空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展研究及其展望

崔鵬翔 中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司

引言

壓縮機(jī)是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機(jī)器。由于第一代壓縮機(jī)是產(chǎn)品的往復(fù)壓縮機(jī)，因此壓縮機(jī)的獨(dú)特功能得到了研究人員和市場(chǎng)的青睞。近年來，特別是隨著渦旋壓縮機(jī)性能的快速發(fā)展，渦旋壓縮機(jī)已經(jīng)成為第三代壓縮機(jī)是該產(chǎn)品的代表。

一、空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)的發(fā)展

（一）往復(fù)式壓縮機(jī)

它是一種很傳統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)，特點(diǎn)是制冷比和壓力比的設(shè)計(jì)不受限制。該制冷壓縮機(jī)的氣閥結(jié)構(gòu)和摩擦副等設(shè)計(jì)都得到了優(yōu)化，因而制冷系數(shù)得到了提高。制冷劑替代技術(shù)也得到了發(fā)展，通過采用碳?xì)浠衔?，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。往復(fù)式現(xiàn)階段的發(fā)展方向仍然是節(jié)能技術(shù)的發(fā)展、壓縮機(jī)運(yùn)行效率的提高以及壓縮機(jī)系統(tǒng)的噪音和振動(dòng)降低。

（二）轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)

由于結(jié)構(gòu)中包括滾動(dòng)活塞式和滑片式等，使該類制冷壓縮機(jī)能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。目前滾動(dòng)活塞式壓縮機(jī)在家用空調(diào)中得到了廣泛應(yīng)用，這種壓塑機(jī)的特點(diǎn)在于適用于變速運(yùn)行，從而可以通過調(diào)節(jié)頻率，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)系統(tǒng)性能的控制。隨著壓縮機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，該類壓縮機(jī)通過采用雙轉(zhuǎn)子滾動(dòng)活塞式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功率提高的目標(biāo)，現(xiàn)在市場(chǎng)中已經(jīng)存在該類高雙轉(zhuǎn)子活塞式壓縮機(jī)。該活塞結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以有效減少滾動(dòng)系統(tǒng)的受力大小，加長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命；增加壓縮機(jī)的容積排量，從而提高運(yùn)行效率。

（三）螺桿式壓縮機(jī)

螺桿式壓縮機(jī)的體積較小，具有維護(hù)操作容易進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)，屬于發(fā)展速度較快的一類制冷壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)的螺桿型線和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有了明顯的改進(jìn)，而且由于磨床技術(shù)的發(fā)展，該類壓縮機(jī)的零件尺寸精準(zhǔn)性得到了很大程度的提高，從而保證了螺桿式壓縮機(jī)的性能。目前，螺桿式壓縮機(jī)的運(yùn)行原理是以壓縮空氣為主且在中型空調(diào)壓縮機(jī)中也有廣泛的應(yīng)用。由于螺桿式壓縮機(jī)發(fā)展速度較快，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性在不斷提高，使它逐漸取代往復(fù)式壓縮機(jī)，占有較大的市場(chǎng)份額。

（四）曲軸連桿式壓縮機(jī)

在曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是由連桿驅(qū)動(dòng)的。氣缸內(nèi)壁的工作容積、氣缸頭和活塞頂?shù)墓ぷ黧w積會(huì)周期性變化。在整個(gè)制冷系統(tǒng)中，將會(huì)有壓縮的生產(chǎn)和制冷劑的運(yùn)輸。曲軸連桿壓縮機(jī)作為第一代壓縮機(jī)，應(yīng)用范圍較廣。相對(duì)而言，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制造工藝相對(duì)成熟，在生產(chǎn)過程中，加工工藝要求不高，對(duì)材料的要求也較低，就階段而言，成本不高。此外，該技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，適應(yīng)于制冷體積和壓力范圍的要求，具有較強(qiáng)的可維護(hù)性。然而，需要注意的是，曲軸連桿壓縮機(jī)的缺點(diǎn)也很明顯，因?yàn)檫@臺(tái)機(jī)器既大又重，所以不能實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，所以很難達(dá)到輕量化。壓縮機(jī)的不連續(xù)排氣也很容易引起氣流的波動(dòng)，在操作過程中產(chǎn)生很大的振動(dòng)。鑒于壓縮機(jī)的上述特點(diǎn)，這種壓縮機(jī)很少使用小型排量壓縮機(jī)，而目前的壓縮機(jī)在大排量空調(diào)系統(tǒng)中較為常見，在卡車、客車壓縮機(jī)中也較為常見。

二、空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的展望

（一）渦旋壓縮機(jī)中對(duì)變頻技術(shù)的應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能和降低能耗，近年來變頻技術(shù)的研究已成為近年來的熱門話題。渦旋壓縮機(jī)中針對(duì)此技術(shù)的研究工作已經(jīng)很多，并且也已經(jīng)取得了顯著的研究成果，正弦波技術(shù)已經(jīng)得到了極大的發(fā)展。

（二）空調(diào)壓縮機(jī)中的潤(rùn)滑與摩擦

對(duì)于目前的壓縮機(jī)潤(rùn)滑和摩擦是一個(gè)非常關(guān)鍵的方向，對(duì)這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的研究，在很大程度上可以提高目標(biāo)的可靠性，有效地降低能耗。這類技術(shù)有很多研究，很多都是關(guān)于潤(rùn)滑油的，但是潤(rùn)滑油本身的缺陷會(huì)導(dǎo)致壓縮的氣污染等問題等。目前，比較成熟技術(shù)主要包括無油活塞壓縮機(jī)、無油螺桿壓縮機(jī)等，但與無油潤(rùn)滑渦旋壓縮機(jī)相關(guān)的知識(shí)和技術(shù)仍然較少。

（三）節(jié)能技術(shù)的發(fā)展

隨著空調(diào)和冰箱在日常生活中的普遍應(yīng)用，制冷壓縮機(jī)消耗的電量逐漸增加，這已經(jīng)占了國(guó)家發(fā)電總量的很大一部分，隨著社會(huì)的發(fā)展，這一比例也在不斷增加。因此，壓縮機(jī)的發(fā)展方向?qū)?dǎo)向制冷系統(tǒng)節(jié)能高效運(yùn)行的方向，包括制冷循環(huán)和熱過程的研究，從而有效提高制冷系統(tǒng)的效率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。制冷循環(huán)是節(jié)能技術(shù)研究的重點(diǎn)。制冷循環(huán)的研究包括以下幾個(gè)方面:新制冷方法、能源的有效轉(zhuǎn)換和制冷系統(tǒng)的改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)在任何環(huán)境下的高效運(yùn)行?？梢杂^察到市場(chǎng)上各種類型的壓縮機(jī)的市場(chǎng)份額。壓縮制冷循環(huán)仍然是制冷設(shè)備的主要應(yīng)用技術(shù)。因此，節(jié)能制冷壓縮機(jī)的生產(chǎn)是制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

三、結(jié)束語

綜上所述，基于與發(fā)達(dá)國(guó)家的現(xiàn)實(shí)差距，中國(guó)的機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)具有巨大的潛力和空間，并趨向于智能化、虛擬化、國(guó)際化和綠色化。由于個(gè)人能力有限和技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展，本研究可能存在一些不足之處。因此，我希望學(xué)術(shù)界將繼續(xù)關(guān)注這一主題的研究，深入了解中國(guó)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，理性審視其中的不足，做一個(gè)全面的展望其未來發(fā)展趨勢(shì)，并提出一些相關(guān)的建議。