1、制冷原理與設(shè)備螺桿式制冷壓縮機(jī)主 編李曉東電子制作榮紅林 第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)6.1 螺桿式制冷壓縮機(jī)的工作過程6.1.1 基本構(gòu)造 螺桿式制冷壓縮機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、機(jī)殼（包括中部的氣缸體和兩端的吸、排氣端座等）、軸承、軸封、平衡活塞及輸氣量調(diào)節(jié)裝置組成。圖是典型開啟螺桿式壓縮機(jī)的一對轉(zhuǎn)子、氣缸和兩端端座的外形圖。主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)6.1.2 工作原理螺桿式壓縮機(jī)的工作是依靠嚙合運(yùn)動(dòng)著的一個(gè)陽轉(zhuǎn)子與一個(gè)陰轉(zhuǎn)子，并借助于包圍這一對轉(zhuǎn)子四周的機(jī)殼內(nèi)壁的空間完成的。主講人：榮紅林吸入 壓縮 排出工作原理第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第

2、6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)6 依靠嚙合運(yùn)動(dòng)著的一對陰陽轉(zhuǎn)子，借助它們的齒、齒槽與機(jī)殼內(nèi)壁所構(gòu)成的呈“V”字形的一對齒間容積呈周期性大小變化，來完成制冷劑氣體吸入壓縮排出的工作過程。 螺桿式壓縮機(jī)的工作原理主講人：榮紅林6.1.3 工作過程螺桿式壓縮機(jī)的工作過程示意圖。其中，a、b為一對轉(zhuǎn)子的俯視圖，c、d、e、f為一對轉(zhuǎn)子由下而上的仰視圖。第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)6.1.4 內(nèi)容積比及附加功損失1.內(nèi)容積比 如果略去氣閥的阻力損失，可近似地認(rèn)為活塞式制冷壓縮機(jī)壓縮終了時(shí)的壓力等于排氣腔內(nèi)氣體壓力 主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)2.附加功損失 （1）p2

3、pd （2）p2pd （3）p2pd 主講人：榮紅林二、特點(diǎn) 就壓縮氣體的原理而言，螺桿式制冷壓縮機(jī)與往復(fù)活塞式制冷壓縮機(jī)一樣，同屬于容積式壓縮機(jī)械，就其運(yùn)動(dòng)形式而言，螺桿式制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子與離心式制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子一樣，作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以螺桿式制冷壓縮機(jī)兼有二者的特點(diǎn)。1. 優(yōu)點(diǎn)（1）轉(zhuǎn)速較高、又有質(zhì)量輕、體積小，占地面積小等一系列優(yōu)點(diǎn)。（2）動(dòng)力平衡性能好，故基礎(chǔ)可以很小。（3）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易損件少，維修簡單，使用可靠， 有利于實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化。（4）對液擊不敏感，單級(jí)壓力比高。（5）輸氣量幾乎不受排氣壓力的影響。在較寬的工況范圍內(nèi)， 仍可保持較高的效率。（1）噪聲大。（2）需要有專用設(shè)備

4、和刀具來加工轉(zhuǎn)子。（3）輔助設(shè)備龐大。2. 缺點(diǎn)第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林一、主要零部件的結(jié)構(gòu)螺桿式制冷壓縮機(jī)的主要零部件包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)子、軸承、平衡活塞、軸封及輸氣量調(diào)節(jié)裝置等。6.3.1 機(jī)殼螺桿式制冷壓縮機(jī)的機(jī)殼一般為剖分式。它由機(jī)體（氣缸體）、吸氣端座、排氣端座及兩端端蓋組成，如圖所示。6.3 螺桿式制冷壓縮機(jī)的主要零部件第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林6.3.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是螺桿式制冷壓縮機(jī)的主要部件。如圖所示，常采用整體式結(jié)構(gòu)，將螺桿與軸做成一體。第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林1. 轉(zhuǎn)子的齒形型面：主動(dòng)轉(zhuǎn)子和從動(dòng)轉(zhuǎn)子的齒面均為型面，是空間曲面。（1）齒形的基本

5、要求1) 較好的氣密性 。2)接觸線長度盡量短 3)較大的面積利用系數(shù) 。第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)泄漏途徑 如圖所示接觸線方向的泄漏如圖所示 主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)（2）典型齒形瑞典Atlas copco公司德國Kaeser壓縮機(jī)公司 主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)日本神戶的齒形瑞典斯達(dá)爾（Stals）齒形 SRM雙邊不對稱齒形 CF齒形 德國GHH公司主講人：榮紅林2.轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和扭轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和壓縮機(jī)的輸氣量、效率及轉(zhuǎn)子的剛度有很大關(guān)系。通常轉(zhuǎn)子齒數(shù)越少，在相同的轉(zhuǎn)

6、子長度和端面面積時(shí)，壓縮機(jī)有較大的輸氣量。轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)角是指轉(zhuǎn)子上的一個(gè)齒在轉(zhuǎn)子兩端端平面上投影的夾角，如圖所示，它表示轉(zhuǎn)子上一個(gè)齒的扭曲程度。第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林（2）圓周速度和轉(zhuǎn)速 噴油螺桿式壓縮機(jī)最佳圓周速度選擇在2535m/s左右 （3）公稱直徑、長徑比 確定螺桿直徑系列化的原則是：在最佳圓周速度的范圍內(nèi)，以盡可能少的螺桿直徑規(guī)格來滿足盡可能廣泛的輸氣量范圍。一般值在11.5之間，我國產(chǎn)品有兩種長徑比，即=1.0和=1.5 第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林陽轉(zhuǎn)子名義直徑/mm100 125 100 120 160 200 250 315 400 500 陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

7、/（r/min）440029601450轉(zhuǎn)子長徑比1、1.5制冷劑R12、R22、R717表 我國螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)按我國機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JBT69061993噴油螺桿式單級(jí)制冷壓縮機(jī)中，推薦的螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)系列見表第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)6.3.3 軸承與平衡活塞螺桿式制冷壓縮機(jī)屬高速重載。為了保證陰、陽轉(zhuǎn)子的精確定位及平衡軸向力和徑向力，必須選用高精度、高速、重載的軸承和相應(yīng)的平衡機(jī)構(gòu)，確保轉(zhuǎn)子可靠運(yùn)行。一般說，低負(fù)荷、小型機(jī)器中，多采用滾動(dòng)軸承；高負(fù)荷、大中型機(jī)器中，多采用滑動(dòng)軸承。主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)為了平衡部分或全部軸向力，通

8、常用一個(gè)平衡活塞來達(dá)到這一目的。圖為一個(gè)油壓平衡活塞的結(jié)構(gòu)。螺桿式制冷壓縮機(jī)屬高速重載。為了保證陰、陽轉(zhuǎn)子的精確定位及平衡軸向力和徑向力，必須選用高精度、高速、重載的軸承和相應(yīng)的平衡機(jī)構(gòu)，確保轉(zhuǎn)子可靠運(yùn)行。 主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)6.3.4 能量及內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)螺桿式制冷壓縮機(jī)輸氣量調(diào)節(jié)的方法主要有吸入節(jié)流調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)停調(diào)節(jié)、變頻調(diào)節(jié)、滑閥調(diào)節(jié)、柱塞閥調(diào)節(jié)等。目前使用較多的為滑閥調(diào)節(jié)和塞柱閥調(diào)節(jié)。1. 滑閥調(diào)節(jié)1)工作原理 即通過改變轉(zhuǎn)子的有效工作長度，來達(dá)到輸氣量調(diào)節(jié)的目的。主講人：榮紅林1.滑閥調(diào)節(jié) 輸氣量調(diào)節(jié)滑閥是螺桿式制冷壓縮機(jī)中用來調(diào)節(jié)輸氣量的一種結(jié)構(gòu)元件，雖然螺桿式制

9、冷壓縮機(jī)的輸氣量調(diào)節(jié)方法有多種，但采用滑閥的調(diào)節(jié)方法獲得了普遍的應(yīng)用。如圖所示噴油結(jié)構(gòu)螺桿式制冷壓縮機(jī)大多采用噴油結(jié)構(gòu)。如圖b所示6.3.4 能量及內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)滑閥調(diào)節(jié)的原理圖主講人：榮紅林調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的組成 輸氣量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由三部分組成：第一部分包括滑閥、滑閥頂桿、油活塞、液壓缸、壓縮彈簧及端座；第二部分為輸氣量調(diào)節(jié)指示器；第三部分為油路及輸氣量調(diào)節(jié)控制閥。3)調(diào)節(jié)過程 滑閥軸向移動(dòng)的動(dòng)作是根據(jù)吸氣壓力和溫度，通過液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成的，圖3-20表示電磁換向閥組控制輸氣量調(diào)節(jié)滑閥的工作情況。2. 塞柱閥調(diào)節(jié)塞柱閥的啟閉是通過電磁閥控

10、制液壓泵中油的進(jìn)出來實(shí)現(xiàn)的。塞柱閥調(diào)節(jié)輸氣量只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方法在小型、緊湊型螺桿壓縮機(jī)中常?？梢钥吹健５?章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林3、內(nèi)容積比調(diào)節(jié)內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的目的：就是通過改變徑向排氣孔口的位置來改變內(nèi)容積比，以適應(yīng)不同的運(yùn)行工況。一般生產(chǎn)廠根據(jù)壓縮機(jī)應(yīng)用中的常用工況要求，提供不同內(nèi)容積比的壓縮機(jī)供選擇，以適應(yīng)不同的內(nèi)容積比的要求。我國內(nèi)容積比推薦值有2.6、3.6、5三種，以適應(yīng)高溫、中溫及低溫等不同蒸發(fā)溫度的要求。另外，對于工況變化范圍大的機(jī)組，有必要實(shí)現(xiàn)內(nèi)容積比隨工況變化進(jìn)行無級(jí)自動(dòng)調(diào)節(jié)。第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮

11、紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī) 主講人：榮紅林6.3.5 潤滑系統(tǒng)第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林6.4 螺桿式制冷壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)陰轉(zhuǎn)子陽轉(zhuǎn)子主動(dòng)轉(zhuǎn)子 左旋螺紋從動(dòng)轉(zhuǎn)子右旋螺紋主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)37 開啟式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn) （1）壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)相分離，使壓縮機(jī)的適用范圍更廣。 （2）同一臺(tái)壓縮機(jī)，可以適應(yīng)不同制冷劑，除了采用鹵代烴制冷劑外，通過更改部分零件的材質(zhì)

12、，還可采用氨作制冷劑。 （3）可根據(jù)不同的制冷劑和使用工況條件，配用不同容量的電動(dòng)機(jī)。發(fā)展趨勢和研究成果 （1）普遍采用內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)； （2）采用單機(jī)雙級(jí)壓縮； （3）開啟螺桿式壓縮機(jī)的小型化。主講人：榮紅林6.4.2 半封閉螺桿式制冷壓縮機(jī)第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林采用原因： 當(dāng)風(fēng)冷及熱泵機(jī)組使用工況較惡劣，在高的冷凝壓力和低的蒸發(fā)壓力時(shí)，排氣和潤滑油溫度或內(nèi)置電動(dòng)機(jī)溫度會(huì)過高，造成保護(hù)裝置動(dòng)作，壓縮機(jī)停機(jī)，為了保證壓縮機(jī)能在工作界限范圍內(nèi)運(yùn)行，可采用噴射液體制冷劑進(jìn)行冷卻降溫。 噴射液體制冷劑以降低排氣溫度 第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林6.4.3 全封閉螺桿式壓縮

13、機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林6.4.4 單螺桿制冷壓縮機(jī)第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林具有內(nèi)壓縮過程，而且一個(gè)基元容積在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)， 完成了兩次吸氣、壓縮和排氣循環(huán)過程第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)4. 軸封制冷系統(tǒng)的密封至關(guān)重要，因此在開啟螺桿式制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子外伸軸處，通常采用密封性能較好的接觸式機(jī)械密封，它主要有彈簧式和波紋管式兩種。主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)6.6 螺桿式制冷壓縮機(jī)組6.6.1螺桿式制冷壓縮機(jī)組的構(gòu)成生產(chǎn)廠多將壓縮機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及上述輔助機(jī)構(gòu)組裝成機(jī)組的形式，稱為螺桿式制冷壓縮機(jī)組。 壓縮機(jī)組

14、由壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、油分離器、油冷卻器、液壓泵、油過濾器、吸氣過濾器、控制臺(tái)等組成。 主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)螺桿式制冷壓縮機(jī)組的構(gòu)成主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)a)一級(jí)節(jié)流制冷系統(tǒng) b)二級(jí)節(jié)流制冷系統(tǒng)1壓縮機(jī) 2油分離器 3冷凝器 4貯液器 5經(jīng)濟(jì)器6蒸發(fā)器 7、8節(jié)流閥 9油冷卻器6.6.2帶經(jīng)濟(jì)器的螺桿式制冷壓縮機(jī)組主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)6.6.2帶經(jīng)濟(jì)器的螺桿式制冷壓縮機(jī)組螺桿式制冷壓縮機(jī)雖具有單級(jí)壓力比高的優(yōu)點(diǎn)，但隨著壓力比

15、的增大，泄漏損失急速地增加，因此，低溫工況下運(yùn)行時(shí)效率顯著降低。為了擴(kuò)大其使用范圍，改善低溫工況的性能，提高效率，可利用螺桿式制冷壓縮機(jī)吸氣、壓縮、排氣單向進(jìn)行的特點(diǎn)，在機(jī)殼或端蓋的適當(dāng)位置開設(shè)補(bǔ)氣口，使轉(zhuǎn)子基元容積在壓縮過程的某一轉(zhuǎn)角范圍，與補(bǔ)氣口相通，使系統(tǒng)中增設(shè)的中間容器內(nèi)的閃發(fā)性氣體，通過補(bǔ)氣口進(jìn)入基元容積中。這樣，單級(jí)螺桿式制冷壓縮機(jī)按雙級(jí)制冷循環(huán)工作，達(dá)到節(jié)能的效果。此增設(shè)的中間容器稱為經(jīng)濟(jì)器。主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)1壓縮機(jī) 2油分離器 3冷凝器 4儲(chǔ)液器5調(diào)節(jié)閥 6節(jié)流閥 7蒸發(fā)器帶經(jīng)濟(jì)器的螺桿式制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)6.6.3噴液螺

16、桿式制冷壓縮機(jī)組螺桿式壓縮機(jī)噴液或噴油，是利用了它對濕行程不敏感，即不怕帶液運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)而實(shí)施的。由于油的降溫密封作用，在螺桿式壓縮機(jī)運(yùn)行中噴入大量的潤滑油，提高了壓縮機(jī)的性能。然而，對于油的處理上，卻增加了油分離器和油冷卻器等設(shè)備，使得機(jī)組笨重龐大，與螺桿式壓縮機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕極不相稱，尤其是中小型封閉式壓縮機(jī)。在壓縮機(jī)壓縮過程中用噴射制冷劑液體代替噴油，借此省去油冷卻器，縮小油分離器，并且噴液冷卻能使排氣溫度下降，防止封閉式壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)因排氣溫度過高引起保護(hù)裝置動(dòng)作而停機(jī)。主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)四、多臺(tái)主機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)在同一系統(tǒng)中采用多臺(tái)螺桿式壓縮機(jī)并聯(lián)來代替單

17、臺(tái)機(jī)運(yùn)行，在調(diào)節(jié)工況時(shí)，可以節(jié)省功率，特別是在較大輸氣量的系統(tǒng)中尤為有利。近幾年多臺(tái)主機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)取得很大發(fā)展，其適用冷量范圍為2401500kW。優(yōu)點(diǎn)：其一是可以用較少的機(jī)型來滿足不同輸氣量的需要，便于制造廠生產(chǎn)，降低成本；其二是使用時(shí)可以逐臺(tái)啟動(dòng)主機(jī)，對電網(wǎng)沖擊小，啟動(dòng)裝置的要求低；其三是運(yùn)轉(zhuǎn)效率可以提高，當(dāng)其中某一臺(tái)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以單獨(dú)維修而系統(tǒng)仍可以維持運(yùn)轉(zhuǎn)。主講人：榮紅林第6章 螺桿式制冷壓縮機(jī)思考題1. 簡述螺桿式制冷壓縮機(jī)的工作原理及工作過程。2. 何謂內(nèi)壓縮過程、內(nèi)容積比、內(nèi)壓力比？3. 簡要分析螺桿式制冷壓縮機(jī)為何會(huì)產(chǎn)生附加功損失。4. 螺桿式制冷壓縮機(jī)的型號(hào)是如何表示的？5. 螺桿式制冷壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)主要有哪些？6. 螺桿式制冷壓縮機(jī)由哪些主要零部件組成？各主要零部件的作用是什么？7. 何謂螺桿式制冷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的齒形？對齒形有何基本要求？8. 螺桿式制冷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子典型齒形有哪些？各有何特點(diǎn)？9. 螺桿式制冷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有哪些？對螺桿式制冷壓縮機(jī)的性能各有何影響？10. 螺桿式制冷壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)的