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压缩机的技术现状及其发展趋势

一、前言

压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械,属于将原动机的

动力能转变为气体压力能的工作机。它的种类多、用途广,有“通

用机械之称。目前,除了活塞式压缩机,其他各类压缩机机型,

如离心式、双螺杆式、滚动转子式和涡旋式等均被有效地开发和

利用,为用户在机型的选择上提供了更多的可能性。随着经济的

高速发展,我国的压缩机设计制造技术也有了长足进步,在某些

方面的技术水平也已经达到国际先进水平。

二、压缩机的技术现状及发展趋势

1.透平压缩机

在石化领域,目前国内离心压缩机在高技术和特殊产品等方面还

不能满足国内的需要。另外在技术水平、质量、成套性等方面与

国外还有差距。随着我国石化生产规模的不断扩大,离心压缩机

在大型化方面将面临新的课题,国内在设计制造这些大型气体压

缩机上还没有成熟的经验。离心式压缩机需要向大容量发展,以

满足我国石化生产规模不断扩大的要求。

在制冷空调领域,目前透平压缩机在大冷量范围内仍保持优势。

离心式压缩机的运动零件少而简单,且制造精度低,所以其制造

费用相对低且可靠性高。由于受到螺杆式压缩机和吸收式制冷机

的影响,离心式制冷压缩机的发展相对较为缓慢。在目前的技术

条件下,离心式制冷压缩机主要用于大型建筑内的空气调节,需

求量较少。近几年由于大型基建项目纷纷上马,离心式制冷压缩

机又成为关注的热点。

2.往复式压缩机

在石化领域,往复式压缩机主要是向大容量、高压力、低噪声、

高效率、高可靠性等方向发展z不断开发变工况条件下运行的新

型气阀,提高气阀寿命,在产品设计上,应用热力学、动力学理论,

通过综合模拟预测压缩机在工况下的性能,强化压缩机的机电一

体化,采用计算机自动控制,实现优化节能运行和联机运行。

在动力领域,活塞式压缩机目前占有主要市场。但随着人们对使

用环境及能耗、环保等方面要求的提高,螺杆和涡旋空气压缩机

开始占有一定的市场。

在制冷空调领域,往复式制冷压缩机作为一种传统的制冷压缩机,

适用于制冷量较广范围内的制冷系统。量然目前它的应用还比较

广泛,但市场份额正逐渐减小。

目前冰箱(包括小型冷冻与冷藏装置)制冷系统的主机仍以往复

式压缩机为主。经过多年设计改进和技术进步,往复式冰箱压缩

机效率大大提高。同时在与环境保护密切相关的制冷剂替代技术

上也取得了可喜的进步。进一步提高往复式冰箱压缩机的效率、

降低系统噪声是它的主要发展方向。

(1)线性(直线)压缩机线性压缩机是往复式压缩机的一种型式,

由于电动机的直线运动可以直接带动活塞的往复运动,从而避免

了曲柄连杆机构的复杂性和由此带来的机械功耗。线性压缩机关

键技术是压缩机油路系统的设计、电动机线性位移极限点的有效

控制,以及相应的防撞技术。

(2)斜盘式压缩机斜盘式压缩机也是往复式压缩机的一种变型结

构,主要用于车用空调系统。经过几十年的发展,斜盘式压缩机已

经成为一种非常成熟的机型,在车用空调压缩机市场占有70%以

上的份额。但它的效率低于回转式压缩机,且体积较大。由于斜

盘式汽车空调压缩机的工艺成熟,加上技术的进一步改进,在可

预见的将来,仍将保有一定的市场份额,但在一定的排量范围内

被逐渐替代是必然之路。

3.回转式压缩机

(1)擦动转子压缩机目前滚动转子压缩机广泛应用于家用空调器,

在冰箱土也有一定应用。这种压缩机不需要吸气阀,使它适用于

变速运行,从而可以通过变频控制提高系统性能。为了确保大功

率(电动机输出功率2.2kW(3P))滚动转子压缩机的性能,国内于

上世纪末开始研发双转子滚动转子压缩机,现已投放市场。在2.

2kW(3P)以下的空调器中,暂时没有可以替代滚动转子压缩机的

较好机型。所以提高压缩过程的效率、降低噪声、电动机变速控

制,以及采用R410A等新制冷工质后的相关技术问题等,是滚动

转子压缩机的研究方向。

(2)滑片式压缩机滑片式压缩机属于回转式压缩机的一种,主要

用来提供压缩空气,排气量一般在0.3~3m3/min,市场占有率较

低。旋叶式压缩机是滑片式压缩机的一种改型结构,由于它的起

动性能较好,压缩过程力矩变化亦不大,目前主要用于微型轿车

和一些排量较小的工具车的空调系统。高速下的动力特性是这种

压缩机的主要技术研究方向。

(3)祸旋压缩机涡旋式压缩机在过去十年中得到了快速发展,构

成了压缩机技术发展的新亮点。目前祸旋压缩机已在柜式空调领

域占有绝对优势。在车用空调领域,涡旋压缩机的制冷系数已达

2.0,显示出较强的竞争力。涡旋压缩机的发展在于扩大其制冷量

范围,进一步提高效率,使用替代工质和降