通過變頻器控制改變制冷劑循環(huán)量相比，數(shù)碼渦旋壓縮機具有以下優(yōu)勢：1.更寬廣的制冷制熱容量調(diào)節(jié)范圍(10%-100%)；更精確的容量控制。與變頻系統(tǒng)存在制冷量階梯相比，數(shù)碼渦旋系統(tǒng)可以實現(xiàn)任何一點的冷量要求；2.在任何負荷點都具備出色的除濕性能-在低負荷范圍使室內(nèi)達到濕度70%以下的舒適要求；3.低噪音與低振動，壓縮機保持恒速運行，避免產(chǎn)生高頻噪音與振動；4.極高的可靠性：通過谷輪公司極其嚴格的測試條件，并保證15年以上運行壽命；5.極佳的回油特性，壓縮機定速運行，即使在小負荷冷量時也無回油問題，并保證系統(tǒng)可以配備長聯(lián)管；于常見的變頻壓縮機，與變頻壓縮機通過變頻器控制改變136.極其簡單的系統(tǒng)設計，不需要制冷劑熱氣旁通，不需要制冷劑液體旁通，不需要油分離器，系統(tǒng)設計更簡單，更可靠；7.無電磁兼容問題。通過機械式加載及卸載，不需要變頻控制器。8.數(shù)碼渦旋壓縮機CopelandDigitalScroll可以全方位滿足以下系統(tǒng)應用：單蒸發(fā)器多聯(lián)機系統(tǒng)，風管送風系統(tǒng)，冷水機組系統(tǒng)及機房空調(diào)系統(tǒng)。6.極其簡單的系統(tǒng)設計，不需要制冷劑熱氣旁通，不需要制冷劑14

渦旋壓縮機的研究與開發(fā)已受到各界的廣泛重視,其發(fā)展極其迅速,變頻調(diào)速技術(shù)在渦旋空