浅析空分制冷低温装置的原理

王帅+牛海宽

摘 要：本文主要介绍了螺杆式的制冷压缩机和涡旋式的制冷压缩机以及离心式的制冷压缩机的原理。

关键词：压缩机；工作原理；发展

一、螺杆式制冷的压缩机

1.1螺桿式制冷压缩机的原理

双螺杆的制冷压缩机做为一个能量可以调试的喷油试压缩机，其吸气和压缩以及排气这三个连续的过程主要是依靠压缩机内部一对啮合阴阳转子在旋转的时候，产生的周期性容积变化实现制冷的。通常来说，阳转子是主动的转子，阴转子是从动的转子。双螺杆式的制冷压缩机主要包括：径向与轴向都是滚动轴承。其开启式设置有油泵、油分离器以及储油箱。封闭式主要是差压供油来进行喷油、润滑、冷却以及驱动滑阀的容量调节之活塞的移动。

螺杆式的制冷压缩机压缩原理主要为：

吸气过程主要包括：气体经过吸气口进入到阴阳转子齿间的容积。

压缩过程主要包括：在转子旋转的时候，阴阳转子通过齿相互连通，之间有些许容积，因为阴阳转子齿子互相啮合，中间的容积慢慢缩小，里面的气体也慢慢压缩。

排气过程主要包括：将压缩过的气体转移排气口，整个工作循环就完成了。

1.2单螺杆的制冷压缩机

单螺杆的制冷压缩主要是由一个主动的转子与两个星轮相互啮合进而产生压缩。其吸气和压缩以及排气这三个连续的过程主要是依靠转子与星轮在旋转的时候所产生的周期性容积的变化实现的。其转子的齿数是六，星轮的齿数是十一，单螺杆的制冷压缩的主要零部件是：转子一个、星轮两个、主轴承、机体以及能量调节的装置，其容量可以从百分之十到百分之百无级调节，以及三与四段式的调节。

单螺杆的制冷压缩机压缩原理主要为：

其吸气的过程：气体经过吸气口进入到转子的齿槽，随着转子旋转星轮依次的进入到转子齿槽的啮合状态，其气体进入到压缩腔内。也就是转子齿槽的曲面和机壳内腔以及星轮齿面之间形成密闭空间。

压缩的过程：转子的不断旋转，其压缩腔里面的容积也在不断减小，气体不断的压缩一直到压缩腔的前沿不断旋转直到排气口。

排气的过程：在压缩腔的前沿转不断旋转一直到排气口再开始排气，整个工作循环就完成了了。星轮是对称布置的，每旋转一个周期都会发生两次的压缩，其排气量一般是上一个周循环的两倍。

1.3螺杆式的制冷压缩机结构的优点

螺杆式的制冷压缩机结构的零部件比较少，易损的零部件也比较少，其可靠性也比较高。设备操作维护的方法也比较便捷，没有不平衡的惯性力，其运转比较平稳安全，产生的振动也比较小。螺杆式强制输气的排气量几乎不怎么受到排气压力影响，其适应性比较强。螺杆式制冷压缩机转子齿之间实际上还是有一定的间隙的，对湿不敏感，可以耐液击。排气的温度比较低，能够在压力比较高的情况下工作运行，能够实现制冷量无级调节，使用滑阀机构，使得制冷量能够从百分之十五到百分之百无级调节，降低了运行承包。容易实现运行自动化，进而远程通信也比较容易实现。

二、涡旋式的制冷压缩机

2.1涡旋式的制冷压缩机原理

涡旋式的压缩机主要的工作部件就是固定涡旋体以及与其啮合相对运动的涡旋体，动涡旋体与静涡旋体型线都是螺旋形的，动盘相对于静盘要相差一百八十度的对置安装，在理论上动盘与静盘会在轴向几条直线上面接触，其涡旋体型端部和涡旋体的底部相互接触，那么在动盘与静盘之间形成了许多月牙形的空间，也就是基元容积。动盘一般以静盘中心当作旋转的中心，以旋转半径当作无自转回转平动的时候，外圈月牙的空间就会不断的向着中心移动，使得基元的容积慢慢的缩小，并且外侧没有封闭基元容积在不断的扩大，每一个基元容积发生变化的过程是相似的。

2.2涡旋式的制冷压缩机结构的优点

涡旋式的制冷压缩机结构的效率比较高，涡旋式的制冷压缩机吸气和压缩以及排气的过程是连续的单向进行的，相邻的工作腔里面的压力比较小，气体的泄漏比较少，无间隙容积里面的气体在膨胀的过程中，其容积的效率比较高，其效率往往高达百分之九十五以上，动涡旋体的上面所有的方向都以几毫米回转半径进行同步的转动，因此其运动的速度比较低，运行中的摩擦损失也比较少。没有设置吸气阀，也没安装排气阀，气流流动的损失比较小。涡旋式的制冷压缩机效率比以前要高出百分之十。力矩的变化比较小，振动也比较小，运行中的噪声比较低。由于涡旋式的制冷压缩机其压缩的过程比较慢，在一对涡旋体里面几个月牙的空间能够同时压缩的过程，使得曲轴转矩的变化比较小，涡旋式转矩只是滚动转子式与往复式的十分之一，压缩机的运转比较平稳。由于涡旋式的制冷压缩机的吸气和压缩以及排气是连续不断进行的，因此，进排气压力的脉动非常小，进而其振动与噪声都比较小。涡旋式的制冷压缩机结构比较简单，体积比较小，重量比较轻，可靠性也比较高。

三、离心式的制冷压缩机

3.1离心式的制冷压缩机原理

离心式的制冷压缩机主要的部件有：主轴、叶轮、平衡盘。一般情况下压缩机轴向的吸气口吸入蒸汽，进而进入到高速旋转的叶轮里面。离心的作用下蒸气经过叶轮里面从叶片组成流道，朝着中心的方向流向周边，在这个时候压力不断上升，蒸气绝对速度不断增大。蒸气经过叶轮之后进入到扩压器里面，使得蒸气的速度慢慢减弱，压力不断升高。蒸汽通过扩压器慢慢汇集到蜗壳里面，再从排气口将蒸汽排出。

3.2离心式的制冷压缩机结构的优点

离心式的制冷压缩机结构比较简单，运行工作起来也比较可靠，几乎没对设施零件造成损失，连续工作的周期比较长。机组在运转工作的时候自动化的程度比较高，可以对制冷量进行无极调节，离心式的制冷压缩机在运转的时候，其剩余惯性力非常小，运转也比较平稳，所以，对基础的要求比较低。比较容易进行多级的压缩与节流，将制冷剂加入到压缩机里面间级的时候，就可以得到完全冷却，并且在每个蒸发器里面可以得到蒸发温度，主要用来满足工艺流程的要求，对于大型低温的机组，可以选用那些经济性比较高工业汽轮机进行直接拖动，对于有废气的热蒸汽工业企业，其经济性非常高。其外形的尺寸比较小，质量也比较小，占地面积也比较小，气价格也很便宜。在制冷量相同的情况下，活塞式的压缩机质量要高于离心式的压缩机的五到八倍，活塞式的压缩机的占地面积要比离心式的压缩机高出一倍。其容易损失的零件比较少，其工作运行起来比较可靠，维护的费用比较低，制冷量能够实现无级的调节。

四、结束语

综上所述，本文主要介绍了几种空分制冷压缩机的原理以及优点。

参考文献

[1]肖明亮，王桂花.试论制冷低温装置原理[J].科技创新与应用，2015，22（12）：92-94.