渦旋式壓縮機實用技術(shù)特點研究

渦旋壓縮機 技術(shù)實用特點介紹 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 2 高壓腔壓縮機 VS 低壓腔壓縮機 對比分析 高壓腔與低壓腔渦旋壓縮機的劃分，主要 是對全封閉渦旋壓縮機中，電機所處在的工作 環(huán)境溫度進行區(qū)分。 電機處于排氣側(cè)（殼體內(nèi)為排氣壓力）， 稱為高壓腔（一般以 HITACHI為代表 )； 電機處于回氣側(cè)（殼體內(nèi)為回氣壓力） ， 稱為低壓腔（一般以 COPELAND為代表）。 兩種結(jié)構(gòu)的渦旋壓縮機，與其結(jié)構(gòu)對應(yīng)具 有相應(yīng)的特點，且各具優(yōu)缺點。 高壓腔渦旋壓縮機與低壓腔渦旋壓縮機特點 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 4 高壓腔渦旋壓縮機結(jié)構(gòu) 排氣口 吸氣口 定盤 動盤 機架 曲軸 電機（定、 轉(zhuǎn)子） 殼體 防自轉(zhuǎn)滑環(huán) 主軸承 內(nèi)置式過流、 過熱保護器 壓差供油 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 5 低壓腔渦旋壓縮機結(jié)構(gòu) 排氣口 吸氣口 定盤 動盤 機架 曲軸 電機（定、 轉(zhuǎn)子） 殼體 防自轉(zhuǎn)滑環(huán) 主軸承 離心供油 殼體內(nèi)高低壓分隔板 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 6 高壓腔結(jié)構(gòu) （ HATACHI） 低壓腔結(jié)構(gòu) 優(yōu) 點 具有較大的排氣緩沖容積 , 振動小 , 輸氣均勻 吸氣預(yù)熱小 容積效率高 (直接吸氣 ) 潤滑得到可靠保證 (可以采 用壓力供油潤滑 ) 壓縮機中可以有較多的潤滑 油起良好的潤滑 冷卻及液體 阻塞作用 直接吸氣不存在液體制冷劑 對潤滑油膜的破壞作用 承受軸向氣體力的能力較好 , 螺釘只起緊固作用 吸氣段具有較大的緩沖容積 電機的工作環(huán)境較好 (低溫 低壓 ) 殼體大部分低壓 ,氣密性及 受力較好 抗液擊的能力較強 ， 對進入 管道中的異物 雜質(zhì)抵抗能力 較強 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 7 高壓腔結(jié)構(gòu) （ HATACHI) 低壓腔結(jié)構(gòu) 缺 點 較小的吸氣緩沖容積 ,吸氣 消音效果較差 抗液擊的能力較差 高壓殼體對氣密性及強度要 求較高 電機工作環(huán)境惡劣 ， 直接吸 氣容易因雜質(zhì) 異物損壞壓縮 機 較強的吸氣預(yù)熱造成容積效 率下降 較小的排氣緩沖容積 ,噪音 振動較大 壓縮機中油量必須嚴格控制 , 潤滑密封效果較差 液體制冷劑有可能破壞潤滑 油膜 ,造成軸承潤滑惡化 殼體內(nèi)高 低壓腔的存在 ， 增加了密封的難度 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 8 日立渦旋壓縮機結(jié)構(gòu)及工作原理 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 9 壓縮機型號 型號舉例 503DH-80C2 3高效渦旋壓縮機 匹數(shù)： 50/10 = 5匹 排氣量： 80cm3/rev C： 三相電源 380V/50Hz 內(nèi)置保護 2： 吸排氣口焊接連接 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 10 壓縮機選型 產(chǎn)品樣本 規(guī)格書 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 11 性能參數(shù)表不詳細 提供壓縮機外形尺寸圖 提供電氣參數(shù)如 RLA、 LRA 充油量 ,壓縮機重量等 附件信息 產(chǎn)品樣本 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 12 提供某種型號壓縮機的詳細技術(shù)參 數(shù)和特性曲線 提出該型號壓縮機的適用范圍及使 用注意事項 技術(shù)規(guī)格書 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 13 高效 渦 旋 壓縮 機高效原理 更高的機械效率 對零部件進行優(yōu)化設(shè)計 ， 提高零 、 部件的組裝配合效果 ， 減少相互間的摩擦損 失 。 設(shè)置中間壓力自動調(diào)節(jié)機構(gòu) ， 使中間壓力穩(wěn)定維持在一定的范圍 ， 并在壓縮 機吸 、 排氣壓力發(fā)生變化時迅速進行伺服響應(yīng) ， 保證軸向氣體力能夠得到可靠有 效的平衡 ， 同時保證動 、 定渦旋盤間的摩擦損失降到最低 。 更高的容積效率 通過對壓縮機的生產(chǎn)制造裝配工藝進行優(yōu)化 ， 提升零件的制造加工精度 ， 提高 零部件的裝配精度 ， 優(yōu)化各運動副的配合 ， 從而達到降低壓縮機的泄漏損失 ， 提 升壓縮機容積效率的目的 。 同時為了降低冷媒的含油率 ， 防止吸入過多的油霧 ， 提高系統(tǒng)的換熱效果 ， 在壓縮機的高壓側(cè)設(shè)置翅片檔板分油裝置 ， 并對壓縮機的 內(nèi)部油路進行優(yōu)化設(shè)計 ， 提高壓縮機的排氣由分離效果 ， 減少冷凍機油隨排氣排 出壓縮機 ， 進而減少進入壓縮腔內(nèi)的油量 。 高效電機 對電機繞組、磁路進行優(yōu)化設(shè)計，提升電機的效率；同時對壓縮機的冷 媒流路進行重新設(shè)計，使電機能得到最佳的冷卻，從而工作溫度降低，進一步提 升電機效率。 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 14 動 盤 定 盤 機 架 中間壓 力孔 調(diào)壓機 構(gòu) 中間壓力自動調(diào)節(jié)機構(gòu) Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 15 翅片檔板分油裝置 翅 片 擋 板 管 殼 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 16 壓縮機保護器的選擇 吸氣氣液分離器 系統(tǒng)設(shè)計考慮因素 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 17 曲軸箱加熱器 排氣溫度保護 高低壓保護 電機保護 相序保護 真空運行保護 壓縮機保護器的選擇 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 18 當(dāng)系統(tǒng)熱泵設(shè)計時，需要加曲軸箱加熱器 曲軸箱加熱器的功率 40W 初次開機前，曲軸箱加熱器應(yīng)通電 1224 小時，防止油被稀釋和軸承應(yīng)力過大 曲軸箱加熱器 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 19 排氣溫度要求小于 120 C -排氣管溫度保護器的設(shè)定值不高于 120 C，如果超過 需要增加液旁通措施 -排氣管感溫包的位置距壓縮機排氣管接口小于 15cm, 將感溫包緊貼管壁 ,并保溫絕熱 -排氣管溫度保護器動作后應(yīng)為人工復(fù)位 -如果是自動復(fù)位應(yīng)對一段時間內(nèi)的保護次數(shù)進行限定 -排氣管溫度保護器動作后至少應(yīng)有 30分鐘的延時 排氣管溫度保護器 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 20 高壓保護 - 需要 壓力設(shè)定值應(yīng)小于 30Kg/cm2 ， 推薦 28 1 Kg/cm2 高壓保護動作后應(yīng)為人工復(fù)位 低壓保護 低壓保護動作后應(yīng)為人工復(fù)位 壓力設(shè)定值應(yīng)不高于 0.2Kg/cm2 ， 推薦 0.15 0.05Kg/cm2 四通換向閥動作或制熱啟動時，低壓保護有可能 誤動作，可采取暫時屏蔽的方法，建議時間設(shè)置 為 5分鐘 高低壓保護器 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 21 可同時感應(yīng)溫度和電流 單相：對運行繞組和啟動繞組均起保護。有故 障時，保護器切斷公共端 三相：連在 Y型電機中心，對三相均起保護。 只要其中一相有故障，保護器同時切斷三相， 包括缺相情況 希望另加過流保護器且在壓縮機內(nèi)置保護器之 前動作，設(shè)定值為 1.21.4Ie. 內(nèi)置電機保護器 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 22 LRA： 堵轉(zhuǎn)電流，可從規(guī)格書中查到 RLA ：額定運轉(zhuǎn)電流 Ip： 外置電流保護器動作的電流， Ip=1.21.4RLA 壓縮機電流值定義 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 23 相序保護 渦旋壓縮機電機和機械結(jié)構(gòu)部分，無限制 壓縮機反向運轉(zhuǎn)的設(shè)計 有反轉(zhuǎn)時保護機構(gòu)部的安全閥設(shè)計 壓縮機反轉(zhuǎn)時，內(nèi)置保護器約 20分鐘保護 建議壓縮機反轉(zhuǎn)不能超過 5分鐘，需要系統(tǒng) 設(shè)置相序保護 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 24 不允許作為系統(tǒng)抽真空用 長時間低壓運行會造成渦旋盤和軸承的 損壞（壓差沒有建立，無法供油潤滑） 抽空運行保護 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 25 在低負荷時提供儲液功能 除霜前后提供暫時儲液功能 回油孔大小將影響回液多少 回油孔濾網(wǎng)過小易堵塞回油孔，建 議為 30目 吸氣氣液分離器功能 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 26 吸氣氣液分離器使用 熱泵系統(tǒng)一般都需要 回油孔的孔徑一般在 1.5mm左右 低溫制熱試驗以確定氣分的大小及 回油孔是否合適 壓縮機吸入管徑 mm 回油孔直徑（推薦） mm 15.9 1.1 1.5 19.1 1.3 1.7 22.2 1.5 2.0 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 27 壓縮機吸氣溫度和壓力：位于四通閥至 壓縮機吸氣管之間的管路上 壓縮機排氣溫度和壓力：位于四通閥至 壓縮機排氣管之間的管路上 壓縮機底部溫度：位于壓縮機側(cè)面底部 壓縮機電流 壓縮機參數(shù)測量 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 28 過熱和過冷 回液控制 充注量的限制 除霜 系統(tǒng)設(shè)計和注意事項 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 29 最佳過熱和過冷度： SH=05K SC=611K 最佳吸氣壓力降： P11-P1=15 Min 10 以上 液擊控制 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 33 并聯(lián)壓縮機的安裝 壓縮機安裝：要求盡量安裝在同一水平面 上；壓縮機中心距，以方便裝卸壓縮機為 宜。 管路布置盡量對稱。 采用總進管、多出口氣液分離器。 油分離器：可以每臺壓縮機配一個，也可 以在排氣總管上設(shè)置。 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 34 并聯(lián)壓縮機的使用注意事項 系統(tǒng)匹配參數(shù)要求，基本性能要求與單機 系統(tǒng)相同。（ PT) 在并聯(lián)系統(tǒng)中，尤其應(yīng)注意系統(tǒng)回油的可 靠性檢查，多聯(lián)機時更應(yīng)關(guān)注。 應(yīng)設(shè)置溫度、壓力保護開關(guān)，且應(yīng)單獨設(shè) 置過流保護開關(guān)。 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 35 油分離器 儲液器 排氣 回氣 內(nèi)部供油并聯(lián)壓縮機油平衡原理 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 36 并聯(lián)壓縮機油平衡示意圖 定速 定速 油分離器 汽液分離器 去冷凝器 蒸發(fā)器來 過濾器 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 37 并聯(lián)壓縮機的安裝 壓縮機安裝：要求盡量安裝在同一水平面上；壓 縮機中心距，以方便裝卸壓縮機為宜。 管路布置盡量對稱。 采用總進管、多出口氣液分離器。 油分離器：可以每臺壓縮機配一個，也可以在排 氣總管上設(shè)置。 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 38 并聯(lián)壓縮機的使用注意事項 系統(tǒng)匹配參數(shù)要求，基本性能要求與單機系統(tǒng)相 同。（ PT) 在并聯(lián)系統(tǒng)中，尤其應(yīng)注意系統(tǒng)回油的可靠性檢 查，多聯(lián)機時更應(yīng)關(guān)注。 應(yīng)設(shè)置溫度、壓力保護開關(guān)，且應(yīng)單獨設(shè)置過流 保護開關(guān)。 驗證各種工況（長配管、高落差、低溫制熱、最 大制冷等）各壓縮機的油位平衡 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 39 內(nèi)部給油圧縮機 (一定速) 內(nèi)部給油圧縮機 () 室外膨張弁 四方弁 油戻用電磁弁 SS S V A 過冷卻用 膨張弁 熱交換器 室外熱交換器 逆止弁 內(nèi)部供油機多聯(lián)機系統(tǒng)示例 變頻多聯(lián)機系統(tǒng) 設(shè)計關(guān)注要點 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 41 目錄 1. 系統(tǒng)雜質(zhì)的維護 2. 回油毛細管的位置 3. 噴液冷卻溫度采樣位置 4. 驗證回油及油平衡的試驗項目 5. 分液的均勻設(shè)計（包括模塊內(nèi)和模塊間） 6. 模塊間的油平衡和氣平衡控制（油回收、均油） 7. 模塊內(nèi)的油平衡和氣平衡控制（油回收、均油） 8. 低頻運行時能力補償或旁通 9. 最低運行頻率、及電壓、電流修正 10. 能力組合輸出表 11. 并聯(lián)壓縮機啟動控制 12. 低溫啟動低壓開關(guān)延時保護 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 42 1. 系統(tǒng)雜質(zhì)的維護 雜質(zhì)來源： 1）兩器及管路制造中殘余銅屑、氧化物等； 2）配管焊接時焊料侵入、氧化物殘余等； 3）系統(tǒng)組裝工藝過程異物（螺釘、橡膠塞等）侵入； 4）壓縮機工作中異常（缺油、異物）磨損。 可能造成危害： 1）堵塞回油毛細管，導(dǎo)致油平衡實現(xiàn)困難； 2）雜質(zhì)進入壓縮機內(nèi)，使壓縮機磨損加劇、軸承燒結(jié)、電 機短路等故障。 解決或預(yù)防辦法： 1）加強工藝控制（如兩器及管路配件制造時清洗徹底）； 2）氮氣保護焊接； 3）設(shè)置過濾器（吸氣過濾器 100目以上、回油毛細管過濾器 150目以上） Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 43 2 回油毛細管的位置 INV 定速 油分離器 汽液分離器 去冷凝器 蒸發(fā)器來 方案一 過濾器 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 44 驗證回油及油平衡的試驗項目 對于多聯(lián)機系統(tǒng)，驗證并聯(lián)壓縮機回油的可靠性 和并聯(lián)壓縮機之間的油平衡，應(yīng)驗證各種運行工 況下的壓縮機內(nèi)油的可靠性。包括：標(biāo)冷、標(biāo)熱、 最大制冷、低溫（ -10 ）制熱等工況，以及上 述工況下，最長冷媒配管和最大室內(nèi) /室外機落差 時，回油和油平衡的可靠性。 無論在何種情況時，壓縮機內(nèi)油位不能低于 400ml （用帶油面鏡壓縮機進行確認）。 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 45 噴液冷卻溫度采樣位置 當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計需要進行噴液冷卻控制時，溫度傳感器應(yīng)設(shè)置 在壓縮機頂部，并做好保溫措施，能及時感知壓縮機的排 氣溫度值。 溫度傳感器 排氣溫度 T5、 T6 125 停壓縮機 105 SV2.SV3開 90 SV2.SV3關(guān) 注： T5對應(yīng) SV2， T6對應(yīng) SV3 當(dāng)排氣溫度大于 125 時停壓縮機 (包括變頻和定頻 )。 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 46 分液的均勻設(shè)計（包括模塊內(nèi)和模塊間） 判斷回氣管路分流的均勻性，可通過并聯(lián)壓縮機 間的排氣溫度差值來確認，要求：各并聯(lián)壓縮機 （包括模塊內(nèi)和模塊間壓縮機）排氣溫度相差應(yīng) 小于 5度。 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 47 油平衡和氣平衡控制（油回收、均油） 當(dāng)定速壓縮機連續(xù)運行時間超過 120min，進行均油運行，時間 3min；見下表 ： 變頻壓縮機 定速壓縮機 96Hz OFF 如果均油運行程序與油回收運行程序相 沖突，以均油運行優(yōu)先。 制冷模式： 1.油回收控制為固定程序 ,系統(tǒng)制冷模式連續(xù)運行 60min啟動一次 ,回收控制動作時間為運 轉(zhuǎn) 3min。 2.進行油回收控制時 ,運行的室內(nèi)機的 PMV開度、內(nèi)風(fēng)機轉(zhuǎn)速保持原有值不變 ;不開的室內(nèi) 機和處于送風(fēng)模式的內(nèi)機 PMV開度為 xxxP，不開的室內(nèi)機室內(nèi)風(fēng)扇以微風(fēng)運轉(zhuǎn)，處于送 風(fēng)模式的內(nèi)機風(fēng)速不變，室外機以滿負荷運行。 3.回油結(jié)束后，不開的內(nèi)機處于送風(fēng)模式的內(nèi)機電子膨脹閥復(fù)位，計數(shù)器清零 制熱模式： 4.油回收控制為固定程序 ,系統(tǒng)制熱模式連續(xù)運行 240min啟動一次 ,有除霜運轉(zhuǎn)則需重新計 時，回收控制動作時間為 3min; 5.進行油回收控制時 ,制熱運行的室內(nèi)機的 PMV開度、內(nèi)風(fēng)機轉(zhuǎn)速保持原有值不變 ;不開的 室內(nèi)機和處于模式?jīng)_突的內(nèi)機 PMV開度為 xxxP，室內(nèi)風(fēng)扇以微風(fēng)運轉(zhuǎn)；室外機能力輸出 : 86Hz(變頻壓縮機 )+ON（定速壓縮機） 6.回油結(jié)束后，不開的內(nèi)機和處于模式?jīng)_突的內(nèi)機電子膨脹閥復(fù)位，計數(shù)器清零 均油控制 以 401DHV-64D2Y為例 回油控制 以上控制時間及閥的動作，具體系統(tǒng)以試驗確認為準(zhǔn) Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 48 低頻運行時能力補償或旁通 根據(jù)室內(nèi)的需求，常常要對能力輸出表進行修正， 特別在變頻壓縮機在低頻段工作時（如 30Hz）， 為避免定速壓縮機開停頻繁，可適當(dāng)提升變頻壓 縮機的運行頻率，來維持室內(nèi)能力需求。 當(dāng)室內(nèi)需求最小時，外機能力過剩時，為避免壓 縮機頻繁開?？刂?，可適當(dāng)采取旁通卸載的方法。 Copyright 2005 Hitachi, Ltd. All Rights Reserved. 49 最低運行頻率、及電壓、電流修正 多聯(lián)機系統(tǒng)設(shè)計時，往往因為兼顧更寬能力范圍的要求， 室外換熱器容量設(shè)計并不能同時兼顧極限大和極限小的要 求，一般存在，變頻壓縮機低頻運行時，會造成系統(tǒng)內(nèi)冷 媒流程長，流速小，沿程阻力大，導(dǎo)致壓力損失大，回油 困難等，嚴重時會影響壓縮機的可靠性，通常地可以將室 外換熱器分段設(shè)計、風(fēng)機無級調(diào)節(jié)，當(dāng)壓力損失大時，采 取補氣技術(shù)或限制壓縮機的最小工作頻率，以保證壓縮機 工作的可靠性。 對于日立 401DHV-64D2壓縮機 U/F曲線的符合性，考慮到 目前國內(nèi)變頻驅(qū)動模塊的現(xiàn)實狀況，經(jīng)過慎重試驗驗證， 認為通過限制壓縮機工作電流和壓縮機工作溫度的辦法， 可以彌補不足。 即無論在上述任何情況下，優(yōu)先保證壓縮機工作時： 1). I run Imax 2). Td =15 Min 10 up 排氣過熱度的控制 并聯(lián)系統(tǒng)中，各壓縮機排氣溫度（一般取壓縮機頂部溫度）與冷凝溫 度的差值，稱為排氣過熱度。其值要求如圖