螺杆式冷水机组的特点及控制保护装置

1.螺杆式冷水机组流程　螺杆式冷水机组主要由螺杆式压缩机组、卧式壳管式冷凝器、卧式壳管式蒸发器等组成，如图9－11所示。蒸发器上设有电磁主阀、节流阀、安全阀和视液镜；冷凝器上设有出液阀、放空阀、安全阀和视液镜。目前国产螺杆冷水机组通常以R22为制冷剂，水为载冷剂，能提供4～15℃的冷冻水，空调工况冷量范围在120～1200kW之间。

图9－11　螺杆式冷水机组流程图

机组采用带能量可调式喷油螺杆压缩机，具有排汽温度低，能量无级调节等优点。但油路系统比活塞式机组复杂些。螺杆式冷水机组设有高压、低压，油压，油精过滤器前后压差，冷冻水温，油温和电动机过载等控制保护装置，能自动报警、指示故障及自动停车。

2.螺杆式制冷压缩机结构　螺杆式制冷压缩机是一种容积型回转式压缩机，结构简单，紧凑、易损件少，在高压缩比工况下容积效率高。但目前大都采用喷油式螺杆压缩机，润滑系统比较复杂，辅助设备较大。

螺杆式制冷压缩机的基本结构如图9－12所示。主要部件有阳转子、阴转子、机体（包括气缸体和吸、排气端座）、轴承，轴封、平衡活塞及能量调节装置。压缩机的工作气缸容积由转子齿槽与气缸体、吸排气端座构成。吸气端座和气缸体的壁面上开有吸气口（分轴向吸气口和径向吸气口），排气端和气缸体内壁上也开有排气口，而不像活塞式压缩机那样设吸吸、排气阀，吸、排气口大小和位置是经过精心设计计算确定的。随着转子的旋转，吸气口、排气口可按需要准确地与转子的齿槽和吸气、排气腔连通或隔断，周期性地完成进气、压缩、排气过程。机体、转子壳体部件如图9－13所示。

喷油的作用是冷却气缸壁，降低排温，润滑转子，并在转子及气缸壁面之间形成油膜密封。螺杆压缩机运转时，由于转子上作用着轴向力，必须采用平衡措施，通常在两转子的轴上设置推力轴承。另外，阳转子上轴向力较大，还加装平衡活塞予以平衡。

3.螺杆式制冷压缩机工作原理　螺杆式压缩机靠一对相互啮合的转子（螺杆）来工作的，如图9－14所示。转子表面是螺旋形，主动转子端面上的齿形凸形（即阳转子亦是功率输入转子），从动转子端面上的齿形是凹形的（即阴转子），两者在气缸内作反向回转运动，转子齿槽与气缸体之间形成V形密封空间，随着转子的旋转，空间容积不断变化，完成吸气，压缩和排气过程。下面以一个V形齿间工作容积为例，说明其工作过程。图9－15（a）、（b）、（c）是从进气端方向看的轴向视图，图9－15（d）、（e）、（f）是径向翻转180°从排气端方向看的轴向视图。

图9－12　螺杆式制冷压缩机

1—阳转子　2—阴转子　3—机体　4—滑动轴承　5—止推轴承　6—平衡活塞　7—轴封
8—能量调节用卸载活塞　9—卸载滑阀　10—喷油孔　11—排气口　12—进气口

图9－13　机壳部件立体图

1—吸气端座　2—机体　3—排气端座

（1）吸气过程。吸气全过程如图9－15（a）、（b）、（c）所示。设阳转子转角为φ，以V形齿间工作容积为对象。当φ＝0时，容积为零。随着φ增加，其啮合布分在吸入口侧逐渐脱开，容积随之增大，且容积一直与吸气口相通使蒸发器内气体不断吸入。当φ1≈270°时，构成容积的该对螺旋槽在其长度中全部充满气体，容积达最大值V1，相应的气体压力为p1，如图9－16所示。当阳转子转角超过φ1瞬间，容积与吸气孔口断开，吸气过程结束。(www.xing528.com)

图9－14　一对相互啮合的螺杆

1—阴转子　2—阳转子

（2）压缩过程。阳转子继续旋转，阳转子螺旋齿1与阴转子另一螺旋齿5组成新的啮合线往前推进，如图9－15（d）所示。此工作容积由最大值V1逐渐向排气端移动而缩小，对封闭在其中的气体进行压缩，压力逐渐升高。当阳转子的转角继续增至φ2时，如图9－15（e）所示，容积由V1缩小至V2，压力升至p2。此时（φ＝φ2）容积开始与排气孔口连通，压缩过程结束，排气过程即将开始。

图9－15　螺杆式制冷压缩机的工作过程

（3）排气过程。阳转子继续旋转，与排气孔口连通的容积逐渐缩小，当阳转子转角由φ2增至φ3时，容积由V2缩小至零，排气结束，此过程气体压力p2基本不变。

图9－16　气体压力、工作容积和转角的关系

当阳转子转角再增至φ4（φ4＝720°）时，组成容积的阳转子螺旋槽1又在吸气端与吸气口相通，于是下一工作周期又重新开始。

螺杆式制冷压缩机的能量调节多采用滑阀调节，其基本原理是通过滑阀的移动使压缩机阳转子、阴转子齿间的工作容积，在齿面接触线从吸气端向排气端移动的前一段时间内，仍与吸气口相通，使部分气体回流至吸气口，即减少了螺杆有效工作长度达到能量调节的目的。图9－17为滑阀式能量调节机构示意图，滑阀可通过手动、液动或电动方式使其沿着机体轴线方向往复滑动。若滑阀停留在某一位置，压缩机即在某一排气量下工作。

图9－17　滑阀式能量调节机构

1—阴阳螺杆　2—滑阀固定端　3—能量调节滑阀　4—旁通口　5—油压活塞

一般螺杆制冷压缩机的能量调节范围为10％～100％，且为无级调节。在能量调节过程中，螺杆式制冷压缩机的制冷量与功率消耗，在整个能量调节范围内不是正比关系。当制冷量为50％以上时，功率消耗与制冷量近似正比例变化，而在低负荷下则功率消耗较大。因此，从节能考虑，螺杆式制冷压缩机的负荷（即制冷量）应在50％以上的情况下运行为宜。