家用多联机变频变容压缩机的高效化设计及应用.pdf
《家用多联机变频变容压缩机的高效化设计及应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《家用多联机变频变容压缩机的高效化设计及应用.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Articles论文64 家电科技 Vol.5 2023 Issue 424家用多联机变频变容压缩机的高效化设计及应用High effi ciency design and application of variable-frequency and variable-volume compressor for multi-connected air-conditioner翟元彬1 田树丹2 ZHAI Yuanbin1 TIAN Shudan21.广东美芝制冷设备有限公司 广东佛山 528305;2.广东威灵电机制造有限公司 广东佛山 5283111.Guangdong Meizhi Compr
2、essor Co.,Ltd.Foshan 528305;2.Guangdong Welling Motor Manufacture Co.,Ltd.Foshan 528311摘 要:基于大数据分析的家用多联机低负荷运行冷量过剩、低频能效低的问题,通过对变容压缩机的容积比、泵体结构、切换机构等方面优化设计,优选电机槽极配合和绕线方式,结合绕组切换技术、变频器电控优化等技术,降低了压缩机的摩擦功耗、泄漏损失、排气阻力等,提升电机低频效率,降低变频器控制损耗,从而拓展了最小冷量输出,大幅提升了压缩机低频能效,应用于家用多联机系统可使低负荷能效提升20%。关键词:家用多联机;压缩机;变容;切换;高效;
3、低负荷 Abstract:Based on big data analysis,analyzes the problems of excess capacity and low effi ciency in low-load household multi-line operation.By optimizing the volume ratio,pump structure,switching mechanism and other aspects of variable-volume compressor,optimizes the motor groove pole matching a
4、nd winding mode,and combines winding switching technology,inverter electric control optimization and other technologies.Reduce the friction power consumption,leakage loss,exhaust resistance of the compressor,improve the low frequency effi ciency of the motor,reduce the frequency converter control lo
5、ss,thus expanding the minimum cold output,greatly improve the low frequency energy effi ciency of the compressor,applied to the home multi-line system can make the low load energy effi ciency increased by 20%.Keywords:Multi-connected air-conditioner;Compressor;Variable-volume;Switching;High-effi cie
6、ncy;Low-load中图分类号:TM925.12;TB657.1 DOI:10.19784/ki.issn1672-0172.2023.05.0110 引言家用多联机因外形美观、节省空间的优点在国内家用空调市场销量逐年递增,已占到中央空调一半以上的市场份额。家用空调耗电量占我国家庭用电量的比重达到40%50%。根据大数据调查,我国家用中央空调单开1台室内机的运行时间占到了总运行时间的60%以上,运行12台内机的时间占总运行时间的87%1。因此家用多联机低负荷的能效水平对我国建筑能耗的影响非常大。变频多联机负荷设计通常是以全屋冷热负荷要求设计的,因此常规的压缩机在低负荷工况运行时,存在制冷量
7、输出过剩和能效低的问题。为此行业内提出了变频变容压缩机技术,徐嘉2等人分析了变容压缩机在单缸低频的性能优势,阙沛祯3等人研究了变容压缩机作者简介:翟元彬(1992),男,工程师,学士学位。研究方向:制冷压缩机及空调技术。地址:广东省佛山市顺德区顺峰山工业开发区广东美芝制冷设备有限公司。Email:。在多联机系统的低负荷实验测试,廖四清4等人研究了定速变容压缩机在空调系统的实验测试,对解决上述问题提供了参考方向。但对于变容压缩机的进一步高效化设计尚未深入研究。本文针对变容压缩机的运行特性和结构原理进行了深入分析研究,通过优化设计使变容压缩机低负荷能效进一步提升,为下一步家用多联机APF能效水平提
8、升提供了高效压缩机的设计指导。1 变容压缩机的工作原理变容压缩机具有两个气缸,其中具有正常和空载两种工作模式的下气缸为变容缸,以实现压缩机排气量变化。变容缸实现工作模式切换一般是通过控制作用在滑片两端的气体压力,使滑片Articles论文 65家电科技 Vol.5 2023 Issue 424压紧或脱离滚子,同时需要采用磁铁或销钉来控制滑片的释放或锁止。其中通过销钉控制滑片的变容方式,具有结构简单、可靠稳定的优点。如图1 a)所示,当压缩机在高负荷运行时为双缸运行模式,滑片尾部和销钉头部的压力为高压,销钉的尾部始终联通低压,销钉则会在压差作用下克服弹簧力压入到销钉孔内。然后滑片在尾部的高压推动
9、下抵接在滚子上,从而隔绝高低压形成压缩腔。此时下气缸和上气缸一样可正常完成压缩排气过程。如图1 b)所示,变容压缩机在低负荷运行时,滑片尾部和销钉头部由高压切换为低压,滑片在滚子推动下退回到气缸的滑片槽内时,销钉因两端压力平衡在弹簧的作用下伸出销钉孔,伸入到滑片的凹槽内,滑片即被锁止在滑片槽内。此时下气缸无法形成隔绝的压缩腔,滚子在气缸内空转,下缸无法正常压缩,即为单缸运行模式。2 容积比的设计常规双缸压缩机在低频运行时,容积效率、机械效率和电机效率都比较低,因此低频性能衰减很大5,如图2所示。变容压缩机在双缸运行模式下,与常规压缩机性能基本相当。在单缸模式下工作容积减小,则相同转速范围下的最
10、小负荷制冷量可以更小,制冷量的调节范围拓宽。同时在相同制冷量下变容压缩机单缸模式电机转速相比双缸有所提高,电机效率和容积效率大幅提高,因此在低负荷运行时变容压缩机单缸模式的性能远高于常规双缸压缩机。双缸变容压缩机在单缸运行时的工作容积与双缸容积的比值,称为容积比k。(1)其中,V1-单缸工作容积,即上气缸排量;V-双缸总排量,V2-下气缸排量。多联机在最小负荷运行时的制冷量Q1:(2)其中,f1-最低运行转速,q-单位制冷量。多联机全负荷运行时的额定制冷量Q:(3)其中,f-额定运行转速。(4)以目前市场上主流的5 HP家用多联机为例,额定制冷量为16 kW,最小负荷制冷量约为1 kW;其额定
11、制冷运行转速为90 Hz,最低运行转速为15 Hz。则满足额定和最小负荷冷量的容积比:(5)采用的压缩机总排量约为42.0 cc,根据容积比k0.375,则变容压缩机设计单缸排量为15.75 cc,其变容缸排量为26.25 cc。a)双缸运行模式 b)单缸运行模式图1 变容压缩机的运行原理示意图图2 常规压缩机与变容压缩机制冷量和性能对比Articles论文66 家电科技 Vol.5 2023 Issue 4243 泵体结构的设计3.1 轴系设计常规的双缸压缩机上下气缸等排量设计,曲轴的主副轴径和上下偏心部直径一般设计都相等。在不等缸变容压缩机中,上气缸排量较小,上气缸和主轴承负载相比下气缸和
12、副轴承较小。因此根据变容压缩机的运行特点,其泵体结构参数设计也不同于常规双缸压缩机。表1 压缩机泵体结构参数对比结构参数常规压缩机变容压缩机总排量(cm3)42.042.0上缸排量(cm3)21.015.75下缸排量(cm3)21.026.25上缸内径/高度(mm)60/2056/20下缸内径/高度(mm)60/2064/24主/副轴径(mm)21/1818/18上/下偏心部直径(mm)33/3328/30隔板内孔直径(mm)33.228.2上/下偏心量(mm)5.7/5.74.9/6.0如表1所示变容压缩机的泵体结构设计,上缸排量较下缸小,上缸内径和高度也较下缸小,主轴轴径和上偏心部直径都较
13、常规压缩机减小。主轴承摩擦功耗:(6)其中,s-油膜粘度,与温度、压力相关;s-曲轴旋转角速度;R-曲轴主轴半径;hs-主轴承有效承载长度;Cs-轴承间隙(油膜厚度);偏心部摩擦功耗:(7)其中,e-油膜粘度,与温度、压力相关;s-曲轴旋转角速度;r-滚子自转角速度;Re-曲轴偏心部半径;he-偏心部有效承载长度;Ce-偏心部与滚子内圆间隙(油膜厚度);主轴轴径和上偏心部直径减小,可以大幅降低主轴承与曲轴、偏心部与滚子内圆的摩擦功耗6,压缩机输入功率可以降低2.4%。上偏心部减小的同时,隔板内径也可减小,从而增大滚子与隔板的密封距离,滚子端面泄漏减小,压缩机容积效率可提升。3.2 排气设计常规
14、双缸压缩机为了均衡排气阻力和余隙容积,一般是上下气缸分别通过上下轴承单个排气孔排气。在不等缸的变容压缩机中,上气缸排量较小时仍可采用单排气结构,然而下气缸排量较大,下气缸高度相对较高时,采用单排气时即使增大排气孔直径,排气阻力仍然较大。为了改善气缸排气的流场,防止气缸过压缩问题,下气缸可采用双排气结构,将中间隔板设计为双层,上下隔板之间形成排气腔,在下隔板上设置排气孔,下气缸可以同时从下轴承和下隔板两个排气孔排气。下气缸采用双排气孔设计相比于单排气,压缩腔的流场更加平滑,排气过程压缩腔内的湍流区更小7,排气过压缩和压力脉动、排气阻力可以减小,指示效率提升,压缩机输入功率可以降低2.9%。3.3
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 家用 联机 变频 压缩机 高效 设计 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。