中央空調(diào)之螺桿式壓縮機(jī)
通常將雙螺桿式壓縮機(jī)稱為螺桿式壓縮機(jī)。它具有結(jié)構(gòu)緊湊，能適用于大壓比的運(yùn)行工況、對濕壓縮行程不敏感、有良好的輸氣量調(diào)節(jié)特性、維護(hù)方便等特點(diǎn)，是制冷、空調(diào)機(jī)組上使用的一種理想的主機(jī)。廣泛應(yīng)用于大容量工作機(jī)組的使用范圍，而且在中型容量的壓縮機(jī)工作范圍也已采用。它采用的制冷劑有R22、R717及R134a。其功率范圍約10～1000kW，甚至更大些。這類壓縮機(jī)也分為開啟式、半封閉式和全封閉式、單級和多級機(jī)型等。
1.螺桿式壓縮機(jī)工作原理
螺桿式壓縮機(jī)是靠汽缸中一對螺旋轉(zhuǎn)子相互嚙合旋轉(zhuǎn)，造成由齒型空間組成的基元容積的變化，實(shí)現(xiàn)了對制冷劑蒸汽的壓縮。如圖3-10所示為典型開啟式螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子、汽缸與端蓋的結(jié)構(gòu)圖。由圖可知，壓縮機(jī)∞字形的汽缸3里有一對轉(zhuǎn)子，其中一個(gè)有凸齒的稱為陽轉(zhuǎn)子，另一個(gè)有凹齒槽子的稱為陰轉(zhuǎn)子，汽缸的左右由吸氣端蓋和排氣端蓋封住，一對轉(zhuǎn)子就支撐在左右端蓋的軸承上。轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子和汽缸、端蓋間留有很小的間隙，在吸氣端蓋和汽缸上部設(shè)有軸向和徑向進(jìn)氣口，在排氣端蓋和滑閥端部設(shè)有軸向和徑向排氣孔口。

圖3-10 典型開啟式螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子、汽缸與端蓋的結(jié)構(gòu)圖
如圖3-11所示（各分圖是由下向上的仰視圖）為螺桿式壓縮機(jī)的工作原理圖。當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，陽轉(zhuǎn)子帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子（也有由陰轉(zhuǎn)子帶動(dòng)陽轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)），由陰、陽轉(zhuǎn)子凹凸齒槽、嚙合密封線與汽缸和端蓋內(nèi)壁所圍成的人字形基元容積不斷變化。當(dāng)基元容積由最小向最大變化時(shí)，它與徑向和軸向吸氣口相通，進(jìn)行吸氣過程，如圖3-11（a）至圖3-11（c）所示；當(dāng)基元容積達(dá)到最大時(shí)，便與吸氣口隔開，吸氣結(jié)束。隨后，基元容積由最大逐漸變小，開始?xì)怏w的壓縮過程，如圖3-11（d）和圖3-11（e）所示。當(dāng)基元容積內(nèi)氣體壓力升到一定值時(shí)，便開始與軸向和徑向排氣口接通，進(jìn)行排氣過程，如圖3-11（f）所示，直到基元容積變?yōu)榱銥橹�。上述過程隨著轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，重復(fù)地進(jìn)行。

圖3-11 螺桿式壓縮機(jī)的工作原理圖
2.螺桿壓縮機(jī)的容量調(diào)節(jié)
與所有容積式壓縮機(jī)一樣，容量調(diào)節(jié)可由轉(zhuǎn)速或吸氣節(jié)流來調(diào)節(jié)。理想的容量調(diào)節(jié)：從100%～10%連續(xù)調(diào)節(jié)、有高的部分負(fù)荷效率、能卸載啟動(dòng)、不改變可靠性。容量調(diào)節(jié)的最佳選擇應(yīng)是變?nèi)莘e和變速調(diào)節(jié)兩種方法。
（1）容量調(diào)節(jié)滑閥。用于容量調(diào)節(jié)的滑閥是一個(gè)平行于轉(zhuǎn)子方向滑動(dòng)的調(diào)節(jié)閥。它們安裝在接近高壓側(cè)，面對著兩個(gè)轉(zhuǎn)子孔�？膳酝ㄗ�?nèi)萘康臍怏w返回吸氣側(cè)，其旁通量取決于滑閥的位置。
① 調(diào)節(jié)排出口的容量調(diào)節(jié)滑閥。此種形式的滑閥放在高壓側(cè)，它不但能調(diào)節(jié)容量，而且在部分負(fù)荷時(shí)，還能改變徑向排出孔口的位置。其軸向排出孔口能提供最佳部分負(fù)荷性能，且又不損失滿負(fù)荷性能。如圖3-12所示為最常用的一種滑閥的卸載原理。

圖3-12 滑閥的卸載原理
② 不調(diào)節(jié)排出孔口的容量調(diào)節(jié)滑閥�；y放置在高壓側(cè)外只能調(diào)節(jié)容量，不能調(diào)節(jié)徑向排出孔口的大小。
第一種是在能量調(diào)節(jié)方法中的最有效的一種。由于它能在部分負(fù)荷時(shí)，間接地修正內(nèi)容積比，可以不通過滑閥的大移動(dòng)而達(dá)到大的容量降。
（2）容量提升閥。容量提升閥或柱塞閥可以調(diào)節(jié)壓縮開始時(shí)間，這是一種有級調(diào)節(jié)方法。但這種方法不能像滑閥那樣提供部分負(fù)荷時(shí)的最佳效率，因?yàn)樵诓糠重?fù)荷時(shí)，會造成欠壓縮。如圖3-13所示為容量提升閥的卸載原理。

圖3-13 容量提升閥的卸載原理
3.容積比
在所有具有固定進(jìn)排氣孔口位置的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)中，轉(zhuǎn)子內(nèi)壓力比決定于進(jìn)、排氣口的位置。螺桿式壓縮機(jī)的內(nèi)容積比，為壓縮機(jī)開始時(shí)的齒間容積和同一齒間在開始通向排氣時(shí)的容積比值。然而吸氣孔口的位置應(yīng)保證齒間容積為最大，這樣容積比就僅取決于排氣孔口的位置。僅僅是吸氣壓力和壓縮機(jī)的內(nèi)容積比，決定著在排氣開始前的內(nèi)部壓力。但是，冷凝溫度和蒸發(fā)溫度決定著與壓縮機(jī)相連管道中的排氣壓力和壓力比。在內(nèi)部壓力和制冷系統(tǒng)壓力之間存在的任何不協(xié)調(diào)，都會造成壓縮機(jī)的欠壓縮或過壓縮，從而降低制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
如果制冷系統(tǒng)運(yùn)行壓力基本不變，則有可能固定壓縮機(jī)的內(nèi)容積比，以便提高運(yùn)行效率。
4.可變?nèi)莘e比
有些雙螺桿壓縮機(jī)能在運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的容積比至最有效的比值，以適應(yīng)運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行工況。在固定容積比的壓縮機(jī)中，滑閥移動(dòng)至壓縮機(jī)吸氣端，碰到轉(zhuǎn)子殼體時(shí)將停止。在大部分常用可變?nèi)莘e比的壓縮機(jī)中，該部分的轉(zhuǎn)子殼體已經(jīng)由一個(gè)第二滑閥所代替，即可移動(dòng)的滑閥擋塊，該擋塊可被推動(dòng)至滑閥孔的不同位置，如圖3-14所示。

圖3-14 固定容積和可變?nèi)莘e比結(jié)構(gòu)
通過正、反方向移動(dòng)該滑塊，排
氣徑向孔口在運(yùn)行中可重新定位，以適應(yīng)最佳壓縮容積比。所增加的靈活性，可允許在不同吸氣和排氣壓力下保持最佳效率。
5.噴油
螺桿式壓縮機(jī)有干式和濕式兩種不同形式。由于干式螺桿壓縮機(jī)需要高的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和同步齒輪，因此，目前廣泛應(yīng)用的是濕式螺桿壓縮機(jī)，也稱為噴油式螺桿壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的容量范圍為（10～3000）L/s。噴油的目的是為了密封、冷卻和潤滑，由于油能充滿所有泄漏途徑，即使在25∶1的單級高壓力比時(shí)，也能保證容積效率超過85%（用氨的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子直徑為190mm）。油能將大部分壓縮熱吸收，可以保持排氣溫度低于88℃，這樣就有可以避免壓縮機(jī)運(yùn)行在高壓力比時(shí)，而不使油分解，起到良好的潤滑軸承、密封和轉(zhuǎn)子間接觸的作用。由于螺桿式壓縮機(jī)有這種承受油的能力，也允許壓縮機(jī)在吸氣中帶一定量的液體制冷劑。只要液體制冷劑不足以使轉(zhuǎn)子處于液體阻滯狀態(tài)下均可。
6.油分離和油冷卻
噴油的螺桿式壓縮機(jī)需要進(jìn)行油分離，以便使油能循環(huán)使用。一般捕集式油分離器，能使工作循環(huán)的制冷劑中的含油量少于5mg/kg。有些小型壓縮機(jī)（整體式機(jī)組）中，因油的分離能力小或沒有油分離器，則其壓縮機(jī)的排氣中會有大于質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%的潤滑油。
噴油一般采有兩種方法：一是利用油泵產(chǎn)生高于排氣壓力200～300kPa的油壓，這樣要消耗壓縮機(jī)功率的0.3%～1.0%；二是利用油箱（排氣壓力）和噴油口齒間，在壓縮過程中的低壓之間的差值，自動(dòng)噴油。由于油吸收相當(dāng)數(shù)量的壓縮熱，必須進(jìn)行冷卻。
常采用以下三種冷卻方法：
（1）在壓縮過程中直接噴入液體制冷劑，其制冷劑是相當(dāng)于理論排量的0.02%左右，噴液量受排氣溫度控制。
（2）利用小型制冷劑泵，將液體直接噴入排氣管道。
（3）在壓縮機(jī)外進(jìn)行冷卻，冷卻源一般有以下幾種：
① 單獨(dú)水冷卻；
② 冷水機(jī)組中的冷媒水冷卻；
③ 冷水機(jī)組中的冷凝器冷卻水冷卻；
④ 來自蒸發(fā)冷凝器的水箱水冷卻；
⑤ 風(fēng)冷式油冷卻器；
⑥ 液體制冷劑冷卻；
⑦ 高壓液體循環(huán)。
7.經(jīng)濟(jì)器
螺桿式壓縮機(jī)可在吸氣口和排氣口之間增加一個(gè)二次吸氣口，該吸氣口能接受壓力大于主蒸發(fā)器的壓力的二次吸氣負(fù)荷，或接受經(jīng)濟(jì)器液體過冷容器的蒸汽。
壓縮機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)氣體從吸氣管道吸入轉(zhuǎn)子齒間后，該兩齒即封閉而開始壓縮過程。補(bǔ)充加氣時(shí)，可通過一個(gè)合適的孔口加入封閉齒間，該孔口連接至一個(gè)中間氣源，其壓力稍大于此時(shí)的齒間壓力，正常的吸氣和中間加氣就一起被壓縮至排氣狀態(tài)。
在采用經(jīng)濟(jì)器時(shí)，一部分高壓液體在中間壓力下蒸發(fā)，以將其余的高壓液體過冷。此時(shí)對吸氣量是稍有影響的，但壓縮機(jī)由于增加了進(jìn)入蒸發(fā)器液體的吸熱能力而提高了制冷量。壓縮機(jī)必須承擔(dān)的僅是進(jìn)入齒間的閃蒸蒸汽所增加的質(zhì)量流量。因此，大多數(shù)情況下在容量改進(jìn)的同時(shí)，會提高效率。經(jīng)濟(jì)器在壓縮比大于2以上是有效的，液體的過冷可通過直接管殼式蒸發(fā)器、板式換熱器、閃發(fā)器或管殼式冷卻器來完成。
上一個(gè)：中央空調(diào)小型開啟式活塞壓縮機(jī)
