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渦旋式制冷壓縮機技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

更新時間:2018-05-30      點擊次數(shù):3644

近十年來,渦旋式制冷壓縮機開始走進人們的生活。作為一種新形式的制冷壓縮機,它是目前為先進、完善的壓縮機。20 世紀初,Cruex 研究并發(fā)明了渦旋式制冷壓縮機,但由于當時渦旋型線加工設備不先進,并未得到快速發(fā)展。20 世紀末,渦旋式壓縮機得到進一步利用和發(fā)展。我國在商用空調(diào)和柜式空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用渦旋式制冷壓縮機,為人們的生活和工作帶來了很大方便。

1、渦旋式制冷壓縮機簡介

1.1渦旋式制冷壓縮機概述

渦旋式制冷壓縮機是一種容積使壓縮制冷壓縮機,壓縮部件由靜動渦旋盤組成,包括具有使通過壓縮機殼體內(nèi)部氣體分路流動方式以減少夾帶的油的特征。殼體內(nèi),很多氣體向上流動來降低向下流動朝向油量。為了達到此目的,壓縮機中電動機可使用套筒包圍。此套筒中的引導氣流通道處于電動機的上定子端與下定子端中。在一些具體的例子中,與在定子與電動機殼體間的兩氣體通道重要地對吸入進口定位。此進口內(nèi)部的位置使一通道接納進入氣體與此流動,分為沿著相反的方向流動,也就是向下流動、向上流動。同時,吸入擴散件、擋板等也能有利于分離汽油。

1.2渦旋式制冷壓縮機工作的基本原理

渦旋式制冷壓縮機是由兩個雙函數(shù)方程型線的動渦盤與靜渦盤組合而成。在壓縮和吸氣中,在機架上固定靜盤,動盤是由驅(qū)動偏心軸驅(qū)動并受防自動轉(zhuǎn)機機構(gòu)的限制,在靜盤基圓中心圍繞,作小幅度的平面轉(zhuǎn)動。氣體在空氣濾芯吸入靜盤外圍,在偏心軸的旋轉(zhuǎn)下,在動盤和靜盤的噬合下,氣體組合而成多個月牙,形成了壓縮腔內(nèi)壓縮機。

1.3渦旋式制冷壓縮機的主要特點

由于渦旋壓縮機的特殊設計,已經(jīng)被譽為節(jié)能壓縮機。渦旋壓縮機中的渦盤是主要運行件,一般情況下,只有齪合,并不會磨損。由于使用期限很長,被稱之為超靜壓縮機。渦旋式壓縮機具有多種優(yōu)勢,如重量輕、結(jié)構(gòu)*、振動頻率小、輸氣平穩(wěn)等,被普遍利用在運輸業(yè)、工業(yè)和食品業(yè)中。渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)部件有:驅(qū)動軸,可按照順時針或者逆時針方向旋轉(zhuǎn);氣缸,形成相應大小的內(nèi)部面積;滾輪,在氣缸四周面內(nèi)接觸,并在偏心部四面旋轉(zhuǎn),可沿著周面開始滾動運動,并與內(nèi)周面形成用于吸入流體的腔室;機油流路,在軸承和驅(qū)動軸之間設置,并有機油均勻流動;排出端口,有利于流體腔室的連通;端口的吸引,它們在流體腔室連通,并能夠以相應的角度來隔離。

2、研究渦旋式制冷壓縮機技術(shù)的實際情況

渦旋式制冷壓縮機技術(shù)一般圍繞調(diào)節(jié)變?nèi)萘俊⑼卣惯\行范圍、研究零部件等方面發(fā)展。這幾個方面的功能不一,每個方面都非常關(guān)鍵,為推動渦旋式制冷壓縮機技術(shù)發(fā)揮著不可代替的作用。

2.1零件研究

在開發(fā)渦旋式制冷壓縮機中,一般針對如下幾方面進行。一是優(yōu)化渦盤與型線,廣泛運用渦旋式制冷壓縮機空氣和結(jié)構(gòu)力學的學科融合方法,對渦旋型線進行優(yōu)化。在加大力度研究客戶開發(fā)渦盤材料中,進一步強化渦盤熱力性能。二是摩擦與潤滑零部件,需更加深入地研究渦盤的潤滑性,建立完善的設計渦旋式制冷壓縮機渦盤摩擦潤滑方案。方案中標注設計中需要注意的問題,具體設計中要對應注意的問題格外細心和謹慎。三是利用柔性機構(gòu),盡可能防止泄露,強化渦旋式制冷壓縮機的使用質(zhì)量;四是電機。這類型的電機包括三種,即永磁同步電機、開關(guān)磁阻電機、異步感應電機。其中,永磁同步電機具備質(zhì)量好、體積小等優(yōu)勢,受到了人們的廣泛重視,其技術(shù)也越來越成熟。永磁同步電機正逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的異步電機變頻調(diào)速。

2.2調(diào)節(jié)變?nèi)萘?/p>

從渦旋式制冷壓縮機實際情況上講,調(diào)節(jié)容量的壓縮機技術(shù)只有兩種,分別是變頻渦旋技術(shù)和數(shù)碼渦旋技術(shù)。

2001 年,谷輪企業(yè)正式向市場推出數(shù)碼渦旋技術(shù)。此技術(shù)具有控制簡單、使用效率高、容量范圍大、系統(tǒng)零件少、無電磁干擾等優(yōu)勢,剛剛推出就受到了各大企業(yè)的廣泛歡迎和使用。當前,在渦旋式制冷壓縮機中,變頻技術(shù)的應用已非常成熟。當前,全封閉渦旋式制冷壓縮機的變頻調(diào)節(jié)包括二種方式,即交流變頻方式和直流變速方式。變頻調(diào)節(jié)是為了防止多次的開機和關(guān)機,以降低這部分的經(jīng)濟損失。但是,變頻調(diào)節(jié)控制技術(shù)除了具有溫度波動小、控制精度高等優(yōu)勢,其不足在于成本較高。變頻器自身就具有耗能特點,且存在電磁干擾問題。從調(diào)節(jié)能量上講,無論是變頻技術(shù)還是數(shù)碼渦旋技術(shù),其優(yōu)勢各異。但是,從當前*上講,變頻技術(shù)比數(shù)碼渦旋技術(shù)更受人們的歡迎和青睞。

2.3替代制冷劑的研究

當前,渦旋式制冷壓縮機中的制冷劑取代包括兩項工作,

即開發(fā)CO2、開發(fā)R32R32 壓縮機。與以前的壓縮機對比來講,CO2 壓縮機具有結(jié)構(gòu)尺寸小、吸排氣壓差大等特征。CO2 渦旋式制冷壓縮機結(jié)構(gòu)方式以全封閉形式為主,排氣量與日常使用的制冷劑小很多,一般應用在汽車空調(diào)、熱泵熱水器系統(tǒng)中。

2.4 拓展運行范圍

渦旋式制冷壓縮機運行范圍拓展技術(shù)中包括補氣技術(shù)、吸氣噴液。渦旋式制冷壓縮機的壓比受渦旋盤工作溫度的影響。噴液冷卻是確保渦旋盤與軸承正常運作的主要手段。

當前,渦旋式制冷壓縮機采納了降低排氣溫度技術(shù)。在向中間級壓縮腔對制冷劑進行噴射中,壓縮功會隨之增加,在增大制冷劑的噴入比下,壓縮機的排氣溫度會隨之降低,噴入制冷劑會影響潤滑油溫度,降低其溫度,進而降低壓縮機功能的繼續(xù)增加。低溫環(huán)境中,為了使熱泵能夠繼續(xù)穩(wěn)定運作,可使用經(jīng)濟器強化熱泵在低溫環(huán)境運作中的性能。通過研究在溫度較低地區(qū)中所使用的熱泵技術(shù)后發(fā)現(xiàn),使用渦旋式制冷壓縮機經(jīng)濟系統(tǒng)能夠顯著強化熱泵制熱量,并且還能解決壓縮機排氣溫度太高這一問題。另外,使用吸氣管直接噴入液體也能夠降低吸氣的過熱度。上述冷卻內(nèi)部方法各有應用優(yōu)點和缺點,需結(jié)合實際情況,根據(jù)噴液系統(tǒng)成本較低和結(jié)構(gòu)簡單等特點,針對性選擇相應的冷卻方法,以快速完成冷卻工作。

3、渦旋式制冷壓縮機產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展方向

3.1產(chǎn)品發(fā)展方向

與轉(zhuǎn)子式壓縮機對比,渦旋式制冷壓縮機獲取的利潤較為可觀,在空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)有著廣闊的應用前景。在渦旋式制冷壓縮機一些技術(shù)越發(fā)成熟的情況下,它在熱泵行業(yè)和冷凍冷藏行業(yè)也獲得了應用。將來渦旋式制冷壓縮機將會在熱泵與冷凍冷藏領(lǐng)域中得到更加普遍的應用,也將在這些領(lǐng)域應用中挖掘出更多的應用價值。

在逐步解決轉(zhuǎn)子式壓縮機大功率機型這一技術(shù)難題下,大功率直流變頻轉(zhuǎn)子式壓縮機得到了重視和研究,已經(jīng)在我國市場中得到應用。成本上,大功率轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機具有很大的應用優(yōu)勢。但綜合對比來講,無論是大功率轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機還是渦旋式制冷壓縮機,其都有各自的優(yōu)勢和不足,應結(jié)合實際應用情況,選擇佳形式的壓縮機。渦旋式制冷壓縮機具有多臺并聯(lián)機的效能,在市場中有資格與單機頭螺桿式制冷壓縮機展開競爭。在冷凍冷藏市場中,渦旋式制冷壓縮機得到了普遍應用,在小型冷庫市場中增加顯著。

在日本,已經(jīng)開始批量生產(chǎn)CO2 渦旋式制冷壓縮機,廣泛應用于CO2 熱泵熱水器,有效解決了R32 渦旋式制冷壓縮機技術(shù)。可見,R32 渦旋式制冷壓縮機和CO2 渦旋式制冷壓縮機定會得到令人滿意的應用效果。在新能源汽車的快速發(fā)展下,電動汽車空調(diào)壓縮機市場以掩耳不及迅雷之勢得以快速發(fā)展,而以渦旋結(jié)構(gòu)為主的電動汽車空調(diào)壓縮機勢必會得到進一步發(fā)展。

3.2 技術(shù)發(fā)展方向

分析渦旋式制冷壓縮機的實際應用狀況,歸納日后幾年內(nèi)渦旋式制冷壓縮機的發(fā)展方向。

(1)提能,利用對采用渦旋式制冷壓縮機流體和結(jié)構(gòu)力學等各個學科組合而成的方法整合渦旋型線,尋求簡化加工的方法。通過研究發(fā)現(xiàn),隨著對密封要求的提高,其機械摩擦損失越低。簡言之,潤滑性能要求的高低與機械摩擦損失的大小成反比。對壓縮機平衡機構(gòu)的完善和改進,尤其是平衡軸向氣體力,可進而強化渦旋式制冷壓縮機工作的有效性和可靠性。此外,需加大力度研究變頻電機,提高其負荷能效。

(2)對結(jié)構(gòu)要求高,新型的制冷工質(zhì)對設計渦旋式制冷壓縮機結(jié)構(gòu)有著更高要求,尤其是研究R32 與CO2 渦旋式制冷壓縮機,必然會成為將來研究的重點。

(3)拓展運行領(lǐng)域,深程度研究補氣增燴技術(shù),強化拓展渦旋式制冷壓縮機運行領(lǐng)域出現(xiàn)的一些技術(shù)問題探討,尤其要探討在熱泵中的實際應用。

(4)輕量化技術(shù),在人們逐漸注重舒適性下,渦旋式制冷壓縮機中的降低噪聲技術(shù)已被重視。輕量化技術(shù)的研究從電機和材料層面著手,以推動渦旋式壓縮機輕量化技術(shù)的廣泛利用。

可見,渦旋式制冷壓縮機結(jié)構(gòu)精密,具有振動小、噪聲小、運行穩(wěn)定等優(yōu)勢。在制冷空調(diào)行業(yè)中,渦旋式制冷壓縮機有著非??捎^的應用前景。但結(jié)合實際情況來講,我國對渦旋式制冷壓縮機技術(shù)的研究起步較晚,尚有很多不完善之處。針對這種情況,我國應積極借鑒其他國家研究渦旋式制冷壓縮機的經(jīng)驗,結(jié)合我國的實際情況,有效解決我國渦旋式制冷壓縮機技術(shù)應用中存在的問題,進而推動我國社會經(jīng)濟的發(fā)展。

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