渦旋壓縮機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)課件

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)80年代才發(fā)展起來(lái)的一種新型容積型壓縮機(jī)，其機(jī)理最早由法國(guó)人寇克絲(LeonCreux)提出并于1905年在美國(guó)取得專利，由于渦旋體加工困難、軸向力不能穩(wěn)定平衡、防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不靈活、軸向和徑向密封機(jī)構(gòu)不完善等原因，在當(dāng)時(shí)沒(méi)得以實(shí)用化。直至20世紀(jì)70年代美國(guó)對(duì)渦旋式流體機(jī)械的基本理論進(jìn)行了潛心研究，開(kāi)發(fā)了He冷凍用壓縮機(jī)、膨脹機(jī)，顯示其卓越性能。日本在渦旋式流體機(jī)械的研制上也不甘示弱。從1975年開(kāi)始，根據(jù)“新容積式壓縮機(jī)開(kāi)發(fā)”進(jìn)行了預(yù)備研究。特研77B06“渦旋壓縮機(jī)開(kāi)發(fā)”從1978年3月開(kāi)始，圍繞空調(diào)用1.5kw、3kw冰箱用300W等機(jī)種進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。當(dāng)前，渦旋式壓縮機(jī)它已經(jīng)成為功率在1~15kw范圍內(nèi)甚受青睞的制冷壓縮機(jī)，并逐步向大容量機(jī)型擴(kuò)展。渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)80年代才發(fā)展起來(lái)的一種新1

我國(guó)1983年以后才開(kāi)始渦旋壓縮機(jī)的研制工作,1987年試制出第1臺(tái)渦旋空氣壓縮機(jī)。目前渦旋壓縮機(jī)的研究制造主要集中在美國(guó)、日本、中國(guó)和韓國(guó)。近年來(lái)研究渦旋壓縮機(jī)的論文不斷增多,研究?jī)?nèi)容主要集中在渦旋壓縮機(jī)的幾何特性、工作原理、泄漏及密封、加工工藝及材料、型線修正及通用型線、整體優(yōu)化等方面。

我國(guó)1983年以后才開(kāi)始渦旋壓縮機(jī)的研制工21、渦旋式壓縮機(jī)的特點(diǎn)（1）效率高渦旋式壓縮機(jī)的吸氣、壓縮、排氣過(guò)程連續(xù)單向進(jìn)行，因而吸入氣體的有害過(guò)熱??；相鄰工作腔間的壓差小，氣體泄露少；沒(méi)有余隙容積中氣體向吸氣腔的膨脹過(guò)程，容積效率就高，通常高達(dá)95%以上；動(dòng)渦旋體上的所有點(diǎn)均以幾毫米的回轉(zhuǎn)半徑做同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)速度低，摩擦損失??；沒(méi)有吸氣閥，也可以不設(shè)置排氣閥，所以氣流的流動(dòng)損失小。渦旋式壓縮機(jī)的效率比往復(fù)式約高10%。（2）力矩變化小、振動(dòng)小、噪聲低渦旋式壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程較慢，因一對(duì)渦旋體中幾個(gè)月牙形空間可同時(shí)進(jìn)行壓縮過(guò)程，

故使曲軸轉(zhuǎn)矩變化小，渦旋式轉(zhuǎn)矩僅為滾動(dòng)轉(zhuǎn)1、渦旋式壓縮機(jī)的特點(diǎn)3子式和往復(fù)式的1/10，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；又因?yàn)闇u旋式壓縮機(jī)吸氣、壓縮、排氣是連續(xù)進(jìn)行的，所以進(jìn)排氣的壓力脈動(dòng)很小，于是振動(dòng)和噪聲都小。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、可靠性高渦旋式壓縮機(jī)構(gòu)成壓縮室的零件數(shù)目與滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式以及往復(fù)式的零件數(shù)目之比為1：3：7，所以渦旋式的體積比往復(fù)式小40%，質(zhì)量輕15%；又由于沒(méi)有吸氣閥和排氣閥，易損零件少，加之有軸向、徑向間隙可調(diào)的柔性機(jī)構(gòu)，能避免液擊造成的損失及破壞，故渦旋式壓縮機(jī)的運(yùn)行可靠性高。因此，渦旋式壓縮機(jī)即使在高轉(zhuǎn)速下與也保持高效率和高可靠性，其轉(zhuǎn)速可達(dá)13000r/min。盡管渦旋式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)多，但是需要高精度的加工設(shè)備和精確的裝配技術(shù)，限制了它的普遍制造和應(yīng)用，目前還僅限于功率在1~15kw的空調(diào)器中應(yīng)用。子式和往復(fù)式的1/10，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；又因?yàn)闇u旋42、與其它壓縮機(jī)類型的比較

（1）渦旋式、滾動(dòng)活塞式、往復(fù)式壓縮機(jī)比較從高壓側(cè)向低壓側(cè)的氣體泄露問(wèn)題往復(fù)和滾動(dòng)活塞壓縮機(jī)高、低壓都是相鄰的，所以氣體泄露量大。渦旋式在高、低壓產(chǎn)生的過(guò)程中，形成了許多月牙形的中間壓力，相互間隔的壓力差小，所以泄露量小。供暖時(shí)，當(dāng)大氣溫度下降，高、低壓差增大，泄露量增加，供暖能力也就下降。有無(wú)吸、排氣閥的比較往復(fù)式必須有吸、排氣閥，滾動(dòng)活塞式也必須有排氣閥，這就產(chǎn)生了氣體通道阻力。2、與其它壓縮機(jī)類型的比較5相比之下渦旋式的吸氣腔和排氣搶腔不直接相連，所以不需要吸、排氣閥，流通阻力小。有無(wú)頂端余隙容積的比較往復(fù)式和滾動(dòng)活塞式都有頂端余隙容積，由于余隙容積內(nèi)氣體膨脹使壓縮機(jī)工作效率下降，渦旋式?jīng)]有頂端余隙容積，容積效率高。轉(zhuǎn)矩變動(dòng)的比較與往復(fù)及滾動(dòng)活塞式相比，渦旋式的特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)動(dòng)一次就同時(shí)連續(xù)進(jìn)行吸氣，壓縮和排氣，所以壓縮轉(zhuǎn)矩的變化極小，因而振動(dòng)和噪音都不大。零部件數(shù)量比較渦旋式不需要閥，也無(wú)消音器和防止脈動(dòng)的零部件，防振構(gòu)造很簡(jiǎn)單，所以其零部件的數(shù)量約為往復(fù)式的40%，滾動(dòng)活塞式約為往復(fù)式的60%。相比之下渦旋式的吸氣腔和排氣搶腔不直接相連，所以不6渦旋壓縮機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)課件71、渦旋式壓縮機(jī)的發(fā)展渦旋式壓縮機(jī)的歷史相對(duì)較短，但是它在空調(diào)器中的使用卻在與日俱增。由于該類型壓縮機(jī)中，氣體壓縮引起的力矩波動(dòng)較小，所以同往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)相比，它的振動(dòng)可維持在一個(gè)較低的水平。市場(chǎng)上有售的渦旋式壓縮機(jī)容量范圍為0.75～15KW（不包括特殊型號(hào)），并且多數(shù)在3～5KW之間，應(yīng)用最多是在小型PAC中。

Danfoss—Maneurop和谷輪已經(jīng)宣布研制成功了20KW的大容量渦旋式壓縮機(jī)。谷輪在世界渦旋式壓縮機(jī)市場(chǎng)處于絕對(duì)主導(dǎo)地位。到2002年初，谷輪累計(jì)生產(chǎn)的渦旋式壓縮機(jī)總1、渦旋式壓縮機(jī)的發(fā)展8

量已達(dá)2800萬(wàn)臺(tái)。它的年總產(chǎn)量超過(guò)600萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)品型號(hào)有230多種，采用的制冷劑包括R22、R407C、R410A、R404A和R134a。

谷輪在美國(guó)有四家工廠，國(guó)內(nèi)年產(chǎn)量超過(guò)350萬(wàn)臺(tái)，其中位于北卡羅萊那洲謝爾比（Shelby）的工廠政致力于生產(chǎn)“Glacier”品牌的適應(yīng)型渦旋機(jī)。此外，谷輪還有一家專門(mén)生產(chǎn)渦旋式壓縮機(jī)核心零部件的工廠。谷輪在泰國(guó)Rayong的工廠生產(chǎn)1.5～6.75hp的渦旋機(jī)，年產(chǎn)量100萬(wàn)臺(tái)。它在中國(guó)蘇州的工廠1999年底投產(chǎn)后，截止2001年底已累計(jì)生產(chǎn)渦旋式壓縮機(jī)50萬(wàn)臺(tái)，而年生產(chǎn)能力也在100萬(wàn)臺(tái)以上。

9綜觀目前渦旋壓縮機(jī)研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況,對(duì)今后幾年渦旋壓縮機(jī)的研究發(fā)展方向歸納為:(1)降低渦旋壓縮機(jī)的加工成本,主要是渦旋盤(pán)的加工。尋找加工復(fù)雜但具有良好性能型線的簡(jiǎn)單方法。(2)研究新的環(huán)保型制冷劑對(duì)渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的新要求。(3)增大渦旋壓縮機(jī)的功率范圍,拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域,特別是研究其變頻特性以及在空調(diào)熱泵中的應(yīng)用。(4)改進(jìn)壓縮機(jī)的平衡機(jī)構(gòu),特別是軸向氣體力的平衡。減少氣體的泄漏,減少機(jī)械摩擦損失,從而提高渦旋壓縮機(jī)的工作效率和可靠性。(5)加強(qiáng)對(duì)實(shí)際運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)研究,建立起關(guān)于渦旋壓縮機(jī)理論和實(shí)驗(yàn)相應(yīng)發(fā)展的統(tǒng)一體系,保證渦旋式壓縮機(jī)在借鑒其他類型壓縮機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展方向的準(zhǔn)確性;綜觀目前渦旋壓縮機(jī)研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況,對(duì)今后幾年渦旋壓縮機(jī)的10(6)建立系統(tǒng)的包括壓縮機(jī)油冷卻、供油、電機(jī)等外部系統(tǒng)在內(nèi)的模塊化數(shù)學(xué)模型,使之具有通用性;并在原有基礎(chǔ)上強(qiáng)化對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)部熱力學(xué)特性、動(dòng)力學(xué)特性的研究,更完善地分析壓縮機(jī)各種運(yùn)行工況下的工作過(guò)程;(7)擴(kuò)大渦旋式壓縮機(jī)機(jī)型,打破渦旋壓縮機(jī)在大容量(>2L/min)上的空白;(8)提高對(duì)渦旋式壓所機(jī)的加工工藝,保證壓縮機(jī)性能和品質(zhì);(9)增強(qiáng)渦旋式壓縮機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在保證性能和品質(zhì)的基礎(chǔ)上降低生產(chǎn)成本、運(yùn)行成本,從而降低產(chǎn)品價(jià)格,并實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。(6)建立系統(tǒng)的包括壓縮機(jī)油冷卻、供油、電機(jī)等外部系統(tǒng)在內(nèi)的112、數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)

谷輪公司向中國(guó)空調(diào)市場(chǎng)提供其最有革命性的新技術(shù)產(chǎn)品數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)CopelandDigitalScroll，作為下一代變?nèi)萘靠照{(diào)器的心臟。目前，數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)和與之配套的電器控制板均向客戶供應(yīng)，以方便開(kāi)發(fā)多聯(lián)式變?nèi)萘靠照{(diào)系統(tǒng)。數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)不同2、數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)12于常見(jiàn)的變頻壓縮機(jī)，與變頻壓縮機(jī)通過(guò)變頻器控制改變制冷劑循環(huán)量相比，數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì)：1.更寬廣的制冷制熱容量調(diào)節(jié)范圍(10%-100%)；更精確的容量控制。與變頻系統(tǒng)存在制冷量階梯相比，數(shù)碼渦旋系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)任何一點(diǎn)的冷量要求；2.在任何負(fù)荷點(diǎn)都具備出色的除濕性能-在低負(fù)荷范圍使室內(nèi)達(dá)到濕度70%以下的舒適要求；3.低噪音與低振動(dòng)，壓縮機(jī)保持恒速運(yùn)行，避免產(chǎn)生高頻噪音與振動(dòng)；4.極高的可靠性：通過(guò)谷輪公司極其嚴(yán)格的測(cè)試條件，并保證15年以上運(yùn)行壽命；5.極佳的回油特性，壓縮機(jī)定速運(yùn)行，即使在小負(fù)荷冷量時(shí)也無(wú)回油問(wèn)題，并保證系統(tǒng)可以配備長(zhǎng)聯(lián)管；于常見(jiàn)的變頻壓縮機(jī)，與變頻壓縮機(jī)通過(guò)變頻器控制改變136.極其簡(jiǎn)單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不需要制冷劑熱氣旁通，不需要制冷劑液體旁通，不需要油分離器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，更可靠；7.無(wú)電磁兼容問(wèn)題。通過(guò)機(jī)械式加載及卸載，不需要變頻控制器。8.數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)CopelandDigitalScroll可以全方位滿足以下系統(tǒng)應(yīng)用：?jiǎn)握舭l(fā)器多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，風(fēng)管送風(fēng)系統(tǒng)，冷水機(jī)組系統(tǒng)及機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)。6.極其簡(jiǎn)單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不需要制冷劑熱氣旁通，不需要制冷劑14

渦旋壓縮機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)已受到各界的廣泛重視,其發(fā)展極其迅速,變頻調(diào)速技術(shù)在渦旋空