懸浮原理

　　氣懸浮制冷機(jī)

　　利用氣體軸承技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)懸浮。在氣懸浮制冷機(jī)中，通過(guò)向軸承內(nèi)注入高壓制冷劑氣體或液體，使轉(zhuǎn)子和軸承之間形成一層具有一定壓力的氣膜，因此這種軸承有時(shí)被稱(chēng)為外部加壓氣體軸承，簡(jiǎn)稱(chēng)靜壓氣浮軸承。氣膜將轉(zhuǎn)子托起，使其在旋轉(zhuǎn)時(shí)與軸承不產(chǎn)生直接的機(jī)械接觸，從而減少摩擦和磨損。氣膜厚度在壓縮機(jī)啟停、負(fù)荷變化和轉(zhuǎn)速調(diào)整等擾動(dòng)時(shí)在微米級(jí)變化，保持轉(zhuǎn)子與軸承無(wú)接觸。

　　磁懸浮制冷機(jī)

　　磁懸浮技術(shù)是基于電磁力的原理。在磁懸浮制冷機(jī)組的壓縮機(jī)中，通過(guò)在轉(zhuǎn)子和定子上安裝磁性材料，利用同性相斥、異性相吸的電磁力作用，使轉(zhuǎn)子懸浮在定子中間。精確的電磁控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)電磁力大小和方向，以保證轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的懸浮穩(wěn)定性。但由于磁懸浮機(jī)組的各機(jī)械部件的制造偏差、裝配偏差累積及懸浮控制精度影響，導(dǎo)致實(shí)際的轉(zhuǎn)子懸浮中心和降落后的轉(zhuǎn)子軸線中心之間的機(jī)械間隙通常預(yù)留較大，約為氣懸浮機(jī)組的7倍左右。與氣懸浮軸承相似，壓縮機(jī)啟動(dòng)前需要先給軸承供電，轉(zhuǎn)子懸浮后啟動(dòng)壓縮機(jī)。

　　性能特點(diǎn)

　　效率方面

　　氣懸浮制冷機(jī)

　　氣懸浮壓縮機(jī)和磁懸浮壓縮機(jī)通常都采用永磁變頻直驅(qū)結(jié)構(gòu)，因此，兩者的效率區(qū)別在于軸承損失和定轉(zhuǎn)子密封間隙差異引起的氣動(dòng)損失。氣懸浮軸承直徑和長(zhǎng)度均小于磁懸浮，因此氣懸浮的風(fēng)阻損失小，但氣懸浮軸承供應(yīng)系統(tǒng)消耗的功率高于磁懸浮軸承的電路損失，綜合起來(lái)，兩者在軸承損失方面幾乎相同。

　　在壓縮機(jī)氣動(dòng)效率方面，氣懸浮軸承的高回轉(zhuǎn)精度減小了壓縮機(jī)內(nèi)部的密封間隙（磁懸浮密封間隙尺寸是氣懸浮的7倍左右），降低了壓縮機(jī)內(nèi)部的密封泄漏損失。在中小型壓縮機(jī)中，內(nèi)泄漏損失占比較高，壓縮機(jī)越小內(nèi)泄漏損失占比越大。因此在500噸及以下的機(jī)組中，氣懸浮壓縮機(jī)具有明顯效率優(yōu)勢(shì)。

　　磁懸浮制冷機(jī)

　　磁懸浮壓縮機(jī)開(kāi)發(fā)初衷是取代齒輪箱增速定頻油軸承系統(tǒng)。磁軸承顯著降低了軸承損失，變頻直驅(qū)明顯降低了部分負(fù)荷時(shí)的IGV及后續(xù)氣動(dòng)部件損失，COP和IPLV均大幅提升。在滿負(fù)荷和部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，能夠保持高效運(yùn)行，有效降低能源消耗，為用戶(hù)節(jié)省大量的運(yùn)行成本。與氣懸浮相比，磁懸浮壓縮機(jī)沒(méi)有效率優(yōu)勢(shì)，但它引領(lǐng)了空調(diào)制冷行業(yè)的無(wú)油化革命，具有劃時(shí)代的意義，加上開(kāi)發(fā)早成熟度高，市場(chǎng)已經(jīng)廣泛接受。

　　噪音與振動(dòng)

　　氣懸浮制冷機(jī)

　　氣懸浮壓縮機(jī)和磁懸浮壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)主要噪音源均來(lái)自于氣體流動(dòng)和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于氣體軸承高回轉(zhuǎn)精度和壓縮機(jī)低內(nèi)泄漏的工作特性，其產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音均小于磁懸浮制冷機(jī)組。在壓縮機(jī)上立一枚硬幣，在啟停和變工況運(yùn)行過(guò)程中，硬幣均保持直立狀態(tài)。

　　磁懸浮制冷機(jī)

　　磁懸浮制冷機(jī)組通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化以屏蔽噪聲傳播，能夠?qū)崿F(xiàn)非常低的噪音水平。這使得它在對(duì)噪音要求較高的環(huán)境，如醫(yī)院、高檔酒店等場(chǎng)所使用中仍具有優(yōu)勢(shì)。

　　可靠性與維護(hù)

　　可靠性方面

　　氣懸浮制冷機(jī)

　　氣體軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單零部件少，發(fā)生故障的概率低。氣懸浮軸承抗擾動(dòng)能力強(qiáng)，當(dāng)擾動(dòng)使轉(zhuǎn)子偏離穩(wěn)定位置時(shí)，氣膜厚度減小側(cè)自然產(chǎn)生反推力將轉(zhuǎn)子推回穩(wěn)定位置，避免與軸承接觸。

　　正確設(shè)計(jì)的氣浮軸承剛度與磁懸浮相當(dāng)，但調(diào)整轉(zhuǎn)子位置的能力來(lái)自氣膜的氣動(dòng)特性，無(wú)需人為調(diào)節(jié)，因此具有“自調(diào)心”的特點(diǎn)，無(wú)為而治。軸承供應(yīng)系統(tǒng)在掉電的情況下仍持續(xù)向軸承供氣使轉(zhuǎn)子處于懸浮狀態(tài)，沒(méi)有轉(zhuǎn)子跌落風(fēng)險(xiǎn)。

　　新機(jī)組初始運(yùn)行階段，若軸承供應(yīng)系統(tǒng)過(guò)濾器選擇不當(dāng)，機(jī)組制造過(guò)程中的殘余雜質(zhì)可能會(huì)導(dǎo)致軸承性能下降，甚至引起轉(zhuǎn)子與定子的接觸，從而影響制冷機(jī)的正常運(yùn)行。然而，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增加，機(jī)組制冷劑中的雜質(zhì)被逐步過(guò)濾干凈，氣懸浮制冷機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。

　　磁懸浮制冷機(jī)

　　磁懸浮軸承由大量電子元器件組成，發(fā)生故障的概率高。磁懸浮系統(tǒng)的可靠性還取決于電磁控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和磁性材料的性能，即傳感器的精度、響應(yīng)硬件的靈敏度和控制軟件的算法。由于硬件響應(yīng)和算法運(yùn)算均需要時(shí)間，因此磁懸浮軸承對(duì)擾動(dòng)的響應(yīng)沒(méi)有氣懸浮迅速，故轉(zhuǎn)子晃動(dòng)嚴(yán)重。

　　氣懸浮對(duì)擾動(dòng)的響應(yīng)稱(chēng)為“自調(diào)心“，那么磁懸浮可以認(rèn)為是“人為調(diào)心”，雖然這個(gè)人工干預(yù)是基于精密測(cè)量和周密計(jì)算。為了避免系統(tǒng)斷電時(shí)轉(zhuǎn)子全速跌落，磁懸浮軸承配備電容等電力儲(chǔ)存部件在系統(tǒng)掉電后持續(xù)向軸承供電。磁懸浮制冷機(jī)通過(guò)對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的問(wèn)題，保證機(jī)組的可靠運(yùn)行。

　　維護(hù)方面

　　氣懸浮制冷機(jī)

　　維護(hù)工作主要集中在氣體供應(yīng)系統(tǒng)。需要定期檢查氣體過(guò)濾器、壓力調(diào)節(jié)閥等部件，確保氣體的質(zhì)量和供應(yīng)壓力。相對(duì)而言，其維護(hù)周期長(zhǎng)、維護(hù)成本低。

　　磁懸浮制冷機(jī)

　　磁懸浮軸承是機(jī)械、電磁、數(shù)學(xué)、電力電子和控制算法的多學(xué)科技術(shù)的交叉融合，對(duì)維護(hù)人員的專(zhuān)業(yè)技能要求高，相應(yīng)的維護(hù)費(fèi)用極高，維修時(shí)間長(zhǎng)，且磁懸浮軸承使用了大量的電子元器件和儲(chǔ)能元器件，發(fā)生故障的概率高。需要對(duì)電磁控制器件和傳感器等電子部件進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，避免元器件老化和制冷劑雜質(zhì)影響位置傳感器的測(cè)量精度。后備供電系統(tǒng)主要部件有充放電次數(shù)限制，需要定期更換，維護(hù)成本高。

　　應(yīng)用場(chǎng)景和價(jià)格

　　應(yīng)用場(chǎng)景方面

　　氣懸浮制冷機(jī)

　　氣懸浮制冷機(jī)穩(wěn)定、高效，適用于對(duì)能效要求高、年運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的場(chǎng)所，如生產(chǎn)流程中的工藝?yán)鋮s、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器冷卻、中小型商業(yè)建筑和工業(yè)廠房的舒適空調(diào)等。其高能效低成本的優(yōu)勢(shì)尤其適合合同能源管理項(xiàng)目。

　　磁懸浮制冷機(jī)

　　磁懸浮軸承成本高，應(yīng)用于大型機(jī)組可以避免單位冷量成本的急劇升高。同時(shí)由于其技術(shù)成熟度高，在醫(yī)院手術(shù)室、精密實(shí)驗(yàn)室、高檔寫(xiě)字樓、數(shù)據(jù)中心等場(chǎng)景也得到廣泛應(yīng)用。

　　價(jià)格方面

　　氣懸浮制冷機(jī)

　　格相對(duì)磁懸浮制冷機(jī)組要低一些。這是因?yàn)槠浼夹g(shù)復(fù)雜度和制造成本在一定程度上低于磁懸浮制冷機(jī)組，對(duì)于預(yù)算有限但又希望提升制冷設(shè)備性能的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，是一種比較合適的選擇。

　　磁懸浮制冷機(jī)

　　磁懸浮技術(shù)采用高精度的電磁控制系統(tǒng)和高性能的磁性材料，其制造成本較高，價(jià)格也相對(duì)較貴。