提高變頻渦旋壓縮機(jī)壓縮性能的方法研究.pdf

1、渦旋壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、振動(dòng)小、噪聲低、吸排氣平穩(wěn)、調(diào)節(jié)流量方便等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于制冷、空調(diào)、燃?xì)鈾C(jī)組等領(lǐng)域，并由定轉(zhuǎn)速渦旋壓縮機(jī)向變頻渦旋壓縮機(jī)領(lǐng)域發(fā)展。但實(shí)踐表明，變頻渦旋壓縮機(jī)在低轉(zhuǎn)速下的壓縮性能較差。本課題針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了一些研究。
　　 首先，從理論上分析了轉(zhuǎn)速對(duì)變頻渦旋壓縮機(jī)單位曲柄轉(zhuǎn)角下的排氣量、壓縮終了內(nèi)壓力、單位質(zhì)量有效氣體獲得的多變壓縮能量頭及多變效率等表示壓縮性能的參數(shù)的影響規(guī)律，并利用

2、實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出了單位曲柄轉(zhuǎn)角下的排氣量和轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線、壓縮終了內(nèi)壓力和轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線、單位質(zhì)量有效氣體獲得的多變壓縮能量頭和轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線及多變效率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線。研究表明，由轉(zhuǎn)速降低引起的泄漏的增大是導(dǎo)致變頻渦旋壓縮機(jī)壓縮性能降低的主要原因。然后，針對(duì)變頻渦旋壓縮機(jī)的泄漏問(wèn)題進(jìn)行了三個(gè)方面的研究工作。
　　 通過(guò)分析渦旋壓縮機(jī)動(dòng)靜渦旋齒間的切向密封機(jī)理，探尋了變頻渦旋壓縮機(jī)動(dòng)靜渦旋齒間切向泄漏的根源，提出了一種新型切向密封機(jī)

3、構(gòu)(彈力襯套機(jī)構(gòu))。該機(jī)構(gòu)既能保證變頻渦旋壓縮機(jī)在低轉(zhuǎn)速下具有良好的切向密封性能，又能實(shí)現(xiàn)動(dòng)渦旋盤的徑向退讓，可避免動(dòng)渦旋盤發(fā)生阻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，同時(shí)可降低動(dòng)靜渦旋盤及與其相配合的零件的加工、裝配精度。
　　 為進(jìn)一步提高變頻渦旋壓縮機(jī)的切向密封性能，提出并設(shè)計(jì)了迷宮式切向密封結(jié)構(gòu)。分析了該結(jié)構(gòu)的迷宮綜合效應(yīng)，根據(jù)切向泄漏的流動(dòng)特點(diǎn)，推導(dǎo)得出了無(wú)迷宮切向密封結(jié)構(gòu)和迷宮式切向密封結(jié)構(gòu)泄漏量的計(jì)算式，計(jì)算了兩種切向密封結(jié)構(gòu)的泄漏量。設(shè)計(jì)并建

4、立了測(cè)定切向密封結(jié)構(gòu)泄漏量的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測(cè)定了無(wú)迷宮切向密封結(jié)構(gòu)和迷宮式切向密封結(jié)構(gòu)的切向泄漏量。通過(guò)對(duì)比兩種切向密封結(jié)構(gòu)泄漏量的實(shí)測(cè)值和理論計(jì)算值表明，理論推導(dǎo)得出的計(jì)算無(wú)迷宮切向密封結(jié)構(gòu)和迷宮式切向密封結(jié)構(gòu)泄漏量的算法正確，兩種切向密封結(jié)構(gòu)的泄漏量均隨相鄰壓縮腔壓差的增大而增大，迷宮式切向密封結(jié)構(gòu)的泄漏量占無(wú)迷宮切向密封結(jié)構(gòu)泄漏量的比例基本恒定，本研究的算例中，該比例為58.9％，說(shuō)明迷宮式切向密封結(jié)構(gòu)的密封性能明顯優(yōu)于無(wú)迷宮切向密封結(jié)

5、構(gòu)的密封性能。
　　 為提高渦旋壓縮機(jī)的徑向密封性能，提出并設(shè)計(jì)了迷宮式徑向密封結(jié)構(gòu)。分析了該結(jié)構(gòu)的迷宮綜合效應(yīng)，根據(jù)徑向泄漏的特點(diǎn)，推導(dǎo)得出了無(wú)迷宮徑向密封結(jié)構(gòu)和迷宮式徑向密封結(jié)構(gòu)泄漏量的計(jì)算式，計(jì)算了兩種徑向密封結(jié)構(gòu)的泄漏量。設(shè)計(jì)并建立了測(cè)定徑向密封結(jié)構(gòu)泄漏量的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測(cè)定了無(wú)迷宮徑向密封結(jié)構(gòu)和迷宮式徑向密封結(jié)構(gòu)的徑向泄漏量。對(duì)比兩種徑向密封結(jié)構(gòu)泄漏量的實(shí)測(cè)值和理論計(jì)算值表明，理論推導(dǎo)得出的計(jì)算無(wú)迷宮徑向密封結(jié)構(gòu)和迷宮式徑向

6、密封結(jié)構(gòu)的泄漏量的算法正確，兩種徑向密封結(jié)構(gòu)的泄漏量均隨相鄰壓縮腔壓差的增大而增大，迷宮式徑向密封結(jié)構(gòu)的泄漏量占無(wú)迷宮徑向密封結(jié)構(gòu)泄漏量的比例基本恒定，本算例中該比例為79%，說(shuō)明迷宮式徑向密封結(jié)構(gòu)的密封性能優(yōu)于無(wú)迷宮徑向密封結(jié)構(gòu)的密封性能。
　　 本研究的主要成果及創(chuàng)新在于，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出，導(dǎo)致變頻渦旋壓縮機(jī)在低轉(zhuǎn)速下壓縮性能變差的主要原因是低轉(zhuǎn)速下泄漏的增大，提出了減小泄漏、提高變頻渦旋壓縮機(jī)壓縮性能的三種方法，