壓縮機結構型式一、離心式冷水機組前視圖、后視圖
1）前視圖
2）后視圖
3）三級離心結構圖
二、離心式壓縮機
2.1.三種不同型式壓縮示意圖
a.單級壓縮
b.兩級壓縮
c.三級壓縮
單級壓縮：只有一級葉輪的壓縮方式。
雙級壓縮：有兩級葉輪的壓縮方式。
多級壓縮：指三級及三級以上的壓縮方式。
2.2.不同型式離心壓縮機及其構成
離心式壓縮機的基本構成：吸氣室、進(jìn)口可調導流葉片、葉輪、擴壓器、蝸殼、彎道與回流器、密封、推力盤(pán)。
a.半封閉離心壓縮機
b.開(kāi)啟式離心壓縮機結構
c.三級離心壓縮機結構
2.3.關(guān)于壓縮機型式的描述：
1）葉輪方面：
a) 閉式葉輪的穩定工況范圍比半開(kāi)式葉輪的穩定工況范圍要窄；
b) 小流量區間內，即：部分負荷情況下，半開(kāi)式葉輪的性能優(yōu)于閉式葉輪的性能；
c)兩種形式葉輪內部都存在回流區域，半開(kāi)式葉輪內部的回流區域較少。
2）電機方面：
a)閉式電機散熱于系統中，增加制冷系統能耗3%,閉式電機在冷媒中旋轉，阻力大，增加動(dòng)力系統能耗3%。
b)封閉式結構設計，電機處于腔體內，具有良好的運轉環(huán)境；避免開(kāi)放式電機因殼體散熱裝置直接暴露在空氣中臟堵而影響其穩定性；封閉式電機均有內置式熱保護系統，可保證電機的運行安全（而開(kāi)放式電機采用僅依靠電流過(guò)載來(lái)保護電機，可靠性較低）；封閉式結構設計，電機采用制冷劑噴液冷卻，工作溫度低，使用壽命長(cháng)；（而開(kāi)放式電機處于機房?jì)?，電機的工作環(huán)境溫度較高）。
2.4電機散熱方面比較
制冷量
800RT
輸入功率
502KW
電機效率
95%
電機散熱量
25KW=10HP
開(kāi)啟式散熱量方式
25-35KW空調
封閉式散熱量方式
6根銅管
2.5不同機組制冷劑的年泄漏率
2.6電機的可靠性
根據ASHRAE1999年的應用手冊，第37頁(yè)3
可靠性=R1×R2×R3
2.7不同冷量電機散熱量、實(shí)際能效比及效率衰減
開(kāi)啟電機機房放熱公式：
Q=Ne*(1-N)
Ne---壓縮機輸入功率
N---電機效率
2.8.離心壓縮機傳動(dòng)裝置及軸封
1）開(kāi)啟式傳動(dòng)裝置
2）半封閉式傳動(dòng)裝置
半封閉壓縮機軸封對密閉性要求較低，少量油或氣的泄露，不會(huì )造成系統的工作不穩定，同時(shí)，也不會(huì )影響壓縮機的正常工作。無(wú)增速齒輪等傳動(dòng)裝置可以降低故障，提高機組部分負荷效率。
2.8.三元流葉輪設計-開(kāi)式與閉式
1）三元流葉輪設計（南社百科有名詞解釋?zhuān)?br>
2）閉式與半開(kāi)式葉輪比較
a.閉式葉輪
閉式葉輪往往通過(guò)制作標準模具鑄造一次加工成型，模具制作成本一次性投資高，后期制造成本小，一旦模具制作完畢，不利于及時(shí)更新型線(xiàn)；與精密加工相比，鑄造精度有限，氣流摩擦力大，效率低；閉式葉輪的結構形式很難鑄造出三元流曲線(xiàn)來(lái)滿(mǎn)足設計需要。
b.半開(kāi)式葉輪
半開(kāi)式葉輪往往通過(guò)鑄造成型，精密加工來(lái)制作完成，前期模具投資小，但加工成本高，便于及時(shí)根據三元流技術(shù)發(fā)展來(lái)改進(jìn)型線(xiàn)設計；半開(kāi)式葉輪加工精度較高，氣流摩擦損失小，壓縮機效率高；半開(kāi)式葉輪的結構形式也決定了其三元流型線(xiàn)能在現實(shí)制造技術(shù)中得以實(shí)現。
c.閉式和半開(kāi)式葉輪工作方式
壓縮機主要部件及其作用：
進(jìn)口可調導流葉片：是離心機的能量調節裝置，由若干扇形葉片組成，其根部帶有轉軸。
葉輪：是離心機的工作輪，將輸入的機械能轉化為汽體能量。
擴壓器：作用是使汽流減速，動(dòng)能轉化為壓力能，進(jìn)一步提高氣體的壓力，多采用無(wú)葉擴壓器，即由兩個(gè)平行壁面構成的等寬度環(huán)形空間；無(wú)葉擴壓器后面與蝸室或彎道及回流器相連。
蝸殼(蝸室)：是將擴壓器出來(lái)的氣體匯集起來(lái)，導出壓縮機之外的裝置，通流截面沿氣流方向逐漸擴大，也對汽流起到一定的減速擴壓作用。
彎道與回流器：用于多級離心機中，彎道是一個(gè)彎曲形的環(huán)形空間，它使汽流由離心方向改為向心方向，回流器內裝有導向葉片，使汽流能沿軸線(xiàn)方向進(jìn)入下一級。
回顧下，離心式壓縮機一般結構剖面圖：
制冷循環(huán)與油冷卻循環(huán)1.制冷循環(huán)
壓縮機不斷地從蒸發(fā)器中抽出制冷劑蒸汽，氣流量由導葉的開(kāi)啟度而定。由于壓縮機抽取制冷劑減低了蒸發(fā)器的壓力，使蒸發(fā)器里剩余的制冷劑在相對低的溫度（一般為3到6℃）沸騰蒸發(fā)。制冷劑氣化吸取傳熱管內循環(huán)水的熱量使之降溫，得到空調或工業(yè)處理所需的冷水。吸取循環(huán)水中的熱量之后，制冷劑蒸氣被吸入壓縮機壓縮，壓縮后制冷劑溫度升高，從壓縮機排出溫度可達37到40℃，進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝。溫度相對較低的冷卻水（18～32℃）流經(jīng)冷凝器銅管，帶走氣態(tài)制冷劑的熱量，使之冷凝成液態(tài)。
液體制冷劑由限流孔進(jìn)入閃蒸過(guò)冷室。由于閃蒸過(guò)冷室壓力較低，部分液體制冷劑閃蒸為氣體，吸取熱量后使剩余的液態(tài)制冷劑進(jìn)一步冷卻。閃蒸制冷劑氣體在冷卻水的銅管外再凝結成液體，流至過(guò)冷室與蒸發(fā)器之間的節流閥。在節流裝置中一只線(xiàn)性浮動(dòng)閥（不同廠(chǎng)商不同）形成一道液體密封，防止過(guò)冷室的蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器。液體制冷劑流過(guò)此節流裝置時(shí)節流，其中一部分由于蒸發(fā)器側壓力較低而閃蒸成氣體，在閃蒸過(guò)程中帶走剩余液體的熱量，制冷劑回到低溫低壓狀態(tài)進(jìn)行蒸發(fā)，又開(kāi)始制冷循環(huán)。
2.電機/潤滑油冷卻循環(huán)
電機和潤滑油由來(lái)自冷凝器筒身底部的過(guò)冷液態(tài)制冷劑冷卻。由于壓縮機運行保持的壓力差，使制冷劑不斷流動(dòng)。制冷劑流過(guò)一只隔離閥，一只過(guò)濾器，一只視鏡/濕度指示器之后，分流至電機冷卻和油冷卻系統。到電機的這一路制冷劑經(jīng)過(guò)一只限流孔流進(jìn)電機。電機冷卻管路的支路上還有一只限流孔和一只電磁閥，電機需要冷卻時(shí)，電磁閥就會(huì )開(kāi)啟。流過(guò)限流孔，制冷劑就流到噴淋嘴上，噴淋整個(gè)電機。制冷劑集中到電機室的底部排放回到蒸發(fā)器?；貧夤芫€(xiàn)上的一只限流孔使電機室內的壓力高于蒸發(fā)器油箱的壓力。電機溫度由埋在定子繞組內的溫度傳感器測取。電機繞組溫度高于電機預先設定所能承受溫度點(diǎn)時(shí)，如果溫度進(jìn)一步升高到比設定點(diǎn)高5.5℃，就會(huì )使進(jìn)氣導葉關(guān)閉。如果溫度高于安全極限，壓縮機就會(huì )關(guān)機。
另一路流經(jīng)油冷卻系統的制冷劑量由一只熱力膨脹閥調節。旁通過(guò)熱力膨脹閥的制冷劑經(jīng)一只限流孔始終保持一個(gè)最小流量。膨脹閥上的溫包感應冷卻后流進(jìn)壓縮機到軸承的油溫。由膨脹閥調節進(jìn)油/制冷劑板式油冷卻器的制冷量。制冷劑氣化離開(kāi)油冷卻器后返回到蒸發(fā)器。
油泵、油過(guò)濾器和油冷卻器構成一套潤滑系統，位于壓縮機－電機組件齒輪傳動(dòng)箱鑄件一端。
潤滑油由油泵壓進(jìn)過(guò)濾器組件去除雜質(zhì)，送至油冷卻器，冷卻到適當的溫度，然后分兩路：一部分油流到齒輪和高速軸承；余下的流到電機軸承。油進(jìn)入齒輪箱下方的油箱完成潤滑循環(huán)。
關(guān)于備用油槽：在主機啟動(dòng)之前、運行期間和逐漸停轉階段，潤滑油由變頻驅動(dòng)式油泵壓入各軸承、齒輪和旋轉面。
在壓縮機頂部有一個(gè)重力供油式貯油槽，當電源發(fā)生故障機器逐漸停轉時(shí)，由它提供潤滑。
另一個(gè)貯油槽與壓縮機分開(kāi)，它包括一個(gè)浸入式油泵、2HP油泵電機和1個(gè)浸入式油加熱器。恒溫控制的油加熱器用來(lái)除去油中的制冷劑。
潤滑油經(jīng)一個(gè)外裝的1/2微米油過(guò)濾器過(guò)濾，過(guò)濾芯子可以更換，并配有檢修閥。潤滑油在進(jìn)入壓縮機之前，需流經(jīng)一制冷劑冷卻的油冷卻器，無(wú)需現場(chǎng)接水管。油冷卻器的油側裝有檢修閥。
喘振的形成喘振是離心式壓縮機所固有的特性，當負荷降低壓縮機的排氣量小于某一極限點(diǎn)時(shí)，壓縮機葉輪和擴壓器流道內的氣體產(chǎn)生嚴重的氣流旋轉脫離，使氣體流動(dòng)嚴重惡化，壓縮機出口壓力低于冷凝器中的壓力，氣流倒流向壓縮機，一直到排氣壓力高于冷凝壓力為止，這時(shí)倒流停止，壓縮機正常工作；而較低的負荷使壓縮機的排量又慢慢減小氣體又發(fā)生倒流，如此周而復始，在系統中產(chǎn)生了周期性的氣流振蕩現象，稱(chēng)為喘振。喘振發(fā)生的時(shí)候在機房可聽(tīng)到間斷性的較強噪音。
負荷和壓比是喘振發(fā)生的直接原因，葉輪及擴壓器根據滿(mǎn)負荷進(jìn)行設計，如果滿(mǎn)負荷吸氣量為Qmax，排氣口截面積為S，滿(mǎn)負荷排氣速度為：Vmax=Qmax/S氣體動(dòng)能：Emax＝m(Vmax)2
如果機組負荷下降，壓縮機吸氣量Q也降低，即Q＜Qmax，壓縮機排氣口截面積仍為S，氣體排氣速度V＜Vmax，氣體動(dòng)能：E＝mV2＜Emax，經(jīng)過(guò)擴壓腔，由于動(dòng)能降低，壓力能也降低，當排氣壓力＜冷凝壓力，氣流倒流回葉輪，喘振發(fā)生。
葉輪中的旋轉脫離及擴壓通道中邊界層的分離：
擴壓器流道內氣體的流動(dòng)，來(lái)自葉輪對氣體所作功轉變成的動(dòng)能，邊界層內的氣體流動(dòng)主要靠主流中傳遞的動(dòng)能克服壁面的阻力。當氣體流量減少，動(dòng)能減少到不能克服邊界層的壓力差繼續前行時(shí)，就產(chǎn)生旋渦和倒流，使氣流邊界層分離。
負荷調節5.1導葉調節
導葉機構
導葉的作用：當進(jìn)口可轉導葉的葉片安裝角度變化時(shí)，就改變氣流進(jìn)入導葉的方向，使氣流進(jìn)入葉輪時(shí)產(chǎn)生圓周方向的旋繞，旋繞使壓縮機改變運行工況達到轉速不變的狀況下調節制冷量的目的。
擴壓管
5.2.擴壓器
5.2.1可調節擴壓器
在工況變化時(shí)通過(guò)改變擴壓器的流道的減小排氣流道截面積從而增大制冷劑速率來(lái)防止喘振。
5.2.2散流滑塊：可以精確地調節壓縮機排氣口截面積，使排氣速率保持恒定。旋轉擴壓器：通過(guò)內環(huán)的轉動(dòng)調整通道面積和氣流方向，改善部分負荷運行性能并提高運行穩定性。
節流裝置1）先導式熱力膨脹閥
感知蒸發(fā)器過(guò)熱度，并將其控制在 0.5℃，當負荷在10-100%范圍內變化時(shí)，均能高效運行。其工作原理：隨著(zhù)負荷降低，制冷劑蒸發(fā)量減少；殼內蒸發(fā)趨于平緩，換熱強度減弱，先導熱力膨脹閥使過(guò)熱度維持在0.5℃，蒸發(fā)器中制冷劑液面上升。
2）復式固定孔板
3）線(xiàn)性浮球閥
建立液封，消除蒸氣旁通導致效率降低，相比固定節流方式保證良好的部分負荷性能，簡(jiǎn)單但經(jīng)濟的設計。
4）可調節孔板
采用可調節孔板進(jìn)行節流，節流過(guò)程中壓力損失小，調節速度快，精度高，有效提高了機組的效率；微電腦感知蒸發(fā)器液位并自動(dòng)調節孔板開(kāi)度；當負荷在10-100%范圍內變化時(shí)，均能高效運行。
4）電子膨脹閥
根據溫度反饋，控制電子膨脹閥的開(kāi)度，實(shí)現溫度的精確控制，有利的保證機組運行的穩定。
5）小結：
熱力膨脹閥：按吸氣過(guò)熱度的變化，對機組的負荷進(jìn)行精密的調節，即精密的調節制冷劑流量，使機組在部分負荷下具有更佳的效率和機組運行的可靠性。熱敏元件易老化失效，影響控制精度，需定期檢修更換。浮球閥節流：有泄漏可能，可靠性差，同時(shí)調節部件較多，設備的故障率高；通過(guò)冷凝器中液位的變化進(jìn)行供液調節，不能直接反映系統冷量的需求情況，導致機組的調節性能及可靠性均較差?？勺兛装澹嚎梢员３掷淠髋c蒸發(fā)器內的最佳的制冷劑液位，調節效果好，可靠性高；但在低負荷時(shí)效率變差，特別是在高蒸發(fā)器出水溫度和低冷凝器進(jìn)水溫度時(shí)更加明顯。
回顧下，節流裝置在系統的環(huán)節
熱氣旁通熱氣旁通是等流量控制法，主要是為了防止機組喘振。當機組將要進(jìn)入喘振工況時(shí)打開(kāi)熱氣旁通閥來(lái)改善機組的工況，達到對機組的喘振保護。它通過(guò)熱氣旁通閥使冷凝器中的高壓氣體進(jìn)到蒸發(fā)器中。降低冷凝器的壓力并提高蒸發(fā)器的壓力，降低了壓縮機的壓頭，同時(shí)增加了壓縮機的流量，以此改善工況來(lái)防止喘振。對于采用熱氣旁通閥的機組，控制系統就會(huì )打開(kāi)熱氣旁通閥來(lái)減小壓差、增大流量。采用這種控制邏輯，喘振保護線(xiàn)的設定就非常重要。如果喘振保護線(xiàn)設置太高就會(huì )失去保護作用，而喘振保護線(xiàn)設置太低，則在正常的工況下就會(huì )限制負載或打開(kāi)熱氣旁通閥。
喘振保護線(xiàn)的高負荷點(diǎn)和低負荷點(diǎn)在出廠(chǎng)時(shí)有預設值，通常是以標準工況來(lái)設定的。但現場(chǎng)情況同設計的標準工況不盡相同，所以在現場(chǎng)要根據情況進(jìn)行修正，修正一般是通過(guò)反復的試驗來(lái)進(jìn)行的。最后的設定點(diǎn)應該能對喘振進(jìn)行保護，但不能過(guò)早地打開(kāi)熱氣旁通閥而影響機組的正常運行。
熱氣旁通示意圖
離心式冷水機組的熱回收“制冷”并不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的降溫過(guò)程，與自然冷卻相比，“制冷”的過(guò)程實(shí)際上是通過(guò)消耗一定的外界能量（如電能、熱能、太陽(yáng)能等），把熱量從“低溫熱源”轉移到“高溫熱源”的過(guò)程。因此，我們通過(guò)“制冷”把載冷劑的溫度降低的同時(shí)，加上外功轉化的熱量，必然會(huì )產(chǎn)生比冷量更大的熱量。目前絕大部分的空調設計，這部分熱量不但沒(méi)有利用，還要消耗水泵及風(fēng)機動(dòng)力，把熱量通過(guò)冷凝器由冷卻介質(zhì)（水、空氣等）帶走。我們如果能夠把這部分熱量利用起來(lái)，則可以實(shí)現單向能耗，雙向輸出，大大提高制冷機組的能源利用率，還可以節約冷卻系統的能耗。
如下圖所示，冷水水源直接進(jìn)入熱水器套管入水口，通過(guò)逆流循環(huán)吸收經(jīng)過(guò)壓縮后的高溫高壓的制冷劑釋放出來(lái)的熱量，不但可以提高冷凝系統的效率又達到加熱冷水的目的。加熱后的熱水（55℃~60℃）直接進(jìn)貯保溫水箱，以備各項生活熱水之用。
由于離心壓縮機特性，高溫熱回收會(huì )造成機組壓差增大時(shí)，葉輪效率下降，在部分負荷情況下，更易造成機組喘振。因此離心式冷水機組熱回收出水溫度一般不超過(guò)45℃。
熱回收控制
回顧下，離心機組流程圖
蒸發(fā)器、冷凝器1.蒸發(fā)器：
滿(mǎn)液式蒸發(fā)器，相對于同一壓縮機，可以提供更低的傳熱溫差，通常低于1.7℃;從而獲得更高的制冷量和更高的COP。吸氣過(guò)濾：防止壓縮機帶液壓縮；液體分配器：低負荷時(shí)制冷劑液體分配均勻。
均液板——使進(jìn)入蒸發(fā)器的液態(tài)制冷劑均勻的分布在蒸發(fā)器的低部，減緩流速。
均氣板（擋板）——減緩氣態(tài)制冷劑進(jìn)入吸氣口速率，再者用于氣液混合物中液態(tài)制冷劑分離，避免機組帶液損壞葉輪。
降膜式：工作方式為制冷劑通過(guò)換熱器頂部的特殊設計分配器在壓差的作用下均勻的噴淋到蒸發(fā)器內的高效換熱管上，制冷劑在換熱管上形成一層薄薄的冷劑液膜，吸收管內的熱量而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的冷劑蒸汽沿筒體兩側的上升通道至蒸發(fā)器的頂部，而不會(huì )與下落的制冷劑液體形成沖擊，使換熱效率達到最高，可減少換熱管的數量，減少蒸發(fā)器的體積及制冷劑的充注量。降膜式蒸發(fā)器具有極好的換熱性能，特別在部分負荷情況下。主要表現在兩方面：充分利用了所有高效傳熱管的換熱面積，并根據降膜式蒸發(fā)器的結構和傳熱方式選擇最適合的翅型換熱管，以提高換熱效率;另一方面蒸發(fā)壓力較低時(shí)，滿(mǎn)液式蒸發(fā)器中液體的靜液柱使底部飽和蒸發(fā)溫度升高(局部飽和壓力升高導致飽和溫度升高)，傳熱溫差減小，導致傳熱性能下降，降膜式蒸發(fā)則不出現這種情況。
2.冷凝器：
一般在冷凝器內增加一些配置，如：過(guò)冷器：讓經(jīng)過(guò)冷凝器的制冷劑汽液體過(guò)冷，提高機組效率；防護板：為了降低高速氣流對換熱管的沖擊，并均分氣流；支撐板漲管：防止銅管震動(dòng)磨損。
均氣板——將壓縮機的高壓排氣均勻的分布的冷凝器的頂部，同時(shí)減緩氣流的速度，是氣態(tài)制冷劑在冷凝器內有效的冷凝成液態(tài)制冷劑。
均液板——使冷凝后的液態(tài)制冷劑能緩慢而穩定的進(jìn)入冷凝器的出液管，同時(shí)使制冷劑有效的過(guò)冷。
潤滑回油系統1.引射回油：在蒸發(fā)器與壓縮機之間的回油管并聯(lián)兩路：引射泵回油和壓差回油，前者用于機組啟動(dòng)時(shí)壓差建立之前，由電磁閥控制；后者用于機組穩定運行時(shí)。
2.重力供油方式，可防止包括電網(wǎng)大面積停電在內的任何意外狀態(tài)；一旦電力中斷，緊急油裝置將保證供給一定壓力的潤滑油；相比繼電器供油模式，可確保突然斷電情況下的緊急供油；
3.回油系統：
壓力傳感器、溫度傳感器、高壓開(kāi)關(guān)、安全閥等位置1.壓力傳感器及高壓開(kāi)關(guān)
2.溫度傳感器
3.安全閥
