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发表于 2010-6-24 00:23
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三菱电机SHV130F双转子压缩机的技术优势
周德馨
变频空调器具有快速冷暖(比普通空调器快1～2倍)、高精度控温(±1℃～0.5℃)、宽电压带运行(150～260V)、超低温起动(-15℃)制热、不停机除霜等功能，给人们以舒适节能的效果。但上述性能的好坏主要取决于压缩机的特性，为此由变频器驱动的压缩机必须满足以下两个方面的要求，即既要有宽阔的可变频率范围又要在这个范围内具有高效率、低噪声、小振动的特点。三菱电机于1988年推出了双缸压缩机QH，1990年推出了小型家用双缸变频空调压缩机SHV130F，1994年又开发出实现扭矩控制的双缸旋转式压缩机，1995年再开发出直流变频双缸旋转式压缩机SHB130F，并推出三菱“V8”变频式DCBLM。
1 单、双转子压缩机的性能
1.1 压缩机的振动
旋转式压缩机引起振动的因素有二：一是包括曲轴滚动活塞在内的转子系统不平衡质量所引起的在壳体垂直方向上的振动；二是被压缩的制冷剂蒸汽脉冲引起的在旋转方向的扭振。
图1(b)所示单转子压缩机转轴只有一个曲拐和与之配套的滚动活塞。为保证气缸排量，曲拐(偏心圆)与活塞均相对较高、质量亦较大，用于平衡偏心质量所产生离心负荷所需的平衡块也比较重，体积也相对较大。
图1
图2(a)所示双转子压缩机，上述不平衡质量错开180°对称布置，它们彼此在相反的方向上产生的离心力相互低消了。在双转子(双气缸)压缩机中，安装平衡块仅仅为了平衡曲轴两曲拐(含活塞)间产生的弯矩，这就使得双转子压缩机所需平衡块的质量大为减小、其质量约为单转子的1/10。
图2
图2为单、双转子压缩机高速(150Hz)时，其转子顶端涡旋振轨大小的计算数值图。比较图(2)单转子(b)、双转子(a)压缩机涡旋振轨大小，可见双转子压缩机转子顶端的振轨还不到单转子的50%。这充分显示了双转子压缩机优良的动平衡特性。
图3压缩机的扭振是压缩机在进行压缩时随着力矩波动而产生的，通过采用双转子，转矩波动可减少至约为单转子的1/3.25，转矩脉动的一次成份也变为2倍，在防振系统比共振点高的领域内振幅与频率的平方成反比，故可达到低振动的效果。
图3 单双转子压缩机转距变化曲线
图(4)为单、双转子压缩机在不同频率条件下运转的振幅值，从图中可以看出：双转子压缩机在从低频到高频的各个阶段，其振动的振幅值都很小。图4
1.2 压缩机的噪声
双转子压缩机由于运转平稳振动小，因而噪声比单转子压缩机低，经三菱电机对单、双转子旋转式压缩机的声功率级噪声一系列对比测试分析得出了一个综合的结论：即在压缩机排气量相同的情况下，双转子压缩机比单转子压缩机声功率级噪声低3～5dBA。
1.3 压缩机的效率
图(5)给出了双转子压缩机和单转子压缩机的各种效率比的分析试验结果：
①机械效率比：双转子压缩机在低转速(低频)阶段运行时滑动摩擦损失较大，其机械效率稍低于单转子压缩机，但在高转速下(高频)运行时，由于不平衡质量和气体压力所引起的轴的变形较小，同时，由于它具有良好的动平衡特性故其摩擦损失反而比单转子压缩机小，因而机械效率反而升高。
②压缩效率比：由于三菱电机SHV130V双缸旋转式压缩机提高了机芯零部件的加工精度(如滑片槽宽加工精度达到±1μm，平面度/平行度达4μm)，缩小了配合间隙(如汽缸—活塞高度方向的间隙值由12～16μm缩减至6～10μm)，提高了偏心装配机的调芯精度(从17～25缩减至15～22)，从而使得涉及泄漏损失、过压缩损失等与容积效率有关的压缩效率，无论是在低速阶段或高速阶段均有所提高。
③电机效率比：由于双转子压缩机扭矩波动小，其变化仅是单转子的1/3.25，因此电机效率从低转速到高转速的整个区间都是提高的。
图5
综上所述双转子压缩机的总效率在从低速到高速的整个区间都有较大的提高。
1.4 双转子压缩机吸气弯管与主壳体的焊接工艺
为使双转子压缩机上、下汽缸能同时吸入制冷剂蒸汽，采取了双吸气弯管的结构，若其组装工艺仍采用火焰钎焊则主壳体连接管口周围将因热应力影响而产生变形，三菱电机采取电容储能式电阻焊先将锥形连接管组件与主壳体连成一体，然后将吸气弯管插入过渡连接管并将两者钎焊起来，从而避免了直接钎焊的热应力影响。(如图6所示)。
图6
双转子压缩机与单转子压缩机相比，从低速到高速都能平稳、低噪声、高效率运转。
①双转子压缩机的最低工作转速已降至15Hz，其速度变化范围可达15Hz～150Hz，已从单转子变频范围(30～120Hz)的4倍扩大到10倍。
②其运转振动的振幅值(低速时)减小到单转子压缩机的1/8～1/10。声功率级噪声降低了3～5分贝。
③压缩机的效率有了明显的提高。
2 三菱电机SHV130FEC双转子压缩机的技术参数
表1
项目 性能参数
汽缸数
排汽量(CC/rev)
电机类型
电机额定输出(W)
电机绕组电阻值(Ω)
加油(CC)
重量(kg)
运转频率范围(Hz)
额定电压(V)
cop(W/W)
2
13.0
三相诱导式电机
650
1.15
350
10.2
15～150
27 47 86 126 162
15 30 60 90 120
3.05
3 SHV130F双转子压缩机的匹配示例
表2为SHV130F双缸变频压缩机装于KFR40GW/BP(三菱电机型号为MSZ—GX407S)冷暖型空调机的实例数据。
表2
压缩机型号 制热 制冷 空调器型号
能力(KW) COP 能力 COP
SHV130F 1.8～6.0～7.2 3.81～3.10～3.12 1.6～4.0～4.4 3.81～2.53～2.22 KFR—40GW/BP
4 SHV130F使用限制极限
图7所示，虚线表示热泵空调器冷热转换过程中的排气压力极限。它应小于此过程中电磁线上壳体及排气管的温度极限。
图7
作者单位：三菱电机(广州)压缩机有限公司 |
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狗仔卡
发表于 2010-6-23 23:17
