浅谈制冷压缩机的原理及发展

【摘 要】本文简单介绍螺杆式制冷压缩机，涡旋式制冷压缩机和离心式制冷压缩机的工作原理和主要的生产商及其发展。

【关键词】压缩机；工作原理；发展

1.螺杆式制冷压缩机

1.1螺杆式制冷压缩机工作原理

双螺杆制冷压缩机双螺杆制冷压缩机是一种能量可调式喷油压缩机。它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠机体内的一对相互啮合的阴阳转子旋转时产生周期性的容积变化来实现，一般阳转子为主动转子，阴转子为从动转子。常规采用：径向和轴向均为滚动轴承；开启式设有油分离器、储油箱和油泵；封闭式为差压供油进行、喷油、冷却和驱动滑阀容量调节之活塞移动。吸气过程：气体经吸气口分别进入阴阳转子的齿间容积。

压缩过程：转子旋转时，阴阳转子齿间容积连通（V型空间），由于齿的 互相啮合，容积逐步缩小，气体得到压缩。排气过程：压缩气体移到排气口，完成一个工作循环。

1.2单螺杆制冷压缩机

利用一个主动转子和两个星轮的啮合产生压缩。它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠转子、星轮旋转时产生周期性的容积变化来实现的。转子齿数为六，星轮为十一齿，主要部件为一个转子、两个星轮、机体、主轴承、能量调节装置，容量可以从10%-100%无级调节及三或四段式调节。

压缩原理：吸气过程：气体通过吸气口进入转子齿槽，随着转子的旋转，星轮依次进入与转子齿槽啮合的状态，气体进入压缩腔（转子齿槽曲面、机壳内腔和星轮齿面 所形成的密闭空间）。

压缩过程：随着转子旋转，压缩腔容积不断减小，气体随压缩直至压缩腔前沿转至排气。

排气过程：压缩腔前沿转至排气口后开始排气，便完成一个工作循环。由于星轮对称布置，循环在每旋转一周时便发生两次压缩，排气量相应是上述一周循环排气量的两倍。

螺杆式制冷压缩机的结构特点与优点：零部件少，易损件少，可靠性高；操作维护方便，没有不平衡惯性力，运转平稳安全，振动小；具有强制输气的特点，排气量几乎不受排气压力的影响，工况适应性强； 螺杆压缩机的转子齿实际上是有间隙的，因此对湿行程不敏感，能耐液击；排气温度低，可以较高压比的工况下运行，可实现制冷量的无级调节，采有滑阀机构，使制冷量可从15%―100%进行无级调节，节省运行费用；容易实现自动化，可实现远程通信。

螺杆式制冷压缩机最新技术进展和主要生产商：

螺杆式压缩机的主要应用场合是中、高容量的空调设备，如冷水机组和空气源热泵冷水机组。压缩机半数是在60～150hp（45～110kW）范围。约80%的机组是双螺杆形式，其余的是单螺杆形式。开利曾经成功地开发了三螺杆压缩机。主要的双螺杆压缩机制造商是比泽尔、汉钟、复盛、日立、特灵、开利、约克、莱福康、富士豪和顿汉-布什。单螺杆型压缩机。由一个小集团的制造商生产，包括麦克维尔（大金）、美国的韦尔特、英国的J&E Hall （大金）、日本的三菱电机和大金。中国是最大的生产基地同时也是发展最快的地区，其次是美国和欧洲。东亚和日本具有相似的生产水平。

2.涡旋式制冷压缩机

2.1涡旋式制冷压缩机原理

涡旋式压缩机的关键工作部件包括一个；固定涡旋体和与之啮合的、相对运动的运动涡旋体。动、静涡旋体的型线均是螺旋形，动盘相对静盘偏心并相差180度对置安装，理论上它们会在轴向的几条直线上接触，涡旋体型线的端部与相对的涡旋体底部相接触，于是在动、静盘间形成了一系列的月牙形空间，即基元容积。在动盘以静盘中心为旋转中心并以一定的旋转半径作无自转的回转平动时，外圈月牙空间便会不断向中心移动，使基元容积不断缩小，同时在其外侧未封闭的基元容积则不断扩大。每个基元容积的变化过程是类似的，公有相位角的差异。

2.2涡旋式制冷压缩机的结构特点与优点

效率高.涡旋式压缩机的吸气、压缩、排气过程是连续单向进行，因而吸入气体的有害过热小；相邻工作腔间的压差小，气体泄漏少；没有余隙容积中气体的膨胀过程，容积效率高，通常高达95%以上；动涡旋体上的所有点均以几毫米的回转半径作同步转动，所以运动速度低，摩擦损失小；没有吸气阀，也可以不设置排气阀，所以气流的流动损失小。涡旋式压缩机的效率比往复式约高10%。力矩变化小，振动小，噪声低。因涡旋式压缩机的压缩过程较慢，一对涡旋体中几个月牙空间可同时进行压缩过程，故使曲轴转矩变化小，涡旋式的转矩仅为滚动转子式和往复式的1/10，压缩机运转平稳；又因为涡旋式压缩机吸气、压缩、排气是连续进行的，所以进排气的压力脉动很小，于是振动和噪声都小。结构简单、体积小、重量轻、可靠性高

涡旋式制冷压缩机最新技术进展和主要生产商：

2008年用于空调器的涡旋式压缩机的市场规模据估计为1250万台。谷轮无疑是市场的领导者，它的产量为全球需求量的二分之一以上。它首先在2000年将它的数码涡旋式系统引入到亚洲三星DVM多联空调系统中。从欧洲来的两家压缩机巨头，比泽尔和丹佛斯近年来也继续扩大了生产。比泽尔在纽约的锡拉丘兹启动了美国工厂生产用于工业空调和制冷设备的涡旋式压缩机。丹佛斯在2006年从布里斯托获得了涡旋式压缩机技术以扩大其产品序列。

3.离心式制冷压缩机

3.1离心式制冷压缩机原理

离心式压缩机的主要部件有叶轮、主轴、平衡盘。蒸气在压缩机的轴向吸气口吸人，而进入高速旋转叶轮中，在离心作用下，蒸气经叶轮中由叶片组成的流道，从中心流向周边，这时压力上升，蒸气的绝对速度增大。蒸气经叶轮后进人扩压器中，使蒸气减速，压力升高。经过扩压器的蒸气汇集到蜗壳中，再由排气口排出。

离心式制冷压缩机的结构特点与优点： 结构简单，工作可靠，几乎没有易损件，连续工作周期长。机组运转的自动化程度高，可实行制冷量的无级调节。离心式压缩机由于运转时剩余的惯性力极小，运转平稳，因而对基础要求低。易于实行多级压缩和节流，把制冷剂蒸气引人压缩机中间级时，可得到完全的中间冷却，并可在各蒸发器中得到儿种蒸发温度，以满足某些工艺的要求。对大型的低温机组，可以采用经济性高的工业汽轮机直接拖动，这对有废热蒸汽的工业企业来说，经济性更高。外形尺寸小、质量小、占地面积小，价格也便宜。在相同制冷量的情况下，活塞式压缩机与离心式压缩机相比，前者的质量是后者的5～8倍，前者占地面积比后者多1倍。易损件少，因而工作可靠，维护费用低。无往复运动，故运转平稳、振动小、基础简单、噪声小。 制冷量可以经济地实现无级调节。

3.2离心式制冷压缩机最新技术进展和主要生产商

离心式压缩机通常应用在大容量空调系统。所生产的离心式压缩机是全部用于冷水机组的，它们大部分是由制造商用来生产自己的冷水机组。特灵、约克和开利生产了全部离心式压缩机的四分之三。日本的三菱重工、日立和荏原生产高效率的压缩机。韩国的LSMtron和Finetec Century也为他们自己的冷水机组生产离心式压缩机。两家主要的中国空调器制造商，格力和美的，也已经开始离心式压缩机和冷水机组的生产。丹佛斯Turbocor增加了独特的小型离心式压缩机（50～100hp级）（37～75kW）的生产以进入螺杆式冷水机组的范围。

开利是第一家HVAC&R（供暖通风空调与制冷）制造商，它提供对环境负责的R134a离心式压缩机，并正在响应对大容量机器的较快增长的市场扩展它的容量范围特灵在标准的R134a产品之外提倡R123压缩机以保持它的独特地位。特灵以它的与电动机直联的3级叶轮-转子声称能够获得最高性能系数。此外，该公司已经提出了一种高性能、无油的选择方案。

在中国，美的和格力各自推出了他们的离心式压缩机和冷水机组。所有冷水机组的主要部件，从离心式压缩机、微电脑控制系统和主电劝机到热交换器都在中国设计与制造。东元（台湾地区）和FinetecCentury已经建立了青岛东元世纪制冷科技公司。■