淺談離心式制冷壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)化

摘要：離心式制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)、應(yīng)用狀況及趨勢(shì)；開(kāi)發(fā)研制離心式壓縮機(jī)的難點(diǎn)、重點(diǎn)及對(duì)策；開(kāi)發(fā)研制離心式壓縮機(jī)的大致步驟。

關(guān)鍵詞：離心式 制冷壓縮機(jī) 國(guó)產(chǎn)化

一、離心式制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn).

　　離心式制冷壓縮機(jī)作為一種速度型壓縮機(jī),具有以下優(yōu)點(diǎn):

　　1.在相同冷量的情況下,特別在大容量時(shí),與螺桿壓縮機(jī)組相比,省去了龐大的油分裝置,機(jī)組的重量及尺寸較小,占地面積小;

　　2.離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,運(yùn)動(dòng)件少,工作可靠,經(jīng)久耐用,運(yùn)行費(fèi)用低;

　　3.容易實(shí)現(xiàn)多級(jí)壓縮和多種蒸發(fā)溫度,容易實(shí)現(xiàn)中間冷卻,使得耗功較低;

　　4.離心機(jī)組中混入的潤(rùn)滑油極少,對(duì)換熱器的傳熱效果影響較小,機(jī)組具有較高的效率.

　　具有以下缺點(diǎn):

　　1.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較高, 為了保證葉輪一定的寬度, 必須用于大中流量場(chǎng)合, 不適合于小流量場(chǎng)合;

　　2.單級(jí)壓比低,為了得到較高壓比須采用多級(jí)葉輪,一般還要用增速齒輪;

　　3.喘振是離心式壓縮機(jī)固有的缺點(diǎn),機(jī)組須添加防喘振系統(tǒng);

　　4.同一臺(tái)機(jī)組工況不能有大的變動(dòng),適用的范圍較窄.

　　二、離心式制冷壓縮機(jī)的應(yīng)用狀況及趨勢(shì).

　　目前國(guó)內(nèi)離心式冷水機(jī)組的大部分市場(chǎng)主要由歐日美一些制冷企業(yè)所占據(jù).比較有名的企業(yè)如特靈、開(kāi)利、約克、麥克維爾、AXIMA（原蘇爾壽）、荏原、三菱等依靠先進(jìn)的技術(shù)及良好工藝主導(dǎo)離心冷水機(jī)組市場(chǎng).國(guó)內(nèi)企業(yè)主要為重慶通用,早期引進(jìn)NREC的技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)離心式制冷機(jī).隨著社會(huì)的發(fā)展,用戶(hù)需要的冷量越來(lái)越高,另外由于節(jié)能的要求使得離心機(jī)組具有越來(lái)越廣的市場(chǎng).一些國(guó)內(nèi)空調(diào)廠(chǎng)家如海爾、澳克瑪、格力及美的（與重慶通用合并）紛紛推出自己的離心式冷水機(jī)組.大冷與AXIMA合作開(kāi)發(fā)出離心冷水機(jī)組及區(qū)域供暖的離心熱泵機(jī)組.這些離心機(jī)組大部分采用環(huán)保工質(zhì)R134a.

　　隨著能源的形式日趨緊張,節(jié)能降耗是產(chǎn)品發(fā)展的一大趨勢(shì).另外由于中國(guó)城鎮(zhèn)化水平的不斷提高,建筑能耗不斷增加.具有最高性能系數(shù)的離心冷水機(jī)組無(wú)疑將成為市場(chǎng)的熱點(diǎn),近年來(lái)離心冷水機(jī)組的銷(xiāo)量不斷提高.

　　國(guó)內(nèi)大部分開(kāi)發(fā)離心冷水機(jī)組的企業(yè)只是購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口壓縮機(jī),基本上沒(méi)什么利潤(rùn).國(guó)外離心機(jī)廠(chǎng)家不會(huì)輕易出讓自己的核心技術(shù),要想研制離心式制冷壓縮機(jī),只有走自主開(kāi)發(fā)的道路.隨著設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的不斷成熟,使得國(guó)產(chǎn)離心式制冷壓縮機(jī)的研制成為可能.

　　三、開(kāi)發(fā)研制離心式壓縮機(jī)的難點(diǎn)、重點(diǎn)及對(duì)策.

　　研制一臺(tái)離心壓縮機(jī)包括多方面的內(nèi)容:氣動(dòng)熱力計(jì)算、強(qiáng)度與振動(dòng)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各種材料的選擇、加工制造工藝設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)、以及驅(qū)動(dòng)型式選擇等.其中的難重點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面:

　　1.葉輪的設(shè)計(jì)

　　轉(zhuǎn)子作為離心壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件,其核心部分為葉輪.現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外各大離心機(jī)廠(chǎng)家均采用三元流方法進(jìn)行葉輪設(shè)計(jì).三元流方法要求設(shè)計(jì)人員具備數(shù)值模擬、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、流體機(jī)械內(nèi)部流場(chǎng)理論等非常專(zhuān)業(yè)的知識(shí).國(guó)內(nèi)公司技術(shù)人員大部分不具備這些專(zhuān)業(yè)知識(shí),要設(shè)計(jì)高效的三元葉輪,只有和高校科研機(jī)構(gòu)合作.高校中離心式壓縮機(jī)方面的專(zhuān)家主要有上海交大的谷傳綱教授、西安交大的王尚錦教授.谷教授長(zhǎng)期從事離心機(jī)方面的研究,先后主持完成6項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,在離心機(jī)三元流設(shè)計(jì),壓縮機(jī)組試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)及控制,系統(tǒng)防喘振等方面均有深入的研究,他所主持完成的《多級(jí)離心壓縮機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用》項(xiàng)目獲2004年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng).王教授領(lǐng)導(dǎo)的西安交大賽爾機(jī)泵科研組,以獨(dú)具特色的“可控渦葉輪設(shè)計(jì)理論”，在石化等領(lǐng)域的機(jī)組改造中有出色的應(yīng)用.

　2.葉輪的加工制作

　　以三元流理論設(shè)計(jì)的葉輪葉片形狀一般為空間曲面,葉片及葉輪的加工成型是制造的重點(diǎn),也是難點(diǎn). 對(duì)于三元葉輪，常用的加工方法主要有兩種：

　　1)三體焊形式：也就是說(shuō)輪盤(pán)、葉片、輪蓋分別加工.這種加工方法對(duì)設(shè)備要求比較簡(jiǎn)單，輪盤(pán)、輪蓋只需要車(chē)出外形就夠了.葉片加工要麻煩一些，首先要利用三坐標(biāo)機(jī)床銑出葉片模具，然后將下好料的葉片進(jìn)行熱處理，壓型得到所需的葉片形狀.最后將葉片焊接到輪盤(pán)上，再將輪蓋焊好.這樣的話(huà)需要的設(shè)備大概是三坐標(biāo)銑床、熱處理爐、油壓機(jī)以及其他所需的一些常規(guī)設(shè)備，所需投資比較低,更適合開(kāi)始做.

　　2)整體銑制：也就是輪盤(pán)和葉片是在一起利用多坐標(biāo)設(shè)備進(jìn)行整體銑制而得到一個(gè)半開(kāi)式葉輪.為避免干涉，目前國(guó)際上對(duì)這種葉輪的加工大都是利用五坐標(biāo)加工中心進(jìn)行.一臺(tái)五坐標(biāo)設(shè)備大概從幾百萬(wàn)到上千萬(wàn)不止，成本非常高.以加工600mm葉輪為例,國(guó)內(nèi)五軸床大概要350萬(wàn)人民幣,進(jìn)口五軸床大概要480萬(wàn)人民幣.通過(guò)四坐標(biāo)機(jī)床旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傾斜實(shí)現(xiàn)三元葉輪的四坐標(biāo)整體銑制，如果葉片稠度比較大,干涉問(wèn)題在四坐標(biāo)上就不可避免.四坐標(biāo)的設(shè)備相對(duì)比較便宜，大概100多萬(wàn)人民幣.

　　3.轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算

　　臨界轉(zhuǎn)速是設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)要考慮的一個(gè)重要因素,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要避開(kāi)臨界轉(zhuǎn)速.臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算一般采用普洛爾法,市場(chǎng)上有專(zhuān)門(mén)計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速的軟件,也可以自己開(kāi)發(fā)計(jì)算軟件.

　　4.防喘振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　由離心式壓縮機(jī)的工作機(jī)理可知,喘振是離心機(jī)所固有的性質(zhì),不可消除,但可通過(guò)有效途徑加以避免.離心式制冷壓縮機(jī)發(fā)生喘振的原因:流量過(guò)低及冷凝壓力過(guò)高.喘振對(duì)機(jī)組的危害相當(dāng)大,須認(rèn)真設(shè)計(jì)防喘振系統(tǒng).

　　5.滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)

　　離心式制冷壓縮機(jī)一般采用增速齒輪,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般都在5000RPM以上,都采用滑動(dòng)軸承,滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)也是研制離心機(jī)的一個(gè)重點(diǎn).

　　四、開(kāi)發(fā)研制離心式壓縮機(jī)的大致步驟:

　　1.搜集、學(xué)習(xí)離心式壓縮機(jī)及離心式冷水機(jī)組的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn).

　　2.組織有關(guān)人員學(xué)習(xí)離心式壓縮機(jī)的基本知識(shí),達(dá)到用一元流理論設(shè)計(jì)壓縮機(jī)的水平.

　　3.組織有關(guān)人員到相關(guān)科研院所及專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家學(xué)習(xí)參觀(guān).

　　4.與科研院所合作進(jìn)行三元葉輪的設(shè)計(jì).

　　5.研制開(kāi)發(fā)整機(jī).

　　6.樣機(jī)試驗(yàn)改進(jìn).

　　五、一點(diǎn)想法

　　上世紀(jì)50年代，我國(guó)科學(xué)家吳仲華教授提出葉輪機(jī)械三元流理論，奠定了三元流設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ).國(guó)外一些大公司如NREC等據(jù)此理論開(kāi)發(fā)出離心式葉輪機(jī)械的設(shè)計(jì)及加工軟件。

　　我國(guó)的科學(xué)家及科技工作者也進(jìn)行了大量的卓有成效的研究,對(duì)離心式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)及加工進(jìn)行了深入的研究,并形成了一系列的研究成果,與國(guó)外相比,毫不遜色.建議國(guó)內(nèi)的制冷企業(yè)高舉民族工業(yè)的旗幟,研制出真正意義上的國(guó)產(chǎn)化離心式制冷壓縮機(jī)精品。