在离心式制冷压缩机运行过程中,运行工况改变或者制冷剂流量改变均会对压缩机的性能产生影响。
(1)工况变化对性能的影响。对于工况变化对离心式制冷压缩机的影响,这里只讨论蒸发温度、冷凝温度以及转速的变化。当冷凝温度和转速不变时,蒸发温度越低,制冷量下降也越剧烈;当冷凝温度和转速不变时,提高冷凝温度,制冷量将急剧下降;当离心式制冷压缩机的转速发生改变时,由于压缩机产生的能量头与转速的平方成正比,因此转速降低,能量头降低,制冷量也随之降低。
(2)喘振与堵塞。离心式压缩机正常工作时,气流方向和叶片流道方向一致,不出现边界层脱离现象,效率达到最高值,当流量减小时,气流速度和方向均发生变化,使非工作面上出现脱离现象。当流量减少到临界点时,脱离现象扩展到整个流道,使损失大大增加,压缩机产生的能量头不足以克服冷凝压力,致使气流从冷凝器倒流,倒流的气体与吸进来的气体相混合,流量增大,叶轮又可压送气体。但由于吸入气流量没有变化,流量仍然很小,故又将产生脱离,再次出现倒流现象,如此周而复始,这种气流来回倒流撞击的现象称为离心式制冷压缩机的“喘振”现象。喘振会增加压缩机的运行噪声、振动和功率消耗,严重时会损坏叶片甚至整个机组。
喘振是离心式压缩机一种固有的气动现象。为了防止当压缩机工况发生变化或调节压缩机制冷量(减少负荷)时发生喘振现象,机组中可采取防喘振措施。例如,从压缩机出口旁通一部分气流直接进入压缩机的吸入口,加大它的吸入量,从而避免喘振现象的发生。
所谓堵塞,是指离心式压缩机流量已达到最大值,此时,压缩机流道中某个最小截面处的气流速度已达到音速,流量不可能继续增加。
从堵塞点(最大流量点)到喘振点(最小流量点)这一范围,称为离心式制冷压缩机的稳定工作区。它的大小也是离心式制冷压缩机性能好坏的标志之一。
(3)调节。由于离心式制冷压缩机单机容量大,因此在使用中经常需要根据外界负荷的变化进行调节,通常采用以下几种方法来调节冷量。
①变速调节。这是以改变压缩机的转速来调节排气量。这种调节方法最经济,但只有在原动机的转速可变时才能采用,而且转速变化允许的范围比较小,因为转速变化又会引起能量的变化。
②进口节流调节。用改变进口截止阀的开度来调节压缩机的排气fit。这种调节方法不经济,因为有一部分压力消耗在截止阀的节流损失上。由于这种调节方法简单,因此使用仍然较多。
③进口导叶调节。在叶轮的进口前装有轴向(悬壁式转子)或径向(两端支撑式转子)可旋转的进口导叶,当可调导叶的角度变化时.调节叶片的开度发生变化,气流预旋角发生变化,导致气体流量变化,从而适应外界负荷的变化。叶片开度的调节机构可采用滑轮式,也可采用铰链式或锥齿轮传动式。但在空调用离心式制冷机中,大多数利用铰链传动,通过电动机执行机构的刻度盘指示导叶的旋转角度,通过传动机构,使进口导叶的旋转角度一致并同步。电动机执行机构的旋转,可手动或由安装在冷水出口的热电阻自动控制。外界负荷减少,则冷水出口温度降低,执行机构转动进口导叶角度,使压缩机吸气量减少,制冷量下降,使之与外界负荷相适应,反之亦然。
④冷却水水量调节。通过调节冷却水水量来改变制冷剂的冷凝温度,以实现制冷量的调节。这种方法也不经济,而且只能用于排气址大于发生喘振的排气量时,所以调节幅度不是很大。
⑤旁通调节。旁通调节也称防喘振调节,即通过进、排气管之间设置的旁通管路和旁通阀,使一部高压气体旁通返回压缩机进气管。如果旁通的气体过多,排气温度将升得过高,是不允许的。所以,在调节时,必须在旁通阀后喷入制冷剂液体,使旁通气体降温,或者将排气通入蒸发器,消耗一部分冷量。这种方法不经济,只有在需要很小制冷量时才采用。