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螺杆式壓縮機的發展史與現狀

文章出處:www.yb-crafts.com責任編輯:xuruiadmin作者:xurui人氣:发表时间:2015-10-20 14:10
螺杆式壓縮機的發展史與現狀
  螺杆式压缩机是瑞典皇家工学院教授Alf Lysholm于1934年发明的,其初衷是用于柴油机和燃气汽轮机的增压。据有关统计:在3000小时运转期间,活塞机组的故障是螺杆机组的10倍;在12,000小时运转期间,活塞机组的故障是螺杆机组的4倍。螺杆机属于回转式机型,它的振幅是活塞机的1/5,故振动和噪声都比较小。目前,喷油螺杆压缩机已成为空气动力和制冷空调这两个领域的主要机型。在中等容积流量的空气动力装置及中等制冷量的制冷装置中,占据了市场的优势份额。在食品、医药等行业,无油螺杆压缩机更是作为新颖清洁高效的工艺压缩机大显身手、备受推崇。
  螺杆压缩机的心脏部件是螺杆转子,转子型线的先进性又决定着整机的性能优劣,对加工精度和表面热处理的要求都很高。能否加工出最先进的型线已成为衡量一个机加工企业经济实力、技术实力的标志。目前转子型线已发展到第三代——不对称型线,主要有德国的GHH型线、日本的日立型线和瑞典的Atlas copco SAP型线,采用5对6非对称齿形。螺杆的加工设备和测量检测设备基本依赖国外进口,主要有英国HOLROYD加工中心、德国MAUSER、意大利DEA、英国IMS的三坐标测量系统,但价格都非常昂贵,动辄几千万元,一般企业无力承受购买和日常维护,所以国内一些制冷机组生产企业在生产或供货时会有两种选择:一是“拿来主义”,即压缩机或机头部件直接从国外专业的生产厂家采购,目前国际上比较优质的压缩机品牌有德国的比泽尔(BITZER)、格拉索、意大利莱富康(REFCOMP)、富士豪、考玛(COMA)、台湾汉钟(HANBELL)、复盛、日本的日立、大金、三菱重工、神钢、美国富利克(FRICK)、瑞典阿特拉斯·科普柯(Atlas copco);蒸发器、冷凝器、储油器等在国内配套加工,外加一些进口的电气控制元器件(像工业可编程控制器PLC、可编程终端触摸屏、过滤器、热力膨胀阀等)完成组装出厂。这类企业有:南京五洲制冷集团公司(原南京冷冻机总厂,简称南冷)、上海首存送彩金的游戏平台制冷设备有限公司、约克中国(广州、无锡空调冷冻设备有限公司)、浙江联丰制冷机有限公司(简称联丰)等。二是“自力更生”,即除电气控制元器件外,机头部件和蒸发器、冷凝器都是由自己加工生产的,其企业规模一般比较大,铸造、加工和检测设备全部进口。这类企业有:大连冷冻机股份有限公司(原大连冷冻机厂,简称大冷)、武汉新世界制冷工业有限公司(原武汉冷冻机厂,简称武冷)、烟台冰轮股份有限公司(简称烟冷),因为没有关税等成本附加,在整机价格上会相对便宜些。
  爲了確保壓縮機的正常和安全可靠運行,需要確保機組中其他組件包括冷凝器、蒸發器、節流或膨脹閥工作的正常,也需要一系列控制元器件對壓縮機運行中的溫度、壓力參數進行即時檢測反饋,由工業可編程控制器統一協調整機的正常工作,這些自動保護功能必須包括高低壓保護、油位保護、排氣過熱保護、電機過熱過電流保護、缺相、逆相保護、斷水保護、防凍保護等,以便在系統出現異常的情況下能自動停機,鎖定故障,顯示報警/警告信息,並發出報警信號。
  制冷机组一般都属于大功率耗电设备,运行过程中对其节能要求显得非常重要,要求机组可根据外部负载变化自动调整运行状态,确保机组在最佳负荷下运行。同时机组必须具有部分负荷性能,即能在较低的负荷以及冷却塔水温较低时有效运行,实现无级调节,能量调节范围自然越宽越好。在制冷系统设计中还常常通过采用经济节能器,使部分制冷剂液体经过中间冷却,提高过冷度,从而提高单位工质制冷能力。在衡量机组动力经济性方面,单位输入功率制冷量是一个重要参数,精良设备可达到4.5W/W以上,也称作能效比或性能系数,用COP(Coefficient of performance)来表示。
  友好的人機界面也是制造精良的制冷機組必不可少的組成部分。一般要求采用工業級可編程控制器+觸摸屏操作的全中文界面,這種組合模式簡便易懂,抗幹擾能力強,自動化程度高。操作人員可以根據生産實際需求,自由進行參數設定變更,並具備“運行狀態顯示”、“故障原因顯示”、“累計運行時間顯示”等多項功能,提供的數據信息完善詳細,便于曆史查詢和維修保養。
螺杆式制冷壓縮機分類
  螺杆式制冷壓縮機都采用噴油潤滑的方式進行,按壓縮機與電動機聯結的方式不同,分爲開啓式、半封閉式和全封閉式三種。
  開啓式機組:壓縮機通過聯軸器與電動機相聯,要求在壓縮機伸出軸上加裝可靠的軸封,以防制冷劑和潤滑油泄漏。
  半封閉式機組:電動機與壓縮機做爲一體,中間用法蘭聯接,能有效防止制冷劑和潤滑油的泄漏,並采用制冷劑冷卻電動機,消除了開啓式機組中電動機冷卻風扇的噪聲。
  全封閉式機組:把電動機與壓縮機封閉在一個容器內,徹底消除了制冷劑和潤滑油的泄漏,噪聲爲最低。目前該制冷壓縮機在標准工況下(蒸發溫度:-15℃,冷凝溫度:30℃)制冷量範圍已經超過3500KW。
  全封閉式螺杆壓縮機組主要適用于寫字樓、運輸工具、圖書館、商廈、醫院、民用住宅、賓館等對噪聲特別敏感場所的獨立空調或中央空調系統內。開啓式與半封閉式機組在工礦企業、人防工程運用較多。
  兩種形式壓縮機組的比較
  1.開啓式機組 優點:
  (1) 压缩机与电动机相对分离,对电动机没有特殊的要求,故压缩机的适用范围较广。
  (2) 同一台压缩机,可适应不同制冷剂,除了采用卤代烃制冷剂外,通过更改部分零件的材质,还可采用氨作制冷剂。
  (3) 可根据不同的制冷剂和使用工况条件,配用不同容量的电动机。
  (4) 单机头机组制冷量可达200万大卡以上。
  (5) 成本较低,价格较便宜。
  缺點:
  (1) 需要轴封封住制冷剂和润滑油泄漏的通道,这也是用户经常维护的重点。JB/T6906-93 螺杆式单级制冷压缩机标准中对渗油量规定:開啓式機組运行时的轴封处渗油量应不大于3ml/h。由于氟利昂和冷冻油是互溶的,故在使用过程中氟利昂与冷冻油的同步泄漏无法避免,尤其在运行满1000小时以后,由于轴封的磨损,会加剧氟利昂与冷冻油的泄漏,加大维修和运行费用,影响正常使用。
  (2) 配套的电动机高速旋转,冷却风扇形成的气流噪声大,压缩机本身噪声也比较大,開啓式機組一般噪声在90dB(A)以上,导致噪声污染环境。
  (3) 需要配置单独的油分离器和油冷却器等复杂的油系统部件,导致机组体积庞大,使用维护不便,且重量和占地面积都大。
  (4) 效率低,由于需要用外置电动机驱动油泵及配用普通低效率电机,空调名义工况能效比一般不超过4.0。
  2. 半封閉式機組 優點:
  (1) 由于采用半封闭式方式,电动机与压缩机一体化设计,故噪声低、振动小,不存在開啓式機組的氟利昂和润滑油的泄漏等问题,减少了用户的维护和管理成本,不会因泄漏而影响用户的正常使用。
  (2) 由于采用半封闭式方式,电动机与压缩机合为一体,加上内置分油消音器,大大地降低了运行噪声,同等冷量开启式与半封闭式噪声差别约为15 dB(A)。
  (3) 由于内置油分离器采用内压差供油方式,无需配外置电动机驱动油泵,提高了运行的能效比,空调名义工况下能效比一般大于4.5。
  (4) 对要求较高的场合,可采用双机头或三机头型式,各制冷系统相对独立,一旦某系统出现故障,其他系统可以正常工作,不会对生产和环境造成太大影响。
  缺點:
  (1) 目前国内所采用半封闭式螺杆压缩机大部分为国外原装进口,价格较高。
  (2) 由于采用耐氟利昂、耐润滑油和耐高温特种电机,增加了压缩机的材料成本,故同档次半封闭式压缩机价格高于开启式压缩机。
  (3) 单机容量较小,单机头容量一般不超过150万大卡。
螺杆式制冷機組在黃酒企業冷凍系統的應用
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  古越龍山紹興酒多年來位居行業龍頭,不僅得益于其獨特的地理、氣候優勢,也與其一直堅持實事求是、敢爲人先的科學發展觀、敢于不斷借鑒引進先進工藝、設備爲我所用,使企業裝備水平始終引領行業之先密切相關。
  自從黃酒生産機械化新工藝進入行業以來,大罐發酵品溫控制、勾兌澄清、冷凍除濁過濾工藝都離不開制冷空調設備。從某種角度上講,制冷設備的變遷也是企業不斷發展壯大的一個縮影。
  古越龍山在2000年以前的項目建設中,控制黃酒發酵品溫的設備主要是采用活塞式氨制冷機組,以液態氨爲制冷劑,氯化鈣溶液爲載冷劑。活塞式制冷機設備占地面積大、噪聲大、潤滑油泄漏嚴重,作業環境油水混雜、油氣彌漫致使工作環境惡劣;零配件多,故障率高,維修量大,液氨微量泄漏無法完全避免,只要稍靠近冷凍機房,就能聞到一股刺鼻的氨氣味,空氣汙染嚴重;液氨易燃易爆被列爲危險化學品,冷凍房則被理所當然劃歸爲危險源工作場所,操作工基本爲男性。
  2003年在对纯生黄酒项目的设计中,首次引入螺杆式半封闭氟利昂制冷机组,以R22/ R134a卤代烃为制冷剂,丙烯乙二醇为蒸发载冷剂。投入使用后,机组噪声小,无润滑油(冷冻油)滴漏, PLC控制简便、高效,零件数只是活塞机组的1/10,故障率低,工作环境洁净,面貌焕然一新,普通女职工稍加指导培训,即可操作上岗,彻底改变了人们一直对冷冻机房工作的认识。2004年在对二分厂味淋车间的搬迁改造中,半封闭螺杆制冷机组成为不二的选择。在原基础上又试用了双机头机组,并且对不同制冷温度要求的用冷点采用中低温丙烯乙二醇机组(盐水机组)和以水为载冷剂的冷水机组相结合,可以分别提供输出(-10℃~-5℃)和(4℃~6℃)的载冷剂满足糖化、发酵、煎酒工序对温控的需求。
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