高级工培训制冷流体机械.docx
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高级工培训制冷流体机械
制冷设备维修高级工培训教案
——制冷流体机械部分
主要内容和要求：
1、了解和掌握压缩机的类型和性能
2、了解和掌握螺杆式压缩机系统（理论）（重点能量调节系统）原理，且能分析其故障原理和能自主排除故障
3、了解和掌握离心式压缩机系统（理论部分），分析故障原理，掌握排除方法。
4、压缩机的操作技能
一、压缩机的分类和性能
重点：
1、掌握压缩机的的分类方式和各种类型压缩机的特点
2、各种压缩机的性能比较，能进行分析
3、了解压缩机的命名规则
1、压缩机的分类
（一）、按工作原理分类
1）．容积式压缩机直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。
其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。
2）．动力式压缩机它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。
其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。
动力式压缩机也称为速度式压缩机。
（二）、按密封方式分类
从防止泄漏所采取的密封结构方式来看，制冷压缩机可分为开启式和封闭式，而后者又可进一步分为半封闭式和全封闭式两种。
？
哪种封闭类型的压缩机需要轴封装置。
？
氨用压缩机的密封类型一般是什么？
为什么？
2、压缩机的命名规则1）、往复式压缩机
（1）开启单级产品型号表示方法
（2）
□□□□
第一位表示汽缸数，阿拉伯数字
第二位表示制冷剂种类，A表示氨，F表示氟利昂
第三位表示汽缸布置形式
Z型表示立式
V型表示夹角90度
W型表示夹角60度
S型表示夹角45度
第四位表示汽缸直径，阿拉伯数字，单位cm
例8AS10表示8缸制冷剂为氨，汽缸布置形式为s型，汽缸直径为100mm。
（四）、按使用的制冷剂分类
按使用的制冷剂来分类制冷压缩机可分为氨压缩机、氟利昂压缩机、二氧化碳压缩机和碳氢化合物压缩机等。
不同制冷剂对材料及结构的要求也不同，如氨对铜有腐蚀故氨压缩机中不允许使用铜质零件（磷青铜除外）；氟利昂渗透性较强，对有机物有溶胀作用，故对压缩机的材料及密封机构均有较高的要求。
（五）、按排气压力分类
按排气压力分类时，压缩机进气压力为大气压力或小于0.2MPa。
对于进气压力高于0.2MPa的压缩机，特称为“增压压缩机”，这种压缩机在空气动力方面应用较多，例如化工厂中常用的循环气压缩机（循环泵）即为增压压缩机的一种。
（六）、按压缩级数分类
单级压缩机气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩
两级压缩机气体顺次通过两次工作腔或叶轮压缩
（七）、按结构特征与工作特征分类及命名
二、
2、压缩机的命名规则
1）、往复式压缩机
（1）开启单级产品型号表示方法
（2）
□□□□
第一位表示汽缸数，阿拉伯数字
第二位表示制冷剂种类，A表示氨，F表示氟利昂
第三位表示汽缸布置形式
Z型表示立式
V型表示夹角90度
W型表示夹角60度
S型表示夹角45度
第四位表示汽缸直径，阿拉伯数字，单位cm
例8AS10表示8缸制冷剂为氨，汽缸布置形式为s型，汽缸直径为100mm。
（2）开启单机双级产品型号表示方法
□□□□
第一位表示双级，用S表示
第二位表示汽缸数，阿拉伯数字
第三位表示制冷剂种类，A表示氨，F表示氟利昂（有时省略本单元）
第四位表示汽缸直径，阿拉伯数字，单位mm
例S8A12．5表示双级8缸制冷剂为氨，汽缸直径为125mm
（3）开启单机双级产品型号另一表示方法
□□□□□
第一位表示汽缸数，阿拉伯数字
第二位表示制冷剂种类，A表示氨，F表示氟利昂（有时省略本单元）
第三位表示汽缸布置形式
第四位表示双级，用J表示
第五位表示汽缸直径，阿拉伯数字，单位mm
例8AwJ10表示8缸制冷剂为氨，汽缸布置形式为W型，双级，汽缸直径为100mm
（4）封闭、半封闭式压缩机的表示方法
表示方法类似于开启式
在开启式前加入封闭类型符号：
Q表示全封闭式
B表示半封闭式
例：
B6Aw10表示半封闭压缩机，6缸制冷剂为氨，汽缸布置形式为W型，汽缸直径为100mm。
2）螺杆式压缩机型号表示
（4）型号示例
♦LG16AC—表示转子名义直径为160mm、以R717为制冷剂、长导程的开启螺杆式单级制冷压缩机。
♦BLG10D2—表示转于名义直径为100mm,以R22为制冷剂、短导程、第二次改型的半封闭螺杆式单级制冷压缩机。
♦LG16A100Z2—表示转子名义直径为160mm,以R717为制冷剂、配用电动机功率为100kW，用于中温名义工况的第二次改型的开启螺杆式单级制冷压缩机组。
♦BLG12.5-40D1—表示转于名义直径为125mm、以R22为制冷剂、配用电动机功率为40kW、用于低温名义工况的第一次改型的半封闭螺杆式单级制冷压缩机组。
♦JLG12.5F40-1—表示转子名义直径为125mm、以R22为制冷剂、配用电动机功率为40kW、第一次改型的经济器开启螺杆式单级制冷压缩机组。
3、压缩机的性能比较
1）往复式压缩机
优点：
1）能适应较广阔的压力范围和制冷量要求。
2）热效率较高，单位耗电量较少，特别是在偏离设计工况运行时更为明显。
3）对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价也较低廉。
4）技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。
5）装置系统比较简单。
相比之下，螺杆式制冷系统中需要装设大容量油分离器；离心式制冷机系统中要配置工艺要求高的增速齿轮箱、复杂的润滑油系统和密封油系统等。
不足之处：
1）转速受到限制。
单机输气量大时，机器显得笨重，电动机体积也相应增大。
2）结构复杂，易损件多，维修工作量大。
3）运转时有振动。
4）输气不连续，气体压力有波动等。
2）回转式压缩机
优点：
由于回转式制冷压缩机没有往复运动机构，所以结构简单，体积小、重量轻、零部件少（特别是易损件少），可靠性高。
它运转时力矩变化小，动力平衡性好，转速高，振动小，输气脉动小，同时操作简便，易于实现自动化。
缺点：
（1）回转式制冷压缩机的运动机件表面多呈曲面形状，这些曲面的加工及检测均较复杂，有的还需使用专用设备。
（2）回转式制冷压缩机运动机件之间或运动机件与固定机件之间，常需保持一定的运动间隙，气体通过间隙势必引起泄漏，这就限制了回转式制冷压缩机达到较大的压力比，同时，为了不降低回转式制冷压缩机的效率，又必须控制运动间隙尽可能小，势必造成加工和装配精度较高。
（3）由于转速高以及工作容积与吸、排气孔口周期性地通断，使螺杆式制冷压缩机噪声较高，故常需采用减噪消声措施。
3）离心压缩机的特点
与其他特别是活塞式制冷压缩机相比，因压缩气体的工作原理不同，它具有下列特点：
1）无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单；
2）无进排气阀、活塞，气缸等磨损部件，故障少、工作可靠、寿命长；
3）机组单位制冷量的重量、体积及安装面积小；
4）机组的运行自动化程度高，制冷量调节范围广，且可连续无级调节，经济方便；
5）在多级压缩机中容易实现一机多种蒸发温度；
6）润滑油与制冷剂基本上不接触，从而提高了冷凝器及蒸发器的传热性能；
7）对大型离心式制冷压缩机，可由蒸气动力机或燃气动力机直接带动，能源使用经济、合理；
8）单机容量不能太小，否则会使气流流道太窄，影响流动效率；
9）因依靠速度能转化成压力能，速度又受到材料强度等因素的限制，故压缩机的一级压力比不大，在压力比较高时，需采用多级压缩；
l0）通常工作转速较高，需通过增速齿轮来驱动；
11）当冷凝压力太高或制冷负荷太低时，机器会发生喘振而不能正常工作；
12）制冷量较小时，效率较低；
综上所述，在蒸发温度不太低和冷量需求量很大时，选用离心式制冷压缩机是比较适宜的。
三、螺杆式压缩机
重点：
1、了解螺杆式压缩机的结构和系统组成
2、掌握螺杆压缩机的润滑系统和能量调节方式
3、掌握螺杆机运行故障，特别是“奔油”故障的分析和处理方法
难点:
螺杆机的系统相对复杂，特别是带经济器的系统，所以要求学生只是了解，但对于系统组成的原理是需要掌握的。
（一）、螺杆压缩机的能量调节系统
1、系统构成
由滑阀、油缸、油活塞、连接件、复位弹簧、四通换向阀（也可用四通电磁换向阀）、油管路及能量指示器等组成，它起调节制冷量的作用。
由铸铁制成的滑阀装在转子与机体的下部衔接处，可以在与气缸轴线平行方向上，由卸载油缸中的活塞带动作往复运动。
利用滑阀可以实现制冷量的无级调节，冷量在10％～100％的范围内，均可以使压缩机正常运转。
2、能量调节方式
能量调节是用改变滑阀位置来实现的，而滑阀的位置是由油活塞的位置决定。
油活塞的位置则由四通阀控制，可由自动或手动来完成。
滑阀移动时，装在滑阀导管内的螺旋机构将滑阀的移动变为指针的转动，指示出滑阀所处位置。
故能量指示标牌数值仅表示滑阀位移百分数，并不代表能量的百分数。
3、能量调节控制方式
（1）手动能量调节控制系统
（2）四通电磁阀控制系统
（二）、螺杆压缩机的润滑系统
（三）、油系统故障分析和处理
螺杆式氟制冷机组发生“奔油”的处理方法
螺杆式氟制冷机组出现"奔油"是指冷冻机油和制冷剂在油分离器中不能正常分离，油随制冷剂进入制冷系统的一种故障。
此故障不但使制冷效果降低，严重时使机组不能运行。
螺杆式制冷机组出现"奔油"的主要原因有：
1、供液量过大；
2、油温、排温过低；
3、增载过快、过猛；
4、冷冻机油充注过量；
5、热负荷降低。
螺杆冷水机组发生“奔油”故障后收油方法：
《1〉放液。
顶开电磁阀，将冷凝器中的氟油放入蒸发器后，关闭供液阀。
〈2〉收氟。
启动机组，适当控制冷凝器和油分离器的水量，提高油温至45℃～55℃，能量控制在5%左右运行，低压不低于0.4MPa，经过一段时间运行，蒸发器中的制冷剂逐渐进入冷凝器，待低压为0.2～0.3MPa时停机，这时蒸发器里剩下的基本上都是冷冻机油。
〈3〉回油。
将压缩机吸入阀和排气阀关闭，用抽氟机将油分离器中的氟抽入有水冷却的凝器中，待油分离器中的压力降至0.3MPa以下时，关闭油冷却器出油阀，将机组上备用的回油管，一端与加油管连接，另一端与蒸发器下部的回油阀连接，排除管内空气后；先开加油阀和油泵，再开启回油阀将蒸发器中的油抽入油分离器中，抽完后停止油泵和抽氟机的运行。
基本原理：
将蒸发器中的氟蒸发干，然后将蒸发器中的油抽出到油分离器进行分离。
三、离心式制冷压缩机
重点：
1、了解离心压缩机的运行原理和做功特性；
2、掌握离心压缩机的抽气回收系统的组成原理和操作方式；
3、掌握离心压缩机能量调节系统的原理、系统组成和操作方式。
4、掌握离心机的保护系统的组成和构成原理。
5、了解离心压缩机的喘震故障原理和消除方法，以及阻塞原理。
（一）、离心式制冷压缩机的工作原理
离心式制冷压缩机是依靠动能的变化来提高气体的压力的。
它由转子与定子等部分组成。
当带叶片的转子（即工作轮）转动时，叶片带动气体转动，把功传递给气体，使气体获得动能。
定子部分则包括扩压器、弯道、回流器、蜗壳等，它们是用来改变气流的运动方向以及把速度能转变为压力能的部件。
制冷剂蒸气由轴向吸入，沿半径方向甩出，故称离心式压缩机。
（二）离心制冷压缩机的能量调节
离心式制冷压缩机制冷量的调节方法很多，如改变压缩机转速、进气节流、改变叶轮进口前可转导叶的转角、改变冷凝器的冷却水量、吸气旁通等。
其中，改变叶轮进口前可转导叶的转角的方法调节，经济性较好，调节范围较宽，方法又较简单，故被广泛采用。
它在叶轮进口前装有一组放射性可转动叶片，当改变它的角度时，就改变了进入叶轮气流的方向，致使叶轮产生的能量头发生变化，达到制冷量调节
（三）离心压缩机的润滑系统
离心式压缩机一般是在高转速下运行的，其叶轮与机壳无直接接触摩，无需润滑。
但其他运动摩擦部位则不然，即使短暂缺油，也将导致烧坏，因此必须保证润滑和冷却。
压缩机组的底座兼作低压油箱，油泵等润滑设备装设其上。
工作时，润滑油从低压油箱经粗滤器被油泵吸入并加压，再经过油冷却器降温，细滤器滤清、油压调节阀调压（以便使润滑系统保持一定的压力），然后进入润滑油分配总管分别送至各轴承和增速齿轮等部位进行润滑。
低压油箱中设有电加热器，在压缩机组起动前或停车期间通电工作，以加热润滑油。
其作用是；使润滑油粘度降低，以利于高速轴承的润滑，在较高的温度下（40~50℃）易使溶解在润滑油中的制冷剂蒸发，以保持润滑油原有的性能。
电加热器由油温继电器控制。
运转时，油温过高（如油温超过65℃），油温继电器保护性地切断电源，使压缩机停车。
（四）离心制冷系统的抽气回收装置
1、为什么要抽气回收
离心式制冷装置很多都使用氟利昂低压制冷剂。
装置正常运行时，其蒸发压力低于大气压力，一般为49千帕（0.5公斤／厘米2）左右，如蒸发温度4℃时，制冷剂的饱和蒸汽压力为47.71千帕。
因此，外界空气不可避免的经不严密处渗漏到蒸发器和低压管路，并与制冷剂蒸汽一起被压缩机吸入和排至冷凝器中。
随着空气渗入量的增加，制冷装置的效率就会下降。
空气中含有的水分又会腐蚀设备。
为此，必须将渗入到系统中的空气等不凝性汽体及时抽出。
但在抽出空气时，不少制冷剂也会被随同抽出，故应予以回收。
抽气回收装置即是为抽除空气和回收制冷剂而设置的。
此外，它还可以作为灌注和排出制冷剂、试压和抽真空之用。
2、抽气回收装置
离心式制冷装置的抽气回收装置，由抽气压缩机（小型活塞式压缩机）、气液分离器、分油器、分离塔、干燥器、放空气阀等组成。
从冷凝器上部抽出的空气和制冷剂蒸汽等混合物，先经液分离器预先分离掉制冷剂液体（流经抽气管路时，被外界空气冷却凝结而成的），被分离出来的制冷剂液体流回蒸发器；去掉液滴的混合气体被抽气压缩机吸入。
压缩后的高温高压混合汽体进入分油器分离掉润滑油，再进入分离塔内。
被分离出来的润滑油流回抽气压缩机曲轴箱。
分离塔上部装有翅片式冷却水管，管内循环着由蒸发器来的低温冷媒水，使制冷剂蒸汽被冷却液化，液化的制冷剂经底部浮球阀流入干燥器，脱除制冷剂中的水分后输送到蒸发器中去。
从分离塔分离出来的空气等不凝性气体经其上部的放空气阀排放到大气中。
3、抽气回收装置的运行
抽气回收装置在正常情况下需定期运转，例如每天运转一次的5~l0分钟。
在每次开车前也应先运转一次，以维持机内真空。
（五）离心制冷装置的自动保护
1、压缩机保护
1）、排气压力的高压保护和吸气压力的低压保护；
2）、润滑系统的油压差保护；
3）、电动机过载及单相运行保护；
4）、冷却水套断水保护；
5）、离心式压缩机轴承的高温保护；
2、卧式壳管式蒸发器冷水的防冻保护；
3、冷凝器冷却水断水保护及蒸发式冷凝器通风机的运行保护
（六）离心制冷装置的故障分析
1、喘振
产生原理：
若压缩机在设计工况下工作时，气流方向和叶片流道方向一致，不出现边界层脱离现象，效率达最高值。
当流量减小时，气流速度和方向均发生变化，使非工作面上出现脱离现象。
当流量减少到临界值点时，脱离现象扩展到整个流道，使损失大大增加，压缩机产生的能量头不足以克服冷凝压力，致使气流从冷凝器倒流，倒流的气体与吸进来的气体混合，流量增大，叶轮又可压送气体。
但由于吸入气体量没有变化，流量仍然很小，故又将产生脱离，再次出现倒流现象，如此周而复始。
这种气流来回倒流撞击的现象称为“喘振”，它将使压缩机产生强烈的振动和噪声，严重时会损坏叶片甚至整个机组
防治措施：
为了防止当压缩机工况发生变化或调节压缩机制冷量（减少负荷）时发生喘振现象，机组中可采取反喘振措施。
例如从压缩机出口旁通—部分气流直接进入压缩机的吸入口，加大它的吸入量，从而避免喘振现象的发生。
2、堵塞
所谓堵塞．即流量已达最大值，此时，压缩机流道中某个最小截面处的气流速度达到了音速，流量不可能继续增加。
从堵塞点（最大流量点）到喘振点（最小流量点）这一范围，称为离心式压缩机的稳定工作区。
它的大小也是压缩机性能好坏的标志之一
实践环节
重点：
掌握压缩机的检修方法和操作技能，能根据高级工要求在规定时间内完成操作。
操作的内容包括拆装、测量和检修。
测试时间：
60分钟。
1、对国标系列活塞式制冷压缩机的拆卸、清洗、检测和安装
要求：
1）严格按照正确、规范的拆卸方法操作，必须使用干净的工具。
2）拆卸的顺序为：
从外到内、从上到下、先部件到零件
3）对有配合要求和不应互换的零部件，必须检查标记，如无标记应编排，以便装配。
4）清洗零件应根据零部件的材质和污垢情况正确选择方法和清洗剂。
（橡胶用酒精、金属用汽油等）
5）基本的零部件检验方法有：
感官法和测量法。
6）对照具体设备的技术要求判定各零部件是否可用。
7）严格依照设备的装配技术数据，按规范的装配工艺和装配程序进行装配。
8）各零部件在装配前，要涂上润滑油，旋紧螺栓应对称均匀有利，由紧固力矩要求的必须使用力矩扳手。
2、国标系列活塞式制冷压缩机的装配监测与校正——测量活塞和气缸的配合间隙，判断配合是否合格。
1）、选择量具：
千分尺、游标卡尺
掌握量具的使用方法
2）、检测：
正确选定测量位置，测量四个位置、四个角度的径向间隙，将测量的数据填入表格，统计相关数据。
3）、判断
按考试时给出的允许偏差进行合格度判断
3、测量气阀合格度
方法见《制冷流体机械》实验部分
3、活塞压缩机的运行调试
（一）压缩机的拆卸检查和清洗
压缩机出厂时已经进行了合格性检查，但由于运输、存放等原因，所以在运行前需要对开启式、半封闭式进行拆卸检查和清洗。
对内部可不拆洗，主要对锈迹和明显缺陷部位进行检查。
（二）试运转
开启式压缩机要进行空负荷试运转、空气负荷试运转和抽真空实验：
1）运转前要求：
观察运动部件的灵活性、润滑油规格和油面高度、冷却水系统供水、安全阀的校验、压力温度和压差继电器的检查
2）空负荷运转：
即将气缸盖拆下，取出假盖弹簧和排气阀组，即在无负荷情况下进行运转实验，主要观察：
压缩机运转是否正常、转向是否正确、有无异常声响、油压、油温、振动情况等，应达到的要求：
★电流表和油压表读数稳定；
★轴承侧温度正常；
★油封处无油漏；
★运转平稳，无异常声响和剧烈震动。
3）空气负荷试运转
装上排气阀组，在空气环境下进行运转试验，要求：
★油压调节阀操作灵活，油压正常；
★能量调节装置的操作灵活、正确；
★冷却水系统运行正常
★机器运行稳定、无异常声响、振动
★无漏气、漏油现象
★各工作部位升温正常
（4）抽真空试验
程序：
关闭压缩机的吸、排气截止阀，开启放气通孔，启动压缩机进行抽真空。
曲轴箱压力抽至0.015Mpa（绝对压力）时，关闭放气通孔停止压缩机运转。
抽真空的要求：
★曲轴箱压力应能迅速抽至0.015Mpa;
★油压不应低于0.1Mpa。
4、螺杆制冷压缩机的调试
一）调试前的准备工作
（二）试运转
类似于活塞压缩机
5、压缩机的操作管理
（一）、开机前的准备工作
（二）、开机操作
（三）、正常运行标志
（四）、停机操作
（五）、制冷设备的操作
加油操作、制冷量调节、油分离器操作、储液器操作、蒸发器冷凝器操作。
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四、
升级会员 