[科普中国]-螺杆式制冷压缩机

螺杆式制冷压缩机和活塞式制冷压缩机在气体压缩方式上相同，都属于容积型压缩机，也就是说它们都是靠容积的变化而使气体压缩的。不同点是这两种压缩机实现工作容积变化的方式不同。螺杆式制冷压缩机又分为单螺杆压缩机和双螺杆压缩机。其中双螺杆压缩机是利用置于机体内的两个具有螺旋状齿槽的螺杆相啮合旋转及其与机体内壁和吸、排气端座内壁的配合，造成齿间容积的变化，从而完成气体的吸入、压缩及排出过程。

简介螺杆式压缩机可分为无油式和喷油式两种。无油螺杆压缩机本世纪30年代问世时主要用于压缩空气，50年代才用于制冷装置中。60年代出现了气缸内喷油的螺杆式制冷压缩机，性能得到提高。近年来，随着齿形和其他结构的不断改进，性能又有了很大提高。再加上螺杆式压缩机无余隙容积，效率高，无吸、排气阀装置等易损件。因此，螺杆式制冷压缩机已成为一种先进的制冷压缩机，特别是喷油式螺杆压缩机已是制冷压缩机中主要机种之一，得到了广泛的应用1。

工作原理螺杆式制冷压缩机主要由机壳、转子、轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置等组成。

机壳：—般为剖分式，由机体、吸气端座及排气端座等三部分用螺栓连接组成。机体内腔横断面为双圆相交的横8字形，与置于其内的两个啮合转子的外圆柱面相适合。

转子为一对互相啮合的螺杆，其上具有特殊的螺旋齿形。其中凸齿形的称为阳螺杆(或称阳转子)，凹齿形的称为阴螺杆(或称阴转子)。阳螺杆与阴螺杆的齿数比，一般为4:6(大流量的压缩机齿数比可为3:4，当压缩比高达20时，齿数比可采用6:8)。多数情况下，阳螺杆与电动机直接连接，称为主动转子，阴螺杆为从动转子，故阳螺杆多为四头右旋，阴螺杆多为六头左旋。为了使螺杆式制冷压缩机系列化，零件标准化和通用化，我国有关部门规定，螺杆的公称直径为63、80、100、125、160、200和315mm7种，其长径比分为λ=1.0和λ=1.5两种。

轴承与辐封：螺杆式制冷压缩机的阴、阳螺杆均由滑动轴承(主轴承)和向心推力球轴承支承。主轴承用柱销正确安装固定在吸、排气端座内，止推轴承在排气侧阳、阴螺杆上各装有两只，以承受一定的轴内力。螺杆式制冷压缩机的轴封也多采用摩擦环式机械密封器，安装在主动转子靠联轴器——端轴上，其结构和原理同活塞式制冷压缩机的轴封相同。

平衡活塞：由了结构上的差异，因吸、排气侧之间的压力差所引起的，作用在阳螺杆上的轴向合力，比作用在阴螺杆上的轴向合力大得多。因此，阳螺杆上除装设止推轴承外，还增设油压平衡活塞，以减轻阳螺舒杆对滑动轴承端面的负荷，减轻止推轴承所承受的轴向力。

能量调节装置：由滑阀、油缸、油活塞、四通电磁换向阀及油管路等组成。活塞装在气缸壁下部两圆交汇处，改变滑阀的位置，即可起调节制冷量的作用。

螺杆式制冷压缩机工作时，齿间基元容积作周期性变化，从而使汽体沿转子轴向移动过程中完成吸汽，压缩和排气过程

安全操作准备工作1、检查制冷剂、水及电气设备系统应正常；

2、试转电机的转向，由于螺杆压缩机不应倒转，为此可在拆下联轴节的橡胶转动芯子后试转电机，其电动机转向从压缩机的一侧看去，应是逆时针方向；

3、检查油分离器的油面，正确的油面是开动油泵使油冷却器内充满油后，油位计指示正常；

4、检查所有的压力表阀是否开启，以及温度计插座内是否充入润滑油；

5、检查或开启所有油路上的阀门，它们应是全开的；

6、起动油泵。查看油泵转达向。油压不低于0.05-0.3Mpa表压(可以通过调节阀调节)。精滤油器压差不超过0.1Mpa。用手转动联轴器，同时操作能量调节阀，使卸荷指示自0%-100%，再由100%-0%，然后停止油泵；

7、扳动压缩机联轴器，无卡阻现象；

8、开启压缩机上的排气截止阀，关闭压缩机至油冷却器的回油截止阀；

9、向油冷却器供水，水量视油温而定（喷油温度为40℃-55℃较好）；

10、合上主电机电源放控制电源，电源指示灯正常。

启动1、在能量调节指示器在0%的位置，有关中间补气的所有阀门关闭，按下联合起动按钮，油泵首先起动，当油压达正常时主机起动，同时开启吸气截止阀（当吸气系统压力较高时应缓慢开启，不使负荷过大）。首先开车运转，不宜运转时间太长，约3-5分钟即停车并观察运转是否正常；

2、能量调节指示器在0%的位置运转30分钟，并观察运转状况；

3、当压缩机运转正常后，开启能量调节阀，逐渐加载由0%到100%，当蒸发压力与冷凝压力的压力比增大后，再开放中间补气各阀，检查各部分工作情况，是否正常可靠。

（1）当吸、排气压差较大时，而喷油压力（即通过精滤油后的油压与排气压力之差）较小时，应借油压调节阀适当调高油压；

（2）若发现油位计漏泄时，应在停车后检修，油位计上下阀门工作时应处在全开位置，否则阀门便失去安全保护使用1。

运行检查1、检查吸气、排气与油的压力，温度是滞在规定范围内；

2、观察所有气阀、油阀及管系统的开启状况，并检查有无泄漏现象，压缩机及油泵轴封允许有少量滴油；

3、观察机器运行振动状况及声响；

4、检查冷却水系统；

5、观察电机的电流、电压。

停车首先将能量调节指示自100%减至0%，然后按下联合停机按钮停止主机和油泵，关闭排气截止阀。待均压后再关闭吸气截止阀，打开压缩机至油冷却器的回油阀，关闭冷却水。

工作过程1.基本构造

螺杆式制冷压缩机的基本结构,主要由转子、机壳（包括中部的气缸体和两端的吸、排气端座等）、轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置组成。两个按一定传动比反向旋转又相互啮合的转子平行地配置在呈“&”字形的气缸中。转子具有特殊的螺旋齿形，凸齿形的称为阳转子，凹齿形的称为阴转子。一般阳转子为主动转子，阴转子为从动转子。气缸的左右有吸气端座和排气端座，一对转子就支承在左右端座的轴承上。转子之间及转子和气缸、端座间留有很小的间隙。吸气端座和气缸上部设有轴向和径向吸气孔口，排气端座和滑阀上分别设有轴向和径向排气孔口。压缩机的吸、排气孔口是按其工作过程的需要精心设计的，可以根据需要准确地使工作容积和吸、排气腔连通或隔断。

2.工作原理

螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子，并借助于包围这一对转子四周的机壳内壁的空间完成的。当转子转动时，转子的齿、齿槽与机壳内壁所构成的呈“V”字形的一对齿间容积称为基元容积，其容积大小会发生周期性的变化，同时它还会沿着转子的轴向由吸气口侧向排气口侧移动，将制冷剂气体吸入并压缩至一定的压力后排出。

3.工作过程

螺杆式制冷压缩机的工作过程表示了基元容积从吸气开始到吸气结束的过程；表示了基元容积从开始压缩到排气结束的过程。在两转子的吸气侧，齿面接触线与吸气端之间的每个基元容积都在扩大，而在转子的排气侧，齿面接触线与排气端之间的基元容积却逐渐缩小。这样，使每个基元容积都从吸气端移向排气端。

（1）吸气过程 齿间基元容积随着转子旋转而逐渐扩大，并和吸入孔口连通，气体通过吸入孔口进入齿间基元容积，称为吸气过程。当转子旋转一定角度后，齿间基元容积越过吸入孔口位置与吸入孔口断开，吸气过程结束。值得注意的是，此时阴、阳转子的齿间基元容积彼此并不连通。

（2）压缩过程 压缩开始阶段主动转子的齿间基元容积和从动转子的齿间基元容积彼此孤立地向前推进，称为传递过程。转子继续转过某一角度，主动转子的凸齿和从动转子的齿槽又构成一对新的V形基元容积，随着两转子的啮合运动，基元容积逐渐缩小，实现气体的压缩过程。压缩过程直到基元容积与排出孔口相连通的瞬间为止，此刻排气过程开始。

（3）排气过程 由于转子旋转时基元容积不断缩小，将压缩后具有一定压力的气体送到排气腔，此过程一直延续到该容积最小时为止。

随着转子的连续旋转，上述吸气、压缩、排气过程循环进行，各基元容积依次陆续工作，构成了螺杆式制冷压缩机的工作循环。由上可知，两转子转向相迎合的一面，气体受压缩，称为高压力区；另一面，转子彼此脱离，齿间基元容积吸入气体，称为低压力区。高压力区与低压力区由两个转子齿面间的接触线所隔开。另外，由于吸气基元容积的气体随着转子回转，由吸气端向排气端作螺旋运动。因此，螺杆式制冷压缩机的吸、排气孔口都是呈对角线方式布置的。

4.内容积比及附加功损失

（1）内容积比，转子的齿间基元容积随着螺杆的旋转容积的缩小而被压缩，直至基元容积与排气孔口边缘相通为止，这一过程称为内压缩过程。基元容积吸气终了的最大容积为V1，相应的气体压力为吸气压力p1，内压缩终了的容积为V2，相应的气体压力为内压缩终了压力p2。可变基元容积在吸气终了时的最大容积V1，与内压缩终了的容积V2的比值，称为螺杆式制冷压缩机的内容积比ev。即螺杆式制冷压缩机是无气阀的容积式压缩机，吸排气孔口的启闭完全为几何结构所定，以控制吸气、压缩、排气和所需要的内压缩压力。由于其结构已定，就具有固定的内容积比，这与活塞式制冷压缩机有很大区别。

（2）活塞式制冷压缩机压缩终了时的气体压力取决于排气腔内的气体压力和排气阀的阻力损失。如果略去气阀的阻力损失，可近似地认为活塞式制冷压缩机压缩终了时的压力等于排气腔内气体压力。螺杆式制冷压缩机内压缩终了压力p2与转子几何形状、排气孔口位置、吸气压力p1及气体种类有关，而与排气腔内气体压力pd无关，内压缩终了压力p2与吸气压力p1之比称为内压力比ei。即式中压缩过程的多变指数。排气腔内气体压力（背压力）pd称为外压力，它与吸气压力p1之比称为外压力比e。螺杆式制冷压缩机的外压力比与内压力比可以相等，也可能不等，这完全取决于压缩机的运行工况与设计工况是否相同。内压力比取决于孔口的位置，而外压力比则取决于运行工况。一般应力求内压力比与外压力比相等或接近，以使压缩机获得较高效率。附加功损失 当内压缩终了压力p2与排气腔内气体压力pd不等时，基元容积与排气孔口连通时，基元容积中的气体将进行定容压缩或定容膨胀，使气体压力与排气腔压力pd趋于平衡，从而产生附加功损失1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学