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螺杆式空调特点
发布时间:2008.04.29 发布:上海市墙属赋建筑工程售后服务中心 新闻来源:mataverinternationaL.com

 

螺杆式中央空调的特点

        与活塞式、离心式等机型相比,螺杆式制冷压缩机是属于发展较晚的一种机型,迄今不过30余年。70年代是螺杆式制冷压缩机大发展时期,开发与研究的领域十分广阔,主要有以下几个方面:高效型线的研究;机器内部工作过程的研究;与提高机器性能有关的新结构的研究;新型制冷循环的研究及制冷装置自动化等。这些方面卓有成效的开发与研究,使得螺杆式制冷压缩机的水平得到了很大的提高。在制冷空调领域中取得越来越广泛的运用。

        螺杆压缩机在制冷系统中起着将蒸发器出来的低温低压的制冷剂气体,变成高温高压气体

的作用,是制冷系统的心脏部件。和活塞压缩机一样,螺杆压缩机属于容积式压缩机,主要由

机壳、螺杆转子、轴承、能量调节装置等组成。

       螺杆压缩机具有结构简单、工作可靠、效率高和调节方便等优点,70年代以来,在制冷

空调领域取得越来越广泛的运用。按照螺杆转子数量的不同,螺杆压缩机有双螺杆与单螺杆两种。螺杆式压缩机原先大多为双螺杆压缩机,70年代后发展和完善了单螺杆压缩机,以双、单螺杆压缩机为主机,构成的单螺杆式和双螺杆式冷水机组,都可用于中央空调系统。

       1、螺杆式冷水机组的特点

       螺杆式冷水机组是由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀以及其他控制元件、仪表等组成的。其主要特点如下:

    (1)、基建造价低

       ①占地少:蒸发器、冷凝器已紧凑地组成一整体,不再另外占用面积,再加上机组简单而不需较大检修空间,因此可大大缩小机房的占地面积。

      ②基础简单:由于螺杆制冷机振动很小,因而基础简单可以将机房靠近用冷地点,亦可在各层楼放置,这在高层建筑空调系统里,可大大降低泵的扬程,减少安装与运行费用。

     (2)、安装调试方便、运行维修费用低

     由于是整体机组一次安装,接水接电即成,减少了安装调试工作量,而且操作简单、安全,往复式相比较,其调节灵活,易损件少,使维修费用降低。

    (3)、运行费用低

    就单位功率制冷量而论,满负荷时螺杆式略低于往复式,但由于螺杆式调节性能大大优于往复式,且在50%-100%负荷运行时,其功率消耗几乎正比于冷负荷,使得在大多数实际运行工况下,其运行费用低于往复式。

   (4)、适合于制成热泵机组

由于热泵运行工况的压力比较大,这样采用螺杆式制冷机组就比较合适。而且,螺杆式压缩机排气温度低,冷凝器结垢情况比活塞式低得多,有助于保持较高的传热效率与运转稳定性。螺杆式压缩机的制冷剂可用氨(R717)或氟利昂(R12,R22),其结构有开启式和半封闭式。它兼有活塞式和离心式压缩机的优点,在制冷和空调工程中有较广泛的应用。

2、 

 
螺杆式制冷压缩机的工作过程及构造

图(1)开启式螺杆式压缩机的结构

1—吸气端盖2—阴转子3—汽缸4—滑阀5—排气端盖6—阳转子

现在应运于制冷系统中的大多数是喷油式的螺杆式压缩机,而且大都采用单级开启式结

构形式。小型的也有采用半封闭或全封闭的结构。

         1)、工作过程

        螺杆压缩机是靠气缸中一对螺旋转子相互啮合旋转,造成由齿型空间组成的基元容积的变

化,实现了对制冷剂气体的压缩。图(1)是典型开启式螺杆压缩机的一对螺旋齿转子、气缸和两端端盖的外形图。由图可见,压缩机8字形的气缸3里有一对转子,其中一个有凸齿的称阳转子6,另一个有凹齿槽的称阴转子2,气缸的左右有吸气端盖1和排气端盖5封住,一对转子就支承在左右端盖的轴承上。转子之间及转子和气缸、端盖间留有很小的间隙。在吸气端盖1和气缸3上部设有轴向和径向进气口,在排气端盖5和滑阀4的端部设有轴向和径向排气孔口。  图(1)为开启式螺杆压缩机的结构图。

       当压缩机运转时,阳转子带动阴转子(也有由阴转子带动阳转子的结构),由阴阳转子凹

凸齿槽、啮合密封线与气缸和端盖内壁所围成的人字形基元容积不断变化(图(2)为由下而

上的仰视图)。当基元容积由最小向最大变化时,它与径向和轴向吸气口相通,进行吸气过程

 
(图(2abc)。当基元容积达到最大并与吸气口隔开时,吸气结束。此后,基元容积由最大逐渐变小,开始气体的压缩过程(图(de)。当基元容积开始与轴向和径向排气口接通时,进行排气过程(图(f),直到基元容积变为零为止。上述过程,随着转子连续运转,重复地螺杆式制冷压缩机的结构。它的主要部分是转子、机体、轴承、轴封、平衡活塞、能量调节装置等。

图(2)螺杆式制冷压缩机的工作原理图

  2)、螺杆式制冷压缩机的结构

 
 

图(3)螺杆式制冷压缩机的结构

1、 6一滑动轴承2-机体3一阴转子4一推力轴承

5一轴封7一阳转子8一平衡活塞9一吸气孔口

10—能量调节用卸载活塞11—喷油孔12—卸载滑阀13一排气口

        (1)机壳    由机体、吸气端座和排气端座组成,是压缩机的主要组成部分,机体2是连接各零部件的中心部件,它为各零部件提供正确的装配位置,以此保证阴、阳转子37在汽缸内的啮合,能可靠地进行工作。其端面形状为形,这与两个啮合转子的外圆柱面相适应,能够使转子精确的装入机体内。在机体的内壁面设有符合转子转角要求的径向吸气孔口9,保证转子在旋转中能顺利的实现吸气过程。供调节能量用的卸载活塞10和卸载滑阀12,可以根据实际需要实现输气量调节。机体上还钻有回油孔,可以及时的把润滑轴承、轴封和平衡活塞流出的油、以及二次油分离器和能量调节器机构的回油等输送回汽缸,随排气带走或者停机后放掉。

        吸、排气的端座是位于机体前后两端的密封连接件,它除作机体的端面密封外,更重要的是提供了阴、阳转子和支承转子的轴承装配位置,轴向的吸、排气口,913以及压缩机与管道系统的连接安装位置,它也是压缩机气体输入与输出的重要通道。另外吸气端座还容纳和支承着移动能量调节机构的卸荷油缸、平衡转子轴向力的平衡活塞和油缸、油腔、内油道及回油孔等,排气端座也容纳和支承着轴封、滑阀位移腔、油腔、内油道及回油孔等。吸、排气端座的端面为平面,与转子的端面贴合形成端面密封,而与机体端平面的密封采用密封胶或O形圈来达到的,连接用螺钉来实现。

        由于机体有内部喷油,可以直接降低缸体内部的温度,因此可以不需要使用冷却水夹套,而是在机壳外设置肋,既加强机壳的强度,也附有散热作用。机壳一般采用灰铸铁如HT200等铸成。

       (2)转子    它是实现变容式压缩的主要部件,由阴、阳转子3组成。转子齿形是用高精度的专用机床、专用刀具加工而成,转子是螺杆式压缩机的关键零件之一。转子的型线常为单边非对称的摆线-圆弧型线,阳转子4个齿,阴转子6个齿,以便两个转子的抗弯强度大致相等。在一般情况下,阳转子与电动机联结为主动转子,传递转矩,同时通过啮合关系带动阴转子(从动转子)旋转。两个转子的径向负荷由两对主轴承承担,阴转子的轴向负荷由一对角接触球轴承承担,阳转子的轴向负荷比较大,由一对角接触球轴承和平衡活塞共同承担。

       (3)轴承    轴承是支承阴、阳转子,并保证转子高速旋转的零件。负责完成这个功能的零件主零件就是主轴承,一般是采用滑动式轴承。其次转子在旋转并压缩气体时,会产生一个轴向推力,为了克服轴向推力,还必须安装一套推力轴承(滚动轴承)。这种轴承旧叫作副轴承,它除了克服转子旋转的轴向推力外,还要承受部分的径向力。所以,主、副轴承在螺杆式压缩机中是必不可少的,轴承使转子始终处于正常工作状态。

        主轴承安装的位置——主轴承是精密加工的钢背耐磨合金制成的,有进油孔、油槽及泄油槽。主轴承正确的安装在吸、排气端座内,并且用柱销固定位置。副轴承安装的位置——副轴承安装在排气侧,在阴、阳转子上各安装两个。为了保持转子的排气侧端面与排气端座之间有必要的间隙,在副轴承的一侧安装有调整块。

     (4)平衡活塞    平衡活塞放置在阳转子的吸气端,主轴颈的尾部,其作用,是用来减轻,排气侧与吸气之间的压力差。引起对主轴承端面的负责,减轻副轴承所承受的轴向力。采用平衡活塞来平衡轴向力,可以大大减小推力轴承的负荷和几何尺寸,能节省金属消耗量。它是利用高压油注如入活塞顶部的油腔内,产生与轴向力相反的压力,使轴向力得以平衡。

     (5)轴封    采用摩擦环式机械密封机构,使用标准产品安装在主动转子靠联轴器的伸出端上,它是由随轴转动的动环与装在轴封盖上的静环以弹力相互摩擦作为径向密封,聚四氟乙稀及耐油橡胶O形圈作为轴向密封。

         轴封的冷却与润滑均有高压油完成,。由于轴封是在较高的压力下工作,所用的摩擦材料应该具有足够的刚性和强度,。经常采用的耐压强度较高的钢制动环,和弹性模数较大、导热性良好的石墨为静环,其密封口经研磨及抛光加工后,使表面粗糙度达到Ra=0.2μm以上。O形环对氨机用丁情橡胶,氟机用氯酲橡胶。

6)能量调节机构     由滑阀、油缸、油活塞、连接杆、复位弹簧、四通换向阀(也使用四通电磁换向阀)、油管路、及能量指示器等组成,它起到调节制冷量作用。由铸铁制成的阀,安装在转子与机体的下部衔接处,可以在与汽缸轴线平行方向上,由卸载油缸中的活塞带动作往复运动。滑阀与阀杆是中空的,构成向汽缸内喷油的输油管。输油管与活塞、油缸等相连。滑阀靠近压缩腔一侧钻有喷油孔,以便在压缩机工作时,向压缩腔喷入润滑油。滑槽底部开有导向槽,导向槽与机体上的导向块配合,使滑阀平稳的往复运动。压缩机的径向排气口设在滑阀上,根据使用的工况不同(即内压缩比不同),分别设置几组滑阀,在其上所开径向排气孔 与各工况下的容积比相对应。使用时只要根据使用工况选用其中一组滑阀装入机器中即可。

 利用滑阀可以实现制冷量的无级调节,冷量在10%~100%的范围内,均可以使压缩机正常运转。能量调节是用改变滑阀位置来实现的,而滑阀的位置是由油活塞的位置来决定的,油活塞的位置由四通阀来控制决定的,可以由自动或手动来完成。滑阀移动时,装在滑阀导管内的 螺旋机构将滑阀的移动边为指针的转动,以便指示出滑阀所处1的位置。所以能量指示标牌数值,仅表示滑阀的位移百分数,并不表示能量百分数。一侧两个接头,接进油与排油管道,另一侧的两个接头,接油缸的两端。

能量指示器由磁铁缸和油活塞相连的磁铁连杆、磁铁、指示牌、线圈等组成。

   (7)消声器     噪声来源于压缩气体时的动力噪声,旋转噪声、电动机噪声等,最常采用的消声方法是采用消声器。消声器有扩张室消声器(共振腔式削声器)和吸收式削声器等。

    在螺杆式制冷压缩机组中,采用共振腔式削声器,安装在组合式多功能油分离器内,可以较大的幅度降低排气噪声。同时,用于降低吸气噪声的吸气消声器装在吸气管道中,也具有较好的吸气效果。

 3、螺杆式制冷压缩机的形式及参数

  螺杆式制冷压缩机一般分为开启式、半封闭式和全封闭式三种型式

   ZB173080-89规定,螺杆式制冷压缩机的型号由大写汉语拼音字母和阿拉伯数字组成,其表示方法见机械工业部标准JB2780-79 0本书仅对开启螺杆式制冷压缩机与半封闭螺杆式制冷压缩机的结构和工作原理做简单介绍。

 
     1)螺杆式制冷压缩机型号的表示方法

2)螺杆式制冷压缩机组型号的表示方法

 
 
 3)经济器螺杆式制冷压缩机组型号的表示方法

 
4)螺杆式热泵机组型号的表示方法

  5)型号示例;

(1) LG16CA:

表示转子名义直径为16cm,以氨为制冷剂,长导程的开启式螺杆单级制压缩机。

         (2 )    BLG10DF2

       表示转子名义直径为l0cm,以氟利昂为制冷剂,短导程,第二次改型的半封闭式螺杆单级制冷压缩机。

       (3 )    LG16Al00Z2:

     表示转子名义直径为16cm,以氨为制冷剂,配用电动机功率为l00kW,用于中温名义工况的第 二次改型的开启式螺杆单级制冷压缩机组。

      (4)    BLG12. 5F-55Dl

     表示转子名义直径为12 . 5cm,以氟利昂为制冷剂,配用电动机功率为55kW,用于低温名义工况的第一次改型的半封闭式单级螺杆制冷压缩机组。

      (5)    JLG12.5F-55-1

     表示转子名义直径为12.5cm,以氟利昂为制冷剂,配用电动机功率为55kW,第一次改型的经济器开启式单级螺杆制冷压缩机组。

       (6)    RBLGHF500/350

      表示名义工况制冷量为500kW,名义工况制热量为350kW,室内冷凝器和室外盘管热交换方式为复合式,以氟利昂为制冷剂的开启式螺杆热泵机组。

(7) RBBLGFF200/150

表示名义工况制冷量为200kW,名义工况制热量为150kW,室内冷凝器和室外盘管热交换

方式为风冷式,以氟利昂为制冷剂的半封闭螺杆式热泵机组。

        中华人民共和国专业标准ZB173030-89对喷油螺杆式单级制冷压缩机组的基本参数与工况作了相应规定. 

3、 

 
螺杆式制冷压缩机机组系统

                                        图(4) 螺杆式制冷压缩机机组系统

                  —表示油路;一一表示气路;一·一表示电路;一一一表示温度控制线路

              1一过滤器;2一吸气止回阀;3一螺杆式制冷压缩机;4一旁通管路;5一二次油分离器;

                    6一排气止回阀;7一油分离器;8一油粗过滤器;9一油泵;10一油压调节阀;

                            11一油冷却器;12一油精过滤器;13一油分配管;14一油缸

                ABCD一电磁阀;GE一压差控制器;F一压力控制器;H一温度控制器

          螺杆式制冷压缩机机组系统中设置吸气止回阀的目的是防止制冷压缩机因停机时转子倒

转而使转子产生齿损。设置排气止逆阀的目的是防止制冷压缩机停机后,因高压气体倒流而引起机组内的高压状态。设置旁通管路的作用是当制冷压缩机停机后,电磁阀开启,使存在于机腔内压力较高的螺杆式制冷压缩机在实际运行中,为保证其安全运行,均组成机组形式,如图(4)所示。螺杆式制冷压缩机机组除制冷压缩机本身以外,还包括油分离器、油过滤器、油冷却器、油泵、油分配管、能量调节装置等。概括起来机组系统包括制冷系统和润滑系统两部分。

       1:制冷系统

        螺杆式制冷压缩机机组制冷系统的工作过程是:来自蒸发器的

制冷剂蒸汽,经过滤器、吸气止回阀进入吸入口。制冷压缩机的一对转子由电动机带动旋转,润滑油由滑阀在适当位置喷入 ,油与气在汽缸中混合。油气混合物被压缩后经排气口排出,进入油分离器。由于油气混合物在油分离器中的流速突然下降,以及油与气的密度差等作用,使一部分润滑油被滞留在油分离器低部,另一部分油气混合物,通过排气止回阀进入二次油分离器中,进行二次分离,再将制冷剂蒸气送入冷凝器中。

        系统中设置吸气止回阀的目的是防止制冷压缩机因停机时转子倒转而使转子产生齿损。设置排气止逆阀的目的是防止制冷压缩机停机后,因高压气体倒流而引起机组内的高压状态。设置旁通管路的作用是当制冷压缩机停机后,电磁阀开启,使存在于机腔内压力较高的蒸汽通过旁通管路泄至蒸发系统,让机组处于低压状态下,便于再次启动。系统上压差控制器的作用是控制系统的高压及低压压力。

 
        从干式蒸发器来的制冷剂过热蒸气,由螺杆式制冷压缩机压缩后排至卧式壳管式冷凝器,其冷却管为铜质的高效传热管,冷却水进出口管公称直径为ng70,正常工作时,冷却水进水温度不应高于32'C,冷却水消耗量为45-65 m'/h,可配用冷却塔循环水系统。节流机构采用热力膨胀阀,利用干式蒸发器出口制冷剂过热度来调节开启度。蒸发器采用干式蒸发器,管内是制冷剂,管外是冷水,为了提高管外的放热系数,在管外垂直于轴线方向安放了折流板。

图(5ZS-KF12.5-30螺杆式冷水机组系统流程图

1一吸气截止阀;2一维修截止阀;3一排气止逆阀;4一吸气止逆阀;5一排气截II:阀;6一电磁

阀;7一热力膨胀阀;8一手动膨胀阀;9一电磁阀组;10一能量控制阀;11-喷油控制阀;12-

供油截止阀;13一油冷却器出截止阀;14一油冷却器进截止阀;15一供油截止阀;16一加油

阀;17一供液阀;18一加氟阀;19一回油阀;20一高低压平衡阀;21一安全阀;22一放水塞;

23一油压调猫阀;24一泄油塞;25一低压表阀

        2:润滑系统

        由于喷油螺杆制冷压缩机的润滑方式与活塞式制冷压缩机不同,因而润滑油系统的具体结构也不同。在排出的制冷剂气体中含有大量的油(一般喷油量为排气量的2写左右),润滑油如果进入系统,会带来不好影响,所以在螺杆式冷水机组中设有分油效率较高的两级油分离器以分离润滑油。螺杆式机组设有供油泵,将贮油器中的润滑油送到压缩机内的轴承处,使之润滑,并使能量调节机构的滑阀动作。      螺杆式制冷压缩机一般采用喷油式压力润滑,即在制冷压缩机工作过程中,通过油泵将润滑油喷射至两螺杆工作部位及其他需要润滑的部位。其目的有四个:一是带走压缩过程中所产生的压缩热,使压缩过程接近于等温压缩,降低排气温度,从而防止机件受热变形;二是向汽缸内喷入润滑油,可使转子之间及转子与汽缸之间得到密封,减少内部的泄漏;三是对螺杆式制冷压缩机的运动部件起润滑作用一,提高零部件的寿命,以达到长期、经济、安全地运行;四是喷油使螺杆式制冷压缩机的结构简化,对降低运转噪声起一定作用。

      螺杆式制冷压缩机润滑系统的具体流程为:贮油器~粗油过滤器~油泵~油冷却器~精滤油器~压缩机~油分离器~贮油器,完成一个循环。

       贮存在油分离器下部的温度较高的润滑油,经油粗过滤器过滤后,被油泵加压送到油冷却器。在油冷却器中,润滑油被冷却水冷却降温后进人油精过滤器,经精过滤器进行精过滤后,被送人油分配管,再被分别送到轴封、滑阀喷油孔、前后主轴承、平衡活塞、四通电磁阀(能量调节装置)中。送入轴封、前后主轴承、四通电磁换向阀的润滑油,经机体内油孔返回到低压侧。部分润滑油与制冷剂蒸汽混合后,由制冷压缩机压到油分离器中。转子机腔中的油气混合物,被排至油分离器进行油气分离,分离后的润滑油,积存在油分离器的下部,再循环使用,二次分离器中的润滑油,一般应定期放回制冷压缩机的低压侧。

        系统中设置吸气止回阀的目的,是防止制冷压缩机因停机时转子倒转而使转子产生齿损。设置排气止逆阀的目的是防止制冷压缩机停机后,因高压气体倒流而引起机组内的高压状态。设置旁通管路的作用是当制冷压缩机停机后,电磁阀开启,使存在于机腔内压力较高的蒸汽通过旁通管路泄至蒸发系统,让机组处于低压状态下,便于再次启动。系统上压差控制器的作用是控制系统的高压及低压压力。

         润滑油系统中主要部件结构如下:

(1) 

 
油分离器:由于螺杆制冷压缩机是采用喷油冷却润滑,因而工作时有大量的润滑油与制冷剂气体一起排出,所以在压缩机与冷凝器之间设置高效的填料式油分离器,它具有分油效果好,体积小,结构简单,操作方便等特点,其结构如图(6)所示。

图(6) 螺杆制冷压缩机油分离器结构示意图

      油分离器和机架结合为一体,压缩后的气体进入消音器,在较大的横断面中降低流速,并经滤网过滤分离,油滴沉入贮油器中,贮油器内设有电加热器,当油温低于30"C时,可接通电源加热。可从视油镜中观察贮油器油面,判断机组运行情况。

        (2)油冷却器:从油分离器出来的油虽经贮油器、油泵等,但温度并未降低,必须在油冷却器内利用冷却水冷却后,才能进入压缩机,维持机组的正常工作‘油冷却器的形式与一般的卧式冷凝器结构基本一致。

 
        (3)油过滤器:机组设有两级油过滤器,油泵入口处设有粗油过滤器,油泵出口处设有精滤油器。

图(7)所示为精滤油器结构示意图

       油经环形通道流到滤油器的上部,用永久磁铁吸附油中的金属粒子,然后从滤网中滤过,保证润滑清洁。

 
(4)油压调节阀:螺杆式冷水机组中的油压调节阀是保证油压高于排气压力0. 2~0. 3 MPa,它也是油泵的安全阀,过量的油可回流到油泵的进口侧。为了增加油压可顺时针转动调节阀杆,降低油压时,可逆时针转动调节阀杆。

                                                 图(8)为油压调节阀结构示意图

     3)螺杆式冷水机组的能量调节及启停控制为了使螺杆冷水机组安全可靠地运行,机组仪表箱上部装有压力表、排气温度表、手动能量调节四通阀,机组仪表箱下部装有,机组的指示仪表及安全保护;

  (1)高压控制器:调定值为1. 6 MPa

    (2)低压控制器:调定值为0. 32 MPa

    (3)油温控制器:油温的高低直接影响润滑油的粘度,从而影响润滑油分离的效果。因此,采用温度控制器控制油温,当油温高于70'C时,油温控制器可使压缩机停止运行。

    (4)油压差控制器:当油压高于排气压力0. 2 MPa时,压缩机才能运行,而低于0. 15 MPa时,压缩机停止运行。油压差控制器本身具有45-60s延时机构,以保证压缩机正常启动。

    (5)精滤油器压差控制器:精滤油器进出口压差的大小是精滤油器堵塞程度的一种反映,压差越大,说明精滤油器的堵塞越厉害,当压差达到0. 1 MPa时,精滤油器的堵塞程度将对系统的供油量产生危害,这时就应停机,将精滤油器清洗干净后,再投入使用。

 (6)冷水出水温度控制器:用温度控制器来控制冷水的出口温度高于2'C,避免机组在低负荷下运行并防止蒸发器冻裂等事故。

 (7)安全阀:当高压控制器失灵时,系统的高压侧压力上升至1.8 MPa时,为防止高压压力的继续上升而导致破坏性事故,安全阀自动起跳,将排出的高压制冷剂导入低压部分。此外,冷水机组尚带有主电动机过载保护、冷水流量开关保护等。

4)机组能量调节的方法

 螺杆式制冷压缩机的能量调节的方法主要有吸人节流调节、转停调节、变频调节、滑阀调节、柱塞调节等。目前广为使用的多为滑阀调节和柱塞调节。

(1) 滑阀调节机构滑阀调节的基本原理;是通过滑阀的移动,使压缩机阴、阳螺杆齿间

积对,在齿面接触线从吸气端向排气端移动的前一段时间内,仍与吸气口连通,并使部分气体回流到吸气腔,即滑阀减小了螺杆的有效工作长度,以达到气量调节的目的。滑阀式能量调节

 
机构如图(9)所示。调节滑阀4、位于压缩机两螺杆38啮合部位的上面,与两螺杆外圆

图(9)滑阀结构图

RTHB螺杆式压缩机能量调节机构布置

1一电动机2一电动机冷却(液体)管路

3一阳转子4一滑阀5一活塞/油缸组件

6一油分离器室7一油分离器网8一阴转子9-经济器外壳

柱面配合。滑阀靠近排气孔口的一侧为滑阀后端,另一端为滑阀前端。滑阀后端开有径向排气口,通过手动、液动或电动等方式,使滑阀沿着螺杆轴向方向往复运动。滑阀由油活塞带动,当活塞左侧油腔进油、右侧油腔回油时,推动滑阀右移,打开旁通口,减小螺杆的有效工作长度,从而使压缩机的排气量减小。若油活塞两端进、回油关闭使滑阀停留在某一位置,相应地压缩机即在某一排气量下工作。

     (2)螺杆冷水机组的制冷量调节是通过滑阀控制装置来实现的。滑阀能量调节装置是由装在压缩机内的滑阀、油缸活塞、能量指示器及油管路、手动四通阀或电磁换向阀组成。电磁换向阀可用于自动调节。滑阀位置受油活塞位置控制。手动四通阀有加载、卸载和定位三个手柄位置。其控制原理如下:

        图(10)位置示意为增载,此时电磁阀A开启,B关闭(或四通阀为增载位置)。从油

泵来的高压油通过电磁阀A(或四通阀)进入油缸右边,油活塞则带动滑阀向左移动,靠近固定端,此时压缩机为全负荷运行。油缸左边的油,则通过电磁阀A(或四通阀)流回压缩机的吸入腔。

         反之,若电磁阀B开启,A关闭(或四通阀为减载位置),则油路正好相反,滑阀向右移动,工作腔的部分气体则从滑阀与固定端之间的位置回流到吸入端,机器即在部分负荷下运转。滑阀继续向右移动直到右止点,此时机组能量为最小,约为全负荷的15%。所以由滑阀控制制冷量可在15%-100%之间无级调节,其滑阀所在位置可通过制冷量指示器上的指针,或仪表箱上的制冷量指示仪表指示出来。当制冷量逐步减少时,功率消耗也相对减少,实现压缩机经济运行。

 

图(10)是滑阀能量调节装置的控制原理图

         图(11b所示为另一种滑阀调节方法。它使用两个电磁阀,当压缩机卸载时,卸载

 
磁阀开启,上载电磁阀关闭,高压油进人油缸,推动油活塞,使滑阀移向开启位置,滑阀开口使压缩机气体回到吸气端,从而减少压缩机输气量。压缩机上载时,卸载电磁阀关闭,上载电磁阀开启,使油从油缸排向机体内吸气侧,滑阀在制冷剂高低压压差的作用下,移向全负荷位置,此时,滑阀在加载时移动速度比卸载时快。与图(11a相比而言,这种方法结构简单,调节方便,开利23XL螺杆冷水机组即采用这种调节方法。

                                                                 图(11)滑阀控制

                       a)两组电磁阀                                                             b)两个电磁阀

         (12)为螺杆式制冷压缩机排气量和滑阀位置关系曲线。滑阀前部同固定端紧贴时,为全负荷位置。当滑阀稍微移动时,旁通口即开启。由于滑阀固定部分的长度约占机体长度的五分之一,故当滑阀刚刚离}开固定端时,从理论上分析,应存在气量突跳点,即聋排气量突降至80%左右,如图6-49虚线所示。但压缩机实际运行中,由于旁通口的阻力,通过旁通口的回流气体减少,因此,排气量不会从100%立即降到80%,而是如图6一实线所示,排气量连续变化。 随滑阀向排气端移动,排气量继续降低。当滑阀向排气端移动至理论极限位置时,即当工作容积的齿面接触线刚刚通过旁通口,将要进行压缩,此时压缩机处于全卸载状态。如果滑阀越过这一理论极限位置,则排气端座上的轴向排气孔口与工作容积连通,使排气腔中的高压气体倒流。为了防止这种现象发生,实际上常把这一极限位置设置在排气量10%的位置上。因此,螺杆制冷压缩机的能量调节范围一般为10%-100%内的无级调节。

 
 
         当压缩机在部分负荷运行时,其工作容积内压缩终了压力,低于满负荷运行时的内压缩终了压力。这是由于减负荷运行时,螺杆的有效工作长度缩短,实际吸人气体减小,内容积比相应减小的缘故。在能量调节过程中,其制冷量与功率消耗关系如图(13)所示。

                  (12)  螺杆式制冷压缩机                                                               (13)  螺杆式制冷压缩机

                 排气量和滑阀位置关系曲线                                                               制冷量与功率消耗关系

       从图(13)中可以看出,螺杆式制冷压缩机的制冷量与功耗的关系,在能量调节范围内不是成正比,当压缩机负荷为50%以上时,功率消耗与负荷接近正比关系,而在低负荷下,功耗较大。因此,从经济性方面考虑,一般认为螺杆制冷压缩机在50 %负荷以上至满负荷运行为宜。

        (13)示意出RB系列半封闭式螺杆压缩机四段式容量控制系统图。容量控制系统由一个

容量调节滑块及一组油活塞组成,25 %50%、75%、100%为其调节的范围。其工作原理

 
是利用油活塞推动容量调节滑块。容量调节滑块的移动,造成部分制冷剂旁通回吸气端,使制冷剂流量减少,以达到部分负荷调节。

图(13RB系列半封闭式螺杆压缩机四段容量控制系统

1一进气过滤器2一电动机3一吸气端轴承4一机油过滤器5一压缩机转子

6一排气端轴承7一排气管8一油分离器滤网9一毛细管10一容量调节滑块及油活塞

①一低压制冷剂气体②一高压、不含油制冷剂气体③一制冷剂气体(高压、含油)

SV1SV2SV3一容量控制电磁阀

         停机时,弹簧的力量使油活塞回复到起始状态。压缩机运转时,油压开始推动油活塞,借助电磁阀的动作,控制油活塞的定位。而电磁阀由系统的温度开关来控制。

       下表(1)列出四段式容量控制电磁阀的动作。

四段式容量控制电磁阀动作

容量百分比

SV 1

SV 2

SV3

100%

75%  

开  

50

开  

25%(起动)

开  

        图(14)表示出RB系列半封闭式螺杆压缩机连续式容量控制系统图。连续式容量控制与

四段式容量控制的基本构造相同,但是在电磁阀的应用上不同。连续式容量控制采用一个常闭及一个常开电磁阀。此电磁阀分别控制液压缸油的出人口,且受控制器的控制。控制器会依据设定要求,对电磁阀激磁,控制液压缸进油与泄油,使油活塞作无段式位移。连续式容量控制可以在25 %~100%容量之间作连续式控制。以达到稳定输出的功能。温度控制精度,依据所选用的温度控制器精度而有所不同。

          

 

图(14RB系列半封闭式螺杆压缩机连续式容量控制系统图

          1一进气过滤器2一电动机3一吸气端轴承

4一机油过滤器5一压缩机转子6一排气端轴承 

7一排气管8一油分离器滤网9一毛细管10-容量调节滑块及油活塞

① 一低压制冷剂气体②一高压、不含油制冷剂气体③一制冷剂气体(高压、含油)

svlsv2一容量控制电磁阀

下表(2)列出连续式容量控制电磁阀动作

6-5列出连续式容量控制电磁阀动作

动       作

SV 1(常闭)

SV 2(常开)

启动

/

增加

减少

稳定

    (3 )  柱塞调节机构目前,螺杆冷水机组趋向于采用多压缩机结构,即一台机组配多台压

缩机。这就要求缩小单台压缩机的外形尺寸,特别是轴向长度尺寸。由于使用滑阀能量调节机

构,势必增大压缩机的轴向尺寸,因此一些生产厂商采用柱塞调节机构来替代滑阀。

        柱塞调节机构的结构如图(15)所示:在转子座上,沿螺杆轴向的某一特定位置,开设一

旁通通道,柱塞在通道内沿着螺杆径向作往复滑动,柱塞的前端面形状为圆柱气缸的一部分,

满负荷时,柱塞前端面与螺杆紧密配合,以防止气体从此处泄漏。一般对应阴、阳螺杆各有一

个柱塞。与滑阀不同,柱塞调节属于有级调节,每一个柱塞对应一级卸载。如开利06N螺杆

 
压缩机,柱塞两级卸载分别为40%70%。

图(15)柱塞调节机构的结构

        采用柱塞调节的每台压缩机只有两级卸载,但多台压缩机联合使用,可以增加冷水机组的

二调节级数,完全满足实际运行时的能量调节需要。同时,可以简化压缩机结构和制造工艺,避免因定位等各种原因造成的转子与滑阀间的磨损。另外,减小了压缩机的轴向长度和体积,便于多个机头的安装。

    5)、内容积比调节机构

    在制冷和空调应用中,由于气候条件的改变,螺杆式制冷压缩机运行压缩比会在一个宽广范围内通过改变径向排气口的位置来改变内容积比,以适应不同的运行工况,以节省能耗,这对带有经济器运行的螺杆压缩机将显得更为重要。

    早期的方法是生产厂根据压缩机应用中的常用工况要求,提供不同内容积比的机器供选择,即通过更换不同的径向排气口的滑阀,或同时更换排气端座。但是对于工况变化很大的机组,有必要实现内容积比随工况变化进行无级自动调节。

       图(16)是德国寇尔托马塔(Kiihlautomat)公司滑阀无级内容积比调节机构。图中输气量调节滑阀1和内容积比调节滑阀3都能左右独立移动。滑阀1同油活塞7连成一体,通过油孔68进出油推动油活塞7,实现滑阀1左右移动;而油孔5进出油是使作用在油活塞4上的油压力与弹簧2的弹簧力合力差,推动内容积比调节滑阀3左右移动。在进行内容积比调节时,设有径向排气孔口的输气量调节滑阀1向左边移动,则排气孔口缩小,此时,内容积比调节滑阀3也必须向左移动,紧靠滑阀孔1。在进行输气量调节时,滑阀1向左移动,滑阀3则通过油孔5放油,脱离滑阀1,造成两滑阀有一定间距,制冷剂气体在两滑阀之间旁通。由上述可知,滑阀1的移动可以无级调节输气量和卸载起动,而滑阀13联动可以进行无级内容积比调节。

         内容积比调节机构的特点是结构简单、调节可靠,能有效地达到使内外压缩比相一致的目的,在一定程度上满足用户对变工况的要求,同时有效地提高螺杆式制冷压缩机的运转经济性。

 

图(16)内容积比调节结构

1一输气量调节滑阀2一弹簧3一内容积比调节滑阀

47一油活塞568一进出油孔


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