制冷壓縮機第四章

1、第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機第四章第四章第四章第一節(jié) 工作過程和結(jié)構(gòu)特點第四章第四章第四章第四章第四章第四章 汽缸 偏心軸 滾動轉(zhuǎn)子 滑片 排氣閥 彈簧 外殼等一、概述結(jié)構(gòu)組成第四章第四章第四章 轉(zhuǎn)子沿氣缸內(nèi)壁滾動，與氣缸間形成一個月牙形的工作腔，滑片靠彈簧的作用力使其端部與轉(zhuǎn)子緊密接觸，將月牙形工作腔分隔為兩部分，滑片隨轉(zhuǎn)子的滾動沿滑片槽道作往復(fù)運動。 端蓋與氣缸內(nèi)壁、轉(zhuǎn)子外壁、滑片及轉(zhuǎn)子與氣缸切線(點)構(gòu)成封閉的氣缸容積，即基元容積。 基元容積大小隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化，是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的函數(shù)。容積內(nèi)氣體壓力隨基元容積大小而改變，從而完成壓縮機的工作過程。基元容積第四章第四章第四章 利用一個偏心圓筒形轉(zhuǎn)

2、子在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動改變工作容積，實現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排出。工作原理第四章第四章第四章二、壓縮機工作過程=2+= 2=4-=2+=4-再度壓縮再度壓縮 ：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角幾個特征角 吸氣孔口后邊緣角 （順旋轉(zhuǎn)方向）可構(gòu)成吸氣封閉容積=時吸氣開始 ，大小影響吸氣開始前吸氣腔中的氣體膨脹，造成過度低壓或真空。 吸氣孔口前邊緣角 造成在壓縮過程開始前吸入的氣體向吸氣口回流，導(dǎo)致輸氣量下降。為減少的不利影響，通常3035。 排氣孔口后邊緣角 影響余隙容積的大小，通常3035。 排氣孔口前邊緣角 構(gòu)成排氣封閉容積，造成氣體再度壓縮。 排氣開始角 開始排氣時基元容積內(nèi)氣體壓力略高于排氣管中壓力，以克服排氣閥阻力頂開排

3、氣閥。第四章第四章第四章過程過程轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角壓力變化壓力變化基元容積基元容積準(zhǔn)備過程0 1-2,從最大降至0 0 吸氣過程 2p3-4, Ps0ab, 從0升至Vmax氣體倒流 2p 2p + 4-5,Ps0bb,減少 V 壓縮過程 2p + 2p + 5-6,從Ps0升至Pdkb c排氣過程 2p + 4p-g6-7 Pdkcd余隙容積氣體膨脹過程 4p-g 4p 7-8,Pdk降至Ps0再壓縮過程 4p 4p8-1, 壓力急劇上升，超過Pdk工作過程第四章第四章第四章工作容積與氣體壓力隨轉(zhuǎn)角工作容積與氣體壓力隨轉(zhuǎn)角的變化的變化氣體壓力氣體壓力-轉(zhuǎn)角曲線轉(zhuǎn)角曲線基元容積基元容積-轉(zhuǎn)角曲線轉(zhuǎn)角曲線

4、圖4-3Ps0PdkVmax2p + vd ,4p - g第四章第四章第四章工作過程總結(jié) 氣體的吸氣、壓縮、排氣過程是在轉(zhuǎn)子的兩轉(zhuǎn)中完成，但因轉(zhuǎn)子切點與滑片兩側(cè)的兩個腔同時進行吸氣、壓縮、排氣的過程，故可以認(rèn)為壓縮機一個工作循環(huán)仍是在一轉(zhuǎn)中完成的。 特征角、對壓縮機的性能有影響。和角分別決定吸、排氣封閉容積的大?。唤侵苯佑绊懪艢饬?，它的存在使達最大基元面積( =2)后，基元面積在與吸氣孔口相連通的情況下再次縮小(=22+)，產(chǎn)生吸氣倒流；角表示余隙容積的大小。在結(jié)構(gòu)設(shè)計可能的前提下，、 應(yīng)盡可能小。第四章第四章第四章 主要結(jié)構(gòu)形式: 小型全封閉式 臥式：主要用于冰箱、冷柜 立式：主要用于空調(diào)器

5、三、主要結(jié)構(gòu)形式及特點 立式全封閉滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機結(jié)構(gòu) 吸氣由機殼下部接管直接進入氣缸，吸氣管上裝有氣液分離器，潤滑油經(jīng)下部彎管小孔被吸入氣缸。高壓氣體直接排入機殼中。外殼還裝有過載保護器，內(nèi)部無減振機構(gòu)，潤滑系統(tǒng)靠離心和壓差供油。 第四章第四章第四章優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單，零部件幾何形狀簡單，便于加工及流水線生產(chǎn)； 體積小，質(zhì)量輕，與同工況往復(fù)式比較，體積、重量可減少4050； 易損件少，運轉(zhuǎn)可靠； 效率高， 因為沒有吸氣閥故流動阻力小，且吸氣過熱小，在制冷量為3kW以下場合使用時尤為突出。缺點： 只利用了氣缸的月牙形空間，氣缸容積利用率低 ； 滑片作往復(fù)運動，依然是易損零件； 存在不平衡的旋轉(zhuǎn)質(zhì)

6、量，需要平衡質(zhì)量來平衡。 特點第四章第四章第四章四、目前發(fā)展趨勢 變頻壓縮機的發(fā)展 采用變頻調(diào)速技術(shù)進行能量調(diào)節(jié)，使制冷量與系統(tǒng)負(fù)荷協(xié)調(diào)變化，使機組在各種負(fù)荷條件下都具有較高能效比。具有節(jié)能、舒適、啟動快速、溫控精度高、易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。（圖4-6由交流變頻式電動機驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)，依靠電源頻率變化使電動機轉(zhuǎn)速變化，達到連續(xù)調(diào)節(jié)制冷能力的目的。） 雙缸滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的發(fā)展 雙缸滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的兩個氣缸相差180對稱布置，可使負(fù)荷扭矩變化趨于平緩，廣泛用于較大功率場合。（圖4-8） 提高壓縮機的經(jīng)濟性及可靠性 借助計算機對壓縮機工作過程進行性能仿真，對主要部件如軸承、滑片、滾動轉(zhuǎn)子、排氣閥

7、等結(jié)構(gòu)進行特性分析及噪聲、振動的仿真，可對壓縮機的經(jīng)濟性和可靠性、噪聲和振動進行預(yù)測，對滿足各種要求的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機進行優(yōu)化設(shè)計。 對降低噪聲提出更高要求 減少曲軸及軸承的振動，改進壓縮機與機殼的連接系統(tǒng)，開發(fā)各種新型消聲結(jié)構(gòu)和排氣閥等。 第二節(jié) 主要熱力性能參數(shù)第四章第四章第四章第四章第四章第四章輸氣量及其影響因素理論輸氣量（汽缸工作容積與轉(zhuǎn)速的乘積）實際輸氣量0.90.7 vhltpvvvtvvaqqpvtnVq60(m3/h)(m3/h) 容積效率表征汽缸工作容積的利用程度，反映由于余隙容積、吸氣阻力、吸氣加熱、氣體泄漏和吸氣回流造成的容積損失，其值大于往復(fù)式壓縮機。（回流系數(shù)）第四章

8、第四章第四章影響輸氣量的因素容積系數(shù)v 余隙容積的組成： 轉(zhuǎn)子與氣缸的切點T 達到4p-g位置時,存有高壓氣體的氣缸容積Vc； 排氣閥下方排氣孔的容積； 排氣孔入口處氣缸被削去部分的容積。壓力系數(shù)p ：表征吸氣壓力損失對輸氣量造成的影響；溫度系數(shù)T ：反映由于吸入氣體被加熱造成輸氣量的減少；泄漏系數(shù)f ：表征氣缸中氣體泄漏對輸氣量造成的影響；回流系數(shù) h ：回流使輸氣量減少。第四節(jié) 輸氣量調(diào)節(jié)第四章第四章第四章第四章第四章第四章 一、變頻調(diào)節(jié) 二、旁通調(diào)節(jié) 三、多機并聯(lián)調(diào)節(jié)輸氣量調(diào)節(jié)方法第四章第四章第四章一、 變頻調(diào)節(jié) 具有節(jié)能、舒適、啟動快速、溫控精度高和易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。 啟動時壓縮機

9、高速運轉(zhuǎn)，快速接近暖房設(shè)定溫度，當(dāng)室內(nèi)溫度趨向適合溫度時，壓縮機低速運轉(zhuǎn)，可減少開停次數(shù)，并使室溫變化很小，達到既節(jié)能又舒適的目的。 包括交流變頻器調(diào)速和 直流變頻器調(diào)速。采用變頻調(diào)節(jié)的熱泵空調(diào)機運行特性采用變頻調(diào)節(jié)的熱泵空調(diào)機運行特性第四章第四章第四章 變頻器是使交流電頻率發(fā)生連續(xù)變化的裝置。它首先通過整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后再通過逆變器將直流電經(jīng)控制電路轉(zhuǎn)換成頻率可變的交流電； 變頻器有電流源型和電壓源型，又根據(jù)控制電路調(diào)制方式分為脈寬調(diào)制方式（PWM方式）和脈幅調(diào)制方式(PAM方式），當(dāng)前空調(diào)器用制冷壓縮機的電動機變頻器多采用電壓源型PWM方式。 1、 交流變頻器調(diào)速交流變頻器第

10、四章第四章第四章交流變頻器的工作過程 溫度傳感器測出房間溫度及換熱器溫度送入微機，經(jīng)運算后將信息送入數(shù)字信號控制電路進行波形成型處理，然后送入逆變器，將由整流器送來的直流電轉(zhuǎn)換為頻率可變的交流電，去驅(qū)動感應(yīng)電動機。 當(dāng)傳感器測出的冷房溫度大于設(shè)定溫度，則經(jīng)微機運算再通過數(shù)控電路，使逆變器輸出的交流電頻率升高，電動機轉(zhuǎn)速增加，制冷量增大，冷房溫度降低至設(shè)定值，完成能量調(diào)節(jié)。 第四章第四章第四章交流變頻器調(diào)速感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速n與交流電輸入頻率的關(guān)系為: 假定s為常量，改變交流電的頻率就可以改變電動機轉(zhuǎn)速，壓縮機的輸氣量與電動機的轉(zhuǎn)速成正比，若交流電頻率連續(xù)變化，則轉(zhuǎn)速連續(xù)變化，從而實現(xiàn)了輸氣量的連

11、續(xù)調(diào)節(jié)、達到了制冷量連續(xù)調(diào)節(jié)的目的。該方法空調(diào)工作功率的變化呈階梯性變化，一般只分為幾檔。第四章第四章第四章2、 直流變頻器調(diào)速 采用直流變頻器將50Hz或60Hz固定頻率的交流電轉(zhuǎn)變成直流電，對直流電動機進行調(diào)速，省卻了交流變頻器又將直流變成交流的麻煩，使電器元件減少； 直流變頻呈線性平滑的變化，空調(diào)工作時可在功率范圍內(nèi)任意遞增或遞減，空調(diào)功率可隨溫度出現(xiàn)精確變化，故更省電； 直流變頻壓縮機的電動機轉(zhuǎn)子采用稀土永磁材料制成（永磁無刷直流電動機），定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子永磁磁場直接作用，實現(xiàn)壓縮機運轉(zhuǎn)，可通過改變供給電機的直流電壓來改變電機轉(zhuǎn)速（調(diào)整電樞電壓法），為得到可調(diào)整的直流電源，廣泛采

12、用脈寬調(diào)制系統(tǒng)（PWM系統(tǒng)）。 直流變頻壓縮機不存在定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的電磁感應(yīng)作用，克服了交流變頻壓縮機的電磁噪音與轉(zhuǎn)子損耗，具有比交流變頻壓縮機效率高與噪音低特點，直流變頻壓縮機效率比交流變頻壓縮機高10%-30%，噪音低510 dB 。第四章第四章第四章 無刷直流電動機由直流電源供電，在結(jié)構(gòu)上沒有電刷和換向器，其繞組里的電流變化（通、斷和方向）是通過電子換向器（控制器）實現(xiàn)的，電流以方波形式變化。 永磁無刷直流電動機的電動機轉(zhuǎn)子采用稀土永磁材料制成，其結(jié)構(gòu)形式與無刷直流電動機一樣，但其繞組電流按正弦規(guī)律變化。無刷直流電動機第四章第四章第四章無刷直流電動機的工作原理第四章第四章第四章3、

13、變頻調(diào)節(jié)給壓縮機帶來的問題 壓縮機高速運轉(zhuǎn)時： 運動部件的磨損增加； 氣體流經(jīng)排氣閥的流動損失增加，并導(dǎo)致排氣閥片產(chǎn)生延 遲關(guān)閉，閥片壽命降低； 潤滑油循環(huán)率隨轉(zhuǎn)速增加而增加； 各種雜質(zhì)隨潤滑油進入運動部件間隙中，引起部件損傷； 噪聲增加。 壓縮機低速運轉(zhuǎn)時：導(dǎo)致泄漏量增加 壓縮機振動隨轉(zhuǎn)速變化加劇 第四章第四章第四章 1、單缸機旁通調(diào)節(jié) 在壓縮腔設(shè)置旁通孔D，使一部分被壓縮氣體返回吸氣腔，其輸氣量調(diào)節(jié)范圍一般在100%70%，由旁通孔位置決定。 2、雙缸機旁通調(diào)節(jié) 電磁控制閥10控制左缸中被壓縮的氣體引入右缸，使卸載閥13動作，關(guān)閉右缸吸氣孔口8，右缸進入空運轉(zhuǎn)，壓縮機輸氣量減少一半，達到調(diào)

14、節(jié)負(fù)荷的目的。二、 旁通調(diào)節(jié)第四章第四章第四章 當(dāng)需要的制冷量（或制熱量）變化范圍較大時，采用多臺壓縮機并聯(lián)進行制冷量調(diào)節(jié)是比較高效、經(jīng)濟的調(diào)節(jié)方式，并且可以減少單臺壓縮機的停機次數(shù)，延長壓縮機的壽命； 多機并聯(lián)運行按制冷量大小的需要，可以只運行一臺，也可以多臺全部同時運行。三、多機并聯(lián)調(diào)節(jié)第四章第四章第四章雙作用滾動活塞壓縮機傳統(tǒng)的滾動活塞壓縮機壓縮轉(zhuǎn)矩波動大，導(dǎo)致機器振動大、壓縮機配管容易損壞。為解決這一問題，提出了氣缸內(nèi)具有兩個工作室的雙作用滾動活塞壓縮機。q 工作原理工作原理雙作用滾動活塞壓縮機是在普通滾動活塞壓縮機滑板的對稱位置上，再增加一個滑板（包括滑板彈簧）。每個滑板的兩側(cè)都開有

15、吸、排氣孔口。兩個滑板將氣缸與滾動活塞間的月牙空間分為三部分，即有三個工作腔：吸氣腔、壓縮腔、中間腔。針對每個工作腔而言，主軸旋轉(zhuǎn)一圈半才完成一個完整的工作循環(huán)；對整個壓縮機來說，三個工作腔同時工作，主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)排氣兩次。 第四章第四章第四章擺動轉(zhuǎn)子壓縮機的工作原理 滾動活塞與滑板做成一整體零件，稱為擺動轉(zhuǎn)子，安裝在氣缸內(nèi)。 擺動轉(zhuǎn)子由滾環(huán)和擺桿兩部分組成，滾環(huán)套在主軸的偏心輪上，主軸的旋轉(zhuǎn)中心與氣缸的幾何中心重合； 擺桿在圓柱形導(dǎo)軌中能自由地上下滑動，并隨導(dǎo)軌左右擺動。當(dāng)滾動活塞在汽缸內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動時，擺桿作左右搖擺運動。第四章第四章第四章擺動轉(zhuǎn)子壓縮機的特點q 擺動轉(zhuǎn)子壓縮機將滾環(huán)和擺桿做成一體后，使二者之間不存在密封和潤滑問題，也不需設(shè)滑板彈簧。適合用于使用替代工質(zhì)的制冷系統(tǒng)，因為與HFC配用的酯類