我国当今已是寰宇上最大的制冷摆设临盆国和花费商场，与此相对应，收缩机等关键部件的手艺程度和产物原料也持续得到抬高，许多产物的功用到达了国际先进程度。此中，螺杆制冷收缩机是一种首要的制冷摆设，具备容量调动便利、工况适应性强、功用牢靠等长处，在大中型制冷空调停冷冻冷藏摆设中获患有宽广地运用。

为了应对寰球气象变动，我国提议了“年前实行碳达峰、年前实行碳中庸”这一远大兵法标的。制冷行业与黎民经济各部门和社会糊口各方面密切相接，在碳中庸靠山下，将迎来首要的进展机会，也将面对一系列新的挑战。螺杆制冷收缩机做为制冷系统的重心部件，升高其碳排放量对实行制冷系统降碳、助力我国“双碳”兵法标的具备首要意义。

螺杆制冷收缩机的全性命周期排碳枢纽首要包含原材料获得、加工制作、产物运输、运行维持和报废回收5个方面。但是螺杆制冷机的效劳年限个别超出20年，操纵产物在恒久运行历程中的碳排放才是重中之重。依据数据统计，运维枢纽碳排放量在全性命周期中的占比到达了85%以上，因而，螺杆制冷收缩机的节能减排的重心仍需放在产物能效的抬高上。本文以螺杆制冷收缩机为研讨重心，基于对行业痛点题目的深入研讨，提议了一系列螺杆制冷功用效提高手艺，并研讨了其低碳化运用途景，以期为“双碳”标的下螺杆制冷机的进展趋向指明方位。

1螺杆制冷收缩功用效提高手艺

螺杆制冷收缩机做为蒸气收缩制冷系统中最大的耗能部件，是整条财产链中手艺含量高、开辟制作难度较大的产物，其品德直接影响到系统的能效，因而，螺杆收缩机的能效提高关于用能系统的绿色转型有重粗心义。本文基于对行业现存候题的深入研讨，从而提议了包含型线优化、变导程安排、自适应多孔封严涂层的哄骗、光滑油精致化经管、永磁变频手艺、两级收缩级间补气手艺和灵巧运行手艺7种新式能效提高手艺，并对其效用道理与优化功效举行了研讨，为将来收缩机的优化安排供应新思绪，助力“双碳”目方位准期实行。

1.1型线优化

螺杆制冷收缩机最重心的部件是互相啮合的转子，而转子型线是螺杆制冷机的首要构成因素，直接影响了来往线、暴露三角形、关闭容积与齿间面积等若干特征，也从根柢上决意了螺杆制冷机的暴露特征、热力功用、动力功用和牢靠性，因而转子型线的开辟是其安排中的重心手艺。国表里出名螺杆收缩机临盆厂家都是由高效转子型线的开辟而胜利攻陷商场。

过程量年的研讨，转子型线的安排推算法子

已获患有归纳，但近些年转子型线的安排法子仍在持续矫正。新法子之一是采纳贝塞尔弧线、NURBS等取代常例弧线做为构成齿弧线，以切矢量建设曲率突变弧线，过程改背叛点权重、增多操纵点以及挪动操纵点来活动的对型线举行优化，现实型线的优化案比方图1所示；另一新法子是采纳基于逆向工程的啮合线法建设型线，过程构造啮合线，直接操纵若干特征，基根源理见图2。

图1包络法型线优化

图2啮合线法型线优化

别的，可针对详细系冷剂品种、收缩机容量和运行工况，开辟出特地的高效转子理论型线，并琢磨转子运行历程中的受力变形、受热膨胀和加工及安装历程中的差错，正当建设现实型线的空隙散布。

1.2变导程安排

运用于螺杆真空泵的变导程螺杆转子由于其卓越的哄骗功用而获患有长足地进展，国表里许多学者也针对变导程螺杆真空泵做了各方面详实的研讨。这关于双螺杆制冷收缩机导程安排而言有较大的效仿意义，变导程安排个别将导程较长的部份放在吸气侧，其最大的上风是也许直接增大排气孔口，升高排气活动阻力。别的，在收缩历程方面，恒定导程的收缩速率不停是匀速的；而关于变导程而言，导程较长的部份收缩较快，导程较短的部份则收缩较缓，这象征着更低的收缩多方指数与更高的效率。

当今首要有3种导程安排表面，机关表示如图3所示。此中，恒导程为最罕见的表面，由于其便利的安排法子、老练的加工工艺而被当今市道上根本统统双螺杆制冷收缩机哄骗；多段导程安排为简略的物理拼接，在不同的收缩段采纳了不同的恒定导程，当今已有制品样机。但是多段导程收缩历程中的收缩速率突变将弗成防止地致使必定的噪声、振荡乃至功用的题目；突变导程的螺杆转子尚在开辟当中，比拟于多段导程安排，该表面收缩历程安稳、吸排气通畅，限制其进展的首要起因在于加工难度较高，加工工艺弗老练以及加工时候较长、资本成本太高。

图3导程安排表面示妄念

1.3自适应多孔封严涂层

关于安定做事的螺杆制冷收缩机而言，其吸气端温度略低于安装温度而排气端温度则显著高于安装温度。在繁杂温度、压力场的耦协效用下，螺杆转子将产生膨胀、紧缩、挽回变形等各式复合应变，这类不规矩的应变特征产生了转子空隙的不匀称变动，也许致使转子冲突乃至卡死。增大安排空隙是保证收缩机平安运行的有用本领，但会增大收缩机暴露量并升高能效。采纳自适应多孔封严涂层可有用减小空隙，是抬高航空鼓动机功用的首要本领，已开端在螺杆制冷收缩机中得到运用。

自适应多孔封严涂层个别由基相、光滑相和大批微弱孔洞构成。基相首要保证涂层自身强度以及与基体的连接强度；光滑相首要效用则为升高硬度，抬高涂层塑性；微弱孔洞由制备历程中列入的造孔相产生。喷涂有该涂层的转子在做事时，涂层上的部份微弱孔洞将被收缩，实行转子空隙的自适应调动，从而保证了最小的平安运行空隙，关于提高螺杆制冷机的能效而言具备首要潜力，其功效如图4所示。

图4自适应多孔封严涂层转子

1.4光滑油精致化经管

光滑油关于螺杆制冷收缩机功用的是非起到相当首要的影响，其效用大抵犹以下几个方面：抬高收缩腔的密封性，节减暴露；实行转子啮合地区的光滑，节减冲突功耗；冷却工质，抬高绝热效率；升高运行噪声。转子腔喷油孔开设场所和喷油量的筛选对螺杆制冷机很首要。关于喷油孔开设场所，过于靠前时会致使被收缩工质提早加热，而过于靠后则会致使换热不充足，从而增大收缩机的现实收缩功耗。关于喷油量，过少时转子啮合地区没法实行充足光滑，也许致使冲突磨损、振荡噪声等题目；而喷油量过量时，会呈现搅油损失过大等一系列题目。喷油量增大对螺杆制冷机绝热效率的影响如图5所示，在全工况下，跟着光滑油油量的增大，实测绝热效率都市有必定程度的升高；这类升高幅度在低温工况下越发显然，跟着油气体积比增大0.1%，绝热效率最大升高了2%。因而，依据特定表面的制冷机和制冷工质，以定制化筛选般配光滑油、正当计划安排喷油孔开设场所和喷油量的光滑油精致化经管成为了螺杆制冷收缩功用效提高重心。

图5喷油量对制冷机绝热效率的影响

KAUDERK等依据大批实验研讨，对光滑油在收缩腔内部的现实效用机理举行懂得释。他们以为，光滑油在收缩腔内现实所以薄膜的表面遮盖在收缩腔表面的，巴望的油膜厚度将恰恰实行对啮合空隙、齿顶空隙等的密封；而当油膜厚渡过大时，会呈现积油局势（图6），此处的积油将跟着转子的转动而被运输到排气端，从而增大收缩机的现实功耗。BENESG等过程双螺杆收缩机的光学衡量，考证了上述理论的牢靠性。依据理论，喷入收缩腔内部的油从吸气到排气历程由于密封空隙而匀称损耗，因而当排气停止时油体积凑近于零时的油量即为最好喷油量。

图6光滑油效用机理

1.5永磁变频手艺

螺杆制冷收缩机容量调动的法子包含启停调动、滑阀调动以及变频调动等，但以滑阀调动为主的保守容量调动方法在现实哄骗中存在各式题目。首先，当收缩机处于部份负荷时，其能效衰减严峻（图7），滑阀有用做事长度与螺杆制冷收缩功用效存在必定的正联系关联，当滑阀有用做事长度节减（部份负荷运行）时，其能效将大幅降落；其次，在现实哄骗滑阀调动时，跟着滑阀场所的稍稍变动，螺杆制冷收缩机冷量腾跃的局势对照显然；别的，跟着制冷机哄骗年限的增加，滑阀油活塞处由于磨损而致使密封性变差，也许会呈现工况没法保持、主动加卸载等题目，影响其在工程中的寻常哄骗。

图7滑阀有用做事长度与能效的关联

比拟于保守调动方法，变频调动具备调动局限大、机关简略等上风，也许有用抬高螺杆制冷收缩机在部份负载下的能效。CHENWQ等过程创建半关闭螺杆式制冷收缩机的集总参数模子，并连接螺杆式制冷机部份负荷做事历程，对滑阀和变频两种方法调动下收缩机的功用举行了摹拟对照，了局声明，螺杆制冷机采纳变频调动在功耗、排气度以及绕组定子温度特征上有更好的体现。永磁同步变频机电启动的双螺杆制冷收缩机的机关表示如图8所示，永磁变频机电在宽转速局限下的高效安定运行，有用提高了螺杆制冷机全工况局限的运行功用。当今，变频启动已在宗旨空挪用螺杆制冷收缩机中获患有宽广运用，也正在疾速推行运用于各式热泵和冷冻冷藏装置中。特殊是过程变频调动容量、过程滑阀调动实质积比的变频变容积比螺杆制冷机，实行了容量和实质积比的互相自力调动，能精确高效地及时般配制冷系统的运行工况和负荷，特殊合适于负荷与工况变动局限请求高的运用途地。

1.6补气手艺

当螺杆制冷收缩机运用于高压比、大温差工况时，单级收缩由于过大的压差而时常存在严峻的振荡、噪声、暴露、能效太低等功用题目，双级收缩也因而获患有宽广地认同与

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