满液式螺杆式冷水机组回油设计研究

李发昌

摘要：满液式螺杆式冷水机组即采用满液式蒸发器的螺杆式冷水机组，其回油问题是机组设计的难点。本文首先对满液式螺杆式冷水机组的设计目标进行分析，结合目前国内厂家的生产制造能力，提出具体的设计目的。在此基础上，对满液式螺杆式冷水机组的设计方案及测试结果进行分析，在设计方案研究过程中，主要分析了高效油分离器、直接回油和气体引射回油等，最后对其测试效果进行分析，从而为相关设计活动提供参考。

关键词：满液式；螺杆式；冷水机组；回油设计

在螺杆式压缩机的运行过程中，需向工作室内添加润滑油，对转子进行润滑，同时还可以起到冷却、密封的作用。但润滑油由于采取与制冷剂混合排放的形式，经过油分离器后，还会有少量进入到系统中，在其不断累积下，则会影响冷水机组的热效率，甚至导致其不能正常运转。因此，必须对满液式螺杆式冷水机组的回油系统进行合理设计，确保冷水机组能够稳定运行，提高运行效率。

1、满液式螺杆式冷水机组回油设计目标

目前美国市场中的满液式螺杆式冷水机组占据较大份额，而且在设计中主要采用CFD技术实现润滑油与制冷剂的分离，其生产技术较为成熟。我国由于采用满液式蒸发器的时间较短，在冷水机组设计过程中，缺乏可参考经验，整体技术水平要低于国外领先水平。其中，满液式螺杆式冷水机组回油现象主要与蒸发器结构、润滑油以及制冷剂的特性有关，是机组设计过程中必须关注的问题。由于国内许多厂商不具备压缩机的研制能力，多数产品仍通过购买压缩机的方式进行设计和制造。而使用较多的比泽尔和复盛品牌等，均为半闭封集成油分离器一体式结构，油分效率最高只能达到99%，甚至在恶劣工况下只有95%，会有少量润滑油被带入系统。因此，在满液式蒸发器回油系统设计过程中，应针对润滑油密度小、难以直接回收的特点，综合采用上游节流回收和下游回收方式，建立动态平衡，保证润滑油的循环稳定性，进一步降低制冷剂中的润滑油含量[1]。

2、满液式螺杆式冷水机组设计方案及测试结果

（1）设计方案

1.高效油分离器的设计

在对满液式螺杆式冷水机组高效分离器展开设计的过程中，油气分离的方式主要包括惯性分离、离心分离、碰撞分离以及填料分离等方式，为了保证最终的分离质量，需要将以上几种分离方式相互组合，将各自的优点充分发挥出来，进而提升满液式螺杆式冷水机组整体的分离质量。在设计高效油分离器的过程中，主要由排气口、滤网以及进气口组成，在第一阶段，采用碰撞分离的方式，将油与容器壁相互分离，在第二阶段，采用惯性分离的方式，降低其中混合物的流动速度，改变其中的流动方向，将其中多数的油与其他物质相互分离。第三阶段为填料分离，在此过程中使用金属丝网，对油雾进行聚集处理，形成油滴，最终完成分离。图1为满液式螺杆式冷水机组高效油分离器结构图

图1满液式螺杆式冷水机组高效油分离器结构图

为了保证最终的分离质量在，在选择滤网的过程中，需要对系统的综合能效展开考虑，选择与要求相符合的滤网，这种方式能够保证最终的分离效率在99%以上。另外，由于满液式机组自身性质的影响，为了保证整个机组的实际运行质量，需要在压缩机以及冷凝器之间设置相应的高效油分离器，该分离器能够对压缩机中剩余的润滑油进行分离处理，进而降低系统中润滑油的含量[2]。

2.直接回油设计

多数人认为满液式螺杆式冷水机组在实际运行的过程中，不能根据吸气流速对润滑油展开抽回处理，这种理解方式是错误的，满液式螺杆式冷水机组在运行的过程中，只要对其展开合理的管排设计，就利用气流度对润滑油进行压缩处理。在直接回油设计过程中主要包括以下内容，第一，确定管排上方气流速度与润滑油滴的腾飞距离。第二，确定气孔的高度以及流速，只要确定以上来那个方面内容，就能够实现回油设计。在此过程中需要注意的是，以上两点内容的确定都需要根据满液式螺杆式冷水机组的实际情况展开，只有这样才能够保证满液式螺杆式冷水机组回油设计的质量。

满液式蒸发器在实际运行的过程中，可以利用气流直接展开回油，其中的液滴包括制冷剂和油，因此在吸入油的过程中，也会吸入一部分制冷剂。如果制冷剂的含量过多，将会导致湿压缩的情况出现，进而影响最终的分离效率。面对这种情况，最有效的解决办法就是科学确定筒身的长度以及直径，将液滴抽回压缩机的同时，降低制冷剂的吸入含量。

3.气体引射回油的设计

满液式螺杆式冷水机组中的气体引射回油指的是采用引射机，对制冷剂以及润滑油的混合物展开处理，在此过程中主要采用流体动压和静压之间的转换完成。其中引射机共有3个接口，与排气管、蒸发壳以及吸气管相互连接，气体经过节流孔之后，会转化成高速低压的气流，这时吸入蒸发器中的液体，将二者相互混合，最终将其中的动压转换为静压，使其进入吸气管中。要想保证最终的回油质量，需要将油与制冷剂进行处理，在蒸发器表明形成富油层，这种方式能够大大提升最终的回油效率。另外，由于引射回油的过程需要进行高压排气，加上吸入液体中含有一定的制冷剂，因此会提升消耗的功率量，因此引射比率应该在3%之内。

（2）测试结果

通过以上实验能够发现，满液式螺杆式冷水机组在50%负荷状态下运动，油位在视镜底端下部，导致这种情况出现的主要原因就是，在该种情况下的油分效率较低，其中的吸气流量也降低，影响最终的回油效果。在此过程中开启引射回油阀，接通回油孔，一段时间之后，液面会出现上升的情况，这种现象说明，满液式螺杆式冷水机组中的引射回油，具备一定的应用价值。但是在开展下方回油的过程中，最终的效果比引射回油好，这种现象出现的主要原因为，如果含油量较高，则液面上方会出现一定的泡沫，导致液面出现下降的情况，进而严重影响了满液式螺杆式冷水机组回油设计的质量，在研究过程中需要对这一问题进行足够的重视。

结束语

综上所述，回油设计时满液式螺杆式冷水机组的重点难点问题，通过对其回油原理及设计目标进行分析，可以找到回油设计的基本方向。在此基础上，通过合理设计油分离器，提高其分离效率，并综合采用直接回油和引射回油方式，可以有效降低润滑油含量，满足冷水机组设计要求，提升其运行质量。

参考文献

[1]夏雨亮.满液式螺杆式冷水机组回油和跑油分析[J].制冷与空调,2013,13(05):15-18.

[2]陈今朝,谷波,姚峻.满液式螺杆式冷水机组回油设计[J].制冷与空调,2013,13(05):22-24+30.