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制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏。压缩机的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。某种意义上，制冷系统的设计与匹配就是将压缩机的能力体现出来。因此，世界各国制冷行业无不在制冷压缩机的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成果不断出现。压缩机的技术和性能水平日新月异。压缩机的种类很多，根据工作原理的不同，制冷压缩机可以分为定排量压缩机和变排量压缩机。

汽车制冷压缩机

制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏。的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。某种意义上，制冷系统的设计与匹配就是将压缩机的能力体现出来。因此，各国制冷行业无不在制冷压缩机的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成果不断出现。压缩机的技术和性能水平日新月异。压缩机的种类很多，根据工作原理的不同，制冷压缩机可以分为定排量压缩机和变排量压缩机。

制冷压缩机-机械概述

半封闭制冷压缩机

制冷压缩机是的核心耗能部件，提高制冷系统效率的最直接有效手段是提高压缩机的效率，它将带来系统能耗的显著降低。同时这样还能避免仅在系统上采取措施（如一味加大换热器面积等）所造成的材料消耗的大量增加。随着世界上能源紧缺形势的日益严重，各个越来越重视节能工作、对耗能产品的效率提出了越来越高的要求。

由于各种损失诸如摩擦、泄漏、有害传热、损失、流动阻力、噪声振动等的存在，压缩机工作时实际效率远低于理论效率。因此，从理论上讲，任何能够降低任意一种损失的措施都能够提高压缩机的效率。这一客观事实导致了对压缩机的节能研究范围广、方向宽，研究课题与研究成果多种多样。

国际上对压缩机的研究工作主要集中在几个方面：研究润滑特性、压缩机轴承部位的摩擦特性以降低摩擦功耗、提高压缩机效率；降低泄漏损失以提高压缩机的效率；采用变频或变容技术通过制冷系统的出力与用户负荷的{zj0}匹配来实现节能，有关这方面的内容特别是变频技术已相对较为成熟且广为人知。

气阀的研究是一个古老的课题但也是一个永恒的课题，改进气阀的设计以提高压缩机效率的研究永无止境也永有收获。这方面的非常之多，从材料、运动规律、结构优化到适用理论、测试方法等包罗万象。总之，关于压缩机节能方面的研究已成为制冷行业的一个首要热点问题。

制冷压缩机-机械分类

全封闭制冷压缩机

容积型制冷压缩机

容积型压缩机是靠工作腔容积的改变来实现吸汽、压缩、排汽等过程。属于这类压缩机的有往复式压缩机和回转式压缩机。速度型压缩机是靠高速旋转的T作I1"轮对蒸气做功，压力升高，并完成输送蒸气的任务。属于这类压缩机的有离心式和轴流式压缩机，常用的是。 它应用比较广泛，制造技术成熟，结构简单，而且对加工材料和加工lT艺要求较低，造价比较低，适应性强，能适应广阔的压力范围和制冷量要求，可维修性强。

缺点：无法实现较高转速，大而重，不容易实现轻量化，排气不连续，气流容易出现波动，而且工作时有较大的振动。由于曲轴连杆式压缩机的上述特点，已经很少有小排量压缩机采用这种结构形式，曲轴连杆式压缩机大多应用在客车和卡车的大排量空调系统中。

螺杆式制冷压缩机

螺杆式压缩机是一种回转式容积式压缩机。它利用的齿槽容积和位置的变化来完成蒸气的吸人、压缩和排IqJ过程。无油螺杆压缩机在本世纪三十年代问世，主要用于压缩空气。后来汽缸内喷油的螺杆式压缩机出现，性能得到提高，喷油式螺杆压缩机已是制冷压缩机中主要机种之一。螺杆式压缩机分为双螺杆和单螺杆两大类，双螺杆压缩机习惯上称为螺杆式压缩机。

变排量制冷压缩机

变排量压缩机可以根据设定的温度自动调节输出。空调控制系统不采集蒸发器m风口的温度信号，而是根据空调管路内压力变化信号来控制压缩机的压缩比从而自动调节m 风口温度。在制冷的全过程中，压缩机始终是工作的，制冷强度的调节xx依赖装在压缩机内部的压力调节阀来控制。当空调管路内高压端压力过高时，压力调节阀缩短压缩机内活塞行程以减小压缩比，这样就会降低制冷强度。当高压端下降到一定程度，低压端压力上升到一定程度时，压力调节阀则增大活塞行程以提高制冷强度。

定排量制冷压缩机

定排量压缩机的排气量是随着的转速的提高而成比例提高的，它不能根据制冷 的需求而自动改变功率输 ，而且对发动机油耗的影响比较大。它的控制一般通过采集蒸发器出风口的温度信号来实现，当温度达到设定的温度，压缩机停止工作；当温度升高后，开始 T二作。定排量压缩机也受空调系统压力的控制，当管路内压力过高时，压缩机停止工作。

制冷压缩机-机械原理

全封闭活塞式制冷压缩机

制冷压缩机在蒸汽压缩式制冷系统中，把制冷剂从低压提升为高压，并使不断循环流动，从而使系统不断将内部热量排放到高于系统温度的环境中。制冷压缩机是制冷系统的心脏，制冷系统通过压缩机输入电能，从而将热量从低温环境排放到高温环境。制冷压缩机的能效比决定整个制冷系统的能效比。由于环境温度是经常变化的，故压缩机大部分时间是出于部分负荷状态，因此压缩机要具有调节。

在压缩机壳体外侧封闭联通一个Helmholtz共鸣器，即由Helmholtz共鸣器的腔室通过孔颈与压缩机壳体内部空腔相连成，以降低压缩机腔内受激声学模态的幅值。将共鸣器共振频率调制到实际压缩机空腔的{zd0}受激振动模式上，会大幅降低共振峰值和导致响应频谱的显著改变。但是这样会影响压缩机外观和在中的布置，其研究结果尚未应用于产品中。

压缩机作为跨临界二氧化碳空调系统效率及可靠性影响{zd0}的部件，应当充分结合二氧化碳超临界循环具体特点重新进行设计。CO2和氨一样，其K 值较高，达1.30，这可能会使压缩机排气温度偏高，但由于CO2需要的压缩机的压比小，因此不需要对压缩机本身进行冷却。正因为绝热指数高，压比小，可减小压缩机余隙容积的再膨胀损失，使压缩机容积效率较高。经过实验和理论研究，Jurgen SUB和Horst Kruse发现，往复式压缩机有良好的油膜滑动密封，成为CO2系统的{sx}。BOCK对其压缩机排气阀进行了改进，排气改良后的二氧化碳压缩机效率提高了7%。

剩余润滑油量和端线圈绕组也会导致同种型号成批压缩机声级之间存在差异（偏离声级平均值）。通过改变壳体外部支承来增加扭转刚度，且减小振动面；噪声研究的复杂性要求研究者具有较强的理论素质、要求企业具有较好的技术基础、并且需要较大的投资和较长的时间。这方面是中国压缩机的薄弱环节之一，基本上处于定性的实验研究阶段，伴随着很大的随意性和偶然性。

基于环保要求的新的应用也是制冷压缩机行业的一个热点问题，随着用于冰箱产品的R22制冷剂替代工作的结束，新制冷剂压缩机的研究主要集中在空调行业。除了已比较成熟的R410A、R407C方面的研究外，{zd0}的热点问题是二氧化碳压缩机的研究。由于二氧化碳系统压力远远大于传统的压临界循环系统，压缩机的轴封设计要求比原有压缩机高得多，压缩机的轴封泄漏在一段时间内仍将是阻碍其实用化的主要原因。

制冷压缩机-机械研制

制冷压缩机

研制一台制冷压缩机包括多方面的内容:气动热力计算、强度与振动计算、结构设计、各种材料的选择、加工制造工艺设计、与调节设计、以及驱动型式选择等.其中的难重点主要有以下几个方面:

1.的设计

转子作为制冷压缩机的运动部件,其核心部分为叶轮.现在国内外各大离心机厂家均采用三元流方法进行叶轮设计.三元流方法要求设计人员具备数值模拟、计算、流体机械内部流场理论等非常专业的知识.国内公司技术人员大部分不具备这些专业知识,要设计高效的三元叶轮,只有和高校科研机构合作.高校中离心式压缩机方面的专家主要有上海交大的谷传纲教授、西安交大的王尚锦教授.谷教授长期从事压缩机方面的研究,先后主持完成6项国家自然科学基金项目,在压缩机三元流设计,压缩机组试验、监测及控制,系统防喘振等方面均有深入的研究,他所主持完成的《多级制冷压缩机气动设计技术与应用》项目获2004年国家科技进步二等奖.王教授领导的西安交大赛尔机泵科研组,以独具特色的“可控涡叶轮设计理论”，在石化等领域的机组改造中有出色的应用.

2.叶轮的加工制作

以三元流理论设计的叶轮叶片形状一般为空间曲面,叶片及叶轮的加工成型是制造的重点,也是难点.对于三元叶轮，常用的加工方法主要有两种：

1)三体焊形式：也就是说轮盘、叶片、轮盖分别加工.这种加工方法对设备要求比较简单，轮盘、轮盖只需要车出外形就够了.叶片加工要麻烦一些，首先要利用三坐标机床铣出叶片模具，然后将下好料的叶片进行热处理，压型得到所需的叶片形状.{zh1}将叶片焊接到轮盘上，再将轮盖焊好.这样的话需要的设备大概是三坐标、热处理炉、油压机以及其他所需的一些常规设备，所需投资比较低,更适合开始做.

2)整体铣制：也就是轮盘和叶片是在一起利用多坐标设备进行整体铣制而得到一个半开式叶轮.为避免干涉，目前国际上对这种叶轮的加工大都是利用五坐标加工中心进行.一台五坐标设备大概从几百万到上千万不止，成本非常高.以加工600mm叶轮为例,国内五轴床大概要350万人民币,进口五轴床大概要480万.通过四坐标机床旋转工作台的倾斜实现三元叶轮的四坐标整体铣制，如果叶片稠度比较大,干涉问题在四坐标上就不可避免.四坐标的设备相对比较便宜，大概100多万人民币.

3.转子的临界转速的计算

临界转速是设计转子转速时要考虑的一个重要因素,转子转速要避开临界转速.临界转速的计算一般采用普洛尔法,市场上有专门计算临界转速的软件,也可以自己开发计算软件.

4.防喘振系统的设计

由制冷压缩机的工作机理可知,是离心机所固有的性质,不可xx,但可通过有效途径加以避免.离心式制冷压缩机发生喘振的原因:流量过低及冷凝压力过高.喘振对机组的危害相当大,须认真设计防喘振系统.

5.滑动轴承的设计

制冷压缩机一般采用增速齿轮,转子转速一般都在5000RPM以上,都采用滑动轴承,滑动轴承的设计也是研制离心机的一个重点.

制冷压缩机-机械特点

定排量制冷压缩机

1、绝大多数全封闭活塞式压缩机制冷量不超过0.5KW，主要应用于家用/冷冻柜和小型商用制冷设备。

2、涡旋式压缩机制冷量范围为0.75～15KW（不包括特殊型号），并且多数在3～5KW之间，最多应用是在小型家用空调、商用空调系统中。此类压缩机不用于零下5度的制冷工况。

3、离心式制冷压缩机主要用于空调工况的组。

4、螺杆式压缩机单机制冷量在30kw-1500kw，可用于冷库、人造冰场、冷水机组中。

5、半封闭活塞式制冷压缩机用途广泛，单机制冷量从3kw-100kw,同时可以多机头并联使用，因此可提供制冷量范围从3kw-1000kw,多工况使用，既可用于制冷工况，又可以适用于空调工况。

6、开启活塞式制冷压缩机只常用于冷库，极少数空调工况的冷水机组。

制冷压缩机-机械应用

制冷压缩机指数

目前中国制冷压缩机组的大部分市场主要由欧日美一些制冷企业所占据.比较有名的企业如特灵、开利、约克、麦克维尔、AXIMA(原苏尔寿)、荏原、等依靠先进的技术及良好工艺主导离心冷水机组市场.国内企业主要为重庆通用,早期引进NREC的技术来开发离心式制冷机.随着社会的发展,用户需要的冷量越来越高,另外由于节能的要求使得离心机组具有越来越广的市场.一些国内空调厂家如、澳克玛、格力及美的(与重庆通用合并)纷纷推出自己的制冷压缩机组.大冷与AXIMA合作开发出离心冷水机组及区域供暖的离心热泵机组.这些离心机组大部分采用环保工质R134a。

随着能源的形式日趋紧张,节能降耗是产品发展的一大趋势.另外由于中国城镇化水平的不断提高,建筑能耗不断增加.具有{zg}性能系数的离心冷水机组无疑将成为市场的热点,近年来离心冷水机组的销量不断提高。

中国大部分开发离心冷水机组的企业只是购买进口压缩机,基本上没什么利润。国外离心机厂家不会轻易出让自己的核心技术,要想研制制冷压缩机,只有走自主开发的道路.随着设计及制造技术的不断成熟,使得国产离心式制冷压缩机的研制成为可能。

制冷压缩机-机械故障

曲轴连杆式压缩机

制冷压缩机排气温度过高的原因有：

(1) 压缩机汽缸中余隙过大；

(2) 压缩机中吸、排气阀门、活塞环损坏；

(3) 压缩机安全旁通阀泄漏；

(4) 压缩机吸气温度过高；

(5) 压缩机汽缸中润滑油中断；

(6) 压缩机吸气压力过低或吸气阀开的过小；

(7) 压缩机吸气管道或过滤器有堵塞现象，隔热层保温层损坏；

(8) 压缩机回气管道中过大，气体流动速度慢易产生过热现象，致使排气温度升高；

(9) 制冷压缩机冷凝压力过高；冷凝器中有油垢或水垢等；

(10) 压缩机缸盖冷却水套水量不足；或冷却水温度过高；

(11) 压缩机的制冷能力小于设备能力，如蒸发面积过大；

(12) 压缩机排气管道中阻力过大；

(13) 制冷压缩机节流阀开启度过大或堵塞；

(14) 压缩机自身效率差；

(15) 氨液分离器安装高度过低

制冷压缩机-机械噪声

双压缩机双制冷系统

噪声已被视为严重污染之一。作为家用制冷设备的动力源和心脏，制冷压缩机的问题，以成为衡量其综合性能的一个重要指标。实际上对于一台压缩机来讲，大部分噪声都是由于壳体被某些噪声源激发所产生的（例如被弹簧、制冷剂压力脉动、排气管、润滑油量等激发）。但压缩机的噪声源和传递途径复杂多样，这就给压缩机的消声降噪带来了很大困难。制冷压缩机的主要噪声源由进、排气辐射的空气动力噪声、部件产生的机械噪声和驱动电机噪声三部分组成：

空气动力噪声

压缩机的进气噪声是由于气流在进气管内的压力脉动而产生的。进气噪声的基频与进气管里的气体脉动频率相同，与压缩机的转速有关。压缩机的排气噪声是由于气流在排气管内产生压力脉动所致。排气噪声比进气噪声弱，所以，压缩机的空气动力性噪声一般以进气噪声为主。 

机械噪声

压缩机的机械性噪声，一般包括构件的撞击、摩擦、活塞的振动、的冲击噪声等，这些噪声带有随机性，呈宽频带特性。

电磁噪声

压缩机的电磁噪声是由电动机产生的。噪声与空气动力性噪声和机械性噪声相比是较弱的。压缩机噪声源中进、排气空气动力性噪声最强，其次为机械性噪声和电磁噪声。通过深入研究，可以进一步认为压缩机噪声主要来自壳体振动（系由弹簧、制冷介质压力脉动和吸、排气管以及润滑油激励产生）并向周围空气介质传播而形成噪声。

噪声治理

围绕降低压缩机辐射噪声，众多文献提出了一系列的降噪减振措施和方案：增加壳体结构整体刚性以提高共振频率且降低振动幅值；避免曲率的突变，对于曲面而言，固有频率与曲率半径成反比，因此壳体形状应采用最小的曲率半径；将悬挂弹簧支承移至具有较高刚性的位置；壳体应采用尽可能少的平面；与膜应力的耦合（只出现在曲面上）会使壳体本身具有较大的刚性，因此压缩机壳体应尽可能少地采用平面结构。

避免排气管路和冷凝器的激励，优化排气气流脉动，采用在排气管路中引入附加容积的方法来xx压力脉动谱中的高阶谐波量；采用非对称的壳体形状；具有对称结构意味着具有三维主轴，沿主轴应力{zd0}且阻力最小。因此具有不对称压缩机壳体结构意味着能够大大减小沿某一主轴方向作用力同时出现的几率；设置进、排气消声器，封闭式压缩机中的消声器一般为抗性消声器，它利用管道截面变化、共振腔引起声阻抗改变来反射或消耗声能，或利用声程差使声波相位相差180度来抵消消声器内的噪声。

制冷压缩机-机械发展

半封螺杆压缩机

中国的家用制冷压缩机长期以来习惯于大规模的生产模式、习惯于以数量求效益。但在激烈的价格竞争形势下，随着产品利润率的日益降低，当生产数百万台压缩机仅能取得数百万元利润的情况下，一些特种制冷压缩机就不失为一种出路。特种制冷压缩机包罗万象，在此不可能一一例举。但它们的共同特点是生产规模小、单台利润高、产品转型快、多数情况下需要针对用户的要求专门设计。这类产品越来越多地引起了中国压缩机企业的重视。如中国数家企业正在开发或已经具备生产能力的车载冰箱压缩机。

中国的制冷压缩机行业对产品的节能研究也给予了极大的关注。进展较大的产品主要是冰箱压缩机行业。在UNDP/GEF中国节能冰箱项目的推动和支持下，无论是企业对节能产品的认识还是冰箱压缩机的性能都产生了质的飞跃。中国企业冰箱压缩机产品的{zg}能效已达到1.95 左右。中国有数家冰箱压缩机企业在尝试线形压缩机的开发，但就企业所具有的技术基础、资金实力和中国科研机构的局限性而言，相信在短时间内难进入产业化阶段。

1994年起，BMW、DAIMLERBENZ、VOL O、德国大众、Danfoss、Valeo等欧洲xx公司发起了名为“RACE”的联合项目，联合xx高校、汽车空调制造商等研制CO2汽车空调系统。BENZ 汽车公司现已生产装备CO2汽车空调系统的轿车，德国KONVECTA 生产的以CO2为工质的空调公交客车从1996年运行至今。DANFOSS、奥地利的Obrist、英国均已研制出二氧化碳车用压缩机。的DENSO、ZEXEL的二氧化碳压缩机已进入批量生产阶段。随着各大生产厂商的投入，CO2压缩机的型式也与普通车用制冷压缩机的发展趋势相一致，主要以定排量摇摆斜盘式、涡旋式和变排量为主。