離心式制冷壓縮機(jī)的特點、應(yīng)用狀況及趨勢

離心式制冷壓縮機(jī)的特點、應(yīng)用狀況及趨勢

  一、離心式制冷壓縮機(jī)的特點. 
    離心式制冷壓縮機(jī)作為一種速度型壓縮機(jī),具有以下優(yōu)點: 
    1.在相同冷量的情況下,特別在大容量時,與螺桿壓縮機(jī)組相比,省去了龐大的油分裝置,機(jī)組的重量及尺寸較小,占地面積小; 
    2.離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊,運動件少,工作可靠,經(jīng)久耐用,運行費用低; 
    3.容易實現(xiàn)多級壓縮和多種蒸發(fā)溫度,容易實現(xiàn)中間冷卻,使得耗功較低; 
    4.離心機(jī)組中混入的潤滑油極少,對換熱器的傳熱效果影響較小,機(jī)組具有較高的效率. 
    具有以下缺點: 
    1.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較高,為了保證葉輪一定的寬度,必須用于大中流量場合,不適合于小流量場合; 
    2.單級壓比低,為了得到較高壓比須采用多級葉輪,一般還要用增速齒輪; 
    3.喘振是離心式壓縮機(jī)固有的缺點,機(jī)組須添加防喘振系統(tǒng); 
    4.同一臺機(jī)組工況不能有大的變動,適用的范圍較窄. 
    

  二、離心式制冷壓縮機(jī)的應(yīng)用狀況及趨勢. 
    目前國內(nèi)離心式冷水機(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).比較有名的企業(yè)如特靈、開利、約克、麥克維爾、AXIMA(原蘇爾壽)、荏原、三菱等依靠先進(jìn)的技術(shù)及良好工藝主導(dǎo)離心冷水機(jī)組市場.國內(nèi)企業(yè)主要為重慶通用,早期引進(jìn)NREC的技術(shù)來開發(fā)離心式制冷機(jī).隨著社會的發(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.一些國內(nèi)空調(diào)廠家如海爾、澳克瑪、格力及美的(與重慶通用合并)紛紛推出自己的離心式冷水機(jī)組.大冷與AXIMA合作開發(fā)出離心冷水機(jī)組及區(qū)域供暖的離心熱泵機(jī)組.這些離心機(jī)組大部分采用環(huán)保工質(zhì)R134a. 
    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,近年來離心冷水機(jī)組的銷量不斷提高. 
    國內(nèi)大部分開發(fā)離心冷水機(jī)組的企業(yè)只是購買進(jìn)口壓縮機(jī),基本上沒什么利潤.國外離心機(jī)廠家不會輕易出讓自己的核心技術(shù),要想研制離心式制冷壓縮機(jī),只有走自主開發(fā)的道路.隨著設(shè)計及制造技術(shù)的不斷成熟,使得國產(chǎn)離心式制冷壓縮機(jī)的研制成為可能. 
    三、開發(fā)研制離心式壓縮機(jī)的難點、重點及對策. 
    研制一臺離心壓縮機(jī)包括多方面的內(nèi)容:氣動熱力計算、強(qiáng)度與振動計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、各種材料的選擇、加工制造工藝設(shè)計、自動控制與調(diào)節(jié)設(shè)計、以及驅(qū)動型式選擇等.其中的難重點主要有以下幾個方面: 
    1.葉輪的設(shè)計 
    轉(zhuǎn)子作為離心壓縮機(jī)的運動部件,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.三元流方法要求設(shè)計人員具備數(shù)值模擬、計算流體動力學(xué)、流體機(jī)械內(nèi)部流場理論等非常專業(yè)的知識.國內(nèi)公司技術(shù)人員大部分不具備這些專業(yè)知識,要設(shè)計高效的三元葉輪,只有和高?？蒲袡C(jī)構(gòu)合作.高校中離心式壓縮機(jī)方面的專家主要有***的谷傳綱教授、西安交大的王尚錦教授.谷教授長期從事離心機(jī)方面的研究,先后主持完成6項國家自然科學(xué)基金項目,在離心機(jī)三元流設(shè)計,壓縮機(jī)組試驗、監(jiān)測及控制,系統(tǒng)防喘振等方面均有深入的研究,他所主持完成的《多級離心壓縮機(jī)氣動設(shè)計技術(shù)與應(yīng)用》項目獲2004年國家科技進(jìn)步二等獎.王教授領(lǐng)導(dǎo)的西安交大賽爾機(jī)泵科研組,以獨具特色的“可控渦葉輪設(shè)計理論”，在石化等領(lǐng)域的機(jī)組改造中有出色的應(yīng)用. 
     2.葉輪的加工制作 
    以三元流理論設(shè)計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,也是難點.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)工作臺的傾斜實現(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. 
    3.轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速的計算 
    臨界轉(zhuǎn)速是設(shè)計轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時要考慮的一個重要因素,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要避開臨界轉(zhuǎn)速.臨界轉(zhuǎn)速的計算一般采用普洛爾法,市場上有專門計算臨界轉(zhuǎn)速的軟件,也可以自己開發(fā)計算軟件. 
    4.防喘振系統(tǒng)的設(shè)計 
    由離心式壓縮機(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)計防喘振系統(tǒng). 
    5.滑動軸承的設(shè)計 
    離心式制冷壓縮機(jī)一般采用增速齒輪,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般都在5000RPM以上,都采用滑動軸承,滑動軸承的設(shè)計也是研制離心機(jī)的一個重點. 
    四、開發(fā)研制離心式壓縮機(jī)的大致步驟: 
    1.搜集、學(xué)習(xí)離心式壓縮機(jī)及離心式冷水機(jī)組的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn). 
    2.組織有關(guān)人員學(xué)習(xí)離心式壓縮機(jī)的基本知識,達(dá)到用一元流理論設(shè)計壓縮機(jī)的水平. 
    3.組織有關(guān)人員到相關(guān)科研院所及專業(yè)生產(chǎn)廠家學(xué)習(xí)參觀. 
    4.與科研院所合作進(jìn)行三元葉輪的設(shè)計. 
    5.研制開發(fā)整機(jī). 
    6.樣機(jī)試驗改進(jìn). 
    五、一點想法 
    上世紀(jì)50年代，我國科學(xué)家吳仲華教授提出葉輪機(jī)械三元流理論，奠定了三元流設(shè)計的理論基礎(chǔ).國外一些大公司如NREC等據(jù)此理論開發(fā)出離心式葉輪機(jī)械的設(shè)計及加工軟件. 
    我國的科學(xué)家及科技工作者也進(jìn)行了大量的卓有成效的研究,對離心式壓縮機(jī)的設(shè)計及加工進(jìn)行了深入的研究,并形成了一系列的研究成果,與國外相比,毫不遜色.建議國內(nèi)的制冷企業(yè)