各种压缩机优缺点解析.pdf

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1、各种压缩机优缺点解析 活 塞 式 压 缩 机 当 活 塞 式 压 缩 机 的 曲 轴 旋 转 时，通 过 连 杆 的 传 动，活塞 便 做 往 复 运 动，由 气 缸 内 壁、气 缸 盖 和 活 塞 顶 面 所 构成 的 工 作 容 积 则 会 发 生 周 期 性 变 化。活 塞 式 压 缩 机 的 活塞 从 气 缸 盖 处 开 始 运 动 时，气 缸 内 的 工 作 容 积 逐 渐 增 大，这 时 气 体 即 沿 着 进 气 管，推 开 进 气 阀 而 进 入 气 缸，直 到工 作 容 积 变 到 最 大 时 为 止，进 气 阀 关 闭；活 塞 式 压 缩 机的 活 塞 反 向 运 动 时，

2、气 缸 内 工 作 容 积 缩 小，气 体 压 力 升高，当 气 缸 内 压 力 达 到 并 略 高 于 排 气 压 力 时，排 气 阀 打开，气 体 排 出 气 缸，直 到 活 塞 运 动 到 极 限 位 置 为 止，排气 阀 关 闭。当 活 塞 式 压 缩 机 的 活 塞 再 次 反 向 运 动 时，上述 过 程 重 复 出 现。总 之，活 塞 式 压 缩 机 的 曲 轴 旋 转 一 周，活 塞 往 复 一 次，气 缸 内 相 继 实 现 进 气、压 缩、排 气 的 过 程，即 完 成 一 个工 作 循 环。活 塞 压 缩 机 的 优 点：(1)不 论 流 量 大 小，都 能 得 到 所

3、需 要 的 压 力，排 气 压 力 范围 广，最 高 压 力 可 达 320MPa（工 业 应 用），甚 至 700MPa（实 验 室 中）；(2)单 机 能 力 为 在 500m3/min 以 下 的 任 意 流 量；(3)在 一 般 的 压 力 范 围 内，对 材 料 的 要 求 低，多 采 用 普 通的 钢 铁 材 料，加 工 较 容 易，造 价 也 较 低 廉；(4)热 效 率 较 高，一 般 大、中 型 机 组 绝 热 效 率 可 达 左 右；(5)气 量 调 节 时，适 应 性 强，即 排 气 范 围 较 广，且 不 受 压力 高 低 影 响，能 适 应 较 广 阔 的 压 力 范

4、 围 和 制 冷 量 要 求；(6)气 体 的 重 度 和 特 性 对 压 缩 机 的 工 作 性 能 影 响 不 大，同一 台 压 缩 机 可 以 用 于 不 同 的 气 体；(7)驱 动 机 比 较 简 单，大 都 采 用 电 动 机，一 般 不 调 速，可维 修 性 强；(8)活 塞 压 缩 机 技 术 上 较 为 成 熟，生 产 使 用 上 积 累 了 丰 富的 经 验；活 塞 压 缩 机 的 缺 点：(1)结 构 复 杂 笨 重，易 损 件 多，占 地 面 积 大，投 资 较 高，维 修 工 作 量 大，使 用 周 期 较 短，但 经 过 努 力 可 以 达 到 8000小 时 以

5、上；(2)转 速 不 高，机 器 体 积 大 而 重，单 机 排 气 量 一 般 小 于500m3/min；(3)机 器 运 转 中 有 振 动；(4)排 气 不 连 续，气 流 有 脉 动，容 易 引 起 管 道 振 动，严 重时 往 往 因 气 流 脉 动、共 振 而 造 成 管 网 或 机 件 的 损 坏；(5)流 量 调 节 采 用 补 助 容 积 或 旁 路 阀，虽 然 简 单、方 便、可 靠，但 功 率 损 失 大，在 部 分 载 荷 操 作 时 效 率 降 低；(6)用 油 润 滑 的 压 缩 机，气 体 中 带 油 需 要 脱 除；(7)大 型 工 厂 采 用 多 台 压 缩

6、机 组 时，操 作 人 员 多 或 工 作 强度 较 大。滚 动 转 子 式 压 缩 机 滚 动 转 子 式 压 缩 机 是 一 种 容 积 型 回 转 式 压 缩 机，气 缸工 作 容 积 的 变 化，是 依 靠 一 个 偏 心 装 置 的 圆 筒 形 转 子 在气 缸 内 的 滚 动 来 实 现 的。(1)转 子 回 转 一 周，将 完 成 上 一 工 作 循 环 的 压 缩 和 排 气 过程 及 下 一 工 作 循 环 的 吸 气 过 程。(2)由 于 不 设 进 汽 阀，吸 气 开 始 的 时 机 和 汽 缸 上 吸 气 孔 口位 置 有 严 格 的 对 应 关 系，不 随 工 况 的

7、 变 化 而 变 动。(3)由 于 设 置 了 排 汽 阀，压 缩 终 了 的 时 机 将 随 排 气 管 中 压力 的 变 化 而 变 动。滚 动 转 子 式 压 缩 机 的 优 点：这 类 压 缩 机 如 今 在 家 用 电 冰 箱 和 空 调 器 中 应用 也 很 普 遍，它 的 优 点 为：(1)结 构 简 单、体 积 小、重 量 轻，同 活 塞 式 压 缩 机 比 较，体 积 可 减 小 40 50，重 量 也 可 减 轻 40 50；(2)零 部 件 少，特 别 是 易 损 件 少，同 时 相 对 运 动 部 件 之 间的 摩 擦 损 失 少，因 而 可 靠 性 较 高；(3)仅

8、滑 片 有 较 小 的 往 复 惯 性 力，旋 转 惯 性 力 可 完 全 平衡，转 速 可 以 较 高，并 且 振 动 小，运 转 平 稳；(4)没 有 吸 气 阀，吸 气 时 间 长，余 隙 容 积 小，并 且 直 接 吸气，减 小 了 吸 气 有 害 过 热，所 以 其 效 率 高。但 其 加 工 及装 配 精 度 要 求 高。由 于 没 有 气 阀，可 以 用 于 输 送 污 浊 和带 液 滴、含 粉 尘 的 工 艺 用 气 体。滚 动 转 子 式 压 缩 机 的 缺 点：回 转 式 压 缩 机 的 主 要 缺 点 是 滑 片 与 气 缸 壁 面 之 间 的泄 漏、摩 擦 和 磨 损

9、较 大，限 制 了 它 的 工 作 寿 命 及 效 率 的提 高；并 且 这 种 压 缩 机 加 工 精 度 要 求 较 高。如 果 采 用 双层 滑 片，运 行 时 两 块 滑 片 的 端 部 都 与 气 缸 内 壁 保 持 接 触，形 成 两 道 密 封 线，并 在 两 道 密 封 线 之 间 形 成 油 封，大 大降 低 了 滑 片 端 部 的 泄 漏 损 失，减 少 摩 擦 力 及 摩 擦 损 失，使 机 器 的 工 作 寿 命 及 效 率 均 有 所 提 高。这 种 压 缩 机 一 旦 在 其 轴 承、主 轴、滚 轮 或 是 滑 片 处 发生 磨 损，间 隙 增 大，马 上 会 对

10、其 性 能 产 生 较 明 显 的 不 良影 响，因 而 它 通 常 是 用 在 工 厂 中 整 体 装 配 的 冰 箱、空 调器 中，系 统 内 也 要 求 具 有 较 高 的 清 洁 度。涡 旋 式 压 缩 机 涡 旋 压 缩 机 中 的 主 要 部 件 是 两 个 形 状 相 同 但 角 相 位置 相 对 错 开 180的 渐 开 线 涡 旋 盘，其 一 是 固 定 涡 旋 盘，而 另 一 个 是 由 偏 心 轴 带 动，其 轴 线 绕 着 固 定 涡 旋 盘 轴 线做 公 转 的 绕 行 涡 旋 盘。工 作 中 两 个 涡 旋 盘 在 多 处 相 切 形成 密 封 线，加 上 两 个

11、涡 旋 盘 端 面 处 的 适 当 密 封，从 而 形成 好 几 个 月 牙 形 气 腔。两 个 涡 旋 盘 间 公 共 切 点 处 的 密 封线 随 着 绕 行 涡 旋 盘 的 公 转 而 沿 着 涡 旋 曲 线 不 断 转 移，使这 些 月 牙 形 气 腔 的 形 状 大 小 一 直 在 变 化。压 缩 机 的 吸 气口 开 在 固 定 涡 旋 盘 外 壳 的 上 部。当 偏 心 轴 顺 时 针 旋 转 时，气 体 从 吸 气 口 进 入 吸 气 腔，相 继 被 摄 入 到 外 围 的 与 吸 气腔 相 通 的 月 牙 形 气 腔 里。随 着 这 些 外 围 月 牙 形 气 腔 的 闭合

12、而 不 再 与 吸 气 腔 相 通，其 密 闭 容 积 便 逐 渐 被 转 移 向 固定 涡 旋 盘 的 中 心 且 不 断 缩 小，气 体 被 不 断 压 缩 而 压 力 升高。涡 旋 式 压 缩 机 的 优 点：从 具 体 结 构 上 看，涡 旋 压 缩 机 没 有 吸、排 气 阀，这 大大 提 高 了 高 速 运 转 的 可 靠 性。综 合 起 来 看，涡 旋 压 缩 机有 以 下 几 个 主 要 特 点：(1)属 于 第 三 代 压 缩 机，多 个 压 缩 腔 同 时 工 作，相 邻 压 缩腔 之 间 的 气 体 压 差 小，气 体 泄 漏 量 少，容 积 效 率 高，可达 98%，比

13、 第 二 代 压 缩 机 转 子 压 缩 机 效 率 高 5 左 右；(2)驱 动 动 涡 盘 运 动 的 偏 心 轴 可 以 高 速 旋 转，因 此，涡 旋式 压 缩 机 体 积 小 重 量 轻；(3)动 涡 盘 与 主 轴 等 运 动 部 件 的 受 力 变 化 小，整 机 振 动小；(4)没 有 吸、排 气 阀，涡 旋 压 缩 机 运 转 可 靠，且 特 别 适 应于 变 转 速 运 动 和 变 频 调 速 技 术；(5)涡 旋 压 缩 机 的 压 缩 腔 是 由 涡 旋 型 线 构 成 的，为 多 室 压缩 机 构，当 动 涡 盘 中 心 绕 静 涡 盘 中 心 作 圆 周 运 动 时

14、，各压 缩 腔 容 积 随 主 轴 转 角 发 生 变 化，将 相 应 地 减 小 或 扩 大，由 此 实 现 气 体 的 吸 入、压 缩 和 排 气 过 程，由 于 吸 排 气 过程 几 乎 连 续 进 行，整 机 噪 声 很 低；(6)轴 向 和 径 向 柔 性 结 构 提 高 了 涡 旋 压 缩 机 的 生 产 效 率，而 且 保 证 轴 向 间 隙 和 径 向 间 隙 的 密 封 效 果，不 因 摩 擦 和磨 损 而 降 低，即 涡 旋 压 缩 机 有 可 靠 和 有 效 的 密 封 性，所以 其 制 冷 系 数 不 是 随 运 行 时 间 的 增 加 而 减 小，而 是 略 有提 高

15、；(7)涡 旋 压 缩 机 有 着 良 好 的 工 作 特 性，性 能 主 要 受 自 身 压缩 比 和 吸 气 压 力 的 影 响，排 气 压 力 范 围 广，适 用 各 种 室内、外 环 境，确 保 压 缩 机 一 直 在 高 能 效 比 下 运 行，从 而保 证 空 调 机 组 的 能 效 比。在 热 泵 式 空 调 系 统 中，特 别 表现 在 制 热 性 能 高、稳 定 性 好、安 全 性 高；(8)涡 旋 式 压 缩 机 无 余 隙 容 积，在 结 构 上 属 于 多 室 压 缩，相 邻 的 腔 室 内 压 力 差 别 不 是 很 大（近 似 连 续 变 化），同时，动、静 涡 盘

16、 端 面 接 触 部 的 密 封 条 靠 轴 向 背 压 被 压 紧而 使 得 动、静 涡 盘 紧 密 接 触，并 在 冷 冻 油 的 帮 助 下 实 现良 好 的 密 封 效 果，从 而 使 得 内 泄 漏 几 乎 不 存 在；当 密 封条 端 平 面 被 磨 损 后，可 以 沿 轴 向 方 向 自 动 补 偿，以 保 证动 涡 盘 端 面 和 静 涡 盘 底 面 始 终 贴 紧，而 且 压 缩 机 工 作 时间 越 长，这 些 贴 紧 的 相 对 运 动 面 的 配 合 越 好，密 封 效 果也 越 好，这 些 优 点 使 得 涡 旋 压 缩 机 不 存 在 二 次 压 缩 制 冷剂 气

17、体 的 问 题，是 保 持 高 容 积 效 率 运 行 的 重 要 保 障 因 素之 一；(9)力 矩 变 化 小，平 衡 性 高，振 动 小，运 转 平 稳，从 而 操作 简 便，易 于 实 现 自 动 化；(10)因 其 自 身 运 动 部 件 少、没 有 往 复 运 动 机 构，所 以 结构 简 单、体 积 小、重 量 轻、零 件 少（特 别 是 易 损 件 少），可 靠 性 高，寿 命 在 20 年 以 上。涡 旋 式 压 缩 机 的 缺 点：(1)其 运 动 机 件 表 面 多 是 呈 曲 面 形 状，这 些 曲 面 的 加 工 及其 检 验 均 较 复 杂，制 造 需 高 精 度

18、的 加 工 设 备 及 精 确 的 调心 装 配 技 术，因 此 制 造 成 本 较 高；(2)其 运 动 机 件 之 间 或 运 动 机 件 与 固 定 机 件 之 间，常 以 保持 一 定 的 运 动 间 隙 来 达 到 密 封，气 体 通 过 间 隙 势 必 引 起泄 漏，这 就 限 制 了 回 转 式 压 缩 机 难 以 达 到 较 大 的 压 缩 比，因 此，大 多 数 回 转 式 压 缩 机 多 在 空 调 工 况 下 使 用。螺 杆 式 压 缩 机 螺 杆 压 缩 机 是 通 过 由 5 个 凸 齿 组 成 的 阳 转 子（以 下 简称 为 M 转 子）与 由 6 个 凹 齿 组

19、 成 的 阴 转 子（以 下 简 称 为 F转 子）的 啮 合 形 成 齿 形 空 间 吸 入 冷 媒，通 过 减 小 齿 形 空间 来 压 缩 冷 媒 至 所 定 压 力。螺 杆 压 缩 机 的 工 作 流 程 如 下：吸 入 行 程 从 在 轴 向 到 半 径 方 向 上 开 口 的 吸 入 口 吸 入 冷 媒。随 着转 子 的 回 转，在 转 子 下 侧，啮 合 分 开，齿 沟 长 度 增 大，冷 媒 被 吸 入 齿 形 空 间。压 缩 行 程 从 齿 沟 的 吸 入 侧 开 始 进 行 齿 形 的 啮 合，密 封 线 渐 渐 向排 出 侧 行 进，齿 形 空 间 减 少，进 行 压 缩

20、。压 缩 行 程 通 过 随 着 冷 媒 一 起 吸 入 的 润 滑 油，在 转 子 间 隙 内 形 成油 膜 密 封，同 时 对 转 子 进 行 润 滑。阳 转 子 和 阴 转 子 渐 渐靠 近 排 出 口 进 行 压 缩，压 力 升 高。排 出 行 程 齿 形 空 间 与 排 出 口 连 上，开 始 排 出 行 程。此 行 程 持 续到 排 出 端，直 到 齿 形 空 间 的 冷 媒 被 完 全 送 出 为 止。螺 杆 式 压 缩 机 的 优 点：(1)零 部 件 少，易 损 件 少，可 靠 性 高;(2)操 作 维 护 方 便;(3)没 有 不 平 衡 惯 性 力.运 转 平 稳 安 全

21、，振 动 小;(4)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;(5)螺 杆 压 缩 机 的 转 子 齿 面 实 际 上 是 有 间 隙 的.因 此 对 湿行 程 不 敏 感，能 耐 液 击;(6)排 气 温 度 低，可 在 较 高 压 比 的 工 况 下 运 行:(7)可 实 现 制 冷 情 无 级 调 节，采 用 滑 阀 机 构，使 制 冷 量 可从 15%100%进 行 无 级 调 节，节 省 运 行 费 用;(8)容 易 实 现 自 动 化，可 实 现 远 程 通 信。螺 杆 式 压 缩 机 的 缺 点：(1)转 子

22、 齿 面 是 一 空 间 曲 面，需 利 用 特 制 的 刀 具，在 价 格昂 贵 的 设 备 上 加 工，机 体 零 部 件 加 工 精 度 也 有 较 高 的 要求，必 须 采 用 高 精 度 设 备:(2)由 于 齿 间 容 积 周 期 性 地 与 吸、排 气 口 连 通，故 压 缩 机噪 声 高;(3)由 于 受 到 转 子 刚 度 和 轴 承 寿 命 等 限 制，压 缩 机 内 部 只能 依 靠 间 隙 密 封，所 以 螺 杆 压 缩 机 只 能 适 用 于 中、低 压范 围，不 能 用 于 高 压 场 合;(4)由 于 喷 油 量 大，油 处 理 系 统 复 杂，故 机 组 附 属

23、 设 备 多;(5)螺 杆 压 缩 机 依 靠 间 隙 密 封 气 体，在 小 容 积 范 围 内 不 具有 优 越 的 性 能。离 心 式 压 缩 机 离 心 式 制 冷 压 缩 机 的 构 造 和 工 作 原 理 与 离 心 式 鼓 风机 极 为 相 似。但 它 的 工 作 原 理 与 活 塞 式 压 缩 机 有 根 本 的区 别，它 不 是 利 用 汽 缸 容 积 减 小 的 方 式 来 提 高 气 体 的 压力，而 是 依 靠 动 能 的 变 化 来 提 高 气 体 压 力。离 心 式 压 缩机 具 有 带 叶 片 的 工 作 轮，当 工 作 轮 转 动 时，叶 片 就 带 动气 体

24、运 动 或 者 使 气 体 得 到 动 能，然 后 使 部 分 动 能 转 化 为压 力 能 从 而 提 高 气 体 的 压 力。这 种 压 缩 机 由 于 它 工 作 时不 断 地 将 制 冷 剂 蒸 汽 吸 入，又 不 断 地 沿 半 径 方 向 被 甩 出去，所 以 称 这 种 型 式 的 压 缩 机 为 离 心 式 压 缩 机。离 心 式 压 缩 机 的 优 点：(1)离 心 式 压 缩 机 的 气 量 大，结 构 简 单 紧 凑，重 量 轻，机组 尺 寸 小，占 地 面 积 小，相 对 于 活 塞 式 压 缩 机，在 制 冷量 相 同 时，重 量 较 活 塞 式 轻 5 8 倍；(2

25、)由 于 它 没 有 汽 阀 活 塞 环 等 易 损 部 件，又 没 有 曲 柄 连 杆机 构，运 转 平 衡，操 作 可 靠，运 转 率 高，摩 擦 件 少，因之 备 件 需 用 量 少，维 护 费 用 及 人 员 少；(3)工 作 轮 和 机 壳 之 间 没 有 摩 擦，无 需 润 滑。在 化 工 流 程中，离 心 式 压 缩 机 对 化 工 介 质 可 以 做 到 绝 对 无 油 的 压 缩过 程；(4)离 心 式 压 缩 机 为 一 种 回 转 运 动 的 机 器，它 适 宜 于 工 业汽 轮 机 或 燃 汽 轮 机 直 接 拖 动。对 一 般 大 型 化 工 厂，常 用副 产 蒸 汽

26、 驱 动 工 业 汽 轮 机 作 动 力，为 热 能 综 合 利 用 提 供了 可 能。离 心 式 压 缩 机 的 缺 点：(1)离 心 式 压 缩 机 目 前 还 不 适 用 于 气 量 太 小 及 压 比 过 高的 场 合，并 且 由 于 适 宜 采 用 分 子 量 比 较 大 的 制 冷 剂，故只 适 用 于 大 制 冷 量，一 般 都 在 25 30 万 大 卡/时 以 上；(2)离 心 式 压 缩 机 的 稳 定 工 况 区 较 窄，其 气 量 调 节 虽 较 方便，但 经 济 性 较 差；(3)目 前 离 心 式 压 缩 机 效 率 一 般 比 活 塞 式 压 缩 机 低；(4)一 般 要 用 增 速 齿 轮 传 动，转 速 较 高，对 轴 端 密 封 要 求高，这 些 均 增 加 了 制 造 上 的 困 难 和 结 构 上 的 复 杂 性。