冷压缩机润滑系统和润滑油.ppt
School of Power Engineering,Chongqing University,第七节润滑系统和润滑油,School of Power Engineering,Chongqing University,减少摩擦 使摩擦表面(即轴与轴承、活塞环与气缸壁等运动部件接触面)被油膜分隔，形成液体摩擦或半干摩擦，降低压缩机的摩擦功、摩擦热和零件磨损，提高压缩机的机械效率，增加压缩机的可靠性和耐久性。带走摩擦热和磨屑密封 润滑油充满活塞与气缸间隙和轴封的摩擦表面之间，增强了密封作用。向能量调节装置供油,润滑的作用,润滑是压缩机中的重要问题之一，它不仅影响压缩机的性能指标，且与压缩机寿命、可靠性、安全性直接相关。,School of Power Engineering,Chongqing University,飞溅润滑利用运动零件的机械作用，将润滑油送至需要的摩擦表面。一方面在连杆大头下端装设甩油勺，将曲轴箱中的油甩向气缸镜面，润滑活塞与气缸壁之间的摩擦表面；另一方面，在电动机一端的轴上装有甩油盘，将油甩起并收集在电动机侧端盖的集油小室上，通过曲轴中的油道，润滑主轴承和连杆轴承。润滑油循环量少，又难以控制，润滑效果较差。另外因油压低，无法装设过滤器，所以润滑油容易污脏，加剧摩擦零件的磨损。但由于没有油泵，系统简单，仍被小型开启式和半封闭式压缩机广泛采用。压力润滑利用油泵产生一定的油压，通过输油通道将润滑油送到各摩擦表面。由于油压稳定，不仅可对润滑油进行过滤，而且油量可保证摩擦表面更好地冷却，可降低压缩机的工作噪声(因飞溅润滑系统中，当旋转机构在击油时要产生噪声)，提高机器的寿命和可靠性。我国中小型制冷压缩机系列中广泛采用此方式。根据油泵作用力的方式，压力润滑有齿轮油泵和离心油泵润滑两种。,一、制冷压缩机的润滑方式,School of Power Engineering,Chongqing University,齿轮油泵(gear oil pump)润滑系统(图3-113)曲轴箱中的润滑油经过粗滤油器滤去杂质，被齿轮油泵吸入，提高压力后经精过滤器，然后分成三路：一路进入曲轴后端，润滑主轴颈及相邻的一个曲柄销，并通过连杆杆身中的油孔输送到连杆小头，润滑小头轴承；一路进入轴封室，润滑和冷却轴封摩擦面，然后从主轴颈上的油孔流入曲轴内的流道，润滑另一端主轴承和相邻的一个曲柄销，再由连杆杆身中的油孔输向连杆小头；最后一路经油压分配阀进入输气量调节机构的控制系统。各路润滑油最后流回曲轴箱，供循环使用。此外，有的曲轴箱内还装有润滑油冷却器，保证润滑油的温度在规定的正常温度范围之内。离心油泵(centrifugal oil pump)润滑系统广泛应用于小型全封闭式制冷压缩机中。由于此类压缩机偏心轴普遍为垂直安装，故可利用轴的下端做成偏心油道来作为泵油机构。油从底部经过滤网进入立轴中的偏心孔道，在离心力作用下，沿径向小孔和纵向孔道输送至主轴承和连杆轴承处。主轴中钻有两个偏心孔道，一个通向主轴承，一个通向连杆轴承。在主轴颈上开有交叉的油槽，一方面起布油作用，另一方面保证压缩机在正、反向旋转时都能正常供油。,压力润滑系统,School of Power Engineering,Chongqing University,油泵(oil pump)（外啮合齿轮油泵，月牙形齿轮油泵，内啮合转子油泵）滤油器(oil filter)油冷却器(oil cooler)油压调节阀（oil pressure regulate valve）油压继电器(oil pressure relay)油压表(oil pressure meter),压力润滑设备,School of Power Engineering,Chongqing University,1.润滑油的特性粘度（润滑油粘度随温度而变，冷冻机油的粘度值是指在40时的数值。粘度过大或过小都是不利的。粘度过大会增加摩擦功率和摩擦热，而粘度过小又难以建立起所需油膜，使润滑性能恶化。使用不同制冷剂的压缩机对润滑油粘度的要求不同。粘度大小通常以运动粘度表示，单位：m2/s。）与制冷剂的相溶性（影响蒸发器形式、回油措施、油分离器设置等。）低温下的流动特性（倾点：油品在试验条件下能够连续流动的最低温度。）酸值（润滑油中含酸类物质会引起材料腐蚀。）闪点（表明润滑油的挥发性，应比排气温度高2535，以免燃烧和结焦。）化学稳定性和对系统中材料的相容性含水量、机械杂质（冰堵、脏堵、镀铜现象）电击穿强度（反映润滑油的绝缘性能）,二、润滑油,2.润滑油的品种及其选用（表3-33-5）镀铜现象：含水的润滑油和氟利昂制冷剂的混合物能够溶解铜。当溶解铜的润滑油混合物与钢或铸铁零件接触时，被溶解的铜又会析出，沉积在钢、铁零件表面上，形成铜膜。,School of Power Engineering,Chongqing University,迁移现象制冷剂在系统内流动，与润滑油相溶；制冷剂与油处于平衡状态时，其在油中溶解量随油温和压力而变。压力愈高，制冷剂的溶解量愈多；温度愈高，溶解量愈少；制冷剂在系统不同部位时，其溶解量不同，有时溶入较多，有时从油中逸出，产生制冷剂在油中的迁移现象。,三、制冷和热泵系统中的制冷剂迁移现象及其对润滑系统工作的影响和对策,（制冷剂的质量成分）,School of Power Engineering,Chongqing University,分层现象油与制冷剂的混合液随温度降低将出现分层现象。混合液开始分层的最高温度称临界溶解温度（A点温度）。位于分层区内的混合液存在两种液相，部分混合液中油含量提高，积存在膨胀阀和蒸发器上，使制冷剂性能下降，为此应减少进入蒸发器的润滑油量。,图3-120 R22与粘度等级为32的润滑油的溶解度曲线,注：图中曲线为混合溶液的分层分界线，曲线以下区域为分层区。,（油的质量成分）,School of Power Engineering,Chongqing University,制冷剂在油中溶解度变化影响油的粘度。最大粘度决定回油好坏。在设计管道时，应以最大粘度为依据确定管内气体流速及管径。,School of Power Engineering,Chongqing University,第八节输气量调节,School of Power Engineering,Chongqing University,输气量调节的原因 当外界条件或被冷却对象负荷发生变化时，为了既保持室内所需低温，又实现经济运行，必须根据外界条件变化调节压缩机的输气量(产冷量)，使其和外界负荷相适应。毛细管节流：停机后，压力自动平衡。膨胀阀节流：停机后，高压侧和低压侧压力不平衡。调节方式压缩机的间歇运行旁通调节和顶开吸气阀调节关闭吸气通道的调节变速调节起动卸载,School of Power Engineering,Chongqing University,一、压缩机的间歇运行,原理：当室温降到规定温度的下限时，通过温度继电器或低压压力继电器，使压缩机停止运行，室内温度开始回升，当温度升高到超过规定温度的上限值时，上述控制器件又将压缩机的电路接通，压缩机重新启动运行（双位控制）。实质：将压缩机在运行时产生的制冷量与被冷却空间在全部时间内所需制冷量平衡（即压缩机在一个开、停周期内的平均输气量(制冷量)和室内负荷相适应。适用范围：功率小于10kw的小型制冷设备，如冰箱、房间空调器等。,School of Power Engineering,Chongqing University,原理使吸、排气腔连通，压缩机排气直接返回吸气腔，实现输气量调节。方式内部旁通外部旁通,二、旁通调节,正常运转,电磁阀关闭止回阀打开,活塞向右,School of Power Engineering,Chongqing University,旁通调节输气量时,电磁阀开启止回阀关闭,活塞左移,School of Power Engineering,Chongqing University,School of Power Engineering,Chongqing University,原理调节机构将压缩机吸气阀片强制顶离阀座，使吸气阀始终处于开启状态。压缩机吸气时，低压蒸气从吸气阀吸入压缩过程中，因压力无法升高，排气阀始终处于关闭状态，低压蒸气通过吸气阀重新回到吸气腔，使该气缸输气量为零，达到输气量调节目的。可实现压缩机空载起动及调节制冷能力，目前我国缸径在70mm以上的高速多缸制冷压缩机广泛采用。方式A.高压直接顶开（图3-123）B.油缸拉杆顶开机构（图3-124）,三、顶开吸气阀调节,School of Power Engineering,Chongqing University,油缸拉杆顶开机构的控制,手动控制（采用压力油分配阀）将手柄置于不同位置，使分配阀中的隔板处于不同状态，改变通往调节机构的油路系统。自动控制（采用自动能量控制阀）以蒸发压力(即吸气压力)的变化为感应讯号自动控制卸载机构动作。（当外界负荷小于制冷机产冷量时，室温降低，蒸发压力减小，压力讯号接受器感受此变化，发出指令使能量控制阀朝压缩机制冷量减少的方向动作(即部分卸载)，直到压缩机提供的冷量与外界热负荷基本相适应为止。反之，如外界负荷增大，蒸发压力增加，自动控制阀将控制卸载机构朝气缸投入正常工作的方向动作。）,四、关闭吸气通道调节,电磁阀断电，铁芯落下，卸载活塞上部充满来自吸气腔的低压气体，卸载活塞被弹簧顶起，吸气通道开通。,正常工作：,School of Power Engineering,Chongqing University,电磁阀通电，铁芯向上，卸载活塞上部充满高压气体，被压下，堵住吸气通道，吸气通道关闭。,卸载时：,4、关闭吸气通道调节,关闭吸气通道,School of Power Engineering,Chongqing University,School of Power Engineering,Chongqing University,五、变速调节,有级变速调节 通过改变电动机的极对数实现(变极调速)。（如双速压缩机，其电动机可以2极或4极运转，2/4极对应的同步转速分别是3000转/分-1500转/分，可达到转速减半目的。n=60 f/p 其中，f 为电机定子绕组中的电流频率；n 为电机的转速；p 为极对数。）无级变速调节 通过改变输入电动机的电源频率改变电动机转速（变频调速）。变频技术开发需解决的技术问题：润滑系统及气阀的可靠性、变频器生产和成本等。,School of Power Engineering,Chongqing University,六、起动卸载,目的：降低起动时电动机的负荷半封闭式压缩机的卸载装置（图3-128）刚起动时，润滑油的油压未达要求数值，液压活塞、弹簧和截止阀动作，使吸气腔与排气腔连通，实现起动卸载；电动机短时运转后，油压上升至规定数值，截止阀关闭，排气腔与吸气腔不直接连通，排气进入冷凝器。采用油泵供油润滑的开启式压缩机顶开吸气阀片法配有毛细管的小型全封闭式压缩机起动前吸、排气压力已通过毛细管自动平衡，达到起动卸载目的。,School of Power Engineering,Chongqing University,调节方式比较,关闭吸气通道法优点明显，但关键要防止泄漏。若出现泄漏，气体进入气缸，由于这时气缸中压力比高，迅速导致压出的泄漏气体温度异常高，使压缩机排气温度和润滑油温度上升。,第九节总 体 结 构,School of Power Engineering,Chongqing University,一、各种典型总体结构,开启式 曲轴功率输入端伸出机体外，通过传动装置（联轴器或皮带轮）和原动机相连接。曲轴伸出部位装有轴封装置，防止泄漏。半封闭式 机体和电动机的外壳铸成一体，电动机转子直接装在压缩机曲轴的悬臂部分，不需轴封和联轴器，机体密封面以法兰连接。全封闭式 电动机和压缩机装在一个机壳内，共用一根主轴，上、下机壳焊封。,School of Power Engineering,Chongqing University,开启式制冷压缩机的特点,原动机独立于制冷系统之外:可用普通电机和使用其它原动机如汽车中的内燃机.适用于NH3和汽车等场合，需要轴封装置,制冷剂易向外泄漏,空气向内泄漏。机体布置:气缸机体和曲轴箱体铸造成一体,装配精度提高,设置气缸套,易更换和修配，多缸布置,动力平衡性好。气阀的布置:吸气阀布置在气缸套凸缘上,可冷却气缸体，实现顶开吸气阀片的输气量调节。与排气阀分开布置,可增加气阀流通面积。润滑方式:压力润滑。,School of Power Engineering,Chongqing University,开启式制冷压缩机,排气阀用弹簧压在气缸套上：1、壁面了使用螺栓将排气阀紧固在气缸套上产生的机构和尺寸方面的困难2、缓解液击产生的危害。,当液击发生时，缸内气体压力迅速上升，克服作用于排气阀上的弹簧力，排气阀脱离气缸套，液体从排气阀与气缸间的缝隙泄出，缸内压力下降。当压力降至一定数值后，排气阀又回落至缸套上。,School of Power Engineering,Chongqing University,12缸W形压缩机,压缩机共有12个气缸，四个曲柄销，每个装三根连杆。用三个支撑保证曲轴的刚度,School of Power Engineering,Chongqing University,产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式,应用领域：汽车空调,滑履,滚珠,斜盘,Chongqing University,产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式,主轴：压缩机主轴由带轮通过离合器带动。当车内温度超过设定值，离合器线圈通电，离合器吸合，压缩机工作。当车内温度低于设定值，离合器线圈断电，离合器大开，主轴停止工作。,School of Power Engineering,Chongqing University,产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式,驱动机构：1、主轴带动滑履、滚珠传递作用力，活塞作往复运动。斜盘转动一圈，几个气缸各完成一个循环，因此输气量大。2、省去了连杆，结构紧凑,School of Power Engineering,Chongqing University,产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式,压缩机的润滑：1、经过油泵加压后输送至各摩擦表面。2、通过斜盘旋转时产生的离心力将沾在斜盘表面的润滑油飞溅至所需要的润滑点。,School of Power Engineering,Chongqing University,半封闭式制冷压缩机,半封闭制冷压缩机的电动机和压缩机装在同一机体内并共用一根主轴，因而不需要轴封装置，避免了轴封处的制冷剂泄漏。半封闭式制冷压缩机的机体在维修时仍可拆卸，其密封面以法兰连接，用垫片或垫圈密封。这些密封面为静密封，但难免会有所泄漏。,School of Power Engineering,Chongqing University,半封闭式制冷压缩机,低温吸气冷却电机,特点:机体结构:压缩机与电机共机体和共主轴,但气缸体与电机室设有结合面,易于修理又减少了泄漏.,结合面,电机和气缸体的冷却方式:低温吸气冷却。适用于制冷量和输气量大的空调和中温压缩机,润滑方式:使用液压油泵强制润滑,School of Power Engineering,Chongqing University,另一种半封闭式压缩机,特点:机体结构:压缩机与电机共机体和主轴(偏心轴),整体式连杆大头,平顶活塞,无输气量调节装置。,甩油盘,溅油勺,电机的冷却方式:机体外表面的散热肋片,不适用于较大功率的压缩机。,润滑方式:采用飞溅润滑和离心供油两种方式联合润滑,School of Power Engineering,Chongqing University,单机双级半封闭制冷压缩机,来自蒸发器的制冷剂经吸气管过滤器进入低压缸，压缩后与具有中间压力的低温制冷剂两相流混合，低压缸排气降温，混合后的制冷剂流经电动机，对它进行冷却后进入高压缸，压缩后排入油分离器中，分离出来的润滑油从回油管道返回曲轴箱，高压气体流向冷凝器,School of Power Engineering,Chongqing University,全封闭制冷压缩机,特点：是将压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表上看只有压缩机进、排气管和电动机引线。维修时需剖开机壳，维修后再重新焊接，一般要求全封闭式制冷压缩机有1015年的使用期，该期限内不必拆修。,School of Power Engineering,Chongqing University,滑槽式全封闭制冷压缩机,1、压缩机上有两个按90o角度布置的滑槽，带动四个活塞。2、吸气阀安装在活塞顶部，排气阀安装在气缸盖上。气阀布置属于顺流式。,优点：1、由于采用了滑槽结构，气缸上的侧向力小，活塞与气缸之间的摩擦损失小。2、吸排气阀的顺流布置有利于提高气阀的通流面积，提高压缩机的输气量。3、十字型布置的四个气缸使得结构更加紧凑。,School of Power Engineering,Chongqing University,二、多机组合机组和模块化机组的特点,往复式制冷压缩机需要与冷凝器、蒸发器、节流元件以及其它附属件配套，才能构成一个完整的制冷系统。随着对产品质量要求的提高和安装、使用的方便，很多产品在出售前在工厂中就安装成机组，再进行销售。含有多台制冷压缩机的机组可以分为两类：1、多机组合机组 2、模块化机组,School of Power Engineering,Chongqing University,1、多机组合机组,压缩机可以置于机组的顶部、中部和上部。置于顶部和中部的压缩机须采用高转速封闭式压缩机。因为它们体积小，振动小。,特点：机组制冷量由停开部分压缩机进行调节。这种调节方法比顶开吸气阀片或旁通法调节输气量更加节能。因为采用后两种方法，虽然气缸被卸载，但相应的活塞、连杆并没有停止运动。会产生摩擦损失。且气体会不断流经气阀和流到，造成流动阻力损失。,School of Power Engineering,Chongqing University,2、模块化机组,1、模块是独立的单元机组，有独立的蒸发器和冷凝器,根据冷量的需要，可以自由组合模块。2、为使各台压缩机磨损一致，电脑控制压缩机24小时轮换运行一次，从而使压缩机平均无故障运行时间大大提高。3、为使结构紧凑，模块化机组通常采用高转速的全封闭式制冷压缩机，蒸发器和冷凝器为板式换热器，结构材料为不锈钢，表面压制成人字形波纹，以强化传热。,特点,School of Power Engineering,Chongqing University,模块化机组占用的空间较小，大约是常规冷水机组的40%，而且不要管道、蒸发器、冷凝器的拆卸空间。亦可不设专用机房，将其安装在一般的地方。,模块化机组,School of Power Engineering,Chongqing University,School of Power Engineering,Chongqing University,第十节往复式制冷压缩机的振动和噪声,School of Power Engineering,Chongqing University,一、往复式制冷压缩机的振动,引起振动的原因压缩机曲柄-连杆机构运动时形成的惯性力；由于气流脉动引起的管系振动。惯性力往复惯性力：取决于曲柄-连杆机构的运动及质量分布，为活塞组和连杆往复运动部分产生的往复惯性力之和。旋转惯性力换算到曲柄销中心的曲柄质量与曲柄销质量之和产生的旋转惯性力；连杆旋转质量产生的旋转惯性力。惯性力平衡单缸多缸,School of Power Engineering,Chongqing University,1、曲柄-连杆机构的惯性力和惯性力矩,曲柄-连杆机构的运动特征活塞的直线运动（活塞加速度aj，式3-35）曲柄销的旋转运动（曲柄销径向加速度ar，式3-36）连杆的质量代替系统假定连杆质量集中于连杆小头中心和连杆大头中心，构成两质量系统（mc1往复运动质量，mc2旋转运动质量，式3-37，3-38）。往复惯性力Fj（式3-40）一往复惯性力Fj1二阶往复惯性力Fj2旋转惯性阶力Fr（式3-41）往复惯性力矩和旋转惯性力矩力矩产生原因：曲轴各曲拐上的惯性力不在同一个曲轴旋转平面上。,School of Power Engineering,Chongqing University,2、往复式压缩机的惯性力平衡,单缸压缩机旋转惯性力Fr平衡：在曲柄相反方向装平衡块完全平衡（图3-155a，式3-42）；往复惯性力Fj平衡：用平衡块部分平衡（图3-155b）。多缸压缩机立式两缸（两曲拐夹角为180度）旋转惯性力Fr平衡：相互抵消；往复惯性力Fj平衡：作用在两个曲拐上的一阶往复惯性力Fj1相互抵消；旋转惯性力矩平衡：在曲柄相反方向设置两个平衡块（图3-156，式3-44）；往复惯性力矩平衡：用平衡块部分平衡。角度式（图3-157，角度式压缩机的汽缸布置和平衡块位置；表3-6，各种压缩机的惯性力平衡计算公式。）,School of Power Engineering,Chongqing University,二、往复式制冷压缩机的噪声,机械噪声相对运动零件间隙产生的撞击机体、管路、支承件振动阀片撞击升程限制器和阀座流体噪声吸、排气时气体的压力脉动气体流经电动机气体在壳体内振荡引起的共鸣电磁噪声内置电动机运转发出的电磁声,噪 声 源,School of Power Engineering,Chongqing University,降噪措施,针对不同噪声源采取不同措施：提高零件加工精度和装配精度，以降低零件相互撞击噪声；适当控制阀片升程，改善阀片的运动规律，以减少阀片冲击升程限 制器和阀座时的冲击声；合理设计减振装置，从而在减振的同时降低噪声；改进壳体形状，提高其刚度及自振频率；适当改变壳体尺寸防止壳内气柱共鸣；适当加厚刚板厚度；改变内部排气管的弯曲形状和支撑。,School of Power Engineering,Chongqing University,第十一节安全保护,School of Power Engineering,Chongqing University,防止液击假盖油加热器气液分离器（储液器）压力保护吸、排气压力控制（高、低压压力控制器）安全阀安全膜润滑油压差控制器（油泵出口处油压与曲轴箱内油压之差）内置电动机保护过热保护（内置温度继电器、外置温度-电流继电器）缺相保护（过载继电器）相间不平衡保护（过载继电器）温度保护排气温度（温控器）壳体温度（外置温度-电流保护器）,保护措施,（异常情况：排气压力过高、吸气压力过低、油压不足、电动机过热、过量液体进入汽缸等）,思考题,掌握活塞组的组成和活塞环的作用。曲轴有哪几类？轴封有何作用？摩擦环式轴封的几个密封面是如何形成的？气阀的工作原理是什么？润滑有何作用？掌握润滑的方式及典型压力润滑系统油的流动路线。压缩机能量调节的方法。排气温度过高的危害。,School of Power Engineering,Chongqing University,
