螺杆压缩机补气旁路的压力分析

螺杆压缩机补气旁路的吸气压力与中间压力的关系：从第2章的分析可以知道，二次节流的闪发式经济器中间压力是依靠螺杆压缩机的旁路侧口吸气建立起来的。在一定的蒸发温度下这个旁路侧口吸气压力越低，制冷的效果也就越好。在第2章中也提及旁路吸气压力≠闪发式经济器的中间压力，那么它们之间是如何联系起来的？应用软件分析，不妨把这个旁路侧口吸气作为与这台压缩机同步运行的一台小型压缩机的吸气口看待。这里还是以第2章中两种不同型号的压缩机的选型为例（图2-16、图2-17）。

压缩机（比泽尔）OSNA8571工况：蒸发温度-30℃，冷凝温度+35℃，制冷量126.6kW，旁路吸气压力2.66bar，旁路吸气温度-12.25℃，旁路吸气负荷21.6kW。

压缩机在蒸发温度-12.25℃的运行，使用选型软件（图3-17），这时的质量流量是70.2kg/h（下划线部分）。

而这台压缩机的主负荷是126.6kW，假定制冷系统的制冷量也是126.6kW，用第2章提供的方法在冷凝温度35℃节流到-12.25℃时，产生的闪发气体的质量流量是71.0kg/h，约等于旁路吸气质量流量70.2kg/h。换言之，制冷系统的制冷剂流量在-12.25℃节流时产生的闪发气体与压缩机的旁路负荷基本匹配。但是在实际应用过程中，由于压缩机的选型软件给出的数据往往是小于压缩机实际产生数据的5%～10%（在许多欧美国家的生产厂家，在做软件数据时比原来的实测数据要小一些，一般是5%～10%），会出现压缩机主负荷在供液（供液管）节流时（在对应的旁路负荷压力下），产生的闪发气体质量流量小于这台压缩机的旁路吸气质量流量。

笔者在工程实践中发现，如果螺杆压缩机补气口配置的压力控制阀不合适，结果是通过补气口抽取的闪发气体会逐渐把闪发式经济器的压力拉低。这是因为供液节流产生的闪发气体的质量流量小于压缩机旁路吸气质量流量。在实际运行时，闪发式经济器的压力会随着运行时间的延长慢慢下降，甚至出现负压的情况。这种现象使二次节流供液出现问题。这样需要在连接闪发式经济器与螺杆压缩机补气管的管道之间设置阀前压力控制器，以保证二次节流供液压力。这是补气旁路的吸气压力与中间压力的第一种情况。

图3-17 压缩机（比泽尔）OSNA8571运行的一些参数

压缩机RWFⅡ222工况：蒸发温度-30℃，冷凝温度+35℃，制冷量565.8kW，旁路吸气压力1.53bar，旁路吸气温度-13.4℃，旁路吸气负荷90.7kW（图3-18）^[10]。

图3-18 压缩机RWFⅡ222运行的一些参数（详见图2-17）

如果压缩机选型没有给出旁路吸气质量流量，需要假设旁路吸气相当于小型压缩机的吸气口，使用计算软件可以得出结果（图3-19）。

用上述方法得出压缩机旁路吸气质量流量是302kg/h（图3-19中下划线处）。

而这台压缩机的主负荷是565.8kW，在冷凝温度35℃节流到-13.4℃时，产生的闪发气体的质量流量是325kg/h，大于压缩机旁路吸气质量流量302kg/h。(www.xing528.com)

图3-19 选型软件计算结果界面数据

比较两种压缩机的旁路吸气可以发现，当压缩机主负荷在供液（供液管）节流时（在对应的旁路负荷压力下），产生的闪发气体质量流量大于旁路吸气质量流量。这是补气旁路的吸气压力与中间压力的第二种情况。这种情况下系统运行时，闪发式经济器的压力比压缩机选型时设定的补气旁路吸气压力会高一些。

由此可见，不同的压缩机生产厂家有不同的旁路侧口吸气压力，而这些变化随着蒸发温度不同而改变。在第一种情况下，闪发式经济器的压力会下降。反之闪发式经济器的压力会上升，这些是国内制冷系统一次节流供液设计时没有遇到的问题。

图3-20 2007年完工的氨压缩机的补气管连接（阀前压力控制，美国）

上面提到压缩机旁路侧口的阀前压力，那么阀后压力是否需要考虑？早些年这种设计是没有考虑的（图3-20），但最近几年的设计由于阀门功能的改善，这些因素也考虑进去了。笔者2014年在美国参观了两个由美国最大的氨系统安装公司安装的冷库，这两个系统安装的时间相差7年，系统还是有区别的（图2-14与图3-20比较）。而一些细节上，就包括考虑阀前压力和阀后压力的设计变化。

那么，阀后压力对压缩机的运行有多大影响呢？根据笔者的了解，阀后压力增加会使压缩机的功率增大，因此对于无级上载的螺杆压缩机，一般是要求在上载到压缩机全负荷的85%～90%才允许打开经济器的补气。而对于一些小型压缩机是分级上载，也就是需要在达到全负荷的75%以上才能打开经济器的补气[11]，否则压缩机的电动机是无法承受这种额外负荷的。显然图2-14的连接是阀后压力控制，而图3-20是阀前压力控制。至于什么时候采用这两种控制形式，还是要根据供液管节流时闪发气体的质量流量是否大于或者小于旁路吸气质量流量来确定。如果是大于，则采用阀后压力控制，反之则采用阀前压力控制。这取决于压缩机补气负荷的大小。如果不清楚压缩机的这个参数，一般采用阀前压力控制，特别是制冷系统安装在气候比较寒冷的地方。笔者在实际工程项目中这两种方式都采用过。

通常对于阀前供液压力的控制是持续控制，而对于阀后压力的控制是瞬间的控制。因为这个经济器的补气打开是在全负荷的85%～90%时发生，这时经济器的压力已经基本上降下来了，对压缩机的冲击影响不大了。由于某种原因造成阀后压力的瞬间增加，该阀门会部分关闭这个通道，使阀后压力降低不会造成压缩机瞬间负荷增大而停机。

压缩机的旁路侧口对于闪发式经济器既是吸气口，也可能是排气口（由于压力的变化）。因此在连接旁路侧口与闪发式经济器的通道上需要增加单向阀，以防止压缩机内的油进入闪发式经济器。同时这个单向阀的阻力系数也相当重要，这是由于压缩机的旁路侧口的吸气压力并不是很高，阻力大会造成吸气压降增大，也就是降低了经济器的效率。

关于压缩机的旁路侧口与闪发式经济器之间的连接和选型计算，将在系统综合计算中详细介绍。