改革开放后行业中活塞式制冷压缩机发展概况
中国制冷空调工业协会第一届副理事长、原合肥通用机械研究所副总工程师 王德魁
中国制冷空调工业协会秘书长 张朝晖

  一、小型半封闭活塞式制冷压缩机系列产品的开发——制冷机行业最后的联合设计
  上世纪改革开放后80年代初期,随着国民经济快速发展,冷量在1万大卡/时以下的工商用小型制冷压缩机是国内市场需求量最大,用途最广的主机产品之一。在这类产品中,国内可供选择的只有小型开启式和少量的老式ø50半封闭制冷压缩机。其中小型开启式压缩机包括2F4.8,2F6.3,2F6.5,2F6.6及2F6.75等机型,是当年的一些制冷机厂于1957—1960年间,仿制国外上世纪三四十年代相应产品或在此基础上自行发展而相继开发生产的产品。到了技术突飞猛进发展的80年代,这些产品的技术水平就显得十分落后了,结构陈旧、性能落后、效率低下。另外,老式ø50半封闭制冷压缩机是上世纪60年代初行业联合设计的产品,由于其设计基本是模拟中型机系列产品的结构,如同中型机一样采用油泵压力供油、缸套、环状阀组等,未考虑到小型半封闭制冷压缩机应具有结构简单、易损件相对较少等特点,致使该系列产品机构复杂、零部件多、机体铸造和加工困难,废品率高,虽然也有少量生产,却难以推广。当时制冷机行业只注重大中型机而忽略了小型机的发展。后又因“文化大革命”的影响,对小型制冷压缩机未能及时更新。进入上世纪80年代后,国内对工商用小型制冷压缩机的需求量日益增多,当时国内没有更好的机型可供选择,因此不得不大批量生产2F6.3和2F4.8这类技术落后而又耗能大的产品。到1983年约有百余家小厂生产这类机型,产量约有5万台左右,由于生产技术水平不一,又造成了小型制冷压缩机产品质量的危机,已到了不改不行的时候了。
  为了改变上述局面,必须尽快更新小型制冷压缩机产品。根据机械工业部石化通用局的指示精神,当年的机械部合肥通用机械研究所和机械部通用机械技术设计成套公司于1982年积极进行了研制小型半封闭活塞式制冷压缩机的技术准备。一方面收集了大量的国内外有关技术资料,通过分析对比,吸取精华;另一方面根据不同的缸径/行程组合,进行了大量的热力计算,选其冷量大、功率小的最佳结构参数用于新机型的设计。1983年3月,在行业中组织了大连冷冻机厂、烟台冷冻机厂、南京冷气机厂、上海制冷设备厂、天津第二冷气机厂、西安交通大学和华中工学院(即现在的华中科技大学)等单位,集中在合肥通用机械研究所进行了小型半封闭制冷压缩机系列产品的联合设计与开发。在新产品的设计过程中,参加设计的人员在保证机器的性能和可靠性的前提下进行结构设计,力求部件少结构简单、工艺性好,既要容易加工又要方便装配。在对国外样机进行反复测试和技术分析的基础上,联合设计组人员团结合作,集思广益,先后完成了ø60,ø50和ø40缸径不同行程的六种规格半封闭活塞式制冷压缩机的开发设计。样机采用了国外广为流行的甩油盘润滑、立式双缸、无缸套、条形舌簧阀片的结构,具有体积小、质量轻、易损件较少等优点。制冷剂以R12为主,兼顾R22和R502(机器设计时已考虑调整电机的空间)。产品设计完成后,参加联合设计的有关企业分别按联合设计的图样组织并陆续完成了样机的试制。与此同时,配套的耐氟电机也在机械部电工局的安排下同步进行了研制。1983年底,合肥通用机械研究所负责对天津第二冷气机厂、烟台冷冻机厂、南京冷气机厂试制的的三台2FL5B(ø50/44)样机和当年西德Copeland公司同类产品分别在同一个试验台上进行了各种工况的性能对比试验,结果表明联合设计的2FL5B半封闭活塞式制冷压缩机各项技术指标均达到或超过了设计要求,单位电功率制冷量与2F6.3机型相比提高了20%左右,达到了国外当时同类产品水平,具有很好的节能效果。1984年底,美国Copeland公司曾对南京冷气机厂试制的2FL5B样机与Copeland公司的NRB2-0310机型,进行了性能对比试验,结果表明:两者能效比相同,2FL5B的单位容积制冷量高于NRB2-0310机型。同时还对各主要零部件做了评价:设计优秀,零部件加工质量良好,但机体铸造质量勉强合格(有气孔和不太严重的砂眼)。
  样机通过了技术鉴定后,一些企业投入了小批试生产。同时,在此半封闭压缩机基础上,合肥通用机械研究所与宁波冷冻机厂及无锡冷气机厂联合成功开发了风冷冷凝机组,并在设计中首次采用了条缝铝套片型式的冷凝器,显著提高了换热效果和机组的效率。
当时,由于技术引进、耐氟电机质量问题、工厂现实条件及上世纪80年代后期为保护臭氧层而开始禁用CFCs等原因,这批机型只小批生产一段时间就逐渐减少,到90年代基本不再生产了。
  二、Ø70中型半封闭活塞式制冷压缩机的更新设计
  上世纪90年代初期,合肥通用机械研究所与当时的天津冷气机厂、北京冷冻机厂、岳阳制冷设备厂联合进行了ø70半封闭活塞式制冷压缩机系列产品的改型设计,制冷剂采用R22,同时在结构上亦做了大量改进,参考国外技术发展趋势,缩短连杆长度和气缸行程,采用舌簧阀结构,大大地缩小了压缩机的体积和质量,有效地提高了效率。
  三、开启式压缩机老产品不断完善进一步提高效率
  上世纪80年代初期,西安交通大学与广州冷冻机厂合作,对2FZ10型R12活塞式制冷压缩机进行了改型技术攻关,以提高效率指标。在攻关过程中,他们通过对制冷压缩机的吸气过热度、气阀运动规律和示功图的测试,更加细致了解了制冷压缩机内部实际工作过程,并成功地应用计算机模拟和优化技术对制冷压缩机的实际工作进行了认真、细致的分析研究,得出了改善性能指标的可靠途径。通过采取改进排气阀结构、阀片升程及排气阀弹簧刚度等一系列措施,使2FZ10型制冷压缩机在标准工况下的单位功率制冷量提高了6.34%,取得了良好的节能效果。此后有关行业厂依据该成果对当时生产的ø170,ø125,ø100和ø70系列活塞式制冷压缩机的气阀结构等进行了相关改进,其效率均有了不同程度的提高,单位功率制冷量平均提高了3%?6%,为活塞式制冷压缩机节能发展开辟了新路。
  1981年,烟台冷冻机厂与商业部设计院共同研制成功ø125系列自动型活塞式氨制冷压缩机并投入生产,到80年代末,烟台冷冻机厂约生产了千余台该自动机型,为实现我国大中型冷库自动化运行做出了贡献。
  1978—1989年,大连冷冻机厂和烟台冷冻机厂分别对其生产的ø170,ø100和ø125,ø100机型,进行了高速多缸长行程的技术改造,有效提高了单机制冷量,并增加了规格品种,充分适应不同应用场合的需要。
中型开启式活塞式制冷压缩机的产量,在1990年以前每年均有一定增长,而约从1990年后开始呈下降趋势,但到2000年后每年仍有约6 000台的产量。
  计划经济时代,以国有企业为代表的行业重点骨干企业,通过联合设计方式,在行业中建立起了压缩机、冷冻冷藏设备、溴化锂吸收式冷水机组等产品系列,不仅满足了服务于国民经济建设和人民生活水平提高的需要,也有效提升了行业的技术水平,促进了全行业的进步与发展。随着时代的变化,今天行业中多种经济体制并行,出现了空前繁荣发展的局面,原来的联合设计方式已不再适合当前的形势,但联合设计为行业进步打下坚实基础的历程值得在此书上一笔,做为历史的记忆和怀念,也祝前进中的中国制冷空调业取得更大的发展与辉煌。