四、双螺杆式制冷压缩机.ppt

1、螺杆式制冷压缩机,一、双螺杆压缩机 二、单螺杆压缩机,螺杆式制冷压缩机是指用带有螺旋槽的一个或两个转子（螺杆）在气缸内旋转使气体压缩的制冷压缩机。螺杆式制冷压缩机属于工作容积作回转运动的容积型压缩机，按照螺杆转子数量的不同，螺杆式压缩机有双螺杆与单螺杆两种。,双螺杆压缩机,螺杆式制冷压缩机组成： 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。靠气缸中一对螺旋转子相互啮合旋转,造成由齿型空间组成的基元容积的变化,实现了对制冷剂气体的压缩,压缩机8字形的气缸里有一对转子,其中一个有凸齿的称阳转子,另一有凹齿槽的称阴转子,螺杆式

2、制冷压缩机组成,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。,1吸气端座 2阴转子 3气缸 4滑阀 5排气端座 6阳转子,螺杆式制冷压缩机组成,1） 机壳 螺杆式制冷压缩机的机壳一般为剖分式。它由机体（气缸体）、吸气端座、排气端座及两端端盖组成。 2）转子 转子是螺杆式压缩机的 主要部件。常采用整体 式结构，将螺杆与轴 做成一体。 3）轴承与油压平衡活塞 螺杆式制冷压缩机属高速重载。为了保证阴、阳转子的精确定位及平衡轴向力和径向力，必须选用高精度、高速、重载的轴承和相应的平衡机构，确保转子可靠运行。,螺杆式制冷压缩机组成,机壳部件图 1吸气端； 2吸气端； 3机体； 4排气端； 5

3、排气端盖,直接传动螺杆压缩机及电机,密闭式,直接驱动,转速2950转 液态制冷剂直接冷却,运行可靠 采用5级轴承,与飞机引擎轴承同级 无齿轮变速箱,避免部分负荷齿轮传动 造成的能量损失,螺杆压缩机阴阳转子,5齿阳转子,7齿阴转子,阴转子,螺杆压缩机基本组成,阳转子,压缩机外壳,滑阀,排气口,阴转子,吸气口,螺杆压缩机基本组成,轴承与平衡活塞,在低负荷、小型机器中，多采用滚动轴承；高负荷、大中型机器中，多采用滑动轴承,为了平衡部分或全部轴向力，通常用一个平衡活塞来达到这一目的。图为一个油压平衡活塞的结构。,4）轴封 制冷系统的密封至关重要，在开启螺杆式制冷压缩机的转子外伸轴处，通常采用密封性能较

4、好的接触式机械密封，主要有弹簧式和波纹管式两种。,5).输气量调节滑阀,输气量调节滑阀是螺杆式制冷压缩机中用来调节输气量的一种结构元件，虽然螺杆式制冷压缩机的输气量调节方法有多种，但采用滑阀的调节方法获得了普遍的应用。,a)滑阀工作示意图 b)滑阀结构示意图 1阳转子； 2阴转子； 3滑阀 ；4油压活塞,螺杆式制冷压缩机输气量调节的方法主要有吸入节流调节、转停调节、变频调节、滑阀调节、柱塞阀调节等。目前使用较多的为滑阀调节和塞柱阀调节。 1. 滑阀调节 1)工作原理 即通过改变转子的有效工作长度，来达到输气量调节的目的。,能量及内容积比调节机构,压缩机能量控制,排气口,能量控制滑阀,能量增减载

5、的控制,滑阀的位置可通过电动或油压控制，一般根据吸气压力或温度的变化实现自动能量调节. 图示为用油压通过四通电磁阀来控制滑阀的位置进行能量调节.,滑阀与滑阀固定部紧密接触，滑阀处于全负荷位置，齿间容积中气体全部排出,部分负荷时，滑阀向排气端移动，吸气形成旁通口，吸入的气体部分通过旁通口不经压缩而返回吸气端，转子的有效工作长度减短,6). 喷油结构 螺杆式制冷压缩机大多采用喷油结构。上图b)所示 7). 联轴器 开启螺杆式制冷压缩机通过联轴器与电动机相联。,滑阀调节,输气量调节滑阀是螺杆式制冷压缩机中用来调节输气量的一种结构元件，虽然螺杆式制冷压缩机的输气量调节方法有多种，但采用滑阀的调节方法获

6、得了普遍的应用。如图所示,喷油结构 螺杆式制冷压缩机大多采用喷油结构。如图b所示,喷液冷却,当压缩机的油气混合物离开压缩机时，尚有部分制冷液体正在蒸发，这将影响到油分离器的工作，导致过多的润滑油随气体一起进入冷凝器。 制冷剂液体喷入压缩机的位置，应尽可能安排在压缩过程后期，以减少对压缩机性能的影响。 可采用多路供液管线，这样在特定工况下，就可以选择最合适的一条路。,螺杆机油分离器,制冷剂蒸气排气口,油分离器,集油槽(内有油加热器),高温高压 制冷剂蒸气,螺杆机供油系统,油分离器,螺杆轴承,油流量开关,C,B,A,油过滤器,主电 磁阀,油分离器作用,螺杆式制冷压缩机多数采用转子喷油的结构,向工作

7、腔喷油有三个作用: 1、冷却：油与被压缩的气体均匀混合，吸收压缩过程中气体的热量，大大降低气体的排出温度。用R717和R22时，其排气温度低于1000C 2、润滑：大多数的喷油螺杆制冷压缩机在结构上是用电动机直接传动而由主动转子带动从动转子的，其润滑是靠喷入的油实现。 3、密封：喷入的油在螺杆及气缸壁面形成一层薄油膜，使转子之间以及转子与气缸之间的实际间隙减少，从而减少了气体通过间隙的泄漏。,油分离器作用,喷入工作腔内的油，随压缩气体流出压缩机，并经油分离器将油分离出来，再经冷却、过滤，用油泵压入压缩机的工作腔循环使用。 由于喷油量相当的大，一般约是输气量的1%2%，因此螺杆排出的高压蒸汽中混

8、有大量的油，为了不使进入制冷系统导致传热恶化，必须设置高效的油分离器，分油效率一般要求达到99.99%,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。,当压缩机运转时,阳转子带动阴转子.由阴阳转子凹凸齿槽，啮合密封线与气缸和端盖内壁所围成的人字形基元容积不断变化。当基元容积由最小向最大变化时，它与径向和轴向吸气口相通，进行吸气过程。当基元容积达到最大并与吸气口隔开时，吸气结束。此后，基元容积由最大逐渐变小，开始气体压缩过程。当基元容积开始与轴向和径向排气口接通时，进行曲排气过程，直到基元容积变为零为止。,螺杆式压缩机的工

9、作过程,阳转子,阴转子,吸气过程,压缩过程,排气过程,螺杆压缩制冷剂过程,吸气口,阴阳转子与外壳 封存的制冷剂蒸气(V),齿间基元容积随着转子旋转逐渐扩大，并和吸气口连通，气体通过吸入口进入齿间基元容积，为吸气过程,螺杆压缩制冷剂过程,吸气口,排气口,封存的制冷剂 蒸气(V),螺杆压缩制冷剂过程,排气口,封存的制冷剂 蒸气(V),测量记录点,压缩开始阶段主动转子的齿间基元容积和从动转子的齿间基元容积彼此孤立地向前推进，为传递过程。继续转动，基元容积逐渐缩小，实现气体的压缩。,螺杆压缩制冷剂过程,测量记录点,排气口,封存的制冷剂 蒸气(V),螺杆压缩制冷剂过程,测量记录点,封存的制冷剂 蒸气被排

10、出(V),由于转子旋转时基元不断缩小，将压缩后具有一定压力的气体送入排气腔，此过程一直延续到容积最小时为止。,主要部件结构,转子型线和结构参数 单边非对称摆线-销齿圆弧齿型 双边不对称摆线-包络圆弧齿型(SRM齿型) Sigma齿型:德国在 SRM齿型基础上研制 X齿型:瑞典在 SRM齿型基础上研制 CF齿型:德国综合了Sigma齿型和X齿型的优点研制,瑞典Atlas copco公司,CF齿形 德国GHH公司,德国Kaeser压缩机公司,SRM双边不对称齿形,原型线特点,单边不对称摆线销齿圆弧型线 曲线中含有点、直线、共扼摆线 型线中存在尖点： 型线中含有直线： 缺点：1、加工困难 2、气流扰

11、动损失大，噪音大 3、转子齿槽之间只是线密封，容积效率差。 4、同时利用铣床加工存在样板误差、刀具误差、制造误差，从而造成型线制造与设计存在较大差别。,单边不对称摆线销齿圆弧型线,国内普遍采用的型线，由于存在尖点，泄露量大，噪音大，效率低，正在逐步被淘汰。70年代末我国规定,被沿用至今.,先进的型线,目前世界上最先进的型线是：采用的组成齿曲线均为二次曲线及其共轭包络线，避免了传统型线组成齿曲线中的点和直线，实现了转子可磨削加工。,双边不对称全圆弧型线,由圆弧和椭圆组成的不对称型线,中国第一台螺杆转子磨床,新型线特点,齿曲线均为二次曲线及共扼包络线。（属全圆弧包络线） 型线从热力性能和动力特性两

12、个方面优化（传统的仅考虑热力性能） 将阴转子上的气体合力矩为零（阳转子只要克服作用在阴转子上的摩擦阻力矩） 啮合间隙采用了不等距法（噪声小，能耗低） 在阴阳转子侧设立驱动带，进一步减少驱动带间隙（保证阴阳转子仅在节圆附近以纯滚动方式接触和传递力矩）,接触线短，啮合平稳（密封性好，效率高）。 曲线间光滑连接，无尖点（便于采用磨削加工，流线型好，噪声低） 双边型线（转子直径调整方便，转子间力矩分配合理，振动小） 齿高半径和齿顶高合理（面积利用系数大） 阴阳转子直径相差不大（转子刚度接近，承载能力高，适合用于大压差工况）,新型线特点,转子的啮合间隙,世界先进技术是采用基于有限数值计算结果的“不等距法

13、” 必须考虑型线在各部分转子受力受热变形量是不同的 在节圆附近的驱动侧均有意识的进一步减小间隙，设置24mm的驱动带。 阴阳转子仅在节圆附近以纯滚动的方式接触和传递力矩。,压缩机结构设计,吸排气口：保证压缩机吸气充分，减少流动损失，保证内压比 补气孔口：确保补气充足，压缩损失少 喷油孔口：充分冷却、润滑、密封，不侵占吸气齿槽容积，尽量减低轴功损耗 喷液孔口：充分吸收压缩热，减低轴功损耗,机体腔体展开图,内容积比调节,结构参数,齿数: 螺杆的齿数由排气量、排气压力、吸排气压力差及转子刚度诸因素来确定。 一般，减小螺杆齿数，总是使面积利用系数增大，但同时使转子刚度下降。反之，增加齿数则螺杆刚度提高

14、，面积利用系数却随之降低。应该指出，作为阳阴转子齿数比4：6的方案，具有良好的刚度，且阳阴转子的刚度接近相等。目前不对称齿型的齿数比趋向5：6的方案。实践证明，这种方串在刚度上是足够的，同时有利于阴转子提高齿顶圆周速度，使其接近阳转子速度。X齿型采用阳阴转子齿数比4：6的方案，SRM、Sigma等型线则均采用阳、阴螺杆5：6的齿数组合,特点,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，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。 （2）动

15、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。 2). 缺点 （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。,螺杆式制冷压缩机的特点,机器结构紧凑、体积小、重量轻 高速回转式压缩机，气体的排出连续而没有脉动，振动小，基础简单 没有吸、排气阀，采用高效转子型线和齿数比，效率大为提高。 利用喷油对转子压缩的制冷剂气体进行冷却和密封，降低排气温度，并提高输气效率 借滑阀改变有效压缩行程，可在10010

16、%能量范围内无级调节 容许湿蒸汽或少量液态制冷剂进入机内，无液击危险 易损零件少，运行周期长，维修次数少 可以组成经济系统，使用单机实现双级压缩的功能，提高低温工况下的制冷量和制冷系数,螺杆式制冷压缩机的特点,可适应R22，R134a，R717等多种制冷剂（R134a制冷使用酯类合成润滑油） 机器运行可靠，操作方便 在制冷量较小的全封闭、半封闭螺杆制冷压缩机以及采用全部滚动轴承的螺杆制冷压缩机上，一般不设置油泵，而是利用运转中与排气压力的压差进行润滑，因此润滑系统大大简化 内容积比可调的螺杆制冷压缩机运行时使内压力始终等于排气压力，因而效率最高 大容量的螺杆制冷压缩机噪声大，润滑系统比较复杂。

17、,带经济器的螺杆式制冷压缩机,螺杆式制冷压缩机具有单级压力比高的优点，但随着压力比增大，泄漏损失急速增加，因此低温工况下运行时的效率显著下降，为了扩大其使用范围，改善低温工况的性能，提高效率，利用螺杆式制冷压缩机吸气、压缩、排气单向进行的特点，在机壳或端盖的适当位置开设补气口，使转子基元容积在压缩过程的某一转角范围内与补气口相通，使系统中增设的中间容器内的闪发气体通过补气口进入基元容积中，使单级螺杆式制冷压缩机按双级制冷循环工作，达到节能的效果，此中间容器称为经济器。,带经济器的一级节流制冷系统,来自储液器的制冷剂液体分为两路:一路经节流阀1降压,到经济器中吸热而产生闪发性气体,另一路流过经济

18、器中盘管放热而过冷,然后经节流阀2节流后进入蒸发器中制冷,带经济器的一级节流制冷系统图。来自贮液器D的制冷剂液体分为两支；一小支流经节流阀Gl降压，到经济器E中吸热而产生闪发性气体，经中间补气口进入正处在压缩初始阶段的基元容积中，与原有气体混合继续被压缩；另一支主流流过经济器E中盘形管放热而过冷，然后经节流阀G，节流进入蒸发器F中制冷。进入蒸发器的主流制冷剂液体只经一次节流，且节流前与进入补气口的气体存在温差t。,螺杆式制冷压缩机的制冷量和轴功率的计算,螺杆式制冷压缩机输气量与活塞式制冷压缩机相同,其理论输气量为: Vh=60CnCD12Ln1 M3/H D1 为主动转子的公称直径，M L：转

19、子的工作长度 M N1 主动转子的转速，R/MIN， Cn 齿形系数，对于非对称齿型Cn=0。508 C 扭角系数通常在0.971.0范围内，考虑到主动转子角一般较大(27003000),螺杆式制冷压缩机的制冷量,Q0=qv.Vh.v qv. 单位容积制冷量，KJ/M3 v 容积效率，一般在0.750.9，对输气量小的、压缩比大的螺杆压缩机，取小值；反之，取较大值。也可取制造厂提供的资料。 影响螺杆式压缩机容积效率的因素主要是泄漏和吸气压力损失,泄漏,由于压缩机结构的特点及制造工艺等原因,螺杆与机壳之间总是存在着间隙,从而产生泄漏,它包括压力升高的气体通过间隙向吸气管道及正在吸气的齿间容积的泄

20、漏,泄漏减少了机器的吸气量,会使齿槽内气体压力和温度升高而影响功耗.,泄漏途径 如图所示,接触线方向的泄漏 如图所示,吸气压力损失,气体通过压缩机吸入管道和吸气孔口哩,产生气体流动损失,吸气过程中,新吸入的气体受到吸气管道螺杆和机壳的受热膨胀,相应地减少了气体的吸入量,降低了压缩机的容积效率.,螺杆式制冷压缩机的轴功率,Pe=GWad/3600im =GWad/3600e 式中 G 为制冷剂循环量，KG/H Wad 单位绝热压缩功， i 指示效率 m 机械效率 e 压缩机总效率；可从制造厂提供的资料中求得,1、某螺杆式制冷压缩机的主要技术参数为：，已知该氨压缩机Vh=1065m3/h,在工况t

21、k=300C、t0=150C，内容积比=3.6时的容积效率v=87.5%，总效率e=0.71。试计算这台螺杆制冷压缩机在上述工况下的轴功率。(12分) 解：1）、作logph.图（3分） 2）、查各点状态参数：h1=1441.5kj/kg ,h2=1650kj/kg, v1=0.5m3/kg; （3分） 3）、G=Vhv/ v1=1065*0.875/0.5=1863.75kg/h W=h2-h1=1650-1450=200kj/kg Pe=GW/3600e=1863.75*200/3600*0.71=145.98KW,2、某螺杆式制冷压缩机的主要技术参数为：主动转子的名义直径D1=200mm

22、，转子的工作长度L=300mm，主动转子转速n1=2960r/min，转子型线为单边非对称型线，已知该氨压缩机在工况tk=300C、t0=150C，内容积比=3.6时的容积效率v=87.5%，总效率e=0.71。试计算这台螺杆制冷压缩机在上述工况下的制冷量。(14分) 解：1）、作logph图（3分） 2）、查各点状态参数：h1=1450kj/kg ,h4=343kj/kg, v1=0.5m3/kg; （3分） 3)、Vh=60CnCD12Ln1=60*0.5*1.0*0.22*0.3*2960=1065m3/h (取Cn=0.5；C=1.0) 4)、qv=(h1-h4)/v1=2200kj/

23、m3 Q0= qv.v Vh=2200*0.875*1065=2050125Kj/h,螺杆式压缩机的拆装,一、拆卸时的注意事项 1.拆卸压缩机时要有步骤地进行，一般是由外到里，然后将部件拆成零件，对拆下的零件要有次序地放好，防止碰伤。 2.在拆卸过程中，用力不应过大，对难以拆卸的零件，查明原因后再拆，以防损坏零件。 3.对拆下的零件，应做好装配记号，标明方位，以防装错。,二、压缩机拆卸方法和步骤,螺杆式制冷压缩机的结构不同，拆卸步骤和要求也略有不同，应根据压缩机的特点制订不同的拆卸方法，拆卸方法和步骤： 1.拆卸联轴器，先将压板和传动芯子拆下，然后将飞轮推向电动机一侧。 2.将吸、排汽口的连接

24、螺栓拆下，并吊下吸汽过滤器。 3.拆卸压缩机的地脚螺栓，然后将压缩机吊到修理台上平放。 4.拆下吸汽止回阀和轴端（靠近主动转子侧)的压紧螺母，然后敲击联轴节，将压缩机联轴器和半圆键取下。 5.拆下能量指示器的帽盖，取下能量指示器组件。 6.拆下吸汽端盖，取出滑阀的油活塞。 7.拆下内六角螺钉，平行移出吸汽端座。注意定位销钉不应损坏。并把平衡活塞和油缸取出。 8.拆卸轴封。 9.拆下排汽端盖和轴封护圈，然后取出轴封组件。 10.拆下排汽端座螺丝，将机体水平方向用两只吊环拉出，然后可拆下滑阀。 11.使两转子处于垂直状态，下边放上垫木和螺旋螺丝顶好。即可拆出止推轴承。,三、螺杆式制冷压缩机装配和调整,(一)以压缩机的吸汽端座为底，并在其下垫上木块，垂直装配： 1.将各主轴承按编号装入吸、排汽端座内，再将吸汽端座的两个主轴承各装上挡圈。在压入主轴承后，查看是否变形，并测量主轴承内径尺寸，使与轴子轴颈配合的间隙符合表1-5的要求。