潘 賁

一、與內(nèi)容積比相關(guān)的幾個基本概念

內(nèi)壓力比RA：壓縮終了時基元容積中的氣體壓力pi（內(nèi)壓力）與吸入壓力ps之比，即RA=ps（絕壓）/pi（絕壓）。

外壓力比RY：排氣背壓pd（外壓力）與吸入壓力ps之比，即RY=pd（絕壓）/ps（絕壓）。

內(nèi)容積比Vi：壓縮終了時基元容積中的氣體體積與吸氣結(jié)束時的基元容積中的氣體體積之比。絕熱壓縮過程時，內(nèi)容積比Vi與內(nèi)壓力比RA關(guān)系為RA=Vik（k為絕熱指數(shù)）。

由以上可知：螺桿式制冷壓縮機(jī)具有內(nèi)壓縮特性，在吸氣壓力一定的情況下壓縮終了壓力取決于壓縮機(jī)內(nèi)容積比,而外壓力比取決于運(yùn)行工況。

二、不同的內(nèi)容積比設(shè)置對功耗的影響

當(dāng)螺桿式制冷壓縮機(jī)內(nèi)的壓縮終了壓力（內(nèi)壓力）不等于排氣背壓（外壓力）時，工作容積中的氣體將進(jìn)行定容壓縮或定容膨脹，在內(nèi)壓力與外壓力趨于平衡的過程中會產(chǎn)生額外功耗損失，下面分三種情況討論。

1.過壓縮 pi＞pd

在內(nèi)壓力高于外壓力的情況下，氣體在工作容積內(nèi)由吸氣壓力壓縮到內(nèi)壓縮終了壓力（內(nèi)壓力），再由定容膨脹到排氣背壓（外壓力），然后再進(jìn)行排氣過程。此時多耗的功相當(dāng)圖1中的陰影面積。

2.欠壓縮 pi＜pd

在內(nèi)壓力低于外壓力的情況下，氣體在齒間容積內(nèi)由吸氣壓力壓縮到壓縮終了壓力（內(nèi)壓力），此時工作容積與排氣孔口相連通，排氣管中的氣體倒流，使工作容積中的氣體由定容壓縮到排氣背壓（外壓力），然后進(jìn)行排氣過程。此時多耗的功相當(dāng)于圖2中的陰影面積。

3.pi＝pd

在內(nèi)壓力等于外壓力的情況下，沒有附加功損失（圖3）。

從以上分析可知要使機(jī)器的耗能最小，運(yùn)轉(zhuǎn)最經(jīng)濟(jì)，這就要求螺桿式制冷壓縮機(jī)的內(nèi)壓力比接近或等于外壓力比。

三、內(nèi)容積比設(shè)置情況和重新調(diào)整的依據(jù)

處理廠丙烷制冷螺桿壓縮機(jī)是MYCOM V系列機(jī)組，其內(nèi)容積比固定端分為 L、M、H三擋，分別為 2.63、3.65、5.8。一期壓縮機(jī)自投用以來一直在內(nèi)容積比3.65下運(yùn)行。

關(guān)系到Vi值設(shè)置大小的目前階段一期現(xiàn)場相關(guān)參數(shù)：（1）入口壓力ps=280～300kPa（表壓）；（2）壓縮機(jī)背壓（油氣分離器）壓力 pd=1000～1250kPa（表壓）；（3）R290（丙烷制冷劑）絕熱指數(shù)≈1.133。

通過計算得外壓比RY=（2.44～3.06之間）。在以上工況下，理想的內(nèi)容積比在2.44～3.06之間，這與實(shí)際運(yùn)行時的Vi值有較大出入，這說明機(jī)組長期處在過壓縮的情況下運(yùn)行。雖然沒有一個與理論計算值完全匹配的固定Vi值，但Vi值與2.63相對接近。

另外，從功率損失來看，欠壓縮優(yōu)于過壓縮。這是因?yàn)殡m然欠壓使排氣腔內(nèi)的高壓氣體倒流回齒間工作容積，產(chǎn)生一定的附加功耗，但過壓縮時需對全部氣體做功。

四、內(nèi)容積比值調(diào)整后取得的效果

鑒于對裝置的進(jìn)一步認(rèn)識和熟悉，2008年對一期裝置的兩臺丙烷機(jī)內(nèi)容積比值閥進(jìn)行了重新設(shè)定，將壓縮機(jī)內(nèi)容積比固定塊設(shè)置在L端口，也就是說Vi=2.63。

通過表1的數(shù)據(jù)不難看出（黑體數(shù)據(jù)為內(nèi)容積比值調(diào)整前的電機(jī)電流值），自內(nèi)容積比閥重新設(shè)置后，即使在氣溫較高的7、9月，壓縮機(jī)電機(jī)的電流值較1月份也有下降。氣溫相對可比的2、3月與1月相比，壓縮機(jī)電機(jī)電流明顯下降，能耗顯著降低（電流每下降1A，每小時省10kW·h）。

表1

五、結(jié)論

通過對內(nèi)容積比值的不同設(shè)置對丙烷制冷壓縮機(jī)能耗影響的分析，找出了內(nèi)容積比值設(shè)置在生產(chǎn)實(shí)際中存在的問題，并做調(diào)整。實(shí)踐證明，除工藝系統(tǒng)對裝置能耗有著影響之外，內(nèi)容積比值的設(shè)定對丙烷制冷螺桿壓縮機(jī)是否能夠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也有著很大的作用。