Penghawa Dingin Kompresor Dua Tahap Satu Unit: Prinsip Operasi Suhu Sangat Rendah & Penentukuran Parameter

Kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal menggabungkan silinder tekanan rendah dan tinggi dalam satu mesin, direka untuk suhu penyejatan antara -40℃ hingga -70℃ bagi pemprosesan kriogenik. Kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal ini mampu mencapai kecekapan isipadu sebanyak 78% pada suhu penyejatan -50℃. Peralihan pistonnya dibahagikan antara kumpulan silinder peringkat rendah dan tinggi dengan nisbah tetap. Unit ini boleh beroperasi secara stabil apabila suhu persekitaran berubah dari 5℃ hingga 40℃. Kuasa pemanas crankcase ditetapkan pada 200W untuk mengelakkan pengaliran refrigeran dan pencucuhan minyak semasa keadaan siap sedia. Kitaran penyelenggaraan plat injap kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal adalah 6000 jam operasi. Kebersihan di luar litar refrigeran melebihi 40ppm mengurangkan jangka hayat perkhidmatan lebih daripada 35%. Model kompresor reciprocating xiteliduo unit tunggal dua peringkat menggunakan blok silinder besi tuang diperkuat dengan ketebalan dinding 18mm. Susunan silinder tahan tekanan antara peringkat sehingga 1.2MPa secara berterusan. Berbanding dengan unit penyejuk berantai pada suhu sasaran -50℃, kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal mempunyai kos sistem awal yang 8% lebih rendah. Namun sistem kaskad boleh mencapai suhu di bawah -70℃. Luas lantai kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal ialah 1.6㎡, iaitu 35% lebih kecil daripada unit penyejuk kaskad yang sepadan yang memberikan suhu penyejatan sasaran yang sama. Gred minyak pelincir yang disyorkan untuk kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal ialah ISO VG100. Kebersihan minyak mesti mengekalkan gred NAS 7 atau lebih baik bagi mengurangkan haus pada keadaan suhu ultra-rendah. Arus permulaan kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal mencapai 3.9 kali arus nominal. Kontakor hendaklah diberi saiz 1.25 kali arus nominal untuk mengelakkan kerosakan komponen elektrik. Isipadu penerima cecair bagi sistem kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal ialah 1.8 kali jumlah muatan refrigeran. Reka bentuk ini mengurangkan risiko slugging cecair dalam silinder peringkat rendah. Pemeriksaan penapis sedutan perlu dilakukan setiap 1500 jam operasi. Penyumbatan penapis melebihi 50% menyebabkan suhu superpanas sedutan melebihi 15K dan mengurangkan kapasiti penyejukan sebenar kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal sebanyak 20%. Ramai pengguna akhir mengelirukan kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal dengan model reciprocating piawai. Pengapit penyejuk jenis 4 silinder kecil, sederhana dan besar serta 6 silinder besar tidak dapat mencapai suhu pencairan -40℃. Pengapit penyejuk skru jarang digunakan untuk suhu pencairan di bawah -40℃. Prestasi penyegelan rotornya menurun dengan ketara dalam keadaan operasi suhu ultra-rendah. Pengapit penyejuk satu unit dua peringkat boleh beroperasi secara berterusan selama 18 jam sehari untuk bengkel rawatan bahan kriogenik. Masa henti penyelenggaraan tahunan menyumbang kira-kira 4.1% daripada jumlah masa operasi. Refrigeran yang biasa digunakan adalah R23. R404A dan R134a tidak sesuai kerana tekanan jenuh mereka tidak mampu menyokong suhu pencairan ultra-rendah yang diperlukan. Tahap bunyi yang diukur pada jarak 1 meter dari pengapit penyejuk satu unit dua peringkat ialah 80dB(A). Pemasangan sarung akustik mengurangkan nilai bunyi sebanyak 12dB(A) bagi memenuhi peraturan persekitaran kilang. Keadaan operasi pengapit penyejuk secara langsung mempengaruhi jangka hayat peralatan. Operasi panjang melebihi suhu pelepasan yang ditetapkan akan mengurangkan jangka hayat yang boleh digunakan hampir 40% dalam tempoh dua tahun. Injap pelepasan keselamatan pengapit penyejuk satu unit dua peringkat dipasang pada keluaran peringkat tinggi, dan akan aktif pada tekanan 2.7MPa. Kalibrasi tahunan menjamin masa tindak balas injap dalam lingkungan 0.3s semasa lonjakan tekanan. Tetapan tekanan antara peringkat adalah penting bagi pemampat penyejuk dua peringkat unit tunggal. Tekanan antara peringkat yang optimum mengimbangi kapasiti penyejukan dan penggunaan kuasa untuk mengelakkan suhu pelepasan yang berlebihan. Jarak celah cincin piston perlu diperiksa semasa penyelenggaraan. Apabila jarak celah melebihi 0.12mm, kecekapan isipadu menurun di bawah 72% dan pemampat penyejuk dua peringkat unit tunggal tidak dapat mengekalkan suhu rendah sasaran. Pemampat ulang-alik xiteliduo unit tunggal dua peringkat menggunakan injap hisap dan pelepasan spring penguat. Masa tindak balas pembukaan injap dikawal dalam lingkungan 0.7ms untuk mengurangkan kehilangan penghadapan di bawah nisbah tekanan tinggi. Mekanisme pelepasan silinder menyokong pelarasan beban separa untuk silinder peringkat rendah, mengelakkan permulaan dan penghentian motor yang kerap serta mencegah kepanasan bahagian pemampatan peringkat tinggi. Ambang amaran suhu galas engkol ditetapkan pada 80℃. Sistem kawalan mencetuskan pemutusan kuasa apabila suhu melebihi 85℃ untuk mengelakkan kegagalan engkol dan kerosakan mekanikal kekal. Sudut condong pengangkutan kompresor penyejuk dua peringkat unit tunggal tidak boleh melebihi 12 darjah. Sudut condong yang lebih besar menyebabkan minyak pelincir membanjiri rongga silinder peringkat rendah dan mencetuskan hentaman cecair semasa permulaan operasi. Penyeparator minyak yang sepadan mesti mencapai kecekapan pemisahan ≥99.7%. Kadar bawaan minyak melebihi 0.3% akan mencemarkan permukaan penukar haba dan mengurangkan