各种压缩形式综合对比与分析

1各种压缩形式的综合对比

各种压缩形式对比结果如表1所示。

2螺杆式压缩机

分为单螺杆压缩机和双螺杆压缩机,比较如下:

2.1材质

单螺杆:阴转子为金属螺杆,阳转子为星形轮(材质:强度较高的聚酯材料)。

双螺杆:阴/阳转子均为金属杆。

2.2结构

单螺杆:压缩机的螺杆与星轮属于一对球面蜗杆副,螺杆轴和星轮轴必须保持空间垂直。

双螺杆:压缩机的阴、阳转子相当于一对齿轮副,阴、阳转子保持平行位置。

从结构上而言,单螺杆压缩机螺杆与星轮之间的配合精度难以保证,故整机可靠性比双螺杆低一点。

2.3冷量调节

两种压缩机的气量调节方法基本相同,均可以采用滑阀进行无极调节。双螺杆压缩机需要一个滑阀,而单螺杆压缩机则需要两个滑阀,故单螺杆压缩机的结构更为复杂,可靠性又随之下降。

2.4装配及维修

由于单螺杆压缩机螺杆轴和星轮轴必须保持空间垂直,其轴向和径向位置精度很高,故相对双螺杆压缩机,其装配和维修方便性大大降低。

3离心式压缩机

分为常规离心机、永磁同步离心机、磁悬浮离心机。

(1)常规离心机采用交流异步电机,转速在2960r/min,通过增速齿轮来将电能转化为机械能,IPLV一般为8左右。

(2)永磁同步离心机(图1)采用永磁同步电机直接驱动,同时减少了2个增速齿轮,最大转速为12000r/min,IPLV一般为9.5左右。

(3)磁悬浮离心机(图2)采用永磁同步电机,并利用磁悬浮轴承技术使转动杆处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态,最大转速为30000r/min。由于消除了机械摩擦损失,所以机组完全无油,减少了油路系统、油泵等零件的故障,IPLV一般为12左右。

4永磁同步电机

原理:永磁同步电机定子是三相绕组,与传统感应电机类似,转子是磁钢,驱动器控制的U/V/w三相电形成旋转磁场,转子在此磁场的作用下转动,转动速度满足公式60f/p的约束。同时电机自带的编码器/旋转变压器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整各项参数,永磁同步电机电流为正弦波波形,1809导通PwM控制。

永磁同步电机的特点如下:

(1)电机无励磁系统损耗,所以效率高。

1)满负荷效率高,以380V/400kw为例,异步电机效率为94.5%,永磁同步电机为97.5%:

2)部分负荷效率高(图3):

3)系统效率高(直驱,省去增速箱)。

(2)采用直驱结构,使其整体体积小且功率密度大。1)效率高(电机发热小,减小了冷却电机的冷媒量,在相同冷却条件下,体积更小):2)直驱结构(电机速度高,转矩小,体积小:省掉增速箱)。

(3)实际运行时稳定性很高。

1)无导条,铸铝:

2)无增速箱:

3)通过空载反电势(图4)、空载漏磁系数和交、直轴电感曲线,作为电磁计算程序的输入已知数据来保证稳定性。

(4)电机采用变频器驱动,因而启动电流小,对电网冲击小。

(5)通常永磁同步变频调速电机矢量控制方法有:

1)恒磁通控制;

2)id=0控制;

3)最大转矩/电流控制;

4)弱磁控制。

市场上永磁同步变频调速电机矢量控制一般采用最大转矩/电流的控制方式。

5结语

满负荷的前提下离心机的C0P最高,部分负荷时磁悬浮离心式冷水机组能效最高,同时单位制冷量的成本也最高。螺杆机C0P值较高,比较适合制冷量偏低的场所或冷冻行业,一般采用多机头多回路的配置,有利于应对突发设备故障。涡旋机单台制冷量小且负荷调节范围大,适用于负荷变化非常大的场所或没有水冷前提的场所。活塞机由于制冷剂的约束和压缩机的能效偏低,市场份额越来越小。