制冷压缩机的单螺杆与双螺杆比较.docx
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制冷压缩机的单螺杆与双螺杆比较
制冷压缩机的单螺杆与双螺杆比较
螺杆机
螺杆式制冷压缩机是一种容积型回转式压缩机，由于其高效、耐久、结构紧凑和对负载进行平稳调节的特点，兼有了活塞式压缩机和离心式压缩机二者的优点，从而逐渐在活塞式和离心式之间找到自己的位置，并在一定冷量范围内有加速取代活塞式和离心式制冷压缩机的趋势，在食品冷冻、冷藏、制冰、民用及商用空调、工业制冷等领域广泛得到应用。
螺杆式制冷压缩机从压缩机原理上可分为双螺杆（twinscrew）和单螺杆（singlescrew）。
历史及背景
螺杆式压缩机是由瑞典人Lysholm里斯曼发明而由瑞典SRM公司（双螺杆）和法国人Zimmern辛麦恩（单螺杆）研制成功的。
在经历了二十多年的从开发到发展的过程，螺杆机已取得相当的成就。
螺杆式制冷压缩机由于没有进排气阀片、运动部件及易损件少，使它具有20,000到50,000小时的运转周期，甚至可达100,000小时。
目前在双、单螺杆压缩机技术发展上主要表现为：
1、中间补气的经济器系统的研究及推广应用；2、压缩机内容积无级调节；3、高效率新型线的开发应用。
在制冷空调领域内，首先应用的是开启式螺杆压缩机，在经历了七十年代大发展时期后，由于制冷装置的应用普及和以改善部分负荷特性的多机组化的发展趋势，螺杆机在中、大型机保持稳步发展的同时，中、小型机尤其是半封闭式及全封闭式螺杆压缩机已得到了市场的广泛重视和青眯。
我们认为，下一步螺杆机的发展走势将是在进一步发挥螺杆机的传统固有技术优势，积极开发和利用新技术的基础上，扬长避短，从而在正拥有广阔市场的往复机制冷容量范围内开拓中小型螺杆压缩机的销售市场。
一、双螺杆压缩机以瑞典SRM型线系列为主导，先后经历SRM非对称型线、对称型线、又非对称型线、X、Sigma（5:
7）、GHH（5:
6）、SRM-D、、等型线，以后各公司又开发自己的专利型线。
除上述所提及的新齿形的发展外，目前双螺杆主要发展趋势为：
1、转子加工精度的提高和质量稳定性；2、开启式双螺杆机在结构和应用上的不足已引起厂家和市场的重视；3、重量级滚动轴承的应用，以提高主机运转寿命和为压缩机小型化、封闭化提供必要条件；4、合成冷冻机油的应用；5、压缩机结构更趋合理和紧凑。
目前大约有37家公司生产双螺杆机，基本分布在亚洲（日、韩、中、台）、北美洲（美）和欧洲，主要制造厂家有Hitachi（日立），Dunham-Bush（顿汉-布什），Trane（特灵），York（约克国际Frick），Carrier（开利）、KOBELOO（神户制钢所）、Mycom（前川）、
Bitzer（德国比策尔）、SABROE（丹麦萨布罗）、Refcomp（意大利莱富康）、Century（韩国庆元世纪）、Fusheng（台湾复盛）、Hanbell（台湾汉钟）等。
目前采取5:
6齿数比的约有15家，采取5:
7齿数比约有2家、采取6:
8齿数比有1家、其余均为4:
6齿数比。
二、1960年法国人辛麦恩（Zimmern）发明了单螺杆压缩机的基本原理，1962年试制出第一台空气压缩机样机，1972年法国别儒（Peugeot）汽车制造公司、美国芝加哥风动工具公司（ChicagopneumatictoolCo.）研制成单螺杆式空气压缩机。
1975年荷兰格拉索（Grasso）公司制造了第一台单螺杆制冷压缩机MS10，并在同年第14次国际制冷学会展出。
早期人们曾经认为单螺杆具有双螺杆的一切优点，并且具有受力平衡，轴承负载小，转子啮合面不受力，星轮可采用润滑性能良好的有机材料，从而噪声及振动小，没有双螺杆的漏气三角形通道等特点，故认为单螺杆效率应比双螺杆高出5～7%。
但在经历二十年后，单螺杆并未曾像人们想象那样得到迅速的发展，目前生产厂家仅有4～5家，即J&EHall（英国霍尔）、McQuay（美国麦克维尔国际）、DaiKin（日本大金）、MITSUBISHIELECTRIC（三菱电机）、美国Vilter等。
究其原因：
1、单螺杆的发展时间较双螺杆为短，星轮结构和材料只有少数厂家掌握；2、由于吸排汽通道阻力较大，压力损失较双螺杆多，同时高低压腔内泄露线较长，所以压缩效率并不比双螺杆高。
但是单螺杆在转子受力均衡、轴承寿命，尤其是振动和噪声低上是它的突出优点，因此在近十年内单螺杆机将得到充分的发展。
单螺杆主要技术发展现状为：
1、大尺寸滚动轴承设计寿命达100,000小时；2、高强度增强纤维星轮材料减少磨损；3、受力平衡原理有利于振动可以忽略，噪声水平极低；4、除提高转子加工精度外，转子啮合面特殊涂层处理，以消除表面微小凸凹，滑动性能得以改进；5、半封闭单螺杆采用：
压差供油至轴承及压缩腔，同时少量冷媒喷射压缩部分，并与油混合以降低粘性阻力，以克服因密封功能下降造成的容积效率降低以及由于内压提高引起的功率增加；壳体采用双层结构和加强筋，将热应力和压力的变形降为最低限度；能量调节采用气体压力驱动滑阀进行分段调节；采用粘度和粘度指数均优于矿物油的合成油。
工作原理
（一）、双螺杆制冷压缩机（twinscrewcompressor）
双螺杆制冷压缩机是一种能量可调式喷油压缩机。
它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠机体内的一对相互啮合的阴阳转子旋转时产生周期性的容积变化来实现。
一般阳转子为主动转子，阴转子为从动转子。
主要部件：
双转子、机体、主轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置。
容量15～100%无级调节或二、三段式调节，采取油压活塞增减载方式。
常规采用：
径向和轴向均为滚动轴承；开启式设有油分离器、储油箱和油泵；
封闭式:
为差压供油进行润滑、喷油、冷却和驱动滑阀容量调节之活塞移动。
压缩原理：
吸气过程：
气体经吸气口分别进入阴阳转子的齿间容积。
压缩过程：
转子旋转时，阴阳转子齿间容积连通（V型空间），由于齿的互相啮
合，容积逐步缩小，气体得到压缩。
排气过程：
压缩气体移到排气口，完成一个工作循环。
（二）、单螺杆制冷压缩机（singlescrewcompressor）
利用一个主动转子和两个星轮的啮合产生压缩。
它的吸气、压缩、排气三个连
续过程是靠转子、星轮旋转时产生周期性的容积变化来实现的。
转子齿数为六，星轮为十一齿。
主要部件为一个转子、两个星轮、两个能量滑阀。
容量可以从12.5%—100%无级调节及四段式调节。
单螺杆
轴承
能量滑阀
星轮
马达
压缩原理：
吸气过程：
气体通过吸气口进入转子齿槽。
随着转子的旋转，星轮依次进入与转子齿
槽啮合的状态，气体进入压缩腔（转子齿槽曲面、机壳内腔和星轮齿面所形成的密闭空间）。
压缩过程：
随着转子旋转，压缩腔容积不断减小，气体随压缩直至压缩腔前沿转至排气口。
排气过程：
压缩腔前沿转至排气口后开始排气，便完成一个工作循环。
由于星轮对称布置，循环在每旋转一周时便发生两次压缩，排气量相应是上述一周循环排气量的两倍。
（三）、单螺杆制冷压缩机与双螺杆制冷压缩机特点之比较
双螺杆制冷压缩机的特点：
需喷油压缩（也可采用少量喷液）。
一旦失油时可能产生金属与金属的啮合摩擦，严重影响运行和转子寿命。
转子径向负荷及轴向推力大，尤其是轴向推力非常大，需体积和强度大的轴承及平衡活塞来抵消轴向力，轴承使用寿命受影响。
一般轴承寿命仅为20,000小时（进口机），20,000小时即需大修。
转子啮合之间存在漏气三角孔，存在泄露和压力损失，降低压缩效率。
油不仅用于螺杆阴阳转子之间之冷却、密封，并作润滑及动力传递（25～60%的动力）。
运行时一般需持续起动油泵。
由于油耗量大，油路系统复杂，维修投资大。
需采取回油系统，来避免供液过大或负荷变化大时冷冻机油进入蒸发器后，换热器的效率不致快速下降。
单级压缩比高。
低温工况时可以采取独有的经济器结构，节能性好，但成本相应有所提高。
维修难度大，一般需全部解体进行维修。
McQuay单螺杆压缩机的特点：
1、使用寿命长，可靠性极高：
麦克维尔单螺杆压缩机零部件及易损件极少，主要运动部件仅为五件：
一个转子、两个星轮、两个能量滑阀。
由于转子径向和轴向受力完全平衡，故轴承径向和轴向推力极小，轴承可靠性极高，轴承设计寿命达100,000小时，为双螺杆的3～5倍。
螺杆转子与星轮间的啮合压缩为金属与非金属。
转子材料为六齿钢制涂铝保护层，星轮为十一齿52层优良渗碳纤维复合强化材料。
两者“无间隙”啮合，啮合阻力极低，运转时采取喷液取代喷油，密封、润滑和冷却效果更好，具有经济有效之润滑。
无油润滑方式，根本不需要复杂的油路系统，回油问题也不存在。
单螺杆只须少量冷冻机油，油路较双螺杆简明。
20,000小时后方需检查，30,000～40,000小时后方需较大保养。
星轮可以单独拆卸，
维修简便。
由于星轮处于一种柔性承载状态，可以调整它与主转子之间的间隙，所以液击不敏感，可以湿行程运转。
半封闭单螺杆电机液体冷却，保持长期冷却状态，电机寿命长。
由于转子受力平衡，轴封负荷极度小，寿命长，远高于双螺杆压缩机轴封寿命。
2、效率高：
由于轴向推力少、润滑油不象双螺杆做动力传递，故单螺杆压缩机每冷冻吨需要的电机功率较小。
不需持续使用油泵，仅起动时需使用。
采用半封闭式喷液单螺杆压缩机，具有节能器结构，达到单台压缩机单级压缩实现双级压缩效果，制冷量增加，效率提高。
容量无级调节12.5～100%。
转子与星轮的“零间隙”配合，最大程度减小泄漏损失和压力损失，效率大幅度提高。
液体制冷剂随排气带出，工质过热度大大降低，提高冷凝器的冷凝效率。
半封闭单螺杆电机液体冷却，电机效率高。
单级压缩比高，可与双螺杆一样。
采用R134a环保冷媒，保护地球环境。
无缝啮合
3、低噪声、微振动：
由于六齿转子与十一齿星轮啮合时分散和减少了排气脉动，从而使排气平稳，加上交替啮合又有效地排除正弦波音，所以噪声低沉、易隔音。
单螺杆噪声一般比同级双螺杆低3～5dB（A）（3ft）。
运转时极度平稳，振动值低于0.14Ips。
双螺杆压缩机则明显高于此值。
现场便于维修，可从顶部或底部拆卸星轮进行维修。
（四）、主要厂家大型风冷螺杆式冷水机组比较（180USRT）
品牌
McQuay
TRANE
三菱重工
顿汉布什
型号
ALS178.2
RTAA430
MCUJ2402C
ACFX190
结构形式
整体式
整体式
整体式
整体式
机组型式
标准/低噪/超低噪声型
标准型
标准型
标准型
制冷
制冷量
kW
640
636
628
649
输入功率
kW
211
227.3
239.4
196.6
压缩机
型式
半封闭单螺杆
半封闭双螺杆
半封闭单螺杆
立式全封闭双螺杆
数量
2
4
4
2
制冷剂
R134a
R134a
R22
R22
循环回路数
2
2
4
2
风机
型式
轴流风扇
轴流风扇
轴向流推进式
轴流风扇
数量
9
16
20
12
单机功率
kW
2.0
－
0.6
1.1
总风量
m3/s
70
76.7
－
－
风侧热交换器
型式
倒M型
W型
平式管道型散热片
叉排布置
水侧热交换器
型式
干式壳管式
壳管式
壳管式
满液式
数量
1
1
1
1
水阻力
kPa
43.5
－
27
40.0
水流量
l/s
30.6
23～64.1
30.0
31.9
节流装置
电子膨胀阀
电子膨胀阀
热力膨胀阀
电子膨胀阀
能量控制
标准
%
12.5～100
25-50-75-100
0-25-50-75-100
12.5～100
机组尺寸
长
mm
5310
10285
8000
7367
宽
mm
2230
2200
2000
2295
高
mm
2500
2223
2300
2440
运行重量
Kg
4800
9750
7850
8019
运输重量
Kg
4570
9110
7500
7290
能效比
3.0
2.80
2.62
3.3
控制系统
型式
微电脑控制
微电脑控制
微型处理器控制
微电脑控制
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