渦旋式汽車空調壓縮機簡介

南京奧特佳冷機有限公司渦旋式汽車空調壓縮機簡介渦旋式壓縮機是自上世紀八十年代發(fā)展起來的一種高效率、低噪音、高可靠性壓縮機。憑借著這些優(yōu)點，渦旋式壓縮機在制冷行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。目前已經(jīng)廣泛的應用于家用空調，中央空調、汽車空調，空氣壓縮等各個領域。在汽車空調領域中，渦旋式壓縮機被稱為第三代壓縮機，正在以其獨特的性能優(yōu)勢逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的斜盤式壓縮機和旋轉式壓縮機。渦旋式壓縮機在制冷系統(tǒng)中的卓越性能表現(xiàn)，使得時隔20年的今天，它依然是專家學者研究的熱點。從家用空調認識渦旋式壓縮機1、認識渦旋式壓縮機國內大部分用戶對渦旋式壓縮機的認識，可能首先是從家用空調開始的。家用空調壓縮機經(jīng)歷了活塞式、旋轉式、渦旋式等幾個發(fā)展階段?；钊?、旋轉式壓縮機目前多用于窗機、分體機等匹數(shù)較低的機型。而柜機由于其系數(shù)較高，活塞式、旋轉式壓縮機已不能充分滿足其整機匹配的需要，只有采用渦旋式壓縮機才能保持較高的熱效率和能效比。2、渦旋式壓縮機的優(yōu)點渦旋式壓縮機的能效比高（高效率），意味著與其他壓縮機相比，在提供相同制冷量的情況下，渦旋式壓縮機耗功要小得多，也就是節(jié)能，對于家用空調而言就是省電。渦旋式壓縮機的另一個優(yōu)點就是噪音低，一般比活塞式壓縮機低3～5dB(A)，是家用靜音空調的基礎。渦旋式壓縮機的再一個優(yōu)點就是可靠性高。設計原理和較少的零部件為其高可靠性提供了充分的保證。功耗、噪音、可靠性是用戶對家用空調選擇的重要依據(jù)。由于渦旋式壓縮機具有的高能效比、低噪音和高可靠性等諸多優(yōu)點，渦旋式壓縮機已經(jīng)越來越多的被用于家用空調系統(tǒng)和中央空調系統(tǒng)。在中、大型中央空調機組上，一個明顯的趨勢就是應用螺桿和渦旋技術?；钊麢C在3年前還處于主導地位，現(xiàn)在的市場份額卻急劇下降到10%左右。世界上第一臺渦旋式壓縮機于1983年由日立發(fā)明制造，在世界上被公認為渦旋式壓縮機的“鼻祖”。其專利變頻渦旋式壓縮機及其一直領先的制造技術在日本被公認為該領域的標志。家用空調的節(jié)能技術主要有變頻系統(tǒng)和數(shù)碼渦旋系統(tǒng)。例如日立采用的變頻渦旋系統(tǒng)和美國谷輪公司擁有的數(shù)碼渦旋系統(tǒng)。如果將我國的空調全部換成變頻空調，則空調的平均年效率至少提高30%，每年可為國家節(jié)約480億元。而數(shù)碼渦旋技術每年又可比變頻系統(tǒng)節(jié)能40%，其節(jié)能的效果可想而知。3、發(fā)展和趨勢通過以上介紹可以知道，渦旋式壓縮機及其控制技術已經(jīng)被越來越多的使用在家用或中央空調系統(tǒng)中。正是由于市場的這種發(fā)展趨勢，美國谷輪公司已在蘇州投資興建年產(chǎn)100萬臺的柔性渦旋壓縮機廠，已正式投產(chǎn)。該廠與谷輪在美國本土上的幾家工廠規(guī)模相當，同屬于全世界最大的渦旋壓縮機制造廠。其產(chǎn)品將供應中國和亞太地區(qū)幾乎所有的主要家用空調制造商。汽車空調壓縮機的發(fā)展汽車空調壓縮機的幾個發(fā)展階段：①．活塞式壓縮機在汽車空調上使用的主要是斜盤式（活塞）壓縮機，主要分為5缸機、7缸機和10缸機。代表產(chǎn)品有：日本電裝的10(S)P系列(10缸機)，如10P20C（南京IVECO）、10S11C（原夏利威樂轎車）。上海三電貝洱的5H14(5缸機)、7H15(7缸機)、BX11(10缸機)、7V16(變排量7缸機)、6V12(變排量6缸機)。氣口閉合時的位置，也就是圖三中第1個圖所示的位置，為動盤運動的起點，當動盤沿軌道運動到圈（），也就是圖三中第2個圖所示的位置，吸氣腔逐漸擴大，氣體逐漸被吸入到吸氣腔。當動盤轉到（）位置，也就是圖三中第5個圖所示的位置，吸氣口閉合，吸氣過程結束，封閉后的吸氣腔變?yōu)閴嚎s腔。隨著動盤的繼續(xù)向前運動（如圖中第6，7，8個圖所示），壓縮腔內的氣體逐漸被壓縮。當動盤運動到第三圈（），也就是圖三中第9個圖所示的位置，壓縮腔與排氣腔連通，組成新的排氣腔。隨著動盤繼續(xù)沿軌道向前移動，如圖三中第11，12，13個圖所示，排氣腔逐漸縮小，氣體被排到背壓腔，如果有排氣閥，腔內氣體要被壓縮至壓力大于背壓腔的壓力時，才可頂開排氣閥，排到背壓腔，然后通過背壓腔上的壓縮機排氣口排出壓縮機。圖三渦旋式壓縮機的工作過程演示圖如果我們只觀察吸氣口，那么在每一周的開始，吸氣口總是由閉合開始逐漸打開，隨著動盤向前運動，吸氣腔越來越大，越來越多的氣體被吸入。在一周的結束點，也就是下一周的開始點，吸氣腔吸足了氣體，開始封閉，變?yōu)閴嚎s腔。隨著吸氣口的再次打開，又將形成一對新的半月牙形的吸氣腔。所以渦旋式壓縮機在每一周都有一對月牙腔在吸氣。如果我們只觀察壓縮腔，在每一周的開始一個新的壓縮腔都由上一周的吸氣腔轉變而來，并隨動盤向前運動而縮小，實現(xiàn)氣體壓縮。在一周的結束點，也就是下一周的開始點，壓縮腔與排氣腔相連。所以渦旋式壓縮機在每一周都有一對月牙腔在壓縮氣體。如果我們只觀察排氣腔，在每一周的開始，排氣腔的體積最大，并隨動盤向前運動而縮小，氣體通過靜盤的排氣口逐漸被排到背壓腔。如果有排氣閥，氣體則被壓縮至壓力高于排氣閥外的壓力后，才可以頂開閥片排到背壓腔。在一周的結束點，也就是下一周的開始點，排氣腔的體積減到幾乎為零，氣體基本被全部排出，然后與上一周的壓縮腔相連，形成新的排氣腔。所以渦旋式壓縮機在每一周都有一個腔在排出氣體。由以上描述可知，a.氣體從開始吸入到完全排出，動盤需要運轉三周。b.動盤運動的每一周，同時存在吸氣過程，壓縮過程，排氣過程，這表明說渦旋式壓縮機的工作過程是連續(xù)的。這些工作特性給使渦旋式壓縮機有以下優(yōu)點。①．容積效率高從渦旋式壓縮機工作過程可以看到，渦旋壓縮機沒有吸氣閥，沒有余隙容積。因為沒有吸氣閥，所以氣體可以通暢的吸入月牙腔。因為沒有余隙容積，吸入的氣體能夠被完全排出。一般來說，渦旋式壓縮機的容積效率可以達到90～98%。而往復式壓縮機，由于有吸氣閥的阻力，阻礙了氣體吸入，以及有余隙容積存在，氣體不能完全排出，而這些不能被排出的氣體在吸氣過程膨脹占據(jù)了氣缸的一部分容積，所以其容積效率遠遠低于渦旋式壓縮機，一般只有65～75%。②．工作平穩(wěn)在任何一個壓縮機工作循環(huán)中，吸氣過程基本上不消耗功，此時壓縮機的負載非常小，主要用于克服機械損失。壓縮過程壓縮氣體，要消耗大量的功，此時壓縮機負載很大，而排氣過程也基本上不消耗功，此時的負載主要是來克服排氣阻力，所以負載也很小。這樣一來，對于單個工作循環(huán)，其負載變化很大。但從渦旋式壓縮機的工作過程可以知道，有數(shù)個不同相位的工作循環(huán)在同時進行，例如在動盤走第一圈時第一個工作循環(huán)是吸氣過程時，第二個工作循環(huán)是壓縮過程，第三個循環(huán)是排氣過程。在動盤走第二圈時，第一個循環(huán)進入壓縮過程，第二個工作循環(huán)進入排氣過程，第三個工作循環(huán)進入吸氣過程。在動盤走第三圈時，第一個工作循環(huán)進入排氣過程，第二個工作循環(huán)進入吸氣過程，第三個工作循環(huán)進入壓縮過程。這樣一來，前一個工作循環(huán)的波峰與后一個循環(huán)的波谷相疊合，所以總的負載變化很小，壓縮機也就工作的平穩(wěn)。③．噪音低，振動小壓縮機的噪音主要來源于吸、排氣閥的機械撞擊和氣流脈動。渦旋式壓縮機不象往復式壓縮機，它沒有吸氣閥，所以消除了由于吸氣閥引起的噪音。對于相同規(guī)格的汽車空調壓縮機，渦旋式壓縮機的噪音一般比往復式壓縮機低3～5dB(A)。另外，由于渦旋式壓縮機的運動部件作圓周運動，而且運動半徑很小，慣性力很容易被平衡掉，所以振動非常小。而往復式壓縮機由于活塞作往復運動，慣性力不易被完全平衡，所以振動大。渦旋式汽車空調壓縮機的優(yōu)點隨著人們對舒適性要求的提高以及對能源和環(huán)境問題的日益關注，渦旋式壓縮機這一高效率、低噪音的壓縮機在制冷行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。在家用空調行業(yè)的應用已經(jīng)人盡所知，在汽車空調行業(yè)也得到了越來越廣泛的應用。為什么渦旋式汽車空調壓縮機會有如此好的應用趨勢呢？我們不妨從渦旋式汽車空調壓縮機的特點來分析。①．渦旋式汽車空調壓縮機效率高，功耗小，因而油耗少渦旋式汽車空調壓縮機能效比（COP）最高。能效比=制冷量/功耗。也就是與其他型式的壓縮機相比，在提供相同制冷量的情況下，渦旋式汽車空調壓縮機功耗最小；或與其他型式的壓縮機相比，在功耗相同的情況下，渦旋式汽車空調壓縮機提供的制冷量最大。渦旋式汽車空調壓縮機的啟動力矩小，因而在開啟空調時引起的掉速很小，對車速基本沒有影響。渦旋式汽車空調壓縮機的功耗小，相比使用其他類型的壓縮機，在汽車加速和爬坡時對汽車的動力性影響小。這些優(yōu)點的集合，可以實現(xiàn)空調系統(tǒng)設計的理想化要求，這是很多轎車首選渦旋式壓縮機的重要原因之一。②．渦旋式汽車空調壓縮機可靠性高，故障率少設計原理和較少的零部件為其可靠性提供了充分的保證。這也是一些國外著名車廠選用渦旋式汽車空調壓縮機的重要原因之一。目前，三菱、馬自達、本田等品牌已全部安裝渦旋式壓縮機，福特、通用等品牌的中高檔車型上也已使用渦旋式壓縮機。③．渦旋式汽車空調壓縮機轉速范圍寬、高速性能好渦旋式汽車空調壓縮機可以在700～10000rpm的轉速下連續(xù)工作，最高瞬時轉速可以達到12000rpm。在高速情況下，渦旋式汽車空調壓縮機仍然保持了其固有的高能效比優(yōu)點，而且隨著轉速的提高，能效比衰減甚小，這是其他類型的壓縮機所無法比擬的。隨著車速的提高→發(fā)動機轉速提高→壓縮機轉速提高→壓縮機制冷量增加，而此時渦旋式汽車空調壓縮機功耗增加緩慢，能效比衰減甚小、旋葉式汽車空調壓縮機功耗增加較快，能效比衰減較快、而活塞式汽車空調壓縮機功耗則會迅速增加，能效比衰減最快。這就是為什么活塞式汽車空調壓縮機傳動比通常不超過1.05、旋葉式汽車空調壓縮機傳動比通常不超過1.10，而渦旋式汽車空調壓縮機最大可以達到1.45的根本原因。高COP（能效比）及低COP（能效比）衰減，一直是空調行業(yè)設計的追求，同時也是制冷行業(yè)技術進步的唯一標志。在國內，通常轎車上使用的活塞式汽車空調壓縮機最高排量約為150cc/rev；旋葉式汽車空調壓縮機最高排量約為120cc/rev，相比之下，福特蒙迪歐使用的變排量渦旋式汽車空調壓縮機排量只有86cc/rev（與本公司配套貴公司的渦旋式汽車空調壓縮機排量相同）；本田思域（喜美）使用的渦旋式汽車空調壓縮機排量只有約76cc/rev。這正是充分發(fā)揮了渦旋式汽車空調壓縮機的這些優(yōu)點。④．噪音低渦旋式汽車空調壓縮機的噪音低，能夠比斜盤式壓縮機低3~5dB(A)，比旋葉式壓縮機低2~3dB(A)?？梢詫崿F(xiàn)空調系統(tǒng)的靜音要求。在國內，轎車在使用排量較大的活塞式汽車空調壓縮機時，其空調管路上通常均帶有消音器，而渦旋式汽車空調壓縮機系統(tǒng)則不需要消音器。其他：測試數(shù)據(jù)只有在相同的測試工況下，壓縮機制冷量和能效比的測試數(shù)據(jù)才有比較意義，不同的測試工況測得的數(shù)據(jù)相差巨大，不能進行比較。通常國際上采用的測試工況如下，在該工況下測得的數(shù)據(jù)最能正確反映壓縮機性能。蒸發(fā)溫度冷凝溫度吸氣溫度過冷溫度轉速環(huán)境溫度-1.1℃62.8℃7.2℃57.8℃2000rpm20～35℃2、替代銘牌排量：壓縮機說明書或銘牌上注明的排量，是壓縮機理論排量。這是大家通常所說的排量。實際排量：考慮壓縮機容積效率和傳動比后的壓縮機實際排量?？照{系統(tǒng)的制冷量取決于壓縮機的實際排量，實際排量和空調系統(tǒng)中的質量流量成正比。實際排量=理論排量×容積效率×壓縮機傳動比舉例：1）原威樂轎車上使用的電裝活塞式汽車空調壓縮機10S11C壓縮機該型式壓縮機容積效率最高為75%，原車傳動比為1.04壓縮機理論排量為110cc/rev。壓縮機實際排量為=110cc/rev×75%×1.04=85.80cc/rev2）現(xiàn)威樂轎車上使用的南京奧特佳渦旋式汽車空調壓縮機WXH-086-3壓縮機該型式壓縮機容積效率最高為98%（可按95%計算），現(xiàn)傳動比為1.25壓縮機理論排量為86cc/rev。壓縮機實際