滚动活塞压缩机的研究现状及发展趋势有哪些？

2017-03-07 09:10分类：电工基础知识阅读：

滚动活塞压缩机的研究现状、具有的优缺点以及今后的发展方向介绍如下。

1．滚动活塞压缩机的研究现状

滚动活塞压缩机的发展至今已有70多年的历史。它是20世纪30年代从美国开始发展起来的，当时美国Vilter公司生产的该种压缩机理论排气量为2.5—4.5m3/min。然后，瑞正负Escher- Wyss公司也开始生产这种压缩机，排气量范围是0.8~l6m3/min，轴功率为7.5~146kW。此后，为把滚动活塞压缩机用于小型制冷装置，陆续有众多厂家进行了不懈地努力。
滚动活塞压缩机作为制冷装置的主机，于20世纪50年代在全球风行一时，但所采用的复杂结构与系统难以与当时崛起的螺杆压缩机相竞争，与传统的活塞压缩机也无法抗衡。70年代以后，由于对节能和舒适性的要求越来越高，滚动活塞压缩机开始在小型空调、热泵、家用冰箱中得到越来越广泛的应用，并且在小容量范围(0.3~5kW)有替代往复压缩机的趋势。这主要是因为它具有如下特点：体积小、结构简单、运转平稳、噪声低，尤其是能适应较大的工况变化（压力变化）。效率，因此，制造精度要求高。

②由于在有相对运动的部位必须有油润滑，而这种压缩机仍有气阀，因此，该机型既不易设计成无油型，也不易采用其他无气阀回转式压缩机所采用的喷油系统。

③用予热泵运转时制热量小。

当前，世界各国对滚动活塞压缩机的研究已相当深入，主要包括以下几个方面：模拟及数学模型、性能改进、摩擦磨损学以及振动和噪声的改善。前几年，几乎所有的研究与发展都集中在前两个方面。研究人员建立并不断完善滚动活塞压缩机的数学模型，并利用数学模型对压缩机的性能进行模拟，从中找出各种改进性能的措施。其中，日、美等国在滚动活塞压缩机的性能模拟和改进、摩擦损耗分析、减振降噪等方面做了大量工作，以适应压缩机的节能要求。有些科研工作者进行了下列方向的研究：径向和端面泄漏以及这些泄漏对运转性能的影响、滚动活塞动力学和摩擦损失、吸气加热损失、容积效率的影响因素及压缩机的振动等。经过努力，滚动活塞压缩机的热物理过程日趋完善，已获得良好的热力性能指标。

2．滚动活塞压缩机的发展趋势

随着世界能源的紧缺和保护环境的呼声越来越高，人们对家用电器中占有重要地位的空调器提出了节能、降低对环境直接或间接污染等要求。为了适应节能降耗的舒适性要求，滚动活塞压缩机将不断改进其性能，向高效节能、保护环境、低噪声和智能控制方向发展。

(1)开发绿色环保机根据《蒙特利尔议定书》缔约国第七次会议，发展中国家将于2010年停止使用CFCs工质，而HCFCs也将于2030年全面禁用。因此，国内外的冷冻空调工作者进行了大量的CFCs以及HCFCs工质替代试验研究，但迄今为止尚未找到一种纯工质能在热力性质、毒性、溶油等方面与CFC8或HCFCs工质相媲美。其中，一些较有前途的工质（如R407C、R410A）属于非共沸混合工质，不但价格昂贵，而且必须严格防止泄漏；另外最重要的一点就是其工质热力性质等综合性能较CFCs以及HCFCs工质降低，这一点降低（哪怕1%）也将给广泛使用的标准制冷机配置带来诸多的问题，并消耗无数的电力资源，而要将其提高半个百分点也是异常困难和需要大量试验工作的。目前，利用R407C和R410A制冷剂的滚动活塞压缩机已投入市场，但是其热力性能的计算、新型润滑油的开发、新制冷剂与润滑油的相溶性等都有待于进一步完善。

(2)变频滚动活塞压缩机的发展对于变频式压缩机，由于它可以提高空调器和热泵的季节能效比及热舒适性，并使压缩机容量随负荷的变化而具有较大的变化能力，因此近年来在国外发展速度很快。目前，定额压缩机转速一般是2850r/min，而变频对压缩机性能要求更高。变频压缩机要解决高转速时的轴承负荷问题、摩擦和磨损问题、寿命问题以及低转速的振动和油供给问题，要求动平衡更好，因而对压缩机的设计和制造提出了更高要求。变频压缩机一般用双缸滚动活塞居多。

变频式滚动活塞压缩机未来的研究方向可考虑从以下几方面进行：

①建立包括压缩机泵体、电动机和系统在内的模块化计算机过程模拟程序，完成起动、变速等非稳态热力和动力过程的计算。

②通过模拟和仿真，进行压缩机相关零部件参数设计和改善。

③通过压缩机的润滑状态和磨耗特性分析，进行磨损过程仿真，提供材料选配的原则和延长寿命的措施，建立基于磨损的压缩机寿命设计方法。

④通过压缩机的动力学和排气的流动分析及声压分析，对压缩机消声器、共鸣室的改善及气路通道进行改进。

(3)开发具有制冷量调节的压缩机常规的滚动活塞压缩机均不具备制冷量调节的功能。近年来，在滚动活塞压缩机上设计了制冷量调节机构，即在气缸上分别开有多个回气孔，通过阀门与吸气腔相通，其制冷量可在10% N100%范围内调节。

3．结论

为了满足日益增加的舒适性要求，制冷空调业将不断向前发展，而高效节能、保护环境、无级调速、低噪声和全智能化控制是未来家用空调压缩机的发展方向，也是滚动活塞压缩机的发展关键。可以预见的是，随着滚动活塞压缩机研究的不断深入和加工精度的提高，今后在小型家用空调中的应用会越来越广泛。

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