渦旋式壓縮機渦旋型線的研究綜述與前景

李宏利（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，鄭州 450000）

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渦旋式壓縮機渦旋型線的研究綜述與前景

李宏利
（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，鄭州 450000）

摘 要：渦旋式壓縮機是近些年來備受關(guān)注的一種容積式壓縮機，發(fā)展速度非常快，廣泛受到國內(nèi)外科技界重視。渦旋式壓縮機效率高，可靠性好，且噪聲低，體積小，應(yīng)用方便。但目前就中國而言，渦旋式壓縮機設(shè)計仍比較落后，不僅設(shè)計周期長，且設(shè)計參數(shù)不合理，準確性較差，很多時候依然處傳統(tǒng)經(jīng)驗型設(shè)計階段。渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計中，渦旋線型非常重要。如渦旋線型設(shè)計參數(shù)存在問題，缺乏有效修正與優(yōu)化，必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)參數(shù)間的關(guān)系、力矩、對力發(fā)生變化，影響渦旋式壓縮機性能和運行安全。本文將針對渦旋式壓縮機渦旋型線展開研究和分析，以促進渦旋式壓縮機設(shè)計水平的提高。

關(guān)鍵詞：前景；研究綜述；渦旋式壓縮機；渦旋線型

0　引言

近些年來，渦旋式壓縮機應(yīng)用非常廣泛，憑借節(jié)能、低振、低噪等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于制冷行業(yè)，并取得優(yōu)異成績。壓縮機是空調(diào)制冷系統(tǒng)的核心部件，其性能直接決定空調(diào)系統(tǒng)性能和效果。而渦旋型線則直接影響著渦旋壓縮機的幾何、力學(xué)、熱力、功耗、效率等重要參數(shù)。同時還影響著系統(tǒng)性能、壽命、噪聲等重要技術(shù)指標。因此，對渦旋壓縮機的研究往往圍繞渦旋型線，渦旋型線也一直都是國內(nèi)外專家研究重點。不同渦旋型線優(yōu)化策略不同，設(shè)計思路不同。渦旋型線研究對促進渦旋壓縮機技術(shù)水平提高有重要意義。

1　渦旋壓縮機的特點

渦旋壓縮機于二十世紀八十年代發(fā)明，是一種新型容積型壓縮機。渦旋壓縮機運行原理由法國科學(xué)家Leon Cerux提出。但該理論技術(shù)提出時，渦旋體加工困難，軸向力不穩(wěn)定性，防自轉(zhuǎn)技術(shù)不成熟，軸向密封不完善［1］。因此，沒有得到大面積推廣應(yīng)用。隨后美國開始對渦旋壓縮機核心理論進行研究，開發(fā)了第一代HE壓縮機。八十年代末期，日本基于HE壓縮機，進行新容積式壓縮機開發(fā)，研發(fā)了第一代渦旋壓縮機77B06，該壓縮機性能卓越，廣泛受到功率在1-15kW范圍制冷系統(tǒng)應(yīng)用。渦旋壓縮機主要結(jié)構(gòu)包括：曲軸、十字滑環(huán)、機架、動渦盤、靜渦盤、排氣口、吸氣口，其運作原理是利用動渦盤與靜渦盤的嚙合，形成多個壓縮腔，通過動渦盤的回轉(zhuǎn)平動，使各壓縮腔的容積不斷變化來壓縮氣體［2］。渦旋壓縮機效率高，吸氣、壓縮、排氣連續(xù)性強，氣體泄漏少，容積利用率超過百分之九十五。另一方面，渦旋壓縮機力矩變化小，噪聲低，運行相對平穩(wěn)，使用壽命長。并且結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，質(zhì)量輕，體積比往復(fù)式小百分之四十，質(zhì)量輕百分之十五，其轉(zhuǎn)速可達到13000r/min。并且渦旋壓縮機不需要閥，無需防止脈動與消音器的零部件，所以零部件數(shù)量也要相對較少，比往復(fù)式零部件數(shù)量少百分之四十，加工成本被大大降低，性能比便給提高。但渦旋壓縮機對線型設(shè)計，加工設(shè)備精度，裝配技術(shù)有著較高。

2　渦旋式壓縮機渦旋型線的研究綜述與前景

通過前文對渦旋式壓縮機特點的分析可以知道，渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計非常重要，影響著性能發(fā)揮，尤其是渦旋型線的設(shè)計與修正，具體可分為：單一型線、修正型線、組合型線等等。歐陽新萍在論文《渦旋式壓縮機渦旋型線研究》中指出，渦旋型線直接影響著渦旋壓縮機幾何、力學(xué)、熱力 學(xué)、功耗、效率等重要參數(shù)［3］。而陳國強則在論文《渦旋型線研究進展的探討》提出，當前我國在渦旋式壓縮機渦旋型線研究方面存在較大局限性，往往基于單學(xué)科型線進行設(shè)計優(yōu)化，缺少對通用型線設(shè)計的研究，很多基于多科學(xué)協(xié)調(diào)理論進行型線優(yōu)化。從目前來看，我國渦旋式壓縮機設(shè)計與制造方面仍比較落后，與發(fā)達國家有著較大差距。當前渦旋式壓縮機制造門檻高，對渦旋型線設(shè)計和工藝要求高，而這些核心技術(shù)基本掌握在國際品牌企業(yè)手中。從世界渦旋式壓縮機技術(shù)發(fā)展來看，早期艾默生在亞洲市場占據(jù)主導(dǎo)地位，技術(shù)相對成熟，渦旋型線方面的諸多問題得到了解決。而近些年，丹佛斯開始改進技術(shù)，建設(shè)了技術(shù)團隊，進行技術(shù)開發(fā)，對渦旋型線進行優(yōu)化，推出大量新產(chǎn)品，開始搶占市場。丹佛斯在渦旋型線優(yōu)化方面運用了特殊的流線設(shè)計思路，大大提高了技術(shù)精度，不僅有效提高了壓縮機運行效率，同時提高了運行穩(wěn)定性。而目前國產(chǎn)渦旋式壓縮機渦旋型線普遍存在問題，所以壓縮機性能差，缺乏核心技術(shù)，一時間還無法贏得市場。當前在渦旋型線優(yōu)化方面，很多企業(yè)都在走擴大制冷范圍、延伸渦旋壓的思路，功率得到明顯提高。且融入了變頻技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，渦旋型線設(shè)計更緊湊。例如：R32壓縮機、PSH19-39壓縮機、PSH壓縮機、VZH壓縮機等，功率范圍已從1-15kW提升到8-39kw，不僅控制更精準，且對溫濕度更加敏感，更由于融入了變頻技術(shù)，所以節(jié)能效果得到了大幅度提升。例如，二零一三年推出的MLM/MLZ及LLZ系列，已被廣泛應(yīng)用于商業(yè)制冷領(lǐng)域。未來五年內(nèi)渦旋式壓縮機渦旋型線優(yōu)化設(shè)計技術(shù)將越來越成熟，性能將得到大幅度提升。

3　結(jié)束語

渦旋型線在渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計中占據(jù)著重要位置，影響著整個系統(tǒng)運行及性能發(fā)揮。因此，在渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須對渦旋型線提高重視，進行合理優(yōu)化。從目前技術(shù)發(fā)展來看，很多企業(yè)都在對渦旋型線進行優(yōu)化，未來渦旋式壓縮機技術(shù)將得到明顯提高，將廣泛應(yīng)用到商業(yè)制冷領(lǐng)域。

參考文獻：

［1］楊興華.壓縮空氣儲能用渦旋式壓縮/膨脹復(fù)合機的性能研究［D］.華東理工大學(xué)，2014（04）：56-57.

［2］劉興旺.基圓漸開線型渦旋壓縮機渦盤幾何參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究［D］.蘭州理工大學(xué)，2015（06）：20-22+26.

［3］佘莉芳.液體制冷劑注入的渦旋壓縮機特性的研究與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化［D］.蘭州理工大學(xué)，2014（16）：93.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.013