活塞制冷压缩机

活塞制冷压缩机授课:陈礼余华明使用教材:《制冷流体机械》第一节活塞压缩机的工作原理和特性一、活塞式制冷压缩机的工作原理二、工作特性优点：1)能适应较广阔的压力范围和制冷量要求2)热效率较高，单位耗电量较少，特别是在偏离设计工况运行时更为明显3)对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价也较低廉4)技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验5）装置系统比较简单•缺点：1)转速受到限制。单机输气量大时，机器显得笨重，电动机体积也相应增大2)结构复杂，易损件多，维修工作量大3)运转时有振动4)输气不连续，气体压力有波动等三、活塞式制冷压缩机的分类按制冷量的大小分类：大型：单机中温考核工况制冷量在550kW以上中型：单机中温考核工况制冷量在25~550kw之间小型：单机中温考核工况制冷量在25kW以下按压缩机工作的蒸发温度范围分类：高温压缩机－10～+10℃中温压缩机－20～－10℃低温压缩机－45～－20℃按压缩机的转速分类：低速转速在300r／min以下中速300～1000r／min之间高速1000r／min以上按压缩机的级数分类`单级压缩：制冷剂蒸气由蒸发压力至冷凝压力只经过一次压缩多级(一般为两级)压缩：制冷剂蒸气由蒸发压力至冷凝压力需经过两次压缩来完成按压缩机的气缸布置方式分类卧式气缸轴线呈水平布置直立式气缸轴线呈直立布置角度式气缸轴线呈一定的夹角布置，有V型、W型和S型(扇形)等之分我国活塞式制冷压缩机的型式及基本参数表5-1活塞式压缩机气缸布置型式压缩机类型缸数23468全封闭V型角度式或B型并列式Y型角度式X或V型角度式气缸直径小于70mm的单级半封闭式压缩机Z型直立式Z型直立式或W型角度式V型角度式70mm气缸直径的单级半封闭式压缩机V型角度式或直立式W型角度式扇型或V型角度式W型角度式S扇型角度式开启式100mm气缸直径V型角度式或直立式扇型或V型角度式W型角度式S扇型角度式125mm气缸直径V型角度式170mm气缸直径250mm气缸直径四、活塞式制冷压缩机的型号表5-2压缩机基本参数类别缸径行程转速范围/r/min缸数/个容积排量（8缸）mm最高转速/r/min排量/m3/h最低转速/r/min排量/m3/h半封闭式48、55、621440230、40、50、602、3、47070100018002、3、4、6、81800232.61000129.255182.6101.5开启式10010075015002、4、6、81500565.2750282.670395.6197.812511060012004、6、81200777.2600388.6100706.5353.3170140500100010001525.5500762.3250200500600860028265002355活塞式单级制冷压缩机型号表示方法如下（1）压缩机型号表示方法：（2）压缩机组型号表示方法：目前国内有些生产厂家仍习惯沿用老的压缩机型号表示方法，即2.活塞式单机双级制冷压缩机表5-3活塞式单机双级制冷压缩机气缸布置型式和高低压缸数配比缸数468缸数配比高压级低压级高压级低压级高压级低压级132426型式S、V型角度式W型角度式S型角度式表5-4活塞式单机双级制冷压缩机基本参数缸径行程转速范围/r/min缸数比容积排量最高转速/r/min排量/m3/h最低转速/r/min排量/m3/hmm高压级低压级高压级低压级707010001800177180058.2174.6100032.396.95545.713725.476.21001007501500150014142475070.72128033956.517070296.849.5148.41251106001200120019458360097.1296.410053088.3265170140500100010003811143500191572注：1/3、2/4单机双级压缩机的容积排量可按此表推算。活塞式单机双级制冷压缩机型号表示方法如下。（1）压缩机型号有下述两种表示方法：第一种：第二种：（2）压缩机组型号表示方法：第二节往复式制冷压缩机结构一、总体结构1)开启式制冷压缩机：结构特点：开启式压缩机的曲轴功率输入端伸出机体，它通过联轴器或皮带轮和原动机相连接工作特性：容易拆卸、维修，但密封性较差，工质易泄漏，因此带有轴封装置2)半封闭式结构特点：半封闭式制冷压缩机的机体和电动机的外壳铸成一体。电动机的转子直接装在压缩机曲轴的悬臂部分，因而不需要轴封和联轴器工作特性：比开启式压缩机结构更为紧凑，密封性能好，噪声低，比全封闭式压缩机易于拆卸和修理。3)全封闭式结构特点:将压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表上看只有压缩机进、排气管和电动机引线。二、零部件结构•(1)活塞组(pistongroup)=活塞+活塞销+活塞环活塞:斜面活塞凸顶活塞凹顶活塞平顶活塞活塞销用来连接活塞和连杆小头，它承受交变载荷，因此应有足够强度，并要求耐磨、抗疲劳和抗冲击。活塞环活塞环有气环和油环两种。气环的作用是密封气缸的工作容积，防止压缩气体通过气缸壁处间隙泄漏到曲轴箱。油环的作用是刮下附着于气缸壁上多余的润滑油，并使壁面上油膜分部均匀(2)连杆组连杆的作用是将活塞与曲轴连接起来，将曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动。(3)曲轴压缩机的全部功率都通过曲轴输入。它承受所有各气缸的阻力负荷。曲轴又是提供润滑系统的动力，轴身油道兼供输油用(4)轴封装置轴封装置是开启式压缩机的重要部件之一。它的作用是防止曲轴箱内的制冷剂不致通过曲轴伸出端向外泄漏，或者压缩机在真空下运行时，不致使外界空气通过曲轴伸出端向曲轴箱内泄漏轴端密封轴承密封(5)气阀组阀是压缩机的重要部件之一。它的正常工作才能保证压缩机实现吸气、压缩、排气、膨胀四个工作过程。气阀性能的好坏，直接影响到压缩机的制冷量和功率消耗图柔性环片阀压缩机配件(6)机体及缸套机体是支承压缩机全部质量并保证各零部件之间有正确的相对位置的部件。机体包括气缸体和曲轴箱两个部分三、制冷压缩机的输气量调节(能量调节capacitycontrol)1)压缩机的间歇运行当室(库)温降到规定温度的下限时，通过温度继电器或低压压力继电器，使压缩机停止运行，室(库)内温度开始回升，当温度升高到超过规定温度的上限值时，上述控制器件又将压缩机的电路接通，压缩机重新启动运行2）顶开吸气阀片调节输气量:调节机构将压缩机的吸气阀片强制顶离阀座，使吸气阀始终处于开启状态。压缩机吸气过程中，低压蒸气从吸气阀吸入压缩过程中因压力无法升高，排气阀始终处于关闭状态，低压蒸气又通过吸气阀重新回到吸气腔，因而使该气缸的输气量为零，达到输气量调节的目的。3)热气旁通法:这种方法允许压缩机的排气一部分进入冷凝器一部分返回到压缩机的吸入口。调节运行状态低压气体去冷凝器吸气侧排气侧止回阀单向阀正常运行状态高压气体4)其他多台压缩机的台数调节(往往在大型制冷装置中与顶开吸气阀片的调节方式联合使用)、输气量旁通调节、吸气节流调节四、制冷压缩机的润滑系统（lubricationsystem）(1)润滑的作用1)使摩擦表面(即轴与轴承、活塞环与气缸壁等运动部件接触面)被油膜分隔，形成液体摩擦或半干摩擦，从而降低压缩机的摩擦功、摩擦热和零件的磨损，提高压缩机的机械效率，增加压缩机的可靠性和耐久性。2)带走摩擦热，使摩擦表面温度不致过高3)润滑油充满活塞与气缸的间隙和轴封的摩擦表面之间，增强了密封作用。4)带走磨屑，改善摩擦表面的工作情况。5)压缩机的润滑系统还向能量调节装置供油。(2)润滑方式及润滑系统1）飞溅润滑飞溅润滑是利用运动零件的机械作用，将润滑油送至需要的摩擦表面，半封闭压缩机就有很多的采用飞溅润滑。一方面在连杆大头下端装设甩油勺，将曲轴箱中的油甩向气缸镜面，润滑活塞与气缸壁之间的摩擦表面；另一方面，在电动机一端的轴上装有甩油盘，将油甩起并收集在电动机侧端盖的集油小室上，通过曲轴中的油道，润滑主轴承和连杆轴承。在某些小型立式开启式压缩机中，飞溅润滑仅依靠曲柄连杆机构的运动来实现。(2)润滑方式及润滑系统1）飞溅润滑利用连杆和曲轴进行飞溅润滑的简单压缩机压力润滑：压力润滑是利用油泵产生一定的油压，通过输油通道将润滑油送到各摩擦表面。齿轮油泵润滑系统离心油泵泵油原理(3)润滑设备1)油泵外啮合齿轮油泵月牙形齿轮油泵内啮合转子油泵外啮合齿轮油泵内啮合转子油泵2)滤油器粗过滤器:粗过滤器往往做成网式，装在曲轴箱油池内，网两端封闭，防止较大杂质进入油泵精过滤器:精过滤器大多采用金属片缝隙式3)油冷却器带肋片的钢管弯制而成，管内通冷却水，把润滑油的热量带走(4)润滑油的性能及冷冻油规格粘度:粘度是润滑油的最主要特性，它不仅决定油的润滑性能，而且还直接影响到压缩机的性能、摩擦零件的冷却和密封机构的密封性能。酸值:润滑油中如含有酸类物质，中和1g润滑油中的游离酸所需KOH的毫克数称为酸值。浊点:浊点是指随温度的降低，润滑油中开始析出石蜡时的温度凝点:当润滑油完全失去流动性时的温度称为凝点闪点:润滑油加热到所产生的油蒸气接触明火时，能发生闪火的最低温度叫闪点化学稳定性、氧化安定性:氧化安定性和化学稳定性，一般用油氧化后生成沉淀物的多少和氧化后的酸值来表示含水量:润滑油中应不含有水分机械杂质和溶胶:用汽油或苯将润滑油溶解稀释后，用过滤纸将其过滤，在滤纸上所残存的物质称为机械杂质；将润滑油加热至550℃，使其挥发和燃烧，残留下来的固体残渣称为溶胶五、其他往复式压缩机1、斜盘式压缩机斜盘式制冷压缩机也是依靠活塞在气缸内作往复运动，改变气缸工作容积，从而提高气体压力的。但活塞的运动不是由曲柄连杆机构带动，而是由一个固定在主轴上的斜盘4来驱动的，而且活塞3的运动方向不是与主轴中心线垂直，而是与主轴中心线平行也是依靠活塞在气缸内作往复运动，改变气缸工作容积，从而提高气体压力的。但活塞的运动不是由曲柄连杆机构带动，而是由一个固定在主轴上的斜盘4来驱动的，而且活塞3的运动方向不是与主轴中心线垂直，而是与主轴中心线平行斜盘式制冷压缩机通常用于汽车空调中2、滑管式压缩机六、压缩机的保护一、防止液击液击：当进入气缸的液体太多，来不及从排气阀排出时，气缸内将出现液击，液击时产生的很高的压力使气缸、活塞、连杆……等零部件损坏。1、假盖将气阀组件用一弹簧紧压在气缸端部，形成假盖。2、油加热器用油加热器在起动前对润滑油加热，降低溶在润滑油中的制冷剂量是避免液击的有效措施。•3、气液分离器来自蒸发器的气液混合物在气液分离器内分离，气体从出口管的上部进入，从下部流出。气液分离器的结构二、压力保护1、吸、排气压力的控制压缩机运转时，因系统的原因或压缩机本身的原则，可能出现排气压力过高或吸气压力过低的情况，为此需控制吸、排气压力。。2、安全阀为防止制冷剂泄漏至大气，采用闭式安全阀。3、安全膜在吸、排气腔之间安装安全膜片。吸排气压力差超过规定值时，膜片破裂，排气压力降低。4、润滑油压差控制器润滑油压差系油泵出口处油压与曲轴箱内油压之差。为保证压缩机运动部件的良好润滑，并保证有些压缩机输气量控制机构(如：液压缸—拉杆控制机构)的正常动作，必须控制润滑油压差。三、内置电动机的保护1、过热为使电动机不过热，除了正确使用，注意维修外，还可安装过热继电器。过热继电器可装在绕组内部，称为内置温度温度继电器，或装在电动机外部，称为外置温度-电流继电器。2、缺相三相电动机缺相将导致电动机无法起动或过载。为保护电动机免遭缺相之损害，采用过载继电器。3、相间不平衡相间不平衡电压导致三相不平衡电流。在电流量大的相中，温升增加的比例约为电压不平衡比例平方的两倍。四、温度保护此处所说的温度是指排气温度和壳体温度。1、排气温度主要是用温控器感应排气温度，温控器应安放在靠近排气口处，排气温度过高时，温控器动作，切断电路。若排气温度过高由热气旁通引起，则不应采用停机的方法，应采用喷液冷却。2、机壳温度机壳温度会影响压缩机的寿命。避免机壳过热，