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螺杆式壓縮機的發展史與現狀

文章出處:seorapidshare.com責任編輯:xuruiadmin作者:xurui人氣:發表時間:2015-10-20 14:10
螺杆式壓縮機的發展史與現狀
  螺杆式壓縮機是瑞典皇家工學院教授Alf Lysholm於1934年發明的,其初衷是用於柴油機和燃氣汽輪機的增壓。據有關統計:在3000小時運轉期間,活塞機組的故障是螺杆機組的10倍;在12,000小時運轉期間,活塞機組的故障是螺杆機組的4倍。螺杆機屬於回轉式機型,它的振幅是活塞機的1/5,故振動和噪聲都比較小。目前,噴油螺杆壓縮機已成為空氣動力和製冷空調這兩個領域的主要機型。在中等容積流量的空氣動力裝置及中等製冷量的製冷裝置中,占據了市場的優勢份額。在食品、醫藥等行業,無油螺杆壓縮機更是作為新穎清潔高效的工藝壓縮機大顯身手、備受推崇。
  螺杆壓縮機的心髒部件是螺杆轉子,轉子型線的先進性又決定著整機的性能優劣,對加工精度和表麵熱處理的要求都很高。能否加工出最先進的型線已成為衡量一個機加工企業經濟實力、技術實力的標誌。目前轉子型線已發展到第三代——不對稱型線,主要有德國的GHH型線、日本的日立型線和瑞典的Atlas copco SAP型線,采用5對6非對稱齒形。螺杆的加工設備和測量檢測設備基本依賴國外進口,主要有英國HOLROYD加工中心、德國MAUSER、意大利DEA、英國IMS的三坐標測量係統,但價格都非常昂貴,動輒幾千萬元,一般企業無力承受購買和日常維護,所以國內一些製冷機組生產企業在生產或供貨時會有兩種選擇:一是“拿來主義”,即壓縮機或機頭部件直接從國外專業的生產廠家采購,目前國際上比較優質的壓縮機品牌有德國的比澤爾(BITZER)、格拉索、意大利萊富康(REFCOMP)、富士豪、考瑪(COMA)、台灣漢鍾(HANBELL)、複盛、日本的日立、大金、三菱重工、神鋼、美國富利克(FRICK)、瑞典阿特拉斯·科普柯(Atlas copco);蒸發器、冷凝器、儲油器等在國內配套加工,外加一些進口的電氣控製元器件(像工業可編程控製器PLC、可編程終端觸摸屏、過濾器、熱力膨脹閥等)完成組裝出廠。這類企業有:南京五洲製冷集團公司(原南京冷凍機總廠,簡稱南冷)、上海旭銳製冷設備有限公司、約克中國(廣州、無錫空調冷凍設備有限公司)、浙江聯豐製冷機有限公司(簡稱聯豐)等。二是“自力更生”,即除電氣控製元器件外,機頭部件和蒸發器、冷凝器都是由自己加工生產的,其企業規模一般比較大,鑄造、加工和檢測設備全部進口。這類企業有:大連冷凍機股份有限公司(原大連冷凍機廠,簡稱大冷)、武漢新世界製冷工業有限公司(原武漢冷凍機廠,簡稱武冷)、煙台冰輪股份有限公司(簡稱煙冷),因為沒有關稅等成本附加,在整機價格上會相對便宜些。
  為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,也需要一係列控製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,由工業可編程控製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,以便在係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。
  製冷機組一般都屬於大功率耗電設備,運行過程中對其節能要求顯得非常重要,要求機組可根據外部負載變化自動調整運行狀態,確保機組在最佳負荷下運行。同時機組必須具有部分負荷性能,即能在較低的負荷以及冷卻塔水溫較低時有效運行,實現無級調節,能量調節範圍自然越寬越好。在製冷係統設計中還常常通過采用經濟節能器,使部分製冷劑液體經過中間冷卻,提高過冷度,從而提高單位工質製冷能力。在衡量機組動力經濟性方麵,單位輸入功率製冷量是一個重要參數,精良設備可達到4.5W/W以上,也稱作能效比或性能係數,用COP(Coefficient of performance)來表示。
  友好的人機界麵也是製造精良的製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製器+觸摸屏操作的全中文界麵,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產實際需求,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,便於曆史查詢和維修保養。
螺杆式製冷壓縮機分類
  螺杆式製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,分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。
  開啟式機組: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,以防製冷劑和潤滑油泄漏。
  半封閉式機組:電動機與壓縮機做為一體,中間用法蘭聯接,能有效防止製冷劑和潤滑油的泄漏,並采用製冷劑冷卻電動機,消除了開啟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,徹底消除了製冷劑和潤滑油的泄漏,噪聲為最低。目前該製冷壓縮機在標準工況下(蒸發溫度:-15℃,冷凝溫度:30℃)製冷量範圍已經超過3500KW。
  全封閉式螺杆壓縮機組主要適用於寫字樓、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係統內。開啟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.開啟式機組 優點:
  (1) 壓縮機與電動機相對分離,對電動機沒有特殊的要求,故壓縮機的適用範圍較廣。
  (2) 同一台壓縮機,可適應不同製冷劑,除了采用鹵代烴製冷劑外,通過更改部分零件的材質,還可采用氨作製冷劑。
  (3) 可根據不同的製冷劑和使用工況條件,配用不同容量的電動機。
  (4) 單機頭機組製冷量可達200萬大卡以上。
  (5) 成本較低,價格較便宜。
  缺點:
  (1) 需要軸封封住製冷劑和潤滑油泄漏的通道,這也是用戶經常維護的重點。JB/T6906-93 螺杆式單級製冷壓縮機標準中對滲油量規定:開啟式機組運行時的軸封處滲油量應不大於3ml/h。由於氟利昂和冷凍油是互溶的,故在使用過程中氟利昂與冷凍油的同步泄漏無法避免,尤其在運行滿1000小時以後,由於軸封的磨損,會加劇氟利昂與冷凍油的泄漏,加大維修和運行費用,影響正常使用。
  (2) 配套的電動機高速旋轉,冷卻風扇形成的氣流噪聲大,壓縮機本身噪聲也比較大,開啟式機組一般噪聲在90dB(A)以上,導致噪聲汙染環境。
  (3) 需要配置單獨的油分離器和油冷卻器等複雜的油係統部件,導致機組體積龐大,使用維護不便,且重量和占地麵積都大。
  (4) 效率低,由於需要用外置電動機驅動油泵及配用普通低效率電機,空調名義工況能效比一般不超過4.0。
  2. 半封閉式機組 優點:
  (1) 由於采用半封閉式方式,電動機與壓縮機一體化設計,故噪聲低、振動小,不存在開啟式機組的氟利昂和潤滑油的泄漏等問題,減少了用戶的維護和管理成本,不會因泄漏而影響用戶的正常使用。
  (2) 由於采用半封閉式方式,電動機與壓縮機合為一體,加上內置分油消音器,大大地降低了運行噪聲,同等冷量開啟式與半封閉式噪聲差別約為15 dB(A)。
  (3) 由於內置油分離器采用內壓差供油方式,無需配外置電動機驅動油泵,提高了運行的能效比,空調名義工況下能效比一般大於4.5。
  (4) 對要求較高的場合,可采用雙機頭或三機頭型式,各製冷係統相對獨立,一旦某係統出現故障,其他係統可以正常工作,不會對生產和環境造成太大影響。
  缺點:
  (1) 目前國內所采用半封閉式螺杆壓縮機大部分為國外原裝進口,價格較高。
  (2) 由於采用耐氟利昂、耐潤滑油和耐高溫特種電機,增加了壓縮機的材料成本,故同檔次半封閉式壓縮機價格高於開啟式壓縮機。
  (3) 單機容量較小,單機頭容量一般不超過150萬大卡。
螺杆式製冷機組在黃酒企業冷凍係統的應用
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  古越龍山紹興酒多年來位居行業龍頭,不僅得益於其獨特的地理、氣候優勢,也與其一直堅持實事求是、敢為人先的科學發展觀、敢於不斷借鑒引進先進工藝、設備為我所用,使企業裝備水平始終引領行業之先密切相關。
  自從黃酒生產機械化新工藝進入行業以來,大罐發酵品溫控製、勾兌澄清、冷凍除濁過濾工藝都離不開製冷空調設備。從某種角度上講,製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,控製黃酒發酵品溫的設備主要是采用活塞式氨製冷機組,以液態氨為製冷劑,氯化鈣溶液為載冷劑。活塞式製冷機設備占地麵積大、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,隻要稍靠近冷凍機房,就能聞到一股刺鼻的氨氣味,空氣汙染嚴重;液氨易燃易爆被列為危險化學品,冷凍房則被理所當然劃歸為危險源工作場所,操作工基本為男性。
  2003年在對純生黃酒項目的設計中,首次引入螺杆式半封閉氟利昂製冷機組,以R22/ R134a鹵代烴為製冷劑,丙烯乙二醇為蒸發載冷劑。投入使用後,機組噪聲小,無潤滑油(冷凍油)滴漏, PLC控製簡便、高效,零件數隻是活塞機組的1/10,故障率低,工作環境潔淨,麵貌煥然一新,普通女職工稍加指導培訓,即可操作上崗,徹底改變了人們一直對冷凍機房工作的認識。2004年在對二分廠味淋車間的搬遷改造中,半封閉螺杆製冷機組成為不二的選擇。在原基礎上又試用了雙機頭機組,並且對不同製冷溫度要求的用冷點采用中低溫丙烯乙二醇機組(鹽水機組)和以水為載冷劑的冷水機組相結合,可以分別提供輸出(-10℃~-5℃)和(4℃~6℃)的載冷劑滿足糖化、發酵、煎酒工序對溫控的需求。
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