螺桿式制冷壓縮機是一種容積型回轉式壓縮機，由于其高效、耐久、結構緊湊和對負載進行平穩(wěn)調節(jié)的特點，兼有了活塞式壓縮機和離心式壓縮機二者的優(yōu)點，從而逐漸在活塞式和離心式之間找到自己的位置，并在一定冷量范圍內有加速取代活塞式和離心式制冷壓縮機的趨勢，在食品冷凍、冷藏、制冰、民用及商用空調、工業(yè)制冷等領域廣泛得到應用。
螺桿式制冷壓縮機從壓縮機理上可分為：雙螺桿（twin screw）和單螺桿(single screw)。
螺桿式制冷壓縮機從型式上可分為：開啟式、半封閉式、全封閉式三種。
13歷史及背景
同離心式制冷機組相比，螺桿式壓縮機組的發(fā)展較晚。
■1934年瑞典皇家工學院教授Lysholm(里斯曼)發(fā)明第一臺雙螺桿式氣體壓縮機。
■從60年代開始，噴油雙螺桿機組應用于制冷機組。瑞典SRM公司（雙螺桿）首先發(fā)明雙邊不對稱型線螺桿，使螺桿機效率大大提高。
■1960年法國人Zimmern(辛麥恩)（單螺桿）發(fā)明單螺桿的新結構。1962年試制出第一臺樣機。
■70年代初，荷蘭GRASSO(格拉索)制成第一臺單螺桿制冷壓縮機。
■1972年，日本開始生產單螺桿空氣壓縮機。
■1982年，開始生產單螺桿制冷壓縮機。
14螺桿機在中國的發(fā)展情況
螺桿機在中國的發(fā)展情況：
■1975年，由上海第一冷凍機廠完成我國第一臺氨噴油雙螺桿制冷壓縮機制造。
■1976年，大連冷凍機廠成功設計制造我國第一臺單機雙級螺桿式制冷壓縮機。
■1986年，武漢冷凍機廠開發(fā)了XBY齒型的新型單邊不對稱圓弧齒型。進一步提高了國產螺桿制冷壓縮機水平。
■90年開始，國外著名廠商進入我國，在螺桿機方面進行多家合資生產。其中有：
中美合資：上海一冷-開利 23XL系列空調用螺桿冷水機組
中日合資：煙臺荏原 螺桿模塊式冷(熱)水機組
中美合資：煙臺頓漢布什 空調用全封閉螺桿冷水機組
中美合資：武漢麥克維爾 WHS系列R22，R134a單螺桿冷水機組
中美合資：江陰特靈 RTHB系列螺桿冷水機組
中美合資：無錫約克 YS、YCWS系列螺桿冷水機組
中日合資：1998年 大冷-前川 單機雙級雙螺桿壓縮機組
中日合資：1998年 大金-三石 CUW系列單螺桿冷水機組
中國臺灣地區(qū)的復盛在上海設廠生產雙螺桿制冷壓縮機。
15螺桿機的技術發(fā)展趨勢：
螺桿壓縮機：
螺桿式壓縮機分為單螺桿壓縮機及雙螺桿壓縮機，雙螺桿壓縮機最早由德國人H.Krigar在1878年提出，直到1934年瑞典皇家理工學院A.Lysholm才奠定了螺桿式壓縮機SRM技術，并開始在工業(yè)上應用，取得了迅速的發(fā)展。20世紀50年代，就有噴油螺桿式壓縮機應用在制冷裝置上，由于其結構簡單，易損件少，能在大的壓力差或壓力比的工況下，排氣溫度低，對制冷劑中含有大量的潤滑油（常稱為濕行程）不敏感，有良好的輸氣量調節(jié)性，很快占據(jù)了大容量往復式壓縮機的使用范圍，而且不斷地向中等容量范圍延伸，廣泛地應用在冷凍、冷藏、空調和化工工藝等制冷裝置上。以它為主機的螺桿式熱泵從20世紀70年代初便開始用于采暖空調方面，有空氣熱源型、水熱泵型、熱回收型、冰蓄冷型等。在工業(yè)方面，為了節(jié)能，亦采用螺桿式熱泵作熱回收。
單螺桿式壓縮機是在70年代由法國辛恩開發(fā)出來，因其的結構更加合理，迅速的應用到國防領域，并被開發(fā)國家保護起來，技術一直都在相對獨立。
在經歷了二十多年的從開發(fā)到發(fā)展的過程，螺桿機已取得相當?shù)某删汀Ｂ輻U式制冷壓縮機由于沒有進排氣閥片、運動部件及易損件少，使它具有20,000到50,000小時的運轉周期，甚至可達100,000小時。據(jù)瑞典STAL公司統(tǒng)計：螺桿式制冷壓縮機的零件數(shù)只為活塞式的1/10；在3,000小時運轉期間,活塞式的故障為螺桿式的10倍；在12,000小時運轉期間，活塞式的故障為螺桿式的4倍；螺桿式的振幅為活塞式的1/5；螺桿式對壓縮濕行程不敏感，安全可靠。
目前在雙、單螺桿壓縮機技術發(fā)展上主要表現(xiàn)為：
（1）中間補氣的經濟器系統(tǒng)的研究及推廣應用；
?。?）壓縮機內容積無級調節(jié)；
（3）高效率新型線的開發(fā)應用。
在制冷空調領域內，首先應用的是開啟式螺桿壓縮機，在經歷了七十年代大發(fā)展時期后，由于制冷裝置的應用普及和以改善部分負荷特性的多機組化的發(fā)展趨勢，螺桿機在中、大型機保持穩(wěn)步發(fā)展的同時，中、小型機尤其是半封閉式及全封閉式螺桿壓縮機已得到了市場的廣泛重視和青瞇。我們認為，下一步螺桿機的發(fā)展走勢將是在進一步發(fā)揮螺桿機的傳統(tǒng)固有技術優(yōu)勢，積極開發(fā)和利用新技術的基礎上，揚長避短，從而在正擁有廣闊市場的往復機制冷容量范圍內開拓中小型螺桿壓縮機的銷售市場。
(一)雙螺桿壓縮機以瑞典SRM型線系列為主導，先后經歷SRM非對稱型線、對稱型線、又非對稱型線、X、Sigma（5:7）、GHH（5:6）、SRM-D-a、b等型線，以后各公司又開發(fā)自己的專利型線。
除上述所提及的新齒形的發(fā)展外，目前雙螺桿主要發(fā)展趨勢為：
（1）轉子加工精度的提高和質量穩(wěn)定性；
（2）開啟式雙螺桿機在結構和應用上的不足已引起廠家和市場的重視；
（3）重量級滾動軸承的應用，以提高主機運轉壽命和為壓縮機小型化、封閉化提供必要條件；
（4）合成冷凍機油的應用；
（5）壓縮機結構更趨合理和緊湊。
目前大約有37家公司生產雙螺桿機，基本分布在亞洲（日、韓、中、臺）、北美洲（美）和歐洲，主要制造廠家有Hitachi（日立），Dunham-Bush（頓漢-布什），Trane（特靈），York（約克國際Frick），Carrier（開利）、KOBELOO （神戶制鋼所）、Mycom（前川）、Bitzer（德國比策爾）、SABROE（丹麥薩布羅）、Refcomp（意大利萊富康）、Century（韓國慶元世紀）、Fusheng（臺灣復盛）、Hanbell（臺灣漢鐘）等。
目前采取5:6齒數(shù)比的約有15家，采取5:7齒數(shù)比約有2家、采取6:8齒數(shù)比有1家、其余均為4:6齒數(shù)比。
(二)1960年法國人辛麥恩（Zimmern）發(fā)明了單螺桿壓縮機的基本原理，1962年試制出第一臺空氣壓縮機樣機，1972年法國別儒（Peugeot）汽車制造公司、美國芝加哥風動工具公司（Chicago pneumatic tool Co.）研制成單螺桿式空氣壓縮機。1975年荷蘭格拉索（Grasso）公司制造了第一臺單螺桿制冷壓縮機MS10， 并在同年第14次國際制冷學會展出。
早期人們曾經認為單螺桿具有雙螺桿的一切優(yōu)點，并且具有受力平衡，軸承負載小，轉子嚙合面不受力，星輪可采用潤滑性能良好的有機材料，從而噪聲及振動小，沒有雙螺桿的漏氣三角形通道等特點，故認為單螺桿效率應比雙螺桿高出5～7%。但在經歷二十年后，單螺桿并未曾像人們想象那樣得到迅速的發(fā)展，目前生產廠家僅有4～5家，即J&E Hall（英國霍爾）、McQuay（美國麥克維爾國際）、DaiKin（日本大金）、MITSUBISHI ELECTRIC（三菱電機）、美國Vilter等。
究其原因：
（1）單螺桿的發(fā)展時間較雙螺桿為短，星輪結構和材料只有少數(shù)廠家掌握；
（2）由于吸排汽通道阻力較大，壓力損失較雙螺桿多，同時高低壓腔內泄露線較長，所以壓縮效率并不比雙螺桿高。但是單螺桿在轉子受力均衡、軸承壽命，尤其是振動和噪聲低上是它的突出優(yōu)點，因此在近十年內單螺桿機將得到充分的發(fā)展。
單螺桿主要技術發(fā)展現(xiàn)狀為：
（1）大尺寸滾動軸承設計壽命達100,000小時；
（2）高強度增強纖維星輪材料減少磨損；
（3）受力平衡原理有利于振動可以忽略，噪聲水平極低；
（4）除提高轉子加工精度外，轉子嚙合面特殊涂層處理，以消除表面微小凸凹，滑動性能得以改進；
（5）半封閉單螺桿采用：壓差供油至軸承及壓縮腔，同時少量冷媒噴射壓縮部分，并與油混合以降低粘性阻力，以克服因密封功能下降造成的容積效率降低以及由于內壓提高引起的功率增加；殼體采用雙層結構和加強筋，將熱應力和壓力的變形降為最低限度；能量調節(jié)采用氣體壓力驅動滑閥進行分段調節(jié)；采用 粘度和粘度指數(shù)均優(yōu)于礦物油的合成油。
目前，螺桿式壓縮機應用越來越廣泛，各種開啟式和半封閉式螺桿壓縮機已形成系列，近幾年又出現(xiàn)全封閉系列螺桿壓縮機。雙螺桿壓縮機簡稱螺桿壓縮機，由兩個轉子組成，而單螺桿壓縮機由一個轉子和兩個星輪組成，它們制冷和制熱的輸入功率范圍已發(fā)展到10-1000KW，基于螺桿式和單螺桿式壓縮機一系列優(yōu)點，其研究和開發(fā)領域十分廣泛，性能優(yōu)化潛力大. |
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