制冷原理与设备螺杆式制冷压缩机

制冷原理与设备

第6章螺杆式制冷压缩机主编 李晓东电子制作 齐向阳

第6章螺杆式制冷压缩机6.1螺杆式制冷压缩机的工作过程6.1.1基本构造螺杆式制冷压缩机主要由转子、机壳（包括中部的气缸体和两端的吸、排气端座等）、轴承、轴封、平衡活塞及输气量调节装置组成。图是典型开启螺杆式压缩机的一对转子、气缸和两端端座的外形图。第6章螺杆式制冷压缩机第6章螺杆式制冷压缩机6.1.2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，并借助于包围这一对转子四周的机壳内壁的空间完成的。吸入压缩排出工作原理第6章螺杆式制冷压缩机第6章螺杆式制冷压缩机6

依靠啮合运动着的一对阴阳转子，借助它们的齿、齿槽与机壳内壁所构成的呈“V”字形的一对齿间容积呈周期性大小变化，来完成制冷剂气体吸入—压缩—排出的工作过程。

螺杆式压缩机的工作原理6.1.3工作过程螺杆式压缩机的工作过程示意图。其中，a、b为一对转子的俯视图，c、d、e、f为一对转子由下而上的仰视图。第6章螺杆式制冷压缩机第6章螺杆式制冷压缩机6.1.4内容积比及附加功损失1.内容积比如果略去气阀的阻力损失，可近似地认为活塞式制冷压缩机压缩终了时的压力等于排气腔内气体压力第6章螺杆式制冷压缩机2.附加功损失（1）p2pd

（2）p2pd（3）p2pd

二、特点就压缩气体的原理而言，螺杆式制冷压缩机与往复活塞式制冷压缩机一样，同属于容积式压缩机械，就其运动形式而言，螺杆式制冷压缩机的转子与离心式制冷压缩机的转子一样，作高速旋转运动。所以螺杆式制冷压缩机兼有二者的特点。1.优点（1）转速较高、又有质量轻、体积小，占地面积小等一系列优点。（2）动力平衡性能好，故基础可以很小。（3）结构简单紧凑，易损件少，维修简单，使用可靠，有利于实现操作自动化。（4）对液击不敏感，单级压力比高。（5）输气量几乎不受排气压力的影响。在较宽的工况范围内，仍可保持较高的效率。（1）噪声大。（2）需要有专用设备和刀具来加工转子。（3）辅助设备庞大。2.缺点第6章螺杆式制冷压缩机一、、主主要要零零部部件件的的结结构构螺杆杆式式制制冷冷压压缩缩机机的的主主要要零零部部件件包包括括机机壳壳、、转转子子、、轴轴承承、、平平衡衡活活塞塞、、轴轴封封及及输输气气量量调调节节装装置置等等。。6.3.1机机壳壳螺杆杆式式制制冷冷压压缩缩机机的的机机壳壳一一般般为为剖剖分分式式。。它它由由机机体体（（气气缸缸体体））、、吸吸气气端端座座、、排排气气端端座座及及两两端端端端盖盖组组成成，，如如图图所所示示。。6.3螺螺杆杆式式制制冷冷压压缩缩机机的的主主要要零零部部件件第6章章螺螺杆杆式式制制冷冷压压缩缩机机6.3.2转转子子转子子是是螺螺杆杆式式制制冷冷压压缩缩机机的的主主要要部部件件。。如如图图所所示示，，常常采采用用整整体体式式结结构构，，将将螺螺杆杆与与轴轴做做成成一一体体。。第6章章螺螺杆杆式式制制冷冷压压缩缩机机1.转转子子的的齿齿形形型面面：：主主动动转转子子和和从从动动转转子子的的齿齿面面均均为为型型面面，，是是空空间间曲曲面面。。（1））齿齿形形的的基基本本要要求求1)较较好好的的气气密密性性。。2)接接触触线线长长度度尽尽量量短短3)较较大大的的面面积积利利用用系系数数。。第6章章螺螺杆杆式式制制冷冷压压缩缩机机第6章章螺螺杆杆式式制制冷冷压压缩缩机机泄漏途径如图所示接触线方向向的泄漏如图所示第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机（2）典型型齿形瑞典Atlascopco公司德国Kaeser压压缩机公司司第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机日本神户的的齿形瑞典斯达尔尔（Stals）齿齿形SRM双边边不对称齿齿形CF齿形德德国GHH公司司2.转子主主要结构参参数（1）转子子的齿数和和扭转角转子的齿数数和压缩机机的输气量量、效率及及转子的刚刚度有很大大关系。通通常转子齿齿数越少，，在相同的的转子长度度和端面面面积时，压压缩机有较较大的输气气量。转子的扭转转角是指转转子上的一一个齿在转转子两端端端平面上投投影的夹角角，如图所所示，它表表示转子上上一个齿的的扭曲程度度。第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机（2）圆周周速度和转转速喷油螺杆式式压缩机最最佳圆周速速度选择在在2535m/s左右（3）公称称直径、长长径比λ确定螺杆直直径系列化化的原则是是：在最佳佳圆周速度度的范围内内，以尽可可能少的螺螺杆直径规规格来满足足尽可能广广泛的输气气量范围。。一般值在11.5之间间，我国产产品有两种种长径比，，即=1.0和和=1.5第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机阳转子名义直径/mm100125100120160200250315400500阳转子转速/（r/min）440029601450转子长径比1、1.5制冷剂R12、R22、R717表我国国螺杆压缩缩机结构参参数按我国机械械工业部标标准JB／／T6906—1993《喷喷油螺杆式式单级制冷冷压缩机》》中，推荐荐的螺杆压压缩机结构构参数系列列见表第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机6.3.3轴承承与平衡活活塞螺杆式制冷冷压缩机属属高速重载载。为了保保证阴、阳阳转子的精精确定位及及平衡轴向向力和径向向力，必须须选用高精精度、高速速、重载的的轴承和相相应的平衡衡机构，确确保转子可可靠运行。。一般说，低低负荷、小小型机器中中，多采用用滚动轴承承；高负荷荷、大中型型机器中，，多采用滑滑动轴承。。第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机为了平衡部部分或全部部轴向力，，通常用一一个平衡活活塞来达到到这一目的的。图为一一个油压平平衡活塞的的结构。螺杆式制冷冷压缩机属属高速重载载。为了保保证阴、阳阳转子的精精确定位及及平衡轴向向力和径向向力，必须须选用高精精度、高速速、重载的的轴承和相相应的平衡衡机构，确确保转子可可靠运行。。第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机6.3.4能量量及内容积积比调节机机构螺杆式制冷冷压缩机输输气量调节节的方法主主要有吸入入节流调节节、转停调调节、变频频调节、滑滑阀调节、、柱塞阀调调节等。目目前使用较较多的为滑滑阀调节和和塞柱阀调调节。1.滑阀阀调节1)工作原原理即即通过改变变转子的有有效工作长长度，来达达到输气量量调节的目目的。1.滑阀调调节输气量调节节滑阀是螺螺杆式制冷冷压缩机中中用来调节节输气量的的一种结构构元件，虽虽然螺杆式式制冷压缩缩机的输气气量调节方方法有多种种，但采用用滑阀的调调节方法获获得了普遍遍的应用。。如图所示示喷油结构螺杆式制冷冷压缩机大大多采用喷喷油结构。。如图b所所示6.3.4能量量及内容积积比调节机机构第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机滑阀调节的的原理图调节机构的的组成输输气量调调节机构由由三部分组组成：第一部分包包括滑阀、、滑阀顶杆杆、油活塞塞、液压缸缸、压缩弹弹簧及端座座；第二部分为为输气量调调节指示器器；第三部分为为油路及输输气量调节节控制阀。。3)调节过过程滑滑阀轴向移移动的动作作是根据吸吸气压力和和温度，通通过液压传传动机构来来完成的，，图3-20表示电电磁换向阀阀组控制输输气量调节节滑阀的工工作情况。。2.塞柱柱阀调节塞柱阀的启启闭是通过过电磁阀控控制液压泵泵中油的进进出来实现现的。塞柱柱阀调节输输气量只能能实现有级级调节。这这种调节方方法在小型型、紧凑型型螺杆压缩缩机中常常常可以看到到。第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机3、内容积积比调节内容积比调调节机构的的目的：就就是通过改改变径向排排气孔口的的位置来改改变内容积积比，以适适应不同的的运行工况况。一般生产厂厂根据压缩缩机应用中中的常用工工况要求，，提供不同同内容积比比的压缩机机供选择，，以适应不不同的内容容积比的要要求。我国国内容积比比推荐值有有2.6、、3.6、、5三种，，以适应高高温、中温温及低温等等不同蒸发发温度的要要求。另外，对于于工况变化化范围大的的机组，有有必要实现现内容积比比随工况变变化进行无无级自动调调节。第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机转子星轮6.3.5润滑滑系统第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机6.4螺螺杆式制制冷压缩机机的总体结结构第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机阴转子阳转子主动转子左旋螺纹从动转子右旋螺纹第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机37开启式压缩缩机的优点点（1）压缩缩机与电动动机相分离离，使压缩缩机的适用用范围更广广。（2）同一一台压缩机机，可以适适应不同制制冷剂，除除了采用卤卤代烃制冷冷剂外，通通过更改部部分零件的的材质，还还可采用氨氨作制冷剂剂。（3）可根根据不同的的制冷剂和和使用工况况条件，配配用不同容容量的电动动机。发展趋势和和研究成果果（1）普遍遍采用内容容积比调节节机构；（2）采用用单机双级级压缩；（3）开启启螺杆式压压缩机的小小型化。6.4.2半封封闭螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机采用原因：：当风冷及热热泵机组使使用工况较较恶劣，在在高的冷凝凝压力和低低的蒸发压压力时，排排气和润滑滑油温度或或内置电动动机温度会会过高，造造成保护装装置动作，，压缩机停停机，为了了保证压缩缩机能在工工作界限范范围内运行行，可采用用喷射液体体制冷剂进进行冷却降降温。喷射液体制制冷剂以降降低排气温温度第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机6.4.3全封封闭螺杆式式压缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机6.4.4单螺螺杆制冷压压缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机具有内压缩缩过程，而而且一个基基元容积在在旋转一周周内，完完成了两次次吸气、压压缩和排气气循环过程程第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机4.轴封封制冷系统的的密封至关关重要，因因此在开启启螺杆式制制冷压缩机机的转子外外伸轴处，，通常采用用密封性能能较好的接接触式机械械密封，它它主要有弹弹簧式和波波纹管式两两种。第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机6.6螺螺杆式制制冷压缩机机组6.6.1螺杆式式制冷压缩缩机组的构构成生产厂多将将压缩机、、驱动电动动机及上述述辅助机构构组装成机机组的形式式，称为螺螺杆式制冷冷压缩机组组。压缩机组由由压缩机、、电动机、、联轴器、、油分离器器、油冷却却器、液压压泵、油过过滤器、吸吸气过滤器器、控制台台等组成。。第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机螺杆式制冷冷压缩机组组的构成第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机a)一级节节流制冷系系统b)二级级节流制冷冷系统1—压缩机机

2——油分离器器

3——冷凝器4—贮贮液器5—经济济器6—蒸发器器7、8—节节流阀9—油冷冷却器6.6.2带经济济器的螺杆杆式制冷压压缩机组第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机6.6.2带经济济器的螺杆杆式制冷压压缩机组螺杆式制冷冷压缩机虽虽具有单级级压力比高高的优点，，但随着压压力比的增增大，泄漏漏损失急速速地增加，，因此，低低温工况下下运行时效效率显著降降低。为了扩大其其使用范围围，改善低低温工况的的性能，提提高效率，，可利用螺螺杆式制冷冷压缩机吸吸气、压缩缩、排气单单向进行的的特点，在在机壳或端端盖的适当当位置开设设补气口，，使转子基基元容积在在压缩过程程的某一转转角范围，，与补气口口相通，使使系统中增增设的中间间容器内的的闪发性气气体，通过过补气口进进入基元容容积中。这这样，单级级螺杆式制制冷压缩机机按双级制制冷循环工工作，达到到节能的效效果。此增增设的中间间容器称为为经济器。。第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机1—压缩机机

2——油分离器器

3——冷凝器4—储储液器5—调节阀阀

6——节流阀7—蒸蒸发器带经济器的的螺杆式制制冷压缩机机系统第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机6.6.3喷液螺螺杆式制冷冷压缩机组组螺杆式压缩缩机喷液或或喷油，是是利用了它它对湿行程程不敏感，，即不怕带带液运行的的优点而实实施的。由于油的降降温密封作作用，在螺螺杆式压缩缩机运行中中喷入大量量的润滑油油，提高了了压缩机的的性能。然然而，对于于油的处理理上，却增增加了油分分离器和油油冷却器等等设备，使使得机组笨笨重庞大，，与螺杆式式压缩机主主机结构简简单、体积积小、质量量轻极不相相称，尤其其是中小型型封闭式压压缩机。在压缩机压压缩过程中中用喷射制制冷剂液体体代替喷油油，借此省省去油冷却却器，缩小小油分离器器，并且喷喷液冷却能能使排气温温度下降，，防止封闭闭式压缩机机电动机因因排气温度度过高引起起保护装置置动作而停停机。第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机四、多台主主机并联运运转系统在同一系统统中采用多多台螺杆式式压缩机并并联来代替替单台机运运行，在调调节工况时时，可以节节省功率，，特别是在在较大输气气量的系统统中尤为有有利。近几年多台台主机并联联运转系统统取得很大大发展，其其适用冷量量范围为240~1500kW。优点：其一是可以以用较少的的机型来满满足不同输输气量的需需要，便于于制造厂生生产，降低低成本；其二是使用用时可以逐逐台启动主主机，对电电网冲击小小，启动装装置的要求求低；其三是运转转效率可以以提高，当当其中某一一台主机出出现故障时时，可以单单独维修而而系统仍可可以维持运运转。第6章螺螺杆式式制冷压缩缩机思考题1.简述述螺杆式制制冷压缩机机的工作原原理及工作作过程。2.何谓谓内压缩过过程、内容容积比、内内压力比？？3.简要要分析螺杆杆式制冷压压缩机为何何会产生附附加功损失失。4.螺杆杆式制冷压压缩机的型型号是如何何表示的？？5.螺杆杆式制冷压压缩机的优优缺点主要要有哪些？？6.螺杆杆式制冷压压缩机由哪哪些主要零零部件组成成？各主要要零部件的的作用是什什么？7.何谓谓螺杆式制制冷压缩机机转子的齿齿形？对齿齿形有何基基本要求？？8.螺杆杆式制冷压压缩机转子子典型齿形形有哪些？？各有何特特点？9.螺杆杆式制冷压压缩机转子子主要结构构参数有哪哪些？对螺螺杆式制冷冷压缩机的的性能各有有何影响？？10.螺螺杆式制冷冷压缩机能能量调节的的方法有哪哪些？11.简简述滑阀调调节和塞柱柱阀调节输输气量的工工作原理。。12.螺螺杆式制冷冷压缩机内内容积比是是如何调节节的？13.螺螺杆式制冷冷压缩机的的润滑系统统有哪几种种形式？14.开开启螺杆式式制冷压缩缩机有何优优点？近十十几年在设设计制造方方面有哪些些较大的改改进？15.半半封闭螺杆杆式制冷压压缩机有何何特点？16.简简述单螺杆杆式制冷压压缩机的基基本结构及及工作原理理。17.螺螺杆式制冷冷压缩机输输气量的大大小与哪些些因素有关关？影响容容积效率的的主要因素素有哪些？？18.何何谓螺杆式式制冷压缩缩机组？19.分分别简述带带经济器的的螺杆压缩缩机系统、、喷液螺杆杆压缩机系系统及多台台主机并联联运转系统统的工作原原理及特点点9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。04:25:4504:25:4504:2512/29/20224:25:45AM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2204:25:4504:25Dec-2229-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。04:25:4504:25:4504:25Thursday,December29,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2204:25:4604:25:46December29,202214、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。29十十二二月20224:25:46上上午04:25:4612月月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月224:25上午午12月-2204:25December29,202216、行动出出成果，，工作出出财富。。。2022/12/294:25:4604:25:4629December202217、做前，能能够环视四四周；做时时，你只能能或者最好好沿着以脚脚为起点的的射线向前前。。4:25:46上上午4:25上上午04:25:4612月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。04:25:4604:25:4604:2512/29/20224:25:46AM11、成功功就是是日复复一日日那一一点点点小小小努力力的积积累。。。12月月-2204:25:4604:25Dec-2229-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。04:25:4604:25:4604:25Thursday,December29,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2204:25:4604:25:46December29,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20224:25:46上上午午04:25:4612月月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月224:25上上午12月-2204:25December29,202216、少少年年十十五五二二十十时时，