经济器开关的能级位置对螺杆压缩机性能影响的实验研究

1、前言

由于螺杆压缩机有着容量宽广、可靠性高、寿命长等优点，所以被广泛应用在制冷、冷冻、食品、石油、化工、动力、能源、矿山、冶金、建筑等诸多领域。螺杆压缩机容量范围宽广，单级的压缩比较大，适用于蒸发温度为10～-45℃甚至更低，在低温工况及变工况下，仍有较高的范围。

螺杆压缩机在使用经济器以后，在功率增加很小的情况下，制冷量会大幅度提升，使设备更加节能；同时，经济器补气还有降低压缩机排气温度等作用，在一定程度上，提高了螺杆压缩机的可靠性。

2、试验

2.1试验系统

试验设备：螺杆压缩机采用英国Howden开启式双螺杆压缩机，型号为WRVi255-130；电机采用ABB鼠笼式电机，型号为HXR450LF2；同时，机组配置卧式壳管式油分离器；蒸发器为壳管式干式蒸发器；油冷却器采用阿法拉伐，型号为CB300-132M的板式换热器；经济器采用阿法拉伐，型号为AC-500EQ-66H-F的板式换热器；蒸发器的节流元件为Danfoss热力膨胀阀，型号PHT300-2；经济器的节流元件为Danfoss热力膨胀阀PHT85-3；冷媒为R22。图1为试验设备原理图及对应的压焓图。

2.2测试装置

机组的试验台为合肥所认证的3000RT水冷试验台。在试验设备上，布置热电偶，主要为：吸排气温度、吸排气压力、经济器补气压力、载冷剂进出水温度等。

图1 经济器螺杆一级节流制冷循环系统图

3、试验数据与结果分析

试验工况：冷凝温度33℃，蒸发温度-10℃，过热度5℃。在不改变工况的情况下，改变压缩机能级及经济器开、关，测试此时螺杆压缩机制冷量、功率及COP的变化，具体数据如表1：

表1 试验工况下，不同能级及经济器开、关与压缩机制冷量、功率、COP的对应数据

根据表1数据，绘制曲线，图2为经济器开与关、压缩机能级与制冷量的关系；图3为经济器开与关、压缩机能级与功率的关系；图4为经济器开与关、压缩机能级与COP的关系；如下：

图2 经济器开关、压缩机能级与制冷量的关系

图3 经济器开关、压缩机能级与功率的关系

图4 经济器开关、压缩机能级与COP的关系

通过以上数据可以看出，随着螺杆压缩机能级的下降，制冷量、功率及COP全部下降，但并非有线性关系；制冷量的下降略接近于线性；功率的下降则为较明显的曲线下降，且功率的下降速率低于能级的下降速率；COP的下降速率在制冷量和功率之间。

对比经济器开、关的数据可以看出：

1）压缩机能级在 50%时，制冷量与输入功率几乎相同，此时经济器并不起作用；

2）能级在70%时，制冷量增加了约2%，输入功率增加了约1.8%，COP提高了约0.65%，此时经济器略有效果，但效果不明显；

3）能级在90%时，制冷量增加了约13.2%，输入功率增加了约5.5%，COP提高了约6.76%，此时经济器效果较为明显；

4）能级在100%时，制冷量增加了约16.2%，输入功率增加了约7.4%，COP提高了约7.52%，此时经济器效果更加明显。

综上所述，在实际应用中，将经济器的开启能级设定为70%较为合理，若螺杆压缩机能级低于70%，经济器几乎没有效果，不建议开启经济器。

4、结论

通过对采集螺杆压缩机在不同能级、经济器开和关的两种状态下的制冷量、功率及COP，分析了几者之间的关系。同时，根据试验数据，绘制曲线，根据曲线的整体走向，得出经济器在螺杆压缩机不同能级下对其制冷量、功率及COP的影响。

对于螺杆压缩机，在能级大于70%时，经济器的效果会随着能级的增加而增加；在能级小于70%时，经济器几乎没有效果。根据以上分析，最终得出具有指导实际应用的结论：能级70%可作为开关经济器的分界点。

（作者单位：烟台顿汉布什工业有限公司）

作者简介

李儒滨，男（1988-），本科，热能与动力工程助理工程师，主要从事工业冷冻机组产品开发设计与研究.

王艳杰，女（1985-），本科，机械设计制造及自动化助理工程师，主要从事商用空调机组产品结构设计与研究.