各种压缩机工作原理及优缺点分析
各种压缩机工作原理及优缺点分析
一、压缩机概念
用来压缩气体借以提高气体压力的机械称为压缩机。

提升的压力小于
0.2MPa时，称为鼓风机。

提升压力小于0.02MPa时称为通风机。

二、压缩机分类
1.按工作原理分类
容积式压缩机直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。

其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。

离心式压缩机它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。

其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。

2.按排气压力分类
3.按压缩级数分类
单级压缩机气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩
两级压缩机气体顺次通过两次工作腔或叶轮压缩
多级压缩机气体顺次通过多次工作腔或叶轮压缩，相应通过几次便是几级压缩机
4.容积流量分类
名称容积流量 (m3／min) 微型压缩机 <1
小型压缩机 1～10
中型压缩机 10～100
大型压缩机≥100
5.按结构或工作特征的分类
三、各种压缩机工作原理及优缺点
1.活塞式压缩机的工作原理及优缺点
当活塞式压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。

活塞式压缩机的活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞式压缩机的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。

当活塞式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。

总之，活塞式压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。

活塞压缩机的优点：
(1) 不论流量大小，都能得到所需要的，排气压力范围广，最高压力可达
320MPa（工业应用），甚至700MPa，（实验室中）。

(2) 单机能力为在500m3/min以下的任意流量。

(3) 在一般的压力范围内，对材料的要求低，多采用普通的钢铁材料，加
工较容易，造价也较低廉。

(4) 热效率较高，一般大、中型机组绝热效率可达0.7~0.85左右。

(5) 气量调节时，适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能
适应较广阔的压力范围和制冷量要求。

(6) 气体的重度和特性对压缩机的工作性能影响不大，同一台压缩机可以
用于不同的气体。

(7) 驱动机比较简单，大都采用电动机，一般不调速，可维修性强。

(8) 活塞压缩机技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。

活塞压缩机的缺点：
（1）结构复杂笨重，易损件多，占地面积大，投资较高，维修工作量大，使用周期较短，但经过努力可以达到8000小时以上。

（2）转速不高，机器体积大而重，单机排气量一般小于500m3/min。

（3）机器运转中有振动。

（4）排气不连续，气流有脉动，容易引起管道振动，严重时往往因气流脉动、共振而造成管网或机件的损坏。

（5）流量调节采用补助容积或旁路阀，虽然简单、方便、可靠，但功率损失大，在部分载荷操作时效率降低。

（6）用油润滑的压缩机，气体中带油需要脱除。

（7）大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强度较大。

2.离心式压缩机的工作原理及优缺点
离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。

但它的工作原理与活塞式压缩机有根本的区别，它不是利用汽缸容积减小的方式来提高气体的压力，而是依靠动能的变化来提高气体压力。

离心式压缩机具有带叶片的工作轮，当工作轮转动时，叶片就带动气体运动或者使气体得到动能，然后使部分动能转化为压力能从而提高气体的压力。

这种压缩机由于它工作时不断地
将制冷剂蒸汽吸入，又不断地沿半径方向被甩出去，所以称这种型式的压缩机为离心式压缩机。

离心式压缩机的优点：
（1）离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小，相对于活塞式压缩机，在制冷量相同时，重量较活塞式轻
5～8倍。

（2）由于它没有汽阀活塞环等易损部件，又没有曲柄连杆机构，运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用
及人员少。

（3）工作轮和机壳之间没有摩擦，无需润滑。

在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。

（4）离心式压缩机为一种回转运动的机器，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。

对一般大型化工厂，常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动
力，为热能综合利用提供了可能。

离心式压缩机的缺点：
(1)离心式压缩机目前还不适用于气量太小及压比过高的场合。

(2)离心式压缩机的稳定工况区较窄，其气量调节虽较方便，但经济性较差。

(3)目前离心式压缩机效率一般比活塞式压缩机低。

(4)一般要用增速齿轮传动，转速较高，对轴端密封要求高，这些均增加了
制造上的困难和结构上的复杂性。

（5）操作的适应性差，气体的性质对操作性能有较大影响。

在机组开车、停车、运行中，负荷变化大。

（6）气流速度大，流道内的零部件有较大的摩擦损失。

（7）有喘振现象，对机器的危害极大。

3.螺杆式压缩机的工作原理及优缺点
螺杆式压缩机是一种回转式容积式压缩机。

它利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成气体的吸入、压缩和排气过程。

无油螺杆压缩机在本世纪三十年代问世，主要用于压缩空气。

后来汽缸内喷油的螺杆式压缩机出现，性能得到提高，目前，喷油式螺杆压缩机已是制冷压缩机中主要机种之一。

螺杆式压缩机分为双螺杆和单螺杆两大类，双螺杆压缩机习惯上称为螺杆式压缩机。

螺杆式压缩机的优点：
(1)螺杆式压缩机只有旋转运动，没有往复运动，因此压缩机的平衡性好，
振动小，可以提高压缩机的转速。

(2)螺杆式压缩机的结构简单、紧凑，重量轻，无吸排汽阀，易损件少，可
靠性高，检修周期长。

(3)在低蒸发温度或高压缩比工况下，用单级压缩仍然可正常工作，且有良
好的性能。

这是由于螺杆式压缩机没有余隙，没有吸、排汽阀，故在这
种不利工况下仍然有较高的容积效率。

(4)螺杆式压缩机对湿压缩不敏感。

(5)螺杆式压缩机的制冷量可以在10％一100％范围内无级调节，但在40％
以上负荷时的调节比较经济。

螺杆式压缩机的缺点：
(1)转子齿面是一空间曲面，需利用特制的刀具，在价格昂贵的设备上加
工，机体零部件加工精度也有较高的要求，必须采用高精度设备。

(2)由于齿间容积周期性地与吸、排气口连通，故压缩机噪声高。

(3)由于受到转子刚度和轴承寿命等限制，压缩机内部只能依靠间隙密封，
所以螺杆压缩机只能适用于中、低压范围，不能用于高压场合。

(4)由于喷油量大，油处理系统复杂，故机组附属设备多。

(5)螺杆压缩机依靠间隙密封气休，在小容积范围内不具有优越的性能。