影響渦旋壓縮機性能的主要因素有:
1 電機輸入功率
造成全封閉式渦旋壓縮機電機輸入功率偏大的原因,在壓縮機實際工作過程中是非常復(fù)雜的,但主要有:電機損耗過大,包括銅損、鐵損,這與電機材料和加工工藝有關(guān)(本文不作詳細分析);壓縮機工作過程引起的功率消耗。
1.1 機械摩擦
當壓縮機工作時,動、定盤之間,防自轉(zhuǎn)滑環(huán)與配合鍵槽之間,曲軸與各被驅(qū)動面(軸承)之間接觸并發(fā)生相對滑動等,不可避免的產(chǎn)生摩擦損失。
動盤與定盤之間的摩擦損失
動、定盤間的摩擦損失,即是壓縮機工作腔內(nèi)的摩擦損失,若動定盤的渦旋線、齒頂、底面,或鏡板面因加工精度、平面度、位置度等沒有達到要求,則會在這些地方產(chǎn)生異常摩擦;或者壓縮機整機含塵量較高,又或者固體塵埃(如焊渣、加工余屑等)顆粒直徑過大也會造成壓縮機工作腔內(nèi)異常摩擦,嚴重時甚至影響壓縮機正常工作。
防自轉(zhuǎn)滑環(huán)與各配合鍵槽之間的摩擦損失
防自轉(zhuǎn)滑環(huán)主要用于防止動盤的自轉(zhuǎn)運動,在壓縮機工作過程中,防自轉(zhuǎn)滑環(huán)在機架和動盤上分別沿垂直方向上與鍵槽滑動配合,在滑動過程中產(chǎn)生滑動摩擦損失。若十字鍵或鍵槽的垂直度、平行度、光潔度、平面度超差較大時,則會增大摩擦,加大功耗。另外,因為對立式渦旋壓縮機防自轉(zhuǎn)滑環(huán)是直接與機架上的支撐面接觸的,在運動過程中,也不可避免產(chǎn)生摩擦損失。
曲軸與各驅(qū)動面間的摩擦損失
電動機驅(qū)動力是通過曲軸轉(zhuǎn)動,從而帶動動盤旋轉(zhuǎn)來完成吸氣、壓縮、排氣的過程。由于曲軸中心線與滑動軸承的中心線重合是非常困難的,而且由于加工誤差和裝配誤差的影響,軸和軸承常常是偏心的,由此而產(chǎn)生的摩擦損失也是必然的,另外止推軸承與主軸承內(nèi)圈之間也存在摩擦損失。
潤滑油的影響
以上各摩擦面、嚙合面都必須有足夠的潤滑,才能保證壓縮機安全、可靠、高效的工作。在制冷壓縮機中,不論是強制冷卻或是自然風冷,潤滑油總是在降溫后由上油孔或上油管進入各摩擦面,吸收十字環(huán)、工作腔、軸承等處的熱,隨高壓氣體經(jīng)排氣口排出,從而保證壓縮機正常工作。但是如果潤滑油量過多時,則會隨排氣進入系統(tǒng)且滯留在冷凝器、蒸發(fā)器等存油彎,影響兩器換熱,嚴重時會影響壓縮機正常工作。
以上列出渦旋壓縮機各零部件制作過程中主要質(zhì)量監(jiān)控點,若失控,將直接影響壓縮機正常工作,或明顯影響壓縮機性能。
1.2 流體阻力
動盤運動引起的流動阻力損失
當動盤旋轉(zhuǎn)時,因其背面受中間壓力腔中流體(包括氣體、油氣混合物)阻礙,會產(chǎn)生流動阻力損失,阻力大小與動盤背部結(jié)構(gòu)、幾何尺寸、旋轉(zhuǎn)角度及流體密度有關(guān)。
平衡塊的流動阻力損失
平衡塊所在空間是具有一定壓力的氣體,油或油氣混合物,當平衡塊隨曲軸一起旋轉(zhuǎn)運動時,會產(chǎn)生阻力損失,阻力大小與平衡塊幾何尺寸、流體擾動系數(shù)、粘度、密度等有關(guān)。
吸、排氣阻力損失
氣體流動時,由于氣體內(nèi)部的摩擦以及氣體與管壁之間的摩擦,而導(dǎo)致流動阻力損失。
當氣體通過吸氣管道和吸氣閥(逆止閥)時,產(chǎn)生阻力損失,使吸氣壓力降低,既減少了吸氣密度,相應(yīng)地使實際排氣量降低,降低了容積效率;同樣地,排氣孔口處的流動阻力,使得壓縮機實際排氣壓力升高,而使功耗增加。
2 氣體泄漏
2.1 氣體泄漏種類
氣體泄漏可分為內(nèi)泄漏和外泄漏。
內(nèi)泄漏是指壓縮機各壓縮腔之間,壓縮腔與背壓腔之間的氣體泄漏,表現(xiàn)為高壓氣體向低壓腔泄漏,再從低壓腔壓力壓縮到泄漏前壓力,造成重復(fù)壓縮消耗功率,所以內(nèi)泄漏直接結(jié)果為增加功耗。
外泄漏是指壓縮機在吸氣過程中與外界(大于吸氣壓力的高壓氣體)進行氣體交換。顯然,高壓氣體進入到吸氣腔內(nèi)膨脹,并占據(jù)空間,使得實際吸氣量減少。即外泄漏不僅使功耗增加,而且還減少吸入氣體量,使排氣量減少和制冷量降低。
2.2 泄漏通道
內(nèi)泄漏
渦旋壓縮機中,內(nèi)泄漏的發(fā)生途徑主要有工作腔之間的泄漏,工作腔與背壓腔之間的泄漏,安全閥孔泄漏等。
工作腔之間的泄漏
徑向泄漏:氣體或油中溶解的工質(zhì)通過軸向間隙產(chǎn)生的泄漏。
軸向泄漏:氣體或油中溶解的工質(zhì)通過徑向間隙產(chǎn)生的泄漏。
工作腔與背壓腔之間的泄漏
中間壓力腔與背壓腔之間的氣體、或油中溶解的工質(zhì)的交換。
背壓腔與動盤端板面密封之間的氣體或油氣混合物的交換。
安全閥孔泄漏
主要是排氣緩沖腔內(nèi)的高壓氣體通過安全閥孔泄漏到低壓工作腔。所以,目前有些壓縮機在確保正確使用的前提下,也采用取消安全閥的設(shè)計,以減少內(nèi)泄漏,提高壓縮機效率。外泄漏主要是指由于定盤吸氣孔O型環(huán)密封性差,導(dǎo)致高壓氣體進入吸氣腔的泄漏。
3 吸氣預(yù)熱
吸入氣體受壓縮機機體或環(huán)境加熱,使吸入氣體密度減少,實際吸氣量減小,從而實際排氣量減小,制冷量降低,功耗增加。有資料表明,吸氣預(yù)熱每增加3℃則能效比下降1%。
綜上所述可知,影響渦旋壓縮機性能的因素是錯綜復(fù)雜的,它包括了設(shè)計、制造和使用等各個環(huán)節(jié),除以上分析的因素外,還有如吸油管攪油損失,氣體流動摩擦損失,動定盤材料(熱膨脹系數(shù))影響,動定盤齒高選配等。在渦旋壓縮機生產(chǎn)過程中出現(xiàn)能效比偏低時,則應(yīng)抓住主要矛盾,系統(tǒng)化分析原因,才能行之有效地解決問題。
