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  螺杆式冷水机组的发展历史及趋势
     
 

  螺杆式制冷压缩机是一种容积型回转式压缩机,由于其高效、耐久、结构紧凑和对负载进行平稳调节的特点,兼有了活塞式压缩机和离心式压缩机二者的优点,从而逐渐在活塞式和离心式之间找到自己的位置,并在一定冷量范围内有加速取代活塞式和离心式制冷压缩机的趋势,在食品冷冻、冷藏、制冰、民用及商用空调、工业制冷等领域广泛得到应用。
  螺杆式制冷压缩机从压缩机理上可分为:双螺杆(twin screw)和单螺杆(single screw)。
  螺杆式制冷压缩机从型式上可分为:开启式、半封闭式、全封闭式三种。

 

历史及背景
  同离心式制冷机组相比,螺杆式压缩机组的发展较晚。
  ■1934年瑞典皇家工学院教授Lysholm(里斯曼)发明第一台双螺杆式气体压缩机。
  ■从60年代开始,喷油双螺杆机组应用于制冷机组。瑞典SRM公司(双螺杆)首先发明双边不对称型线螺杆,使螺杆机效率大大提高。
  ■1960年法国人Zimmern(辛麦恩)(单螺杆)发明单螺杆的新结构。1962年试制出第一台样机。
  ■70年代初,荷兰GRASSO(格拉索)制成第一台单螺杆制冷压缩机。
  ■1972年,日本开始生产单螺杆空气压缩机。
  ■1982年,开始生产单螺杆制冷压缩机。

 

螺杆机在中国的发展情况:
  ■1975年,由上海第一冷冻机厂完成我国第一台氨喷油双螺杆制冷压缩机制造。
  ■1976年,大连冷冻机厂成功设计制造我国第一台单机双级螺杆式制冷压缩机。
  ■1986年,武汉冷冻机厂开发了XBY齿型的新型单边不对称圆弧齿型。进一步提高了国产螺杆制冷压缩机水平。
  ■90年开始,国外著名厂商进入我国,在螺杆机方面进行多家合资生产。其中有:
  中美合资:上海一冷-开利 23XL系列空调用螺杆冷水机组
  中日合资:烟台荏原 螺杆模块式冷(热)水机组
  中美合资:烟台顿汉布什 空调用全封闭螺杆冷水机组
  中美合资:武汉麦克维尔 WHS系列R22,R134a单螺杆冷水机组
  中美合资:江阴特灵 RTHB系列螺杆冷水机组
  中美合资:无锡约克 YS、YCWS系列螺杆冷水机组
  中日合资:1998年 大冷-前川 单机双级双螺杆压缩机组
  中日合资:1998年 大金-三石 CUW系列单螺杆冷水机组
  中国台湾地区的复盛在上海设厂生产双螺杆制冷压缩机。

 

螺杆机的技术发展趋势:


  在经历了二十多年的从开发到发展的过程,螺杆机已取得相当的成就。螺杆式制冷压缩机由于没有进排气阀片、运动部件及易损件少,使它具有20,000到50,000小时的运转周期,甚至可达100,000小时。据瑞典STAL公司统计:螺杆式制冷压缩机的零件数只为活塞式的1/10;在3,000小时运转期间,活塞式的故障为螺杆式的10倍;在12,000小时运转期间,活塞式的故障为螺杆式的4倍;螺杆式的振幅为活塞式的1/5;螺杆式对压缩湿行程不敏感,安全可靠。


  目前在双、单螺杆压缩机技术发展上主要表现为:
  1、中间补气的经济器系统的研究及推广应用;
  2、压缩机内容积无级调节;
  3、高效率新型线的开发应用。


  在制冷空调领域内,首先应用的是开启式螺杆压缩机,在经历了七十年代大发展时期后,由于制冷装置的应用普及和以改善部分负荷特性的多机组化的发展趋势,螺杆机在中、大型机保持稳步发展的同时,中、小型机尤其是半封闭式及全封闭式螺杆压缩机已得到了市场的广泛重视和青眯。我们认为,下一步螺杆机的发展走势将是在进一步发挥螺杆机的传统固有技术优势,积极开发和利用新技术的基础上,扬长避短,从而在正拥有广阔市场的往复机制冷容量范围内开拓中小型螺杆压缩机的销售市场。


  (一)双螺杆压缩机以瑞典SRM型线系列为主导,先后经历SRM非对称型线、对称型线、又非对称型线、X、Sigma(5:7)、GHH(5:6)、SRM-D-a、b等型线,以后各公司又开发自己的专利型线。
  除上述所提及的新齿形的发展外,目前双螺杆主要发展趋势为:
  1、转子加工精度的提高和质量稳定性;
  2、开启式双螺杆机在结构和应用上的不足已引起厂家和市场的重视;
  3、重量级滚动轴承的应用,以提高主机运转寿命和为压缩机小型化、封闭化提供必要条件;
  4、合成冷冻机油的应用;
  5、压缩机结构更趋合理和紧凑。
  目前大约有37家公司生产双螺杆机,基本分布在亚洲(日、韩、中、台)、北美洲(美)和欧洲,主要制造厂家有Hitachi(日立),Dunham-Bush(顿汉-布什),Trane(特灵),York(约克国际Frick),Carrier(开利)、KOBELOO  (神户制钢所)、Mycom(前川)、Bitzer(德国比策尔)、SABROE(丹麦萨布罗)、Refcomp(意大利莱富康)、Century(韩国庆元世纪)、Fusheng(台湾复盛)、Hanbell(台湾汉钟)等。 
  目前采取5:6齿数比的约有15家,采取5:7齿数比约有2家、采取6:8齿数比有1家、其余均为4:6齿数比。


  (二)1960年法国人辛麦恩(Zimmern)发明了单螺杆压缩机的基本原理,1962年试制出第一台空气压缩机样机,1972年法国别儒(Peugeot)汽车制造公司、美国芝加哥风动工具公司(Chicago pneumatic tool Co.)研制成单螺杆式空气压缩机。1975年荷兰格拉索(Grasso)公司制造了第一台单螺杆制冷压缩机MS10,  并在同年第14次国际制冷学会展出。
  早期人们曾经认为单螺杆具有双螺杆的一切优点,并且具有受力平衡,轴承负载小,转子啮合面不受力,星轮可采用润滑性能良好的有机材料,从而噪声及振动小,没有双螺杆的漏气三角形通道等特点,故认为单螺杆效率应比双螺杆高出5~7%。但在经历二十年后,单螺杆并未曾像人们想象那样得到迅速的发展,目前生产厂家仅有4~5家,即J&E Hall(英国霍尔)、McQuay(美国麦克维尔国际)、DaiKin(日本大金)、MITSUBISHI ELECTRIC(三菱电机)、美国Vilter等。 
  究其原因:
  1、单螺杆的发展时间较双螺杆为短,星轮结构和材料只有少数厂家掌握;
  2、由于吸排汽通道阻力较大,压力损失较双螺杆多,同时高低压腔内泄露线较长,所以压缩效率并不比双螺杆高。但是单螺杆在转子受力均衡、轴承寿命,尤其是振动和噪声低上是它的突出优点,因此在近十年内单螺杆机将得到充分的发展。 
  单螺杆主要技术发展现状为:
  1、大尺寸滚动轴承设计寿命达100,000小时;
  2、高强度增强纤维星轮材料减少磨损;
  3、受力平衡原理有利于振动可以忽略,噪声水平极低;
  4、除提高转子加工精度外,转子啮合面特殊涂层处理,以消除表面微小凸凹,滑动性能得以改进;
  5、半封闭单螺杆采用:压差供油至轴承及压缩腔,同时少量冷媒喷射压缩部分,并与油混合以降低粘性阻力,以克服因密封功能下降造成的容积效率降低以及由于内压提高引起的功率增加;壳体采用双层结构和加强筋,将热应力和压力的变形降为最低限度;能量调节采用气体压力驱动滑阀进行分段调节;采用  粘度和粘度指数均优于矿物油的合成油。

 

 
     

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