微型壓縮機

微型壓縮機是指製冷量小於1KW的製冷壓縮機,如圖 1所示,具有迷你的體積、輕巧的重量和超強的耐久力;工作安靜,幾乎沒有振動;能耗很低,可以使用電池、車載電源、民用電網、太陽能等供電;具有穩定的輸出、精確的控制以及優越的適應性,能夠很好滿足各類要求移動便攜的微型熱管理系統的需求。 壓縮機是製冷系統的核心,其能力和特徵決定了製冷系統的能力和特徵。微型壓縮機具有體積小、重量輕、高功率、低能耗、工作安靜無振動、可變頻和易於精確控制等特點,可以說是專為尖端製冷系統量身定做的,也是極為理想的移動或者便攜的小型熱管理系統的首選。微型壓縮機可廣泛用於空氣調節裝置、水冷裝置、商業冷藏裝置的製冷單元,目前,其主要套用範圍包括攜帶型製冷系統、食品冷卻系統、微型冷藏系統、溫控裝運容器、電子製冷系統、醫療成像系統、迷你冷卻水系統等。

基本原理

圖 2 微型壓縮機的基本結構圖 2 微型壓縮機的基本結構

圖 2是微型壓縮機的基本構成,由滾動活塞、氣缸體、花瓣及其背部的彈簧、偏心輪軸和氣缸兩端蓋等

主要零件組成。從圖中可以看出,汽缸內缸與滾動活塞均呈圓形,氣缸體上開有吸氣、排氣孔口。排氣孔口之上裝有簧片排氣閥,氣缸內安裝有帶心拐的偏心輪軸(即壓縮機的主軸)。偏心輪軸的鏇轉中心與氣缸內孔的圓心重合,滾動活塞安裝在偏心拐上,即滾動活塞與偏心拐同心,使得滾動活塞外表面與氣缸內表面相切(實際上由於間隙的存在,在相切處兩者並未接觸),於是氣缸內表面與滾動活塞外表面之間形成一個月牙形空間,它的兩端被氣缸蓋封著,構成壓縮機的工作腔。在氣缸的吸氣、排氣孔口之間開一個徑向槽,槽內裝有能來回滑動的擋板(簡稱滑板),滑板背部裝有彈簧,靠彈簧力(有時還作用有氣體或潤滑油的壓力)滑板端部緊緊壓在滾動活塞外表面上,將月牙形空間分成兩部分:與吸氣孔口相通的部分成為吸氣腔:在排氣孔口一側的部分成為壓縮腔,排氣孔口設定有排氣閥,在壓縮工質達到一定壓力時,排氣閥打開,實現壓縮完畢的工質的排出,至此,一個完整的壓縮循環完成。

圖 3是微型壓縮機的工作原理,當偏心輪軸由原動機驅動繞氣缸中心連續鏇轉時,吸氣腔、壓縮腔的容積周期變化,於是就實現了吸氣、壓縮、排氣及余隙膨脹等工作過程。具體如下:當滾動活塞位於a所示位置,同時左側工作腔開始吸氣,右側工作腔開始壓縮;位於b所示位置,左側工作腔吸氣行程完成一半,右側工作腔壓縮行程完成大半;位於c所示位置,左側工作腔吸氣行程繼續,右側工作腔壓縮工質壓力達到要求,開始排氣;位於d所示位置,左側工作腔吸氣行程繼續,右側工作腔排氣結束;位於e位置,左側工作腔吸氣行程結束,即將進入壓縮行程,右側工作腔即將與左側連通,進入吸氣行程;至此,微型壓縮機完成一個完整的壓縮循環,期間各個位置的左、右工作腔狀態說明詳細見表 1。

表 1 微型壓縮機工作過程狀態說明

位置 a b c d e
左側狀態 吸氣 吸氣 吸氣 吸氣 吸氣結束
右側狀態 壓縮 壓縮 排氣開始 排氣結束 與左側連通

圖 4是一款典型的微型壓縮機的結構圖。

圖 3 微型壓縮機的工作原理圖 3 微型壓縮機的工作原理

優勢

運行平穩:微型壓縮機中,對於某一個工作腔而言,氣體工質的吸入、壓縮和排除是在偏心輪軸轉動兩周內完成的,但是由於滾動活塞和滑板組成左右兩側的工作腔,吸氣、壓縮及排氣過程是同時進行的,那么對於整個壓縮機而言,偏心輪軸每轉中仍完成一個有效的工作循環,可以使得運行平穩。

效率較高:微型壓縮機中,吸氣、壓縮及排氣過程是在滑板兩邊的工作腔中同時進行,不需要吸氣閥門,也不需要額外的吸排氣消聲器,降低了吸排氣過程中的流動阻力損失,其指示效率一般比往復式活塞壓縮機高30%-40%。

圖 3 微型壓縮機的工作原理圖 3 微型壓縮機的工作原理

結構緊湊:微型壓縮機是由圓筒形氣缸和作迴轉運動的滾動活塞相互配合而直接進行鏇轉壓縮,不需要將鏇轉運動轉化為往復運動的運動轉換機構,其零部件少,尤其是易損

件少,結構簡單,體積小,重量輕,比一般往復活塞壓縮機的零件少1/3,體積小40%-50%,重量約輕一半。

無刷電機驅動:微型壓縮機由直流無刷電機作為原動機,無刷直流電機具有回響快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能,易於實現微型壓縮機的變轉速變頻控制,並且可以使用電池、車載電源、民用電網、太陽能等供電,增強了系統的適應性。

套用

壓縮機是製冷系統的核心,其能力和特徵決定了製冷系統的能力和特徵。微型壓縮機具有體積小、重量輕、高功率、低能耗、工作安靜無振動、可變頻和易於精確控制等特點,可以說是專為尖端製冷系統量身定做的,也是極為理想的移動或者便攜的小型熱管理系統的首選。微型壓縮機可廣泛用於空氣調節裝置、水冷裝置、商業冷藏裝置的製冷單元,目前,其主要套用範圍包括攜帶型製冷系統、食品冷卻系統、微型冷藏系統、溫控裝運容器、電子製冷系統、醫療成像系統、迷你冷卻水系統等。

代表性的公司

目前有美國ASPEN,研發了全球最小的製冷壓縮機。

Aspen微型壓縮機Aspen微型壓縮機

Aspen微形封閉轉子式壓縮機性能參數:

型號:14-24-000X

製冷劑: R-134a

電機:無刷電機

油的型號:POE RL 68H

排氣量:1.4CC

重量:590克

尺寸:56mm(直徑)X 78mm (高)

電流:1A – 9.5A

最大電流:9.5A (正常為5A)

電壓:20 - 28V

蒸發溫度:-18°C ~ 24°C

冷凝溫度:27°C ~ 71°C

適用環境溫度:-30°C ~ 60°C

最高承受溫度:130°C

轉速:1800-6500rpm

壓縮機安裝

安裝場所之選定最為工作人員所忽視。往往壓縮機購置後就隨便找個位置,配管後立即使用,根本沒有事前的規劃。殊不知如此草率的結果,卻形成日後壓縮機故障維修困難及 壓縮空氣品質不良等的原因。所以選擇良好的安裝場所乃是正確使用空壓系統的先決條件。

1.須寬闊採光良好的場所,以利操作與檢修。

2.空氣之相對濕度宜低,灰塵少,空氣清淨且通風良好。

3.環境溫度須低於40℃,因環境溫度越高,則壓縮機之輸出空氣量愈少。

4.如果工廠環境較差,灰塵多,須加裝前置過濾設備。

5.預留通路,具備條件者可裝設天車,以利維修保養。

6.預留保養空間,壓縮機與牆之間至少須有70公分以上距離。

7.壓縮機離頂端空間距離至少一米以上。

二.配管,基礎及冷卻系統注意事項

1.空氣 管路之配管注意事項

(1)主管路配管時,管路須有1°~2°之傾斜度,以利管路中的 冷凝水排出。

(2)配管管路之 壓力降不得超過壓縮機設定壓力之5%,故配管時最好選用較大的管徑。

(3)支線管路必須從主管路的頂端接出,避免管路中的凝結水下流至用氣設備中,壓縮機空氣出口管路最好應有單向閥。

(4)幾台壓縮機串聯安裝,須在主管路末端加裝球閥或自動排水閥,以利冷凝水排放。

(5)主管路不要任意縮小,如果必須縮小或放大管路時須使用漸縮管,否則在接頭處會有混流情況發生,導致大的 壓力損失,也影響管路的使用壽命。

(6)壓縮機之後如果有儲氣罐及乾燥機等淨化 緩衝設施,理想之配管應是壓縮機+儲氣罐+前 過濾器+乾燥機+後過濾器+精過濾器。如此儲氣罐可將部分的冷凝水濾除,同時儲氣罐亦有降低氣體排氣溫度之功能。較低溫度且含水量較少之空氣再進入乾燥機,可減輕乾燥機或過濾器之負荷。

(7)若系統之空氣用量很大且時間很短,瞬時用氣量變化很大,宜加裝一儲氣罐作為緩衝之用(其容量應大於或等於最大瞬時氣量的20%),這樣可以減少壓縮機組頻繁載入或卸荷的次數,減少控制元件動作次數,對保持壓縮機的運行可靠性有很大的益處。一般情況下,可選擇容量為排氣量20%的儲氣罐。

(8)系統壓力在1.5MPa以下的壓縮空氣,其輸送管內之流速須在15m/sec以下,以避免過大的壓力降。

(9)管路中儘量減少使用彎頭及各類 閥門,以減少壓力損失。

(10)理想的配管是主管線環繞整個廠房,如此在任何位置均可獲得雙方面的壓縮空氣。如在某支線用氣量突然大增時,可以減少壓力降。且在環狀主幹線上配置適當之閥門,以便檢修切斷之用。

2.基礎

(1)基礎應建立在硬質的地坪上,在安裝前須將基礎平面整水平,以避免壓縮機產生震動而引起噪音。

(2)壓縮機如裝在樓上,須做好防振處理,以防止振動傳至樓下,或產生共振,對壓縮機及大樓本身均有安全上的隱患。

(3) 螺桿式壓縮機所產生的振動很小,故不需做固定基礎。但其所放置之地面須平坦,且地下不可為軟性土壤。壓縮機底部最好鋪上軟墊或防震墊,以防止振動及噪音。

3.冷卻系統

(1)當您選用風冷式壓縮機時,要考慮其通風環境。不得將壓縮機安放在 高溫設備附近,以避免壓縮機吸入高溫大氣導致排氣溫度過高而影響機組的正常運行。

(2)當使用條件限制壓縮機安裝在較小的密閉空間內時,須加裝抽、排風設備,以便空氣流通循環,其抽、排風設備的能力須大於壓縮機冷卻風扇的排 風量,而且抽風進口位置要適合壓縮機熱排風出口位置。

三。壓縮機的安裝應遵循當地的有關法律法規,並嚴袼遵守以下規定:

1、壓縮機應採用承重能力大於機組重量的起重設備進行吊運,吊運速度、加速度應限制在許可的範圍之內。

2、儘量把壓縮機安裝在涼爽、乾淨、通風良好的地方,保證壓縮機吸入的空氣潔淨及水分含量最小。

3、壓縮機吸入的空氣不允許含有可燃氣體及腐蝕性氣體,以免可能引起爆炸或內部鏽蝕。

4、風冷型機器最好應有排風扇或導風管將熱風導出室外,避免熱|考試|大|風循環到進 風口。

5、壓縮機污水、廢油的排放應遵守當地環保部門的規定。

6、本機器使用為三相交流電源380V、50Hz,引導壓縮機的供電線必須與其功率匹配並安裝空氣開關、熔斷絲等安全裝置,為確保 電器設備的可靠安全,必須可靠接地。

四。調試和運行(特別注意!)

1、新機調試,必須由本公司指定或認可的調試人員進行;

2、開機前應確認機組內無人,並檢查是否有遺留物品和工具,關上機組門;開機時應先通知機組周圍人員注意安全;

3、試運轉時,嚴格檢查壓縮機的運轉方向,當發現反轉應立即停機,切斷電源,把三相線任何兩根對調再重新開機,否則會損壞壓縮機(每次工廠電源檢修須注意!)

4、壓縮機不能在高於 銘牌規定的排氣壓力下工作,否則會導致 電機過載而燒壞;

5、當壓縮機處於 遠程控制時,機器隨時可能啟動,應掛牌提醒;

6、當壓縮機發生故障或有不安全因素存在時,切勿強行開機,此時應切斷電源,並作出顯著標記。

五。維護維修

壓縮機的維護維修必須在有資格人員的指導下進行

1、壓縮空氣和電器都具有危險性,檢修或維護保養時應確認電源已被切斷,並在電源處掛“檢修”或“禁止開閘”等警告標誌,以防他人合閘送電造成傷害;

2、停機維護時必須等待整部壓縮機冷卻後及系統壓縮空氣安全釋放,且維護人員儘可能避開壓縮機系統中的任何排氣口,關閉相應隔離閥;

3、清洗機組零部件時,應採用無腐蝕性安全溶劑,嚴禁使用易燃易爆及易揮發清洗劑;

4、壓縮機運行一段時間後,須定期檢驗 安全閥等保護系統,確保其靈敏可靠,一般每年檢驗一次;

5、壓縮機的零配件必須是正廠提供,其螺桿油必須為本公司指定 螺桿壓縮機專用油,並且兩種品|考試|大|牌的油嚴禁混用,否則會引起系統集焦造成重大事故。

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