影響渦旋壓縮機性能的主要因素有:
1 電機輸入功率
造成全封閉式渦旋壓縮機電機輸入功率偏大的原因,在壓縮機實際工作過程中是非常復雜的,但主要有:電機損耗過大,包括銅損、鐵損,這與電機材料和加工工藝有關(本文不作詳細分析);壓縮機工作過程引起的功率消耗。
1.1 機械摩擦
當壓縮機工作時,動、定盤之間,防自轉滑環與配合鍵槽之間,曲軸與各被驅動面(軸承)之間接觸并發生相對滑動等,不可避免的產生摩擦損失。
動盤與定盤之間的摩擦損失
動、定盤間的摩擦損失,即是壓縮機工作腔內的摩擦損失,若動定盤的渦旋線、齒頂、底面,或鏡板面因加工精度、平面度、位置度等沒有達到要求,則會在這些地方產生異常摩擦;或者壓縮機整機含塵量較高,又或者固體塵埃(如焊渣、加工余屑等)顆粒直徑過大也會造成壓縮機工作腔內異常摩擦,嚴重時甚至影響壓縮機正常工作。
防自轉滑環與各配合鍵槽之間的摩擦損失
防自轉滑環主要用于防止動盤的自轉運動,在壓縮機工作過程中,防自轉滑環在機架和動盤上分別沿垂直方向上與鍵槽滑動配合,在滑動過程中產生滑動摩擦損失。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,則會增大摩擦,加大功耗。另外,因為對立式渦旋壓縮機防自轉滑環是直接與機架上的支撐面接觸的,在運動過程中,也不可避免產生摩擦損失。
曲軸與各驅動面間的摩擦損失
電動機驅動力是通過曲軸轉動,從而帶動動盤旋轉來完成吸氣、壓縮、排氣的過程。由于曲軸中心線與滑動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,由此而產生的摩擦損失也是必然的,另外止推軸承與主軸承內圈之間也存在摩擦損失。
潤滑油的影響
以上各摩擦面、嚙合面都必須有足夠的潤滑,才能保證壓縮機安全、可靠、高效的工作。在制冷壓縮機中,不論是強制冷卻或是自然風冷,潤滑油總是在降溫后由上油孔或上油管進入各摩擦面,吸收十字環、工作腔、軸承等處的熱,隨高壓氣體經排氣口排出,從而保證壓縮機正常工作。但是如果潤滑油量過多時,則會隨排氣進入系統且滯留在冷凝器、蒸發器等存油彎,影響兩器換熱,嚴重時會影響壓縮機正常工作。
以上列出渦旋壓縮機各零部件制作過程中主要質量監控點,若失控,將直接影響壓縮機正常工作,或明顯影響壓縮機性能。
1.2 流體阻力
動盤運動引起的流動阻力損失
當動盤旋轉時,因其背面受中間壓力腔中流體(包括氣體、油氣混合物)阻礙,會產生流動阻力損失,阻力大小與動盤背部結構、幾何尺寸、旋轉角度及流體密度有關。
平衡塊的流動阻力損失
平衡塊所在空間是具有一定壓力的氣體,油或油氣混合物,當平衡塊隨曲軸一起旋轉運動時,會產生阻力損失,阻力大小與平衡塊幾何尺寸、流體擾動系數、粘度、密度等有關。
吸、排氣阻力損失
氣體流動時,由于氣體內部的摩擦以及氣體與管壁之間的摩擦,而導致流動阻力損失。
當氣體通過吸氣管道和吸氣閥(逆止閥)時,產生阻力損失,使吸氣壓力降低,既減少了吸氣密度,相應地使實際排氣量降低,降低了容積效率;同樣地,排氣孔口處的流動阻力,使得壓縮機實際排氣壓力升高,而使功耗增加。
2 氣體泄漏
2.1 氣體泄漏種類
氣體泄漏可分為內泄漏和外泄漏。
內泄漏是指壓縮機各壓縮腔之間,壓縮腔與背壓腔之間的氣體泄漏,表現為高壓氣體向低壓腔泄漏,再從低壓腔壓力壓縮到泄漏前壓力,造成重復壓縮消耗功率,所以內泄漏直接結果為增加功耗。
外泄漏是指壓縮機在吸氣過程中與外界(大于吸氣壓力的高壓氣體)進行氣體交換。顯然,高壓氣體進入到吸氣腔內膨脹,并占據空間,使得實際吸氣量減少。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
內泄漏
渦旋壓縮機中,內泄漏的發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通過軸向間隙產生的泄漏。
軸向泄漏:氣體或油中溶解的工質通過徑向間隙產生的泄漏。
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、或油中溶解的工質的交換。
背壓腔與動盤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的高壓氣體通過安全閥孔泄漏到低壓工作腔。所以,目前有些壓縮機在確保正確使用的前提下,也采用取消安全閥的設計,以減少內泄漏,提高壓縮機效率。外泄漏主要是指由于定盤吸氣孔O型環密封性差,導致高壓氣體進入吸氣腔的泄漏。
3 吸氣預熱
吸入氣體受壓縮機機體或環境加熱,使吸入氣體密度減少,實際吸氣量減小,從而實際排氣量減小,制冷量降低,功耗增加。有資料表明,吸氣預熱每增加3℃則能效比下降1%。
綜上所述可知,影響渦旋壓縮機性能的因素是錯綜復雜的,它包括了設計、制造和使用等各個環節,除以上分析的因素外,還有如吸油管攪油損失,氣體流動摩擦損失,動定盤材料(熱膨脹系數)影響,動定盤齒高選配等。在渦旋壓縮機生產過程中出現能效比偏低時,則應抓住主要矛盾,系統化分析原因,才能行之有效地解決問題。
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