空調(diào)制冷壓縮機技術(shù)發(fā)展研究及其展望

崔鵬翔 中車長春軌道客車股份有限公司

引言

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

一、空調(diào)制冷壓縮機技術(shù)的發(fā)展

（一）往復(fù)式壓縮機

它是一種很傳統(tǒng)的制冷壓縮機，特點是制冷比和壓力比的設(shè)計不受限制。該制冷壓縮機的氣閥結(jié)構(gòu)和摩擦副等設(shè)計都得到了優(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，通過采用碳氫化合物，進一步實現(xiàn)環(huán)境保護。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、壓縮機運行效率的提高以及壓縮機系統(tǒng)的噪音和振動降低。

（二）轉(zhuǎn)子式壓縮機

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

（三）螺桿式壓縮機

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

（四）曲軸連桿式壓縮機

在曲軸轉(zhuǎn)動時，活塞的往復(fù)運動是由連桿驅(qū)動的。氣缸內(nèi)壁的工作容積、氣缸頭和活塞頂?shù)墓ぷ黧w積會周期性變化。在整個制冷系統(tǒng)中，將會有壓縮的生產(chǎn)和制冷劑的運輸。曲軸連桿壓縮機作為第一代壓縮機，應(yīng)用范圍較廣。相對而言，其結(jié)構(gòu)相對簡單，制造工藝相對成熟，在生產(chǎn)過程中，加工工藝要求不高，對材料的要求也較低，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，具有較強的可維護性。然而，需要注意的是，曲軸連桿壓縮機的缺點也很明顯，因為這臺機器既大又重，所以不能實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)，所以很難達到輕量化。壓縮機的不連續(xù)排氣也很容易引起氣流的波動，在操作過程中產(chǎn)生很大的振動。鑒于壓縮機的上述特點，這種壓縮機很少使用小型排量壓縮機，而目前的壓縮機在大排量空調(diào)系統(tǒng)中較為常見，在卡車、客車壓縮機中也較為常見。

二、空調(diào)制冷壓縮機技術(shù)發(fā)展的展望

（一）渦旋壓縮機中對變頻技術(shù)的應(yīng)用

為了實現(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。渦旋壓縮機中針對此技術(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)壓縮機中的潤滑與摩擦

對于目前的壓縮機潤滑和摩擦是一個非常關(guān)鍵的方向，對這兩個關(guān)鍵點的研究，在很大程度上可以提高目標的可靠性，有效地降低能耗。這類技術(shù)有很多研究，很多都是關(guān)于潤滑油的，但是潤滑油本身的缺陷會導(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、無油螺桿壓縮機等，但與無油潤滑渦旋壓縮機相關(guān)的知識和技術(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，制冷壓縮機消耗的電量逐漸增加，這已經(jīng)占了國家發(fā)電總量的很大一部分，隨著社會的發(fā)展，這一比例也在不斷增加。因此，壓縮機的發(fā)展方向?qū)?dǎo)向制冷系統(tǒng)節(jié)能高效運行的方向，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，保護生態(tài)環(huán)境。制冷循環(huán)是節(jié)能技術(shù)研究的重點。制冷循環(huán)的研究包括以下幾個方面:新制冷方法、能源的有效轉(zhuǎn)換和制冷系統(tǒng)的改進，以實現(xiàn)制冷系統(tǒng)在任何環(huán)境下的高效運行。可以觀察到市場上各種類型的壓縮機的市場份額。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)達國家的現(xiàn)實差距，中國的機械制造自動化技術(shù)具有巨大的潛力和空間，并趨向于智能化、虛擬化、國際化和綠色化。由于個人能力有限和技術(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，深入了解中國機械制造自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，理性審視其中的不足，做一個全面的展望其未來發(fā)展趨勢，并提出一些相關(guān)的建議。