制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏。压缩机引的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。某种意义上，制冷系统的设计与匹配就是将压缩机的能力体现出来。因此，世界各国制冷行业无不在制冷压缩机的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成果不断出现。压缩机的技术和性能水平日新月异。压缩机的种类很多，根据工作原理的不同，制冷压缩机可以分为定排量压缩机和变排量压缩机。

机械概述

制冷压缩机是制冷系统的核心耗能部件，提高制冷系统效率的最直接有效手段是提高压缩机的效率，它将带来系统能耗的显着降低。同时这样还能避免仅在系统上采取措施（如一味加大换热器面积等）所造成的材料消耗的大量增加。随着世界上能源紧缺形势的日益严重，各个国家越来越重视节能工作、对耗能产品的效率提出了越来越高的要求。

由于各种损失，诸如摩擦、泄漏、有害传热、电机损失、流动阻力、噪声振动等因素的存在，压缩机工作时实际效率远低于理论效率。因此，从理论上讲，任何能够降低任意一种损失的措施都能够提高压缩机的效率。这一客观事实导致了对压缩机的节能研究范围广、方向宽，研究课题与研究成果多种多样。

国际上对压缩机的节能研究工作主要集中在几个方面：研究润滑特性、压缩机轴承部位的摩擦特性以降低摩擦功耗、提高压缩机效率；降低泄漏损失以提高压缩机的效率；采用变频或变容技术通过制冷系统的出力与用户负荷的最佳匹配来实现节能，有关这方面的内容特别是变频技术已相对较为成熟且广为人知。

气阀的研究是一个古老的课题但也是一个永恒的课题，改进气阀的设计以提高压缩机效率的研究永无止境也永有收获。这方面的研究非常之多，从气阀材料、运动规律、结构优化到适用理论、测试方法等包罗万象。总之，关于压缩机节能方面的研究已成为制冷行业的一个首要热点问题。

发展现状

近年来，随着国际制冷压缩机行业的迅速发展，全球压缩机市场集中度逐渐提高，领先的压缩机生产企业通过行业整合不断提高竞争力，逐渐出现了以德国比泽尔和美国英格索兰等为代表的行业领先企业，占据优势市场地位。

目前，我国制冷压缩机企业众多，绝大多数从事中低端制冷压缩机的生产。而生产螺旋式制冷压缩机的大部分企业的主要核心零部件双螺旋转子(占总成本25%以上)基本依赖进口。正是由于国内大多数企业不具备核心技术，只能提供整机产品，从而很大程度上抑制了国内制冷压缩机行业的发展。

目前中国制冷压缩机组的大部分市场主要由欧日美一些制冷企业所占据。随着社会的发展，用户需要的冷量越来越高，另外由于节能的要求使得离心机组具有越来越广的市场。

随着能源的形式日趋紧张，节能降耗是产品发展的一大趋势。另外由于中国城镇化水平的不断提高，建筑能耗不断增加，具有高性能系数的离心冷水机组无疑将成为市场的热点，近年来离心冷水机组的销量不断提高。

中国大部分开发离心冷水机组的企业只是购买进口压缩机，基本上没什么利润。国外离心机厂家不会轻易出让自己的核心技术，要想研制制冷压缩机，只有走自主开发的道路。随着设计及制造技术的不断成熟，使得国产离心式制冷压缩机的研制成为可能。

随着中国逐渐成为全球制造业中心，全球压缩机制造重心也逐渐向中国大陆转移，国际主要的压缩机生产企业纷纷进入中国市场。目前，全球主要的压缩机生产企业在中国均有生产基地。国际主要的压缩机生产企业均十分重视在中国的发展，中国已经成为比泽尔全球重要市场之一。国际主要压缩机生产企业进入中国加剧了我国制冷压缩机行业的市场竞争。

目前，我国已成全球空调及压缩机的生产和消费大国。随着消费升级和产品升级机遇，中国家用空调将迎来产品品质的再一步提升，产品向高效、变频、舒适健康及智能化方向发展，而空调必不可少的压缩机也将伴随着空调进一步发展。/n

机械研制

研制一台制冷压缩机包括多方面的内容：气动热力计算、强度与振动计算、结构设计、各种材料的选择、加工制造工艺设计、自动控制与调节设计、以及驱动型式选择等。其中的难重点主要有以下几个方面:

叶轮的设计

转子作为制冷压缩机的运动部件，其核心部分为叶轮。现在国内外各大离心机厂家均采用三元流方法进行叶轮设计。三元流方法要求设计人员具备数值模拟、计算流体动力学、流体机械内部流场理论等非常专业的知识。国内公司技术人员大部分不具备这些专业知识，要设计高效的三元叶轮，只有和高校科研机构合作。

高校中离心式压缩机方面的专家主要有上海交大的谷传纲教授、西安交大的王尚锦教授.谷教授长期从事压缩机方面的研究，先后主持完成6项国家自然科学基金项目，在压缩机三元流设计，压缩机组试验、监测及控制，系统防喘振等方面均有深入的研究，他所主持完成的《多级制冷压缩机气动设计技术与应用》项目获2004年国家科技进步二等奖。王教授领导的西安交大赛尔机泵科研组，以独具特色的“可控涡叶轮设计理论”，在石化等领域的机组改造中有出色的应用。

叶轮的加工制作

以三元流理论设计的叶轮叶片形状一般为空间曲面，叶片及叶轮的加工成型是制造的重点，也是难点。对于三元叶轮，常用的加工方法主要有两种：

三体焊形式：也就是说轮盘、叶片、轮盖分别加工。这种加工方法对设备要求比较简单，轮盘、轮盖只需要车出外形就够了。叶片加工要麻烦一些，首先要利用三坐标机床铣出叶片模具，然后将下好料的叶片进行热处理，压型得到所需的叶片形状。最后将叶片焊接到轮盘上，再将轮盖焊好。这样的话需要的设备大概是三坐标铣床、热处理炉、油压机以及其他所需的一些常规设备，所需投资比较低，更适合开始做。

整体铣制：也就是轮盘和叶片是在一起利用多坐标设备进行整体铣制而得到一个半开式叶轮。为避免干涉，目前国际上对这种叶轮的加工大都是利用五坐标加工中心进行。一台五坐标设备大概从几百万到上千万不止，成本非常高。以加工600mm叶轮为例,国内五轴床大概要350万人民币，进口五轴床大概要480万人民币，通过四坐标机床旋转工作台的倾斜实现三元叶轮的四坐标整体铣制，如果叶片稠度比较大，干涉问题在四坐标上就不可避免。四坐标的设备相对比较便宜，大概100多万人民币。

转子的临界转速的计算

临界转速是设计转子转速时要考虑的一个重要因素，转子转速要避开临界转速，临界转速的计算一般采用普洛尔法，市场上有专门计算临界转速的软件，也可以自己开发计算软件。

防喘振系统的设计

由制冷压缩机的工作机理可知，喘振是离心机所固有的性质，不可消除，但可通过有效途径加以避免，离心式制冷压缩机发生喘振的原因：流量过低及冷凝压力过高.喘振对机组的危害相当大，须认真设计防喘振系统。

滑动轴承的设计

制冷压缩机一般采用增速齿轮，转子转速一般都在5000RPM以上，都采用滑动轴承，滑动轴承的设计也是研制离心机的一个重点。

机械特点

1、绝大多数全封闭活塞式压缩机制冷量不超过0.5KW，主要应用于家用电冰箱/冷冻柜和小型商用制冷设备。

2、涡旋式压缩机制冷量范围为0.75～15KW（不包括特殊型号），并且多数在3～5KW之间，最多应用是在小型家用空调、商用空调系统中。此类压缩机不用于零下5度的制冷工况。

3、离心式制冷压缩机主要用于空调工况的冷水机组。

4、螺杆式压缩机单机制冷量在30kw-1500kw，可用于冷库、人造冰场、冷水机组中。

5、半封闭活塞式制冷压缩机用途广泛，单机制冷量从3kw-100kw，同时可以多机头并联使用，因此可提供制冷量范围从3kw-1000kw，多工况使用，既可用于制冷工况，又可以适用于空调工况。

6、开启活塞式制冷压缩机只常用于冷库，极少数空调工况的冷水机组。

机械应用

目前中国制冷压缩机组的大部分市场主要由欧日美一些制冷企业所占据。随着社会的发展，用户需要的冷量越来越高，另外由于节能的要求使得离心机组具有越来越广的市场。

随着能源的形式日趋紧张,节能降耗是产品发展的一大趋势。另外由于中国城镇化水平的不断提高，建筑能耗不断增加。具有最高性能系数的离心冷水机组无疑将成为市场的热点,近年来离心冷水机组的销量不断提高。

中国大部分开发离心冷水机组的企业只是购买进口压缩机，基本上没什么利润。国外离心机厂家不会轻易出让自己的核心技术，要想研制制冷压缩机，只有走自主开发的道路。随着设计及制造技术的不断成熟，使得国产离心式制冷压缩机的研制成为可能。

性能参数

制冷压缩机的基本性能参数

一、实际输气量（简称输气量）

在一定工况下，单位时间内由吸气端输送到排气端的气体质量称为在该工况下的压缩机质量输气量。

二、容积效率

压缩机的容积效率是实际输气量与理论输气量之比值，它是用以衡量容积型压缩机的气缸工作容积的有效利用程度。

三、制冷量

制冷压缩机是作为制冷机中一重要组成部分而与系统中其它部件，如热交换器，节流装置等配合工作而获得制冷的效果。因此，它的工作能力有必要直观地用单位时间内所产生的冷量，单位为匹，它是制冷压缩机的重要性能指标之一。

四、排热量

排热量是压缩机的制冷量和部分压缩机输入功率的当量热量之和，它是通过系统中的冷凝器排出的。这个参数对于热泵系统中的压缩机来讲是一个十分重要的性能指标；在设计制冷系统的冷凝器时也是必须知道的。

五、指示功率和指示效率

单位时间内实际循环所消耗的指示功就是压缩机的指示功率Pi，单位为kw，它等于式中Wi每一气缸或工作容积的实际循环指示功，单位为J。

制冷压缩机的指示效率hi是指压缩1kg工质所需的等熵循环理论功与实际循环指示功之比。它是用以评价压缩机气缸或工作容积内部热力过程完成的完善程度。

六、轴功率、轴效率和机械效率

由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率Pe，单位为kW，它的一部分，即指示功率Pi直接用于完成压缩机的工作循环，另一部分，即摩擦功率Pm，单位为kW，用于克服压缩机中各运动部件的摩擦阻力和驱动附属的设备，如润滑用液压泵等。

七、 电功率和电效率

输入电动机的功率就是压缩机所消耗的电功率Pel，单位为kW。电效率是等熵压缩理论功率与电功率之比，它是用以评定利用电动机输入功率的完善程度。

八、性能系数

为了最终衡量制冷压缩机的动力经济性，采用性能系数，它是在一定工况下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率之比。

机械噪声

噪声已被视为严重污染之一。作为家用制冷设备的动力源和心脏，制冷压缩机的噪声问题，以成为衡量其综合性能的一个重要指标。实际上对于一台压缩机来讲，大部分噪声都是由于壳体被某些噪声源激发所产生的（例如被弹簧、制冷剂压力脉动、排气管、润滑油量等激发）。但压缩机的噪声源和传递途径复杂多样，这就给压缩机的消声降噪带来了很大困难。制冷压缩机的主要噪声源由进、排气辐射的空气动力噪声、机械运动部件产生的机械噪声和驱动电机噪声三部分组成：

空气动力噪声

压缩机的进气噪声是由于气流在进气管内的压力脉动而产生的。进气噪声的基频与进气管里的气体脉动频率相同，与压缩机的转速有关。压缩机的排气噪声是由于气流在排气管内产生压力脉动所致。排气噪声比进气噪声弱，所以，压缩机的空气动力性噪声一般以进气噪声为主。

机械噪声

压缩机的机械性噪声，一般包括构件的撞击、摩擦、活塞的振动、气阀的冲击噪声等，这些噪声带有随机性，呈宽频带特性。

电磁噪声

压缩机的电磁噪声是由电动机产生的。电机噪声与空气动力性噪声和机械性噪声相比是较弱的。压缩机噪声源中进、排气空气动力性噪声最强，其次为机械性噪声和电磁噪声。通过深入研究，可以进一步认为压缩机噪声主要来自壳体振动（系由弹簧、制冷介质压力脉动和吸、排气管以及润滑油激励产生）并向周围空气介质传播而形成噪声。

噪声治理

围绕降低压缩机辐射噪声，众多文献提出了一系列的降噪减振措施和方案：增加壳体结构整体刚性以提高共振频率且降低振动幅值；避免壳体曲率的突变，对于曲面而言，固有频率与曲率半径成反比，因此壳体形状应采用最小的曲率半径；将悬挂弹簧支承移至具有较高刚性的位置；壳体应采用尽可能少的平面；弯曲应力与膜应力的耦合（只出现在曲面上）会使壳体本身具有较大的刚性，因此压缩机壳体应尽可能少地采用平面结构。

避免排气管路和冷凝器的激励，优化排气气流脉动，采用在排气管路中引入附加容积的方法来消除压力脉动谱中的高阶谐波量；采用非对称的壳体形状；具有对称结构意味着具有三维主轴，沿主轴应力最大且阻力最小。因此具有不对称压缩机壳体结构意味着能够大大减小沿某一主轴方向作用力同时出现的几率；设置进、排气消声器，封闭式压缩机中的消声器一般为抗性消声器，它利用管道截面变化、共振腔引起声阻抗改变来反射或消耗声能，或利用声程差使声波相位相差180度来抵消消声器内的噪声。

节能改造

制冷压缩机在启动时，电机的电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量。系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。国内比较有名气变频器厂家有三.晶、英威腾等

维护保养方法

1、经常检查电机内有无杂物甚至导电物体，线圈有否被损坏，定子、转子有否摩擦，否则电动机启动后会使电机烧坏；

2、注意恒温恒湿试验箱压缩机和所属设备和环境的卫生。定期将压缩机冷凝器上的灰打扫一下。因为灰尘积累太多会导致设备出现超压或不制冷的故障产生；

3、观察机身油池的油面和注油器中的润滑油是否低于刻度线如低时应及时加足（用油尺的须停车检查）；

4、认真检查恒温恒湿试验箱各级气缸和运动机件的动作声音根据“听”辨别它的工作情况是否正常，如果发现不正常的声音立即停机检查；

5、所用润滑机要沉淀过滤。冬季与夏季压缩机油要区别使用。

6、若为水冷式压缩机若断水后不能立即通入水要避免因冷热不均发生气缸裂纹，在冬季停车后要放掉冷却水以免气缸等处冻裂；风冷的压缩只要室内温度不忽冷忽热即可，厂家建议最好是放罢在标准的实验室，配有空调，温度可以常期恒温在25-28度为宜。

7、用手感受下检测高低温交变湿热试验箱十字导轨处吸排气伐盖等处温度是否正常；

8、检查恒温恒湿试验箱冷却水温度、流量是否正常；

9、检查压缩机是否振动、地脚螺钉有无松动和脱落现象；

10、注意恒温恒湿试验箱各级压力表，储气罐及冷却器上的压力表和润滑油压力表的指示值是否在规定的范围内；

11、检查恒温恒湿试验箱润滑油供给情况，运动机构的润滑系统供油情况（有些压缩机在机身十字头导轨侧面装有有机玻璃档板，可以直接看到十字头运动及润滑油的供应情况）；气缸、填料可用单向伐作放油检查，可以检查注油器向气缸中注油情况；

12、注意电机的温升、轴承温度和电压表、电流表指示情况是否正常，电流不得超过电动机额定电流，若超过时，要找原因或停机检查；

13、电机升温过程中是否有异响；

14、检查恒温恒湿试验箱压力调节器或负荷调节器,安全伐等是否灵敏；

15、定期清洁制冷系统，尤其是铜管与瓶身体。定期查看氟利昂的余量；

16、储气罐、冷却器、油水分离器都要经常放出油水。