影響渦旋壓縮機(jī)性能的主要因素有:
1 電機(jī)輸入功率
造成全封閉式渦旋壓縮機(jī)電機(jī)輸入功率偏大的原因,在壓縮機(jī)實(shí)際工作過(guò)程中是非常復(fù)雜的,但主要有:電機(jī)損耗過(guò)大,包括銅損、鐵損,這與電機(jī)材料和加工工藝有關(guān)(本文不作詳細(xì)分析);壓縮機(jī)工作過(guò)程引起的功率消耗。
1.1 機(jī)械摩擦
當(dāng)壓縮機(jī)工作時(shí),動(dòng)、定盤(pán)之間,防自轉(zhuǎn)滑環(huán)與配合鍵槽之間,曲軸與各被驅(qū)動(dòng)面(軸承)之間接觸并發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)等,不可避免的產(chǎn)生摩擦損失。
動(dòng)盤(pán)與定盤(pán)之間的摩擦損失
動(dòng)、定盤(pán)間的摩擦損失,即是壓縮機(jī)工作腔內(nèi)的摩擦損失,若動(dòng)定盤(pán)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(méi)有達(dá)到要求,則會(huì)在這些地方產(chǎn)生異常摩擦;或者壓縮機(jī)整機(jī)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(guò)大也會(huì)造成壓縮機(jī)工作腔內(nèi)異常摩擦,嚴(yán)重時(shí)甚至影響壓縮機(jī)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(dòng)盤(pán)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),在壓縮機(jī)工作過(guò)程中,防自轉(zhuǎn)滑環(huán)在機(jī)架和動(dòng)盤(pán)上分別沿垂直方向上與鍵槽滑動(dòng)配合,在滑動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生滑動(dòng)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(shí),則會(huì)增大摩擦,加大功耗。另外,因?yàn)閷?duì)立式渦旋壓縮機(jī)防自轉(zhuǎn)滑環(huán)是直接與機(jī)架上的支撐面接觸的,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,也不可避免產(chǎn)生摩擦損失。
曲軸與各驅(qū)動(dòng)面間的摩擦損失
電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力是通過(guò)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)動(dòng)盤(pán)旋轉(zhuǎn)來(lái)完成吸氣、壓縮、排氣的過(guò)程。由于曲軸中心線與滑動(dòng)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(rùn)滑油的影響
以上各摩擦面、嚙合面都必須有足夠的潤(rùn)滑,才能保證壓縮機(jī)安全、可靠、高效的工作。在制冷壓縮機(jī)中,不論是強(qiáng)制冷卻或是自然風(fēng)冷,潤(rùn)滑油總是在降溫后由上油孔或上油管進(jìn)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(jī)正常工作。但是如果潤(rùn)滑油量過(guò)多時(shí),則會(huì)隨排氣進(jìn)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(yán)重時(shí)會(huì)影響壓縮機(jī)正常工作。
以上列出渦旋壓縮機(jī)各零部件制作過(guò)程中主要質(zhì)量監(jiān)控點(diǎn),若失控,將直接影響壓縮機(jī)正常工作,或明顯影響壓縮機(jī)性能。
1.2 流體阻力
動(dòng)盤(pán)運(yùn)動(dòng)引起的流動(dòng)阻力損失
當(dāng)動(dòng)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí),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(huì)產(chǎn)生流動(dòng)阻力損失,阻力大小與動(dòng)盤(pán)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(dòng)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(dāng)平衡塊隨曲軸一起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生阻力損失,阻力大小與平衡塊幾何尺寸、流體擾動(dòng)系數(shù)、粘度、密度等有關(guān)。
吸、排氣阻力損失
氣體流動(dòng)時(shí),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(dòng)阻力損失。
當(dāng)氣體通過(guò)吸氣管道和吸氣閥(逆止閥)時(shí),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(shí)際排氣量降低,降低了容積效率;同樣地,排氣孔口處的流動(dòng)阻力,使得壓縮機(jī)實(shí)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(jī)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?gòu)牡蛪呵粔毫嚎s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(jī)在吸氣過(guò)程中與外界(大于吸氣壓力的高壓氣體)進(jìn)行氣體交換。顯然,高壓氣體進(jìn)入到吸氣腔內(nèi)膨脹,并占據(jù)空間,使得實(shí)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(jī)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(guò)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(guò)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(dòng)盤(pán)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(guò)安全閥孔泄漏到低壓工作腔。所以,目前有些壓縮機(jī)在確保正確使用的前提下,也采用取消安全閥的設(shè)計(jì),以減少內(nèi)泄漏,提高壓縮機(jī)效率。外泄漏主要是指由于定盤(pán)吸氣孔O型環(huán)密封性差,導(dǎo)致高壓氣體進(jìn)入吸氣腔的泄漏。
3 吸氣預(yù)熱
吸入氣體受壓縮機(jī)機(jī)體或環(huán)境加熱,使吸入氣體密度減少,實(shí)際吸氣量減小,從而實(shí)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(jī)性能的因素是錯(cuò)綜復(fù)雜的,它包括了設(shè)計(jì)、制造和使用等各個(gè)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(dòng)摩擦損失,動(dòng)定盤(pán)材料(熱膨脹系數(shù))影響,動(dòng)定盤(pán)齒高選配等。在渦旋壓縮機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)能效比偏低時(shí),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(wèn)題。
