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活塞機、螺桿機、渦旋機、離心機原理及優缺點

原理:依靠活塞的往復運動來壓縮汽缸內的氣體。通常是通過曲柄連桿機構,把原動機的旋轉運動轉變為活塞的往復運動。曲軸每旋轉一周所完成的工作,可分為吸氣過程和壓縮排氣過程。

構造:包括機體、曲軸、連桿組件、活塞組件、氣閥缸套組件等。

 

活塞式壓縮機優點:
1、在一般的壓力范圍內,對材料的要求低,多采用普通的鋼鐵材料,加工較容易,造價也較低廉;

2、熱效率較高,一般大、中型機組絕熱效率可達0.7~0.85左右;

3、氣體的重度和特性對壓縮機的工作性能影響不大,同一臺壓縮機可以用于不同的氣體;

4、活塞壓縮機技術上較為成熟,生產使用上積累了豐富的經驗;

5、氣量調節時,適應性強,即排氣范圍較廣,且不受壓力高低影響,能適應較廣闊的壓力范圍和制冷量要求;

 

活塞式壓縮機缺點:
1、結構復雜笨重,易損件多,維修工作量大;

2、機器運轉中有振動;

3、排氣不連續,氣流有脈動,容易引起管道振動,嚴重時往往因氣流脈動、共振而造成管網或機件的損壞;

4、功率損失大,在部分載荷操作時效率降低;

5、大型工廠采用多臺壓縮機組時,操作人員多或工作強度較大。
螺桿式壓縮機
原理:通過陰陽轉子的相互浸入,以及空間接觸線不斷的從吸氣端面向排氣端推移,使基元容積發生周期性變化,從而完成連續吸氣壓輸和排氣過程。

構造:由機殼、螺桿(或稱轉子)、軸承、能量調節裝置等組成

 

螺桿式壓縮機優點:
1、零部件少,易損件少,可靠性高;

2、操作維護方便;

3、沒有不平衡慣性力。運轉平穩安全,振動小;

4、具有強制輸氣的特點,排氣量幾乎不受排氣壓力的影響,工況適應性強;

5、螺桿壓縮機的轉子齒面實際上是有間隙的。因此對濕行程不敏感,能耐液擊;

6、排氣溫度低,可在較高壓比的工況下運行;

7、可實現制冷情無級調節,采用滑閥機構,使制冷量可從 15%~100%進行無級調節,節省運行費用;

8、容易實現自動化,可實現遠程通信。

 

螺桿式壓縮機缺點:
1、轉子齒面是一空間曲面,需利用特制的刀具,在價格昂貴的設備上加工,機體零部件加工精度也有較高的要求,必須采用高精度設備;

2、壓縮機噪聲高;

3、螺桿壓縮機只能適用于中、低壓范圍,不能用于高壓場合;

4、噴油量大,油處理系統復雜,故機組附屬設備多;

5、螺桿壓縮機依靠間隙密封氣體,在小容積范圍內不具有優越的性能。
渦旋式壓縮機
原理:動盤與靜盤的渦旋線型相同,但相位差180°進行嚙合,形成一系列封閉空間;靜盤不動,動盤繞著定盤中心,以偏心距為半徑作公轉運動。當動盤公轉時,依次相嚙合,使月牙形面積不斷壓縮變小,從而使氣體不斷被壓輸,最后從靜盤中心孔處排出。

結構:動盤(渦旋轉子)、靜盤(渦旋定子)、支架、十字聯軸環、背壓腔、偏心軸

 

渦旋式壓縮機優點:
1、驅動動渦盤運動的偏心軸可以高速旋轉,渦旋式壓縮機體積小重量輕;

2、動渦盤與主軸等運動部件的受力變化小,整機振動小; 

3、適應于變轉速運動和變頻調速技術;

4、渦旋壓縮機整機噪聲很低; 

5、渦旋壓縮機有可靠和有效的密封性,其制冷系數不是隨運行時間的增加而減小,而是略有提高; 

 

6、渦旋壓縮機有著良好的工作特性。在熱泵式空調系統中,特別表現在制熱性能高、穩定性好、安全性高; 

7、渦旋式壓縮機無余隙容積,能保持高容積效率運行; 

8、力矩變化小,平衡性高,振動小,運轉平穩,從而操作簡便,易于實現自動化;

9、運動部件少、沒有往復運動機構,結構簡單、體積小、重量輕、零件少、可靠性高,壽命在20年以上。

 

渦旋式壓縮機缺點:
1、運動機件表面多是呈曲面形狀,這些曲面的加工及其檢驗均較復雜,制造需高精度的加工設備及精確的調心裝配技術,因此制造成本較高。

2、其運動機件之間或運動機件與固定機件之間,常以保持一定的運動間隙來達到密封,氣體通過間隙勢必引起泄漏,這就限制了回轉式壓縮機難以達到較大的壓縮比,因此,大多數回轉式壓縮機多在空調工況下使用。
離心壓縮機
原理:壓縮機葉輪轉動時,制冷劑蒸汽由吸氣室通過進口可導流葉片進入葉輪流道,在葉片的推動下氣體隨著葉輪一起旋轉。由于離心力的作用,氣體沿著葉輪流道徑向流動并離開葉輪。

構造:單級壓縮機主要由吸氣室、葉輪(工作輪),括壓器,蝸室(蝸殼)及密封等組成。對于多級壓縮還設有彎道和回流器等部件

 

離心式壓縮機優點:
1、離心式壓縮機的氣量大,結構簡單緊湊,重量輕,機組尺寸小,占地面積小,相對于活塞式壓縮機,在制冷量相同時,重量較活塞式輕5~8倍。

2、由于它沒有汽閥活塞環等易損部件,又沒有曲柄連桿機構,運轉平衡,操作可靠,運轉率高,摩擦件少,因之備件需用量少,維護費用及人員少。

3、工作輪和機殼之間沒有摩擦,無需潤滑。在化工流程中,離心式壓縮機對化工介質可以做到絕對無油的壓縮過程。

4、離心式壓縮機為一種回轉運動的機器,它適宜于工業汽輪機或燃汽輪機直接拖動。對一般大型化工廠,常用副產蒸汽驅動工業汽輪機作動力,為熱能綜合利用提供了可能。

 

離心式壓縮機缺點:
1、離心式壓縮機目前還不適用于氣量太小及壓比過高的場合,并且由于適宜采用分子量比較大的制冷劑,故只適用于大制冷量,一般都在25~30萬大卡/時以上。

2、離心式壓縮機的穩定工況區較窄,其氣量調節雖較方便,但經濟性較差。

3、一般要用增速齒輪傳動,轉速較高,對軸端密封要求高,這些均增加了制造上的困難和結構上的復雜性。

4、低負荷時容易出現“喘振”現象。

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