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      离心式制冷压缩机的特性及自动调节
离心式制冷压缩机是大型制冷系统的关键设备,为避免低压端空气和不凝性气体渗入机内,以及油温过高,防止事故的发生,有必要对其进行相关安全保护;为减少开停车次数,保证离心式制冷压缩机连续稳定运行,一般对离心式压缩机进行能量调节。
 
1 离心式制冷压缩机的工作原理
 
离心式压缩机的工作原理与鼓风机很相似。通过离心式压缩机构造来分析其工作原理:离心式压缩机的叶轮称工作叶轮,当叶轮转动时,叶片就带动气体运动,或者说使气体得到动能,然后气体的动能转比为压力能,从而提高了制冷剂蒸汽的压力。叶轮与其配合的固定元件组成“级”。当压缩机运行时,叶轮随轴高速旋转,因此,将轴和g十轮组成的部件称为转子。转子以外的部分是不动的,称为固定元件。固定元件有吸气室、扩压器及蜗壳等。压缩机工作时,制冷剂蒸汽先通过吸气室,引导进入压缩机的蒸汽均匀地进入叶轮。为了减少气流的能量损失,流通通道的截面做成渐缩的形状,使气体通过时略有加速地进入叶轮。制冷剂蒸汽进入叶轮后,一边随着叶轮作高速旋转,一边由于受离心力的作用,在叶轮槽中作扩压流动,从而使气体的压力和速度都得到提高。从叶轮中流出的气体然后进入扩压器。扩压器是一个截面积逐渐扩大的环形通道,气体流过扩压器时,速度减小,压力升高后再进入蜗壳。蜗壳的作用是把由扩压器流出来的气体汇集起来,导入排气管。
 
2 离心式压缩机性能曲线的特点
 
离心式压缩机的流量和压力比之间是一一对应的关系,当压缩机的背压升高后,流量是自动减小的。最大流量工况有两种情况:一种是流道某喉部处气体达到临界状态,气体的容积流量达到最大值,即所谓的“阻塞”工况;另一种情况是级内流动损失很大,所提供的压力比近似等于1,这也是最大流量工况。
 
对应的最小流量工况一般称之为“喘振”工况,当级的流量大幅度减小时,几乎在所有的叶道内都发生严重的边界层分离,使来流受阻,能量损失严重,压力比大大下降,致使气体不能向后排出,级后的高压气体将发生倒流,当级后的气体压力降低到级的零流量所对应的排气压力时,倒流停止,压缩机恢复排气,使得级后气体的压力再次逐渐升高,级的排气压力也相应升高,其流量对应减少,达到一定程度时,再次发生级后气体倒流的现象,这种不稳定的现象称为“喘振”。造成喘振的内因是级的流量太小,叶道内产生的严重的气体分离;外因是级后积蓄着高压气体。
 
3 离心式制冷压缩机的自动调节
 
(1)反喘振调节。离心式制冷压缩机发生喘振的主要原因是冷凝压力过高或蒸发压力过低,维持正常的冷凝压力和蒸发压力可防止喘振的发生。但是,当调节压缩机制冷量,其负荷过小时,也会产生喘振现象。为此,必须进行保护性的反喘振调节,旁通调节法是反喘振调节的一种措施,当要求压缩机的制冷量减小到喘振点以下时,可从压缩机排出口引出一部分气态制冷剂不经过冷凝器而流入压缩机的吸入口。这样,即减少了流入蒸发器的制冷剂流量,相应减少制冷机的制冷量,又不致使压缩机吸人量过小,从而可以防止喘振发生。压缩机能量调节的依据是压缩机的感受,鉴别机构通过对压缩机的回气压力或制冷剂的蒸发温度来实现自动调节的。通常称为压力控制法和温度控制法:压力控制法,以压力控制器、变送器为传感元件,以压缩机的回气压力作为能量调节的控制参数。当蒸发器的热负荷或机器的制冷量发生变化时,压力参数很快地随之发生变化,通过传压管即可感受到被控参数;温度控制法,以蒸发温度作为能量调节的控制参数。由于负荷变化会使相应的温度发生变化,这些变化通过感温元件传送给控制机构,从而实现压缩机的能量控制。
 
(2)离心式压缩机的性能调节。
 
在离心式压缩机同管路联合工作时,一般要求工作点就是压缩机的设计工况点。但是上海奇冷压缩机有限公司认为在实际生产过程中,为满足装置的需要,应对气体的流量或压力进行调整。这就要改变压缩机的工况点,而压缩机的工况点就是压缩机性能曲线和管路特性曲线的交点,所以工况调节的实质,就是改变压缩机的性能曲线或管路特性曲线。根据工艺流程的不同要求,按调节的任务可分为:等压力调节。改变压缩机的流量而保持压力不变;等流量调节。改变压缩机的压力而保持流量稳定;比例调节。保证压力比例不变(如防喘振调节),或保证所压送的两种气体的容积流量百分比不变。常用的调节方法有:压缩机出口节流;压缩机进气节流;采用可转动的进口导叶(进气预旋调节);采用可转动的扩压器叶片;改变压缩机转速。
 
(3)离心式制冷压缩机的自动控制和自动调节,离心式制冷压缩机是大型制冷系统的关键设备,为避免低压端空气和不凝性气体渗入机内,以及油温过高,防止事故的发生,有必要对其进行相关安全保护;为减少开停车次数,保证离心式制冷压缩机连续稳定运行,一般对离心式压缩机进行能量调节。
 
4 离心式制冷压缩机的能量调节
上海奇冷压缩机有限公司根据冷热负荷的变化来相应地对离心式制冷压缩机进行能量调节,具体的调节方法有:
 
(1)  改变离心式压缩机的转速。采用可控硅变频调速装置,使电动机的转速随冷热负荷的变化而变化。
 
(2)  在压缩机的进口管道上节流。这种调节方法最简便,有时也与转速调节配合使用以扩大压缩机的稳定工作范围。通过关小进气阀门的开度,使吸入的气态制冷剂等焙节流而使吸人气体的密度变小,相对应的压缩机的特性曲线下降来实现调节。
 
 
(3)  改变压缩机人口导叶的角度。这是空调用离心式制冷机最为普通使用的一种能量调节方法。它是通过改变进入叶轮的气流方向,改变叶轮产生的能量头来调节制冷量。除了导叶转动角接近全闭位置时出现节流外,其余角度调节的经济性均优于进口节流,而且调节的范围较宽,方法也较简单。一般对固定转速的小型氟利昂离心式压缩机,多采用吸人管节流和改变入口导叶角度的方法。
 
(4)旁流调节,也称反喘调节。由于冷凝压力上升,蒸发压力下降,使压缩机吸气量过小,甚至发生吸不上来而产生喘振。在压缩机人口加一部分旁流来的气体,加大它的吸人气量,可以避免喘振。当采用节流阀调节节流时,由于节流开度太小,使压缩机进人喘振而无法工作时,可采用反喘振调节。一方面减少节流阀的开度,另一方面打开夯流阀门,使从压缩机出来的气体不经冷凝器而旁流入压缩机吸人口,这样对压缩机来说:吸人量增加了,可以正常工作;制冷量下降了,满足外界对冷负荷量的要求。但是由于有一部分制冷剂没有经过冷凝器,也就没有制冷,而压缩机的动力消耗并不因制冷量的下降而减少,所以这种调节方法是不经济的,一般不常采用。通常采用的调节方法可以分为三类:分别予以简要说明。在压缩机排气管上装节流阀,控制流量和管网压力。由于节流阀装在管网内,改变阀的开度,就改变管网的阻力特性,也就改变了压缩机的联合运行工况。水平点划线为管网的阻力特性PN=Pr=const(相当于节流阀全开)。管网阻力特性I、Ⅱ相当于节流阀关小后两个开度的阻力特性。现在来分析排气节流调节是怎样来实现调节任务的。例如原联合运行点为S ,现用户要求气体流量减少到Gs 。但节流阀后压力仍保持的Pr,显然,只要将阀关小到相应于阻力特性Ⅱ的位置,联合运行点变为S”,气体流量为Gs”。

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