在離心式制冷壓縮機運行過程中,運行工況改變或者制冷劑流量改變均會對壓縮機的性能產生影響。
(1)工況變化對性能的影響。對于工況變化對離心式制冷壓縮機的影響,這里只討論蒸發溫度、冷凝溫度以及轉速的變化。當冷凝溫度和轉速不變時,蒸發溫度越低,制冷量下降也越劇烈;當冷凝溫度和轉速不變時,提高冷凝溫度,制冷量將急劇下降;當離心式制冷壓縮機的轉速發生改變時,由于壓縮機產生的能量頭與轉速的平方成正比,因此轉速降低,能量頭降低,制冷量也隨之降低。
(2)喘振與堵塞。離心式壓縮機正常工作時,氣流方向和葉片流道方向一致,不出現邊界層脫離現象,效率達到最高值,當流量減小時,氣流速度和方向均發生變化,使非工作面上出現脫離現象。當流量減少到臨界點時,脫離現象擴展到整個流道,使損失大大增加,壓縮機產生的能量頭不足以克服冷凝壓力,致使氣流從冷凝器倒流,倒流的氣體與吸進來的氣體相混合,流量增大,葉輪又可壓送氣體。但由于吸入氣流量沒有變化,流量仍然很小,故又將產生脫離,再次出現倒流現象,如此周而復始,這種氣流來回倒流撞擊的現象稱為離心式制冷壓縮機的“喘振”現象。喘振會增加壓縮機的運行噪聲、振動和功率消耗,嚴重時會損壞葉片甚至整個機組。
喘振是離心式壓縮機一種固有的氣動現象。為了防止當壓縮機工況發生變化或調節壓縮機制冷量(減少負荷)時發生喘振現象,機組中可采取防喘振措施。例如,從壓縮機出口旁通一部分氣流直接進入壓縮機的吸入口,加大它的吸入量,從而避免喘振現象的發生。
所謂堵塞,是指離心式壓縮機流量已達到最大值,此時,壓縮機流道中某個最小截面處的氣流速度已達到音速,流量不可能繼續增加。
從堵塞點(最大流量點)到喘振點(最小流量點)這一范圍,稱為離心式制冷壓縮機的穩定工作區。它的大小也是離心式制冷壓縮機性能好壞的標志之一。
(3)調節。由于離心式制冷壓縮機單機容量大,因此在使用中經常需要根據外界負荷的變化進行調節,通常采用以下幾種方法來調節冷量。
①變速調節。這是以改變壓縮機的轉速來調節排氣量。這種調節方法最經濟,但只有在原動機的轉速可變時才能采用,而且轉速變化允許的范圍比較小,因為轉速變化又會引起能量的變化。
②進口節流調節。用改變進口截止閥的開度來調節壓縮機的排氣fit。這種調節方法不經濟,因為有一部分壓力消耗在截止閥的節流損失上。由于這種調節方法簡單,因此使用仍然較多。
③進口導葉調節。在葉輪的進口前裝有軸向(懸壁式轉子)或徑向(兩端支撐式轉子)可旋轉的進口導葉,當可調導葉的角度變化時.調節葉片的開度發生變化,氣流預旋角發生變化,導致氣體流量變化,從而適應外界負荷的變化。葉片開度的調節機構可采用滑輪式,也可采用鉸鏈式或錐齒輪傳動式。但在空調用離心式制冷機中,大多數利用鉸鏈傳動,通過電動機執行機構的刻度盤指示導葉的旋轉角度,通過傳動機構,使進口導葉的旋轉角度一致并同步。電動機執行機構的旋轉,可手動或由安裝在冷水出口的熱電阻自動控制。外界負荷減少,則冷水出口溫度降低,執行機構轉動進口導葉角度,使壓縮機吸氣量減少,制冷量下降,使之與外界負荷相適應,反之亦然。
④冷卻水水量調節。通過調節冷卻水水量來改變制冷劑的冷凝溫度,以實現制冷量的調節。這種方法也不經濟,而且只能用于排氣址大于發生喘振的排氣量時,所以調節幅度不是很大。
⑤旁通調節。旁通調節也稱防喘振調節,即通過進、排氣管之間設置的旁通管路和旁通閥,使一部高壓氣體旁通返回壓縮機進氣管。如果旁通的氣體過多,排氣溫度將升得過高,是不允許的。所以,在調節時,必須在旁通閥后噴入制冷劑液體,使旁通氣體降溫,或者將排氣通入蒸發器,消耗一部分冷量。這種方法不經濟,只有在需要很小制冷量時才采用。