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制冷壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的核心和心臟。壓縮機(jī)引的能力和特征決定了制冷系統(tǒng)的能力和特征。某種意義上，制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與匹配就是將壓縮機(jī)的能力體現(xiàn)出來。因此，世界各國制冷行業(yè)無不在制冷壓縮機(jī)的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成果不斷出現(xiàn)。壓縮機(jī)的技術(shù)和性能水平日新月異。壓縮機(jī)的種類很多，根據(jù)工作原理的不同，制冷壓縮機(jī)可以分為定排量壓縮機(jī)和變排量壓縮機(jī)。
1機(jī)械概述
制冷壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的核心耗能部件，提高制冷系統(tǒng)效率的最直接有效手段是提高壓縮機(jī)的效率，它將帶來系統(tǒng)能耗的顯著降低。同時(shí)這樣還能避免僅在系統(tǒng)上采集。
  采取措施（如一味加大換熱器面積等）所造成的材料消耗的大量增加。隨著世界上能源緊缺形勢的日益嚴(yán)重，各個(gè)國家越來越重視節(jié)能工作、對耗能產(chǎn)品的效率提出了越來越高的要求。
由于各種損失，諸如摩擦、泄漏、有害傳熱、電機(jī)損失、流動(dòng)阻力、噪聲振動(dòng)等因素的存在，壓縮機(jī)工作時(shí)實(shí)際效率遠(yuǎn)低于理論效率。因此，從理論上講，任何能夠降低任意一種損失的措施都能夠提高壓縮機(jī)的效率。這一客觀事實(shí)導(dǎo)致了對壓縮機(jī)的節(jié)能研究范圍廣、方向?qū)?，研究課題與研究成果多種多樣。
  國際上對壓縮機(jī)的節(jié)能研究工作主要集中在幾個(gè)方面：研究潤滑特性、壓縮機(jī)軸承部位的摩擦特性以降低摩擦功耗、提高壓縮機(jī)效率；降低泄漏損失以提高壓縮機(jī)的效率；采用變頻或變?nèi)菁夹g(shù)通過制冷系統(tǒng)的出力與用戶負(fù)荷的最佳匹配來實(shí)現(xiàn)節(jié)能，有關(guān)這方面的內(nèi)容特別是變頻技術(shù)已相對較為成熟且廣為人知。
  氣閥的研究是一個(gè)古老的課題但也是一個(gè)永恒的課題，改進(jìn)氣閥的設(shè)計(jì)以提高壓縮機(jī)效率的研究永無止境也永有收獲。這方面的研究非常之多，從氣閥材料、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、結(jié)構(gòu)優(yōu)化到適用理論、測試方法等包羅萬象?？傊?，關(guān)于壓縮機(jī)節(jié)能方面的研究已成為制冷行業(yè)的一個(gè)首要熱點(diǎn)問題。
2發(fā)展
近年來，隨著國際制冷壓縮機(jī)行業(yè)的迅速發(fā)展，全球壓縮機(jī)市場集中度逐漸提高，領(lǐng)先的壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)通過行業(yè)整合不斷提高競爭力。
與此同時(shí)，近幾年我國制冷壓縮機(jī)行業(yè)也受下游需求帶動(dòng)而快速發(fā)展。十一五期間，我國工業(yè)制冷各大領(lǐng)域內(nèi)的制冷壓縮機(jī)成套設(shè)備國產(chǎn)化率不斷提高，冷鏈物流以及家電等領(lǐng)域?qū)χ评鋲嚎s機(jī)的需求量也不斷攀升，為中國制冷壓縮機(jī)行業(yè)的發(fā)展提供了巨大的商機(jī)。2008-2010年裝配有冷媒壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)市場需求，每年平均在500億元左右，根據(jù)成本分析估算，冷媒壓縮機(jī)的市場需求在100億元左右;裝配有冷媒離心式壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)市場容量平均在190億元左右，根據(jù)成本分析估算，冷媒離心式壓縮機(jī)的市場容量約在60億元左右。
伴隨我國十二五發(fā)展規(guī)劃的提出，國內(nèi)市場將給制冷壓縮機(jī)行業(yè)提供廣闊的發(fā)展空間，同時(shí)也為制冷壓縮機(jī)行業(yè)加快提升產(chǎn)品品質(zhì)、趕超世界水準(zhǔn)提供了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。十二五期間我國冷鏈物流領(lǐng)域的總量需求比十五、十一五期間的需求總量進(jìn)一步增加，加之工業(yè)制冷需求的快速增長以及家電市場的穩(wěn)定需求作為保障。預(yù)計(jì)十二五期間，我國制冷壓縮機(jī)市場規(guī)模將保持高于10%的速度快速增長。
目前，我國制冷壓縮機(jī)企業(yè)眾多，絕大多數(shù)從事中低端制冷壓縮機(jī)的生產(chǎn)。而生產(chǎn)螺旋式制冷壓縮機(jī)的大部分企業(yè)的主要核心零部件雙螺旋轉(zhuǎn)子(占總成本25%以上)基本依賴進(jìn)口。正是由于國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)不具備核心技術(shù)，只能提供整機(jī)產(chǎn)品，從而很大程度上抑制了國內(nèi)制冷壓縮機(jī)行業(yè)的發(fā)展。
隨著中國逐漸成為全球制造業(yè)中心，全球壓縮機(jī)制造重心也逐漸向中國大陸轉(zhuǎn)移，國際主要的壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)紛紛進(jìn)入中國市場。國際主要壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)入中國加劇了我國制冷壓縮機(jī)行業(yè)的市場競爭。
3機(jī)械分類
容積型
  容積型壓縮機(jī)是靠工作腔容積的改變來實(shí)現(xiàn)吸汽、壓縮、排汽等過程。屬于這類壓縮機(jī)的有往復(fù)式壓縮機(jī)和回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。速度型壓縮機(jī)是靠高速旋轉(zhuǎn)的T作I1"輪對蒸氣做功，壓力升高，并完成輸送蒸氣的任務(wù)。屬于這類壓縮機(jī)的有離心式和軸流式壓縮機(jī)，常用的是離心式壓縮機(jī)。它應(yīng)用比較廣泛，制造技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，而且對加工材料和加工lT藝要求較低，造價(jià)比較低，適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)廣闊的壓力范圍和制冷量要求，可維修性強(qiáng)。
  缺點(diǎn)：無法實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速，機(jī)器大而重，不容易實(shí)現(xiàn)輕量化，排氣不連續(xù)，氣流容易出現(xiàn)波動(dòng)，而且工作時(shí)有較大的振動(dòng)。由于曲軸連桿式壓縮機(jī)的上述特點(diǎn)，已經(jīng)很少有小排量壓縮機(jī)采用這種結(jié)構(gòu)形式，曲軸連桿式壓縮機(jī)大多應(yīng)用在客車和卡車的大排量空調(diào)系統(tǒng)中。
螺桿式
  螺桿式壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)式容積式壓縮機(jī)。它利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來完成蒸氣的吸入、壓縮和排氣過程。無油螺桿壓縮機(jī)在本世紀(jì)三十年代問世，主要用于壓縮空氣。后來汽缸內(nèi)噴油的螺桿式壓縮機(jī)出現(xiàn)，性能得到提高，噴油式螺桿壓縮機(jī)已是制冷壓縮機(jī)中主要機(jī)種之一。螺桿式壓縮機(jī)分為雙螺桿和單螺桿兩大類，雙螺桿壓縮機(jī)習(xí)慣上稱為螺桿式壓縮機(jī)。
變排量
變排量壓縮機(jī)可以根據(jù)設(shè)定的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)功率輸出?？照{(diào)控制系統(tǒng)不采集蒸發(fā)器m風(fēng)口的溫度信號(hào)，而是根據(jù)空調(diào)管路內(nèi)壓力變化信號(hào)來控制壓縮機(jī)的壓縮比從而自動(dòng)調(diào)節(jié)m 風(fēng)口溫度。在制冷的全過程中，壓縮機(jī)始終是工作的，制冷強(qiáng)度的調(diào)節(jié)完全依賴裝在壓縮機(jī)內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)閥來控制。當(dāng)空調(diào)管路內(nèi)高壓端壓力過高時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥縮短壓縮機(jī)內(nèi)活塞行程以減小壓縮比，這樣就會(huì)降低制冷強(qiáng)度。當(dāng)高壓端壓力下降到一定程度，低壓端壓力上升到一定程度時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥則增大活塞行程以提高制冷強(qiáng)度。
定排量
v的排氣量是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的提高而成比例提高的，它不能根據(jù)制冷的需求而自動(dòng)改變功率輸，而且對發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的影響比較大。它的控制一般通過采集蒸發(fā)器出風(fēng)口的溫度信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度，壓縮機(jī)停止工作；當(dāng)溫度升高后，壓縮機(jī)開始T二作。定排量壓縮機(jī)也受空調(diào)系統(tǒng)壓力的控制，當(dāng)管路內(nèi)壓力過高時(shí)，壓縮機(jī)停止工作。
4分類
按工作原理分類
容積型壓縮機(jī)、速度型壓縮機(jī)
按工作的蒸發(fā)溫度范圍分類
對于單級(jí)缺位壓縮機(jī)，一般可按其工作蒸發(fā)溫度的范圍分為高溫、中溫和低溫壓縮機(jī)三種，但在具體蒸發(fā)溫度區(qū)域的劃分上并不統(tǒng)一。一般的溫度范圍為：高溫制冷壓縮機(jī)：-10~10；中溫制冷壓縮機(jī)：-20~-10；低溫制冷壓縮機(jī)：-45~-20.
按密封結(jié)構(gòu)形式分類
開啟式壓縮機(jī)、封閉式壓縮機(jī)
5機(jī)械原理
活塞式壓縮機(jī)
制冷壓縮機(jī)在蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)中，把制冷劑從低壓提升為高壓，并使制冷劑不斷循環(huán)流動(dòng)，從而使系統(tǒng)不斷將內(nèi)部熱量排放到高于系統(tǒng)溫度的環(huán)境中。制冷壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的心臟，制冷系統(tǒng)通過壓縮機(jī)輸入電能，從而將熱量從低溫環(huán)境排放到高溫環(huán)境。制冷壓縮機(jī)的能效比決定整個(gè)制冷系統(tǒng)的能效比。由于環(huán)境溫度是經(jīng)常變化的，故壓縮機(jī)大部分時(shí)間是處于部分負(fù)荷狀態(tài)，因此壓縮機(jī)要具有能量調(diào)節(jié)。
  螺桿式壓縮機(jī)沒有活塞式壓縮機(jī)所需的氣缸，活塞、活塞環(huán)、汽缸套等易損部件，機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，沒有余隙容積，少量液體進(jìn)入機(jī)內(nèi)時(shí)無液擊危險(xiǎn)?？衫没铋y進(jìn)行10%～100%的無級(jí)能量調(diào)節(jié)，適用范圍廣，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，需檢修周期長，無故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)（2～5）×104h。由于使用潤滑油使機(jī)器的冷卻使用和密封性能得到改善，排氣溫度降低，即使蒸發(fā)溫度較低（-40℃）和壓縮比較高（25左右），仍然可以單級(jí)運(yùn)行，即在一定范圍內(nèi)可以代替兩級(jí)壓縮循環(huán)。但是，螺桿式制冷壓縮機(jī)的加工和裝配要求精度較高，不適宜于變工況運(yùn)行，有較大的噪音，在一般情況下，需裝置消音和隔音設(shè)備，在制冷壓縮時(shí)，需要噴加潤滑油，因而需要油泵、油冷卻器和油回收器等較多輔助設(shè)備。
在壓縮機(jī)殼體外側(cè)封閉聯(lián)通一個(gè)Helmholtz共鳴器，即由Helmholtz共鳴器的腔室通過孔頸與壓縮機(jī)殼體內(nèi)部空腔相連成，以降低壓縮機(jī)腔內(nèi)受激聲學(xué)模態(tài)的幅值。將共鳴器共振頻率調(diào)制到實(shí)際壓縮機(jī)空腔的最大受激振動(dòng)模式上，會(huì)大幅降低共振峰值和導(dǎo)致響應(yīng)頻譜的顯著改變。但是這樣會(huì)影響壓縮機(jī)外觀和在冰箱中的布置，其研究結(jié)果尚未應(yīng)用于產(chǎn)品中。
  壓縮機(jī)作為跨臨界二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)效率及可靠性影響最大的部件，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合二氧化碳超臨界循環(huán)具體特點(diǎn)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。 CO2和氨一樣，其絕熱指數(shù)K 值較高，達(dá)1.30，這可能會(huì)使壓縮機(jī)排氣溫度偏高，但由于CO2需要的壓縮機(jī)的壓比小，因此不需要對壓縮機(jī)本身進(jìn)行冷卻。正因?yàn)榻^熱指數(shù)高，壓比小，可減小壓縮機(jī)余隙容積的再膨脹損失，使壓縮機(jī)容積效率較高。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和理論研究，Jurgen SUB和Horst Kruse發(fā)現(xiàn)，往復(fù)式壓縮機(jī)有良好的油膜滑動(dòng)密封，成為CO2系統(tǒng)的首選。BOCK對其二氧化碳?jí)嚎s機(jī)排氣閥進(jìn)行了改進(jìn)，排氣改良后的二氧化碳?jí)嚎s機(jī)效率提高了7%。
剩余潤滑油量和電機(jī)端線圈繞組也會(huì)導(dǎo)致同種型號(hào)成批壓縮機(jī)聲級(jí)之間存在差異（偏離聲級(jí)平均值）。通過改變殼體外部支承來增加扭轉(zhuǎn)剛度，且減小振動(dòng)面；噪聲研究的復(fù)雜性要求研究者具有較強(qiáng)的理論素質(zhì)、要求企業(yè)具有較好的技術(shù)基礎(chǔ)、并且需要較大的投資和較長的時(shí)間。這方面是中國壓縮機(jī)企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)之一，基本上處于定性的實(shí)驗(yàn)研究階段，伴隨著很大的隨意性和偶然性。
  基于環(huán)保要求的新制冷劑的應(yīng)用也是制冷壓縮機(jī)行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)問題，隨著用于冰箱產(chǎn)品的R22制冷劑替代工作的結(jié)束，新制冷劑壓縮機(jī)的研究主要集中在空調(diào)行業(yè)。除了已比較成熟的R410A、R407C方面的研究外，最大的熱點(diǎn)問題是二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的研究。由于二氧化碳系統(tǒng)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的壓臨界循環(huán)系統(tǒng)，壓縮機(jī)的軸封設(shè)計(jì)要求比原有壓縮機(jī)高得多，壓縮機(jī)的軸封泄漏在一段時(shí)間內(nèi)仍將是阻礙其實(shí)用化的主要原因。
6機(jī)械研制
制冷壓縮機(jī)
  研制一臺(tái)制冷壓縮機(jī)包括多方面的內(nèi)容：氣動(dòng)熱力計(jì)算、強(qiáng)度與振動(dòng)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各種材料的選擇、加工制造工藝設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)、以及驅(qū)動(dòng)型式選擇等。其中的難重點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：
葉輪的設(shè)計(jì)
  轉(zhuǎn)子作為制冷壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件，其核心部分為葉輪.現(xiàn)在國內(nèi)外各大離心機(jī)廠家均采用三元流方法進(jìn)行葉輪設(shè)計(jì)。三元流方法要求設(shè)計(jì)人員具備數(shù)值模擬、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、流體機(jī)械內(nèi)部流場理論等非常專業(yè)的知識(shí).國內(nèi)公司技術(shù)人員大部分不具備這些專業(yè)知識(shí)，要設(shè)計(jì)高效的三元葉輪，只有和高?？蒲袡C(jī)構(gòu)合作。
葉輪的加工制作
以三元流理論設(shè)計(jì)的葉輪葉片形狀一般為空間曲面，葉片及葉輪的加工成型是制造的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。對于三元葉輪，常用的加工方法主要有兩種：
1）三體焊形式：也就是說輪盤、葉片、輪蓋分別加工.這種加工方法對設(shè)備要求比較簡單，輪盤、輪蓋只需要車出外形就夠了。葉片加工要麻煩一些，首先要利用三坐標(biāo)機(jī)床銑出葉片模具，然后將下好料的葉片進(jìn)行熱處理，壓型得到所需的葉片形狀.最后將葉片焊接到輪盤上，再將輪蓋焊好。這樣的話需要的設(shè)備大概是三坐標(biāo)銑床、熱處理爐、油壓機(jī)以及其他所需的一些常規(guī)設(shè)備，所需投資比較低，更適合開始做。
2）整體銑制：也就是輪盤和葉片是在一起利用多坐標(biāo)設(shè)備進(jìn)行整體銑制而得到一個(gè)半開式葉輪.為避免干涉，目前國際上對這種葉輪的加工大都是利用五坐標(biāo)加工中心進(jìn)行。一臺(tái)五坐標(biāo)設(shè)備大概從幾百萬到上千萬不止，成本非常高.以加工600mm葉輪為例，國內(nèi)五軸床大概要350萬人民幣，進(jìn)口五軸床大概要480萬人民幣，通過四坐標(biāo)機(jī)床旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傾斜實(shí)現(xiàn)三元葉輪的四坐標(biāo)整體銑制，如果葉片稠度比較大，干涉問題在四坐標(biāo)上就不可避免。四坐標(biāo)的設(shè)備相對比較便宜，大概100多萬人民幣。
轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算
臨界轉(zhuǎn)速是設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)要考慮的一個(gè)重要因素，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要避開臨界轉(zhuǎn)速，臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算一般采用普洛爾法，市場上有專門計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速的軟件，也可以自己開發(fā)計(jì)算軟件。
防喘振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
由制冷壓縮機(jī)的工作機(jī)理可知，喘振是離心機(jī)所固有的性質(zhì)，不可消除，但可通過有效途徑加以避免，離心式制冷壓縮機(jī)發(fā)生喘振的原因：流量過低及冷凝壓力過高.喘振對機(jī)組的危害相當(dāng)大，須認(rèn)真設(shè)計(jì)防喘振系統(tǒng)。
滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)
制冷壓縮機(jī)一般采用增速齒輪，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般都在5000RPM以上，都采用滑動(dòng)軸承，滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)也是研制離心機(jī)的一個(gè)重點(diǎn)。
7機(jī)械特點(diǎn)
1、絕大多數(shù)全封閉活塞式壓縮機(jī)制冷量不超過0.5KW，主要應(yīng)用于家用電冰箱/冷凍柜和小型商用制冷設(shè)備。
2、渦旋式壓縮機(jī)制冷量范圍為0.75～15KW（不包括特殊型號(hào)），并且多數(shù)在3～5KW之間，最多應(yīng)用是在小型家用空調(diào)、商用空調(diào)系統(tǒng)中。此類壓縮機(jī)不用于零下5度的制冷工況。
3、離心式制冷壓縮機(jī)主要用于空調(diào)工況的冷水機(jī)組。
4、螺桿式壓縮機(jī)單機(jī)制冷量在30kw-1500kw，可用于冷庫、人造冰場、冷水機(jī)組中。
5、半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)用途廣泛，單機(jī)制冷量從3kw-100kw，同時(shí)可以多機(jī)頭并聯(lián)使用，因此可提供制冷量范圍從3kw-1000kw，多工況使用，既可用于制冷工況，又可以適用于空調(diào)工況。
6、開啟活塞式制冷壓縮機(jī)只常用于冷庫，極少數(shù)空調(diào)工況的冷水機(jī)組。
8機(jī)械應(yīng)用
  目前中國制冷壓縮機(jī)組的大部分市場主要由歐日美一些制冷企業(yè)所占據(jù)。隨著社會(huì)的發(fā)展，用戶需要的冷量越來越高，另外由于節(jié)能的要求使得離心機(jī)組具有越來越廣的市場。
  隨著能源的形式日趨緊張，節(jié)能降耗是產(chǎn)品發(fā)展的一大趨勢。另外由于中國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，建筑能耗不斷增加，具有最高性能系數(shù)的離心冷水機(jī)組無疑將成為市場的熱點(diǎn)，近年來離心冷水機(jī)組的銷量不斷提高。
9機(jī)械故障
制冷壓縮機(jī)排氣溫度過高的原因有：
曲軸連桿式壓縮機(jī)
曲軸連桿式壓縮機(jī)
⑴ 壓縮機(jī)汽缸中余隙過大。
⑵ 壓縮機(jī)中吸、排氣閥門、活塞環(huán)損壞。
⑶ 壓縮機(jī)安全旁通閥泄漏。
⑷ 壓縮機(jī)吸氣溫度過高。
⑸ 壓縮機(jī)汽缸中潤滑油中斷。
⑹ 壓縮機(jī)吸氣壓力過低或吸氣閥開的過小。
⑺ 壓縮機(jī)吸氣管道或過濾器有堵塞現(xiàn)象，隔熱層保溫層損壞。
⑻ 壓縮機(jī)回氣管道中阻力過大，氣體流動(dòng)速度慢易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，致使排氣溫度升高。
⑼ 制冷壓縮機(jī)冷凝壓力過高；冷凝器中有油垢或水垢等。
⑽ 壓縮機(jī)缸蓋冷卻水套水量不足；或冷卻水溫度過高。
⑾ 壓縮機(jī)的制冷能力小于庫房設(shè)備能力，如蒸發(fā)面積過大。
⑿ 壓縮機(jī)排氣管道中阻力過大。
⒀ 制冷壓縮機(jī)節(jié)流閥開啟度過大或堵塞。

⒁ 壓縮機(jī)自身效率差。

⒂氨液分離器安裝高度過低。

冷水機(jī)

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制冷壓縮機(jī)的工作原理

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