正航简述压缩机发展动态

正航简述压缩机发展动态

一、制冷压缩机发展动态

当前，我国改革和对外开放正在不断深化，工农业产品市场已从国内扩展到世界范围。世界贸易的飞速发展迫切需要我国制订的有关标准向世界标准靠拢。标准的世界化工作正在政府的关注下由工业，农业，贸易部门在科研单位和高等学校的配合下积极地进行。

目前，我国参照了国外一些具有较高权威的标准，组织制订了各类制冷压缩机的国家标准和专业标准，以此来促进我国产品性能，质量，可靠性和耐久性的提高，谋求生产，流通，使用各阶段的合理化。这些标准主要有容积式制冷压缩机性能试验方法标准，中小型活塞式单级制冷压缩机的型式，基本参数和技术条件标准，家用房间空气调节器的全封闭型电动机--压缩机标准，家用电冰箱全封闭型电动机--压缩机标准和喷油螺杆式单级制冷压缩机型式，基本参数等标准。活塞式压缩机发展历史悠久，具有丰富的设计，制造和运行的经验，至今在各个领域中依然被广泛采用和得到发展。制冷压缩机的持续进步也反映在其种类的多样化方面，活塞式以外的各类压缩机型，如离心式，螺杆式，滚动转子式和涡旋式等都在被卓有成效地开发而各具特色，令人刮目相看。这对于从事制冷工程的技术人员在制冷压缩机类型的选择上提供了更多的可能性。

在这种背景下，活塞式压缩机的使用范围必受到影响而出现逐渐缩小的趋势，这种趋势在大冷量范围内表现得更显著。但是，在中小冷量范围内，实用上还是以活塞式压缩机为主。随着压缩机本身可靠性和耐久性不断得到提高和压缩机紧凑轻量化的追求，制冷压缩机从开启式逐渐向封闭式发展是很自然的，如在日本，功率在15～22kW之间的活塞式压缩机中，90%以上实现了半封闭化;对于不能依赖外界维修的。船舶，车辆以及边远地区，便于现场维修的开启式压缩机还是有它的优势。对于小型制冷压缩机而言，业内人士一般将开启式活塞压缩机称之为代，全封闭活塞压缩机称之为第二代，旋转〔滑片〕式压缩机称之为第三代，涡旋式压缩机称之为第四代，现正在开发的环形压缩机即为笫五代小型制冷压缩机。

代压缩机由电动机通过联轴器或皮带驱动的活塞压缩机组成因有许多接头和轴封泄漏制冷剂，制冷糸统需定期充装制冷剂，所以与第二代的全封闭活塞压缩机相比称之为开启式活塞压缩机。第二代全封闭活塞压缩机为了克服开启式活塞压缩机工作过程中制冷剂的泄漏，通过专门的设计将有机地结合为一体的电动机----活塞压缩机组封闭在耐压壳体内，解决了开启式活塞压缩机工作过程中制冷剂的泄漏，并通过整个制冷糸统接口的全部焊接解决了整个制冷糸统工作过程中制冷剂的泄漏，大大地提高了整个制冷糸统工作的可靠性。虽然第二代全封闭活塞压缩机克服了开启式活塞压缩机工作过程中制冷剂的泄漏，大大地提高了整个制冷糸统工作的可靠性，但活塞压缩机固有的进排气伐片故障丶曲轴连杆活塞这些将电机旋转运动转换为往复直线运动对效率的影响丶转动部分的抱轴卡涩丶活塞余隙对效率的影响等问题并没有解决。正是在这种背景下，没有曲轴连杆丶进气伐片的旋转〔滑片〕式压缩机应运而生。旋转式压缩机的活塞象一个在扁平圆盒子内旋转的转子一样，活塞装在扁心轴上沿汽缸侧壁面做平面滚动，作用于汽缸内的制冷剂。为了隔断吸气区与排气区，在气缸侧壁上开有一个垂直的槽，槽内装有一个与转子配合很好，可以被压进转子侧壁槽内的滑片。与活塞压缩机相比消除了进气伐片故障丶曲轴连杆这些将电机旋转运动转换为往复直线运动对效率的影响丶曲轴连杆部分的抱轴卡涩丶活塞余隙对效率的影响等问题。小型制冷压缩机技术有了很大进步，效率有了很大的提高，所以称之为第三代。

第三代旋转〔滑片〕式压缩机在实际应用中确实比活塞压缩机有着不可比拟的优越性，但其滑片的密封及排气伐片的故障等问题并没有彻底解决，于是出现了只有运动滑盘，固定滑盘等组成的第四代小型制冷压缩机----涡旋式压缩机。它的原理是由偏心轴带动运动滑盘绕固定滑盘的轴线摆动而完成进气和压缩的功能。与旋转式相比，涡旋式压缩机不仅同样没有曲轴连杆进排气阀等，而且无旋转式所必须有的滑片丶排气阀而极大地提高了工作的可靠性，使工作更加可靠。涡旋式压缩机的活塞就是那个绕固定滑盘的轴线摆动的运动滑盘。但涡旋式压缩机的制造加工要求非常高，加工成本直接影响了成本及应用。现在国内有些压缩机工作者正在研制所谓的第五代压缩机。从代开启式活塞压缩机到第四代涡旋式压缩机，它们都是由电动机驱动压缩机进行工作的，其能量传递过程为电源--控制器--电动机定子--电动机转子--轴--〔活塞式的连杆〕--活塞。可以看出，从电源到活塞经过了许多能量转换环节，第五代小型制冷压缩机就是从减少能量转换的中间环节着手来提高整机效率，并尽量简化结构力求降低生产成本增加运行的可靠性，这就是环型压缩机。这种环形压缩机具有往复式压缩机的容易加工，又有旋转式涡旋式压缩机的不用曲轴连杆系统的优点，并且没有进排气阀，滑片的全新型压缩机，具有结构简单，加工容易，转换效率高，工作可靠的优点，结构是:由压缩部分和电动机定子两大部分组成。省去原有的电机转子，轴系统等，而且无进排气伐，滑片等密封部件，结构很简单，整台压缩机不超过十种零部件，所以运行可靠;从减少动力的中间传递环节上提高整机的转换效率。但这种压缩机生产和应用技术还不完善，在市场上还没有推广应用。在小型制冷压缩机中，虽然回转式压缩机作为大批量生产的某些制冷设备(如电冰箱，房间空调器)的专用压缩机，其产量和应用较多，但在压缩冷凝机组这类通用机械中，活塞式压缩机的应用还是居多数。据统计在100W～7。5kW的小型封闭式压缩机中，活塞式占75%。为了提高制冷系统的综合运转性能，对制冷压缩机的容量控制能力提出了愈来愈高的要求。小型制冷压缩机本身从结构上难以设置合适的输气量调节机构。1980年，空调用变频器控制的产品25～90Hz的出现和应用是制冷空调装置技术进步中的重大创举，它不仅使空调器更迎合人们的舒适感要求，而且对膨胀阀，换热器等系统构件产生了很大的影响。如今，变频器控制在7。5kW以下的全封闭式制冷压缩机和3～11kW的半封闭式活塞式制冷压缩机上的应用已经商品化，预计这类变速压缩机将会成为未来的发展潮流。根据1990年修订的蒙特利尔协定，为使大气臭氧层免遭破坏，减轻地球的温室效应，包括R11，R12在内的含氯氟烃(CFCs)制冷剂将被完全停止生产使用。为此，在世界范围内正谋求向对环境无害而具有相似性能的替代工质有计划和平稳地过渡。迄今认为较有希望替代R12而用于活塞式蒸气压缩式制冷空调系统的制冷剂有R134a(HFC，ODP=0，GWP=0。26)和三元近共沸工质(HCFC22/HFCl52a/HCFCl24)系列等。当然，这些替代工质并不能完全达到原来R12的性能，但它们都安全，不可燃，饱和蒸气压力相接近，在制冷量和能耗方面具有可比拟的性能，能与R12系统中的许多结构材料相容并存。

虽然如此，在改造已有设备以取用替代工质的过程中，犹需与设备制造工厂咨询研究，以求达到所花的代价较小而得益。它们实际上已经开始在汽车空调，家用电冰箱，冷冻箱，冷水机组，冷藏运输，制冰机，除湿机等方面得到应用。对于R502的替代，正在试验开发中的有R125和混合工质等。另外，有迹象表明，R22在中低温制冷设备中有替代R12的趋势，当然随之还有一些技术问题有待克服，如压缩机排温过高，轴承负荷大和回油不足等。

二，大型压缩机的发展动向(制冷，包括化工和气动领域)

21世纪，离心压缩机，往复压缩机，螺杆压缩机是大中型压缩机的三大主流。离心压缩机占主导地位推动离心压缩机发展的动力:制冷机组的大型化。在很多大型制冷机组中，往复压缩机已无法胜任，往复式压缩机一般体积硕大无比，占地面积也相当可观，因此要求用离心压缩机取而代之。清洁气体的要求。

离心压缩机所压缩的气体不会被润滑油污染，同时中间冷却器的传热性能得到改善，且可省去油分离装置。可靠性要求。正确设计与制造的离心压缩机可靠性很高，一般都只需单台运行，而往复压缩机目前还不能做到不用备机，因为在一般的运行过程中，气阀，活塞与填料的更换是难以完成的。可用工业汽轮机直接驱动，使能量利用更趋完善。离心压缩机实用化的因素:三元流理论等流场计算的实用化。应用三元流理论可正确设计离心压缩机的叶轮流场与蜗壳流道，大幅度提高了离心压缩机的性能，近年来，计算机的飞速发展及各种成熟软件的编制使这种计算变得很方便。物性数据的完善。对被压缩气体性质的掌握，各种实际气体热力学过程研究的完善加深了压缩机设计和研究人员对气体压缩过程能量变换的认识，提高了计算的正确性和准确性。五轴数控铣床等精密加工设备的应用。

完善的设计而无加工手段也枉然，自20世纪60年代发展起来的数控加工设备能够很好地满足空间精密加工的要求，这对离心压缩机及其它具有复杂加工表面的机器的发展起了举足轻重的推动作用。工艺流程的改进。在高压范围内离心压缩机的应用还有相当困难，为适应离心压缩机的工作特点，各种需要高压的工艺逐渐通过改进而在低压下完成。离心压缩机流量与压力:根据气体性质，目前高压离心压缩机压力达15～25MPa，有个别文献报导在气动领域中应用已达70MPa。较小的空气动力用离心压缩机10m3/min。往复压缩机仍为大中型制冷系统中的重要设备往复压缩机存在必要性:往复压缩机在经历了19世纪末至20世纪中叶的辉煌后，在一些领域中已逐渐为离心压缩机所取代，但有三个因素使它显得仍很有生命力。类型规格繁多。从气量和压力两方面来看，往复压缩机的型式是非常多的，具有极其宽广的应用范围，一些产品只能中，小规模生产而又需要较高的压力，它只能由往复压缩机来完成。低密度气体压缩的需要。氢气，甲烷等密度小的气体用离心压缩机压缩相对较困难，而往复压缩机则不存在这方面的限制。往复压缩机本身的不断完善。经过百余年的努力，往复压缩机的研究与制造已相当完善，如气缸内工作过程与气阀的数学模拟，管路系统的压力脉动与管道振动的数学模拟，零部件结构强度的有限元分析，制造中普遍应用加工中心保证高的零部件形位及尺寸精度等。往复压缩机的可靠性与寿命有了很大提高，一些工艺系统中已可做到单机运行而不用备机;即使是问题较多的气阀，其可靠性也大大提高，对于清洁气体，低压级已可达8000小时以上，中，高压级也可达4000～6000小时。就热效率而言，往复压缩机在众多机种中处于非常重要的地位。新材料的应用。材料科学的发展也为往复压缩机提供了方便，现在气缸无油润滑在15MPa以下已较容易实现，用PEEK(聚醚醚酮)材料制造的气阀流量系数和流通面积有很大提高，由此降低了压缩机的功率消耗，同时，非金属阀片的撞击噪声也低于金属阀片。

因此，现代往复压缩机已不再是令人烦恼的机械产品。螺杆压缩机螺杆压缩机取得进展的基础:工作腔内喷油技术的应用。采用工作腔内喷油技术，可对压缩过程进行内冷却，单级压力比可达8～10，而且排气温度较低(不超过150℃);并且阳，阴螺杆可以进行自啮合驱使，结构大为简化;同时，喷入工作腔的润滑油所起的密封作用使对螺杆的加工精度要求也相应降低。对螺杆型线的深入研究。针对严重影响螺杆压缩机性能的密封线泄漏问题现在已制造出一些先进的型线，使螺杆压缩机纵向接触线长度，泄漏三角形与压缩终了封闭容积处于非常好情况，由此使压缩过程的泄漏大大降低。精密螺杆专用铣床与磨床的研制成功。这些生产设备的出现使螺杆型线的加工不仅精度大为提高，而且生产效率也大大提高。噪声的降低。气罩式降噪的实现使原本噪声比往复压缩机大的螺杆压缩机反倒变成了低噪声压缩机，因此，在3～100m3/min的动力用空气压缩机，驱动功率在7～50kW的空调与制冷压缩机，相应范围的其它气体压缩机中，螺杆式占据了主导地位。但螺杆压缩机的压力一般低于4MPa或压力比在10以下，也即它的工作范围不会有离心式与往复式那么广泛。20世纪50年代以后，螺杆压缩机得到了飞速发展，以至现在和可以预见的将来它将在很大范围内取代往复压缩机。http://www.dgzhenghang.com.cn