螺杆式压缩机概述及工作原理

螺杆式压缩机概述及工作原理螺杆式压缩机概述及工作原理一、概述UD系列螺杆式空气压缩机是喷油单级双螺杆压缩机，采用高效带轮或1：1传送传动，带动主机转动进行空气压缩，通过喷油对主机内的压缩空气进行冷却，主机排出的空气和油混合气体经过粗、精两道分离，将压缩空气中的油分离出来，压缩空气中的水分在气水分离器中被分离出来，最后得到洁净的压缩空气。冷却器用于冷却压缩空气和油。本UD系列为喷油式机型，具有优良的可靠性能，机组重量轻、振动小、噪声低、操作方便、易损件少、运行效率高是其最大的优点。二、工作原理螺杆压缩机是容积式压缩机中的一种，空气的压缩是靠装置于机壳内互相平行啮合的阴阳转子的齿槽之容积变化而达到。转子副在与它精密配合的机壳内转动使转子齿槽之间的气体不断地产生周期性的容积变化而沿着转子轴线，由吸入侧推向排出侧,完成吸入、压缩、排气三个工作过程。封闭过程吸气过程排气过程压縮过程封闭过程吸气过程排气过程压縮过程双单螺杆比较（二）双螺杆空气压缩机和单螺杆空气压缩机比较一、概述螺杆空气压缩机具有结构简单、工作可靠及操作方便等一系列独特的优点，因而自诞生之日起就受到工业界的广泛重视。经过多年的发展，螺杆空压机在广60M3/MIN的流量和小于等于20Barg的压力范围内得到广泛应用，在欧、美、日等西方经济发达地区的占有率已经接近100％（几乎完全取代活塞式空气压缩机），而其中的99％以上是双螺杆空气压缩机。二、 螺杆空气压缩机的分类1、 按螺杆的数目分为双螺杆空压机和单螺杆空压机。2、 按压缩过程中是否有润滑油参与分为无油螺杆空压机和喷油螺杆空压机。三、 双螺杆空压机原理简介双螺杆空压机诞生于20世纪30年代。它由一对平行布置、相互啮合的转子组成。工作时，一个转子按顺时针转动，一个转子按逆时针转动，在相互啮合的过程中，空气被压缩到所需要的压力。双螺杆压缩机具有极高的机械可靠性和优良的动力平衡性，操作及维修亦十分方便，自问世之日起即引起工业界极大的关注。经过众多的科研机构和制造企业的大量理论研究工作和生产实践，双螺杆压缩机于20世纪70年代已趋于成熟和完善，并获得了极大的市场成功，是目前市场中的主导产品。目前，国内外知名的压缩机生产企业生产的螺杆空压机均为双螺杆空气压缩机，而在市场中销售的螺杆空压机中，99％以上均为双螺杆空气压缩机。四、 单螺杆空压机简介单螺杆空压机起源于20世纪60年代，从名字上看，该种压缩机的特征是只有一个螺杆转子。但实际上，单螺杆空压机却有三根旋转轴，即由一个螺杆转子和两个与螺杆转子垂直的行星齿轮组成。作为螺杆空压机家族的一员，单螺杆空压机具有和双螺杆空压机相似的优点，但由于存在以下几个在工业上难以解决的难题使得其一直没有得到大规模的推广。1、运动部件较多：单螺杆空压机有三个旋转轴，而且螺杆和行星齿轮的刚性相差较大，运动中易变形不均匀，因而相互啮合精度难以保证，所以容积效率较低。在目前市场上销售的单螺杆压缩机中行星齿轮均采用非金属材料，耐磨性较差，在高速工作过程中，由于磨损较大，造成内泄漏增大，因而工作一段时间后流量有较大衰减，一般经过3000至4000小时的运转后，流量平均衰减5~10％。所以单螺杆空压机在工业应用中的经济性极差。加上变形的不均匀引起的啮合精度难以保证还会造成整机设备的机械稳定性降低，因而故障率高，维修率高，进一步限制了它的使用范围。2、行星齿轮的材料有待进一步改善。行星齿轮作为单螺杆压缩机的核心部件之一，其主要作用是起密封作用。如果选用钢制的行星齿轮，由于钢材膨胀系数大，膨胀量大，所以必须在行星齿轮与螺杆间留较大的间隙，不但泄漏多，效率低，而且容易咬死造成重大故障：如果采用复合材料，虽然可以解决上述问题，但由于目前的复合材料强度低，耐磨性差，在运转过程中的剪切力和机械磨擦的作用下，不仅很快就会损坏，造成内部泄漏增大，效率下降，而且维修频繁，增大维护人员劳动强度和维修成本。如何尽快找到一种强度高、膨胀度小且耐磨的材料成为各厂家需要解决的又一大问题。然而，就目前材料科学的进展来看，短期内难以得到根本性的解决。3、螺杆型线有待进一步的优化。由于以上两个问题的存在而且在可以预见的未来也没有很好的解决办法，从而限制了单螺杆空压机的推广。所以科研机构和各大型空压机制造企业在单螺杆型线的研究上的投入不大，也一直没有取得较大的进展。如何找到最佳的螺杆型线是大规模推广前的又一项重大工作。但由于市场前景较差，各主要厂家的投入也不大，所以短期内也难以有根本性的提高。总的概括起来，就目前的技术发展看，双螺杆空压机不但在技术上是先进的，而且在实际应用中已经完全成熟，得到了广泛的应用。单螺杆空压机虽然在原理上有独特之处，但由于在一些决定性的因素上存在不足之处，因而仍处于实验过程中，其产品仍有待进一步完善，无法作为成熟产品在市场上大规模的推广应用。注：参考书目：＜＜螺杆压缩机－－理论、设计及应用＞＞机械工业出版社2000年8月，刑子文、束鹏程著。空压机安装常识安装场所的选定空压机安装场所的选定是最被工作人员所疏忽，往往空压机购置后就随意找个地方，配管后随即使用，根本无事前的规划。殊不知如此草率的结果，却形成了日后空压机的故障，维修困难与空气品质不良等后果，所以适当的安装场所是正确使用空压机系统的先决条件。选择采光良好的宽阔场所，以利于操作、保养和维修时所需的空间和照明。选择空气湿度低、灰尘少，空气清新且通风好的场所，避免水雾、酸雾、油雾，多粉尘和多纤维的环境。按照GB50029—2003《压缩空气站设计规范》的要求，压缩空气站机器间的采暖温度不宜低于15°C，非工作时间机器间的温度不得低于5C。当空压机吸气口或机组冷却风吸风口设于室内时，其室内环境温度不应大于40C。如果工厂环境较差，灰尘多，须加装前置过滤设备，以保证空压机系统零件的使用寿命。当单台排气量等于或大于20m3/min，且总安装容量等于或大于60m3/min的压缩空气站，宜设检修用起重设备，其起重能力应按空压机组最重部件确定。预留通道和保养空间，按照GB50029—2003《压缩空气站设计规范》的要求，空压机组与墙之间的通道宽度按排气量大小为0.8〜1.5m的距离。压缩空气管路配管应注意的事项主管路配管时，管路须有1°〜2°的倾斜度，以利于管路中冷凝水的排出，如图1、图2所示。配管管路的压力降不得超过空压机使用压力的5%，故配管时最好选用比设计值大的管路，其计算公式如下：管径计算d=mm=mm其中Q压一压缩空气在管道内流量m3/min压V—压缩空气在管道内的流速m/sQ自一空压机铭牌标量m3/min自P排绝一空压机排气绝压bar(等于空压机排气压力加1大气压)排绝支线管路必须从主管路的顶端接出，以避免主管路中的凝结水下流至工作机械中或者回流至空压机中。管路不要任意缩小或放大，管路需使用渐缩管，如图2所示。若没有使用渐缩管，在接头处会有扰流产生，产生扰流则会导致大的压力降，同时对管路的寿命也有不利影响。

冷凝水排秋口颔料冷凝水排秋口颔料渐缩管三联组會 工作器具E2支管管路配管方式空压机之后如果有储气罐及干燥机等净化缓冲设备，理想的配管顺序应是空压机＋储气罐＋干燥机。储气罐可将部分的冷凝水滤除，同时也有降低气体温度的功能。将较低温度且含水量较少的压缩空气再导入干燥机，则可减轻干燥机负荷。若空气使用量很大且时间很短，最好另加装一储气罐做为缓冲之用，这样可以减少空压机加泄载次数，对空压机使用寿命有很大的益处。管路中尽量减少使用弯头及各种阀类。理想的配管是主管线环绕整个厂房，这样可以在任何位置均可以获得双方向的压缩空气。如在某支线用气量突然大增时，可以减少压降。除此之外，在环状主管线上应配置适当的阀组，以利于检修时切断之用。多台空压机空气输出管道并联联网时，空压机输出端无须加装止回阀。空压机的基础空压机的基础应建立在硬质土壤上，在安装前将基础水平面抹平，以避免振动发生。如装在楼上，须做好防振措施，否则振动传至楼下或产生共振现象，极易对空压机与建筑物造成危害。一般螺杆空压机的振动速度值在11.2mm/s(皮带传动)和7.1mm/s(联轴器传动)以下，可以不做特殊的基础，建议砌一个高约120mm，长宽略大于空压机底面积的平台地基，以利于排污。冷却系统水冷式空压机冷却用水的水质标准，应符合GB50050《工业循环冷却水处理设计规范》的规定。当企业内部有软化水可以利用，且系统又经济合理时，系统内的循环水可采用软化水。主要是避免水中的钙、镁等离子在冷却器中因高温而起化学反应，最后在冷却器中结成水垢，从而影响冷却器的冷却效率。冷却水水压一般在0.15〜0.4MPa之间，冷却水出口温度应保持在大于入口温度6°C〜10°C之间。其冷却水进水管道应安装过滤网，且进出水管道需分别安装压力表、温度计和截止阀。风冷式空压机须注意其通风环境，不得将空压机置于高温机械的附近或通风不良的封闭空间内，以免导致排气高温而停机。若放置在一封闭空间中使用，须加装进、排风设备，进风口设在机房的下部，排风口设在机房的上部，以利于冷空气循环。一般而言，其进、排风风量须大于空压机散热排风量。电力系统空压机配电时，须保证电源电压的正确性。依据所使用空压机的功率大小，选择正确的电源线线径，不得使用小的电源线，否则电源线会因负荷过高产生高温而烧毁。电源线须采用多股铜芯电缆，三相四线制其中一相为接地线。空压机最好单独使用一套电力系统，尤其要避免与其他大的电力消耗系统并联使用，否则可能因过大的电压降或三相电流不平衡，而造成空压机主电机过载而停机，大功率空压机尤其须注意。且供电网络负荷应均匀，电压波动在±5％内，三相电压不平衡允许在±1％。配电柜至空压机的供电电缆中间不能有连接点。

依据空压机的功率大小选择适当的空气开关，以维护电力系统与维修保养的安全。电力系统的接地线应确保架设，而且接地线不可直接接在压缩空气输送管或冷却水管上。6．附录1kW相当于2安培额定电流，1平方毫米铜线可以通过4〜6安培电流。常用电线（橡皮铜线）规格（芯数X截面mm2+芯数X截面mm2）3X10+1X6、3X16+1X10、3X25+1X10、3X35+1X103X50＋1X16、3X70＋1X25、3X95＋1X35低压380V变压器支承容量是3倍的电机额定容量，高压6000V变压器支承容量是2倍的电机额定容量。管道的经济流速：工业供水〈0.8MPa管道的经济流速：工业供水〈0.8MPa压力回水压缩空气 0.1〜0.6MPa0.6〜1・0MPa1.0〜2.0MPa1.5〜3.5m/s0.5〜2m/s10〜20m/s10〜15m/s8〜10m/sGB50050-95《工业循环冷却水处理设计规范》中的水质标准项目单位要求使用条件允许值悬浮物mg/l根据生产工艺要求确定W20换热设备为板式、翅片管式、螺旋板式W10PH值根据药剂配方确定7.0〜9.2甲基橙碱度根据药剂配方及工况条件确定W500Ca2+根据药剂配方及工况条件确定30〜200Fe2+<0.5Cl-碳钢换热设备W1000不锈钢换热设备W300注：甲基橙碱度以CaCO计3关于润滑油的小常识1.润滑油的作用a） 冷却作用作为冷却剂，它可有效控制压缩放热引起的温升；润滑作用作为润滑剂，它可在转子间形成润滑油膜；密封作用作为密封剂，它可填补转子与壳体以及转子与转子之间的泄漏间隙。降噪作用喷入的油是粘性流体，对声能和声波有吸收和阻尼作用，一般喷油后噪声可降低10〜20dB(A)。2.粘度是表示油品油性和流动性的一项指标。常见的粘度指标为动力粘度和运动粘度。动力粘度有面积各为1cm2，相距1cm远的两个油层，当其中一个油层对另一个油层以1cm/s的速度作相对运动时所产生的阻力即为动力粘度。单位是Pa・s，常用单位mPa・s(厘泊)。运动粘度相同温度下，液体的动力粘度与其密度之比称为运动粘度。单位m2/s，常用单位mm2/s(厘斯cSt)。凝点在规定的冷却条件下油品停止流动的最高温度。它是润滑油低温流动性的一个重要的质量指标。倾点和凝点都是油品低温流动性的指标，两者无原则的差别，只是测定方法稍有不同。一般倾点都高于凝点2-3°C。倾点倾点和凝点都是油品低温流动性的指标，两者无原则的差别，只是测定方法稍有不同。一般倾点都高于凝点2-3C。闪点将油品在规定实验条件下加热使温度升高，其中一些成分蒸发或分解产生可燃性气体，当升到一定温度，并与空气混合后，与火焰接触时能发生瞬间闪火的最低温度叫闪点。抗泡性是指油品中通入空气时或搅拌时发泡体积的大小及消泡的快慢等性能。润滑油在实际使用中，由于受振荡、搅拌等作用，使得空气混入油中，以致形成气泡而使润滑油的流动性变坏，润滑性能变差，甚至发生气阻影响供油，使

机件得不到润滑而磨损甚至烧结抗乳化性油品的抗乳化性能是指防治油乳化，或一时乳化但经过静置油水能迅速分解的性质

双单螺杆比较（一）双螺杆压缩机单螺杆压缩机机单螺杆压缩机优点优点1．可靠性高1.理想的力平衡性2．操作维护简单2.噪声低，振动小3．动力平衡好4．适应性强缺点缺点1．造价贵啮合副形状复杂，泄漏通3．不能用于微型场合很大影响发展方向：一．单螺杆压缩机1．减小辅机体积，降低成本。单螺杆压缩机主机体积很小，而辅机部分相对较大，特别是油路系统中的油气分离器，油冷却器和油过滤器等的存在，使整机成本也相应增加。2．完善品种规格，向大容量和小容量两极发展。单螺杆压缩机啮合副加工精度要求高，使压缩机的容量向两极化发展受到技术上的限制。3．适用于制冷行业。二．双螺杆压缩机螺杆压缩机广泛应用于矿山、化工、动力、冶金、建筑、机械、制冷等工业部门，在宽广的容量和工矿范围内，逐步替代了其他种类的压缩机。统计数据表明，螺杆压缩机的销售量已占有容积式压缩机销售量的80%以上，在所有正在运行的容积式压缩机中，有50%是螺杆压缩机。今后螺杆压缩机的市场份额人仍将不断扩大，特别是无油螺杆空气压缩机和各类螺杆工艺压缩机，会获得更快的发展。空压机名词术语容积流量：容积流量在我国又被称为排气量或铭牌流量。通俗的讲在所要求的排气压力下，空压机单位时间内排出的气体容积，折算到进气状态，也即第一级进气接管处的吸气压力与吸气温度和湿度时的容积值。单位为m3/min。排气压力：压缩机行业中所指的压力即我们中学时所说的压强。以大气压力为零点测得的压力我们称为表压力。以绝对真空为零点的压力我们称为绝对压力。通常在压缩机铭牌上给出的排气压力为表压力。单位为MPa或bar。气体含油量:单位体积的压缩空气中所含的油（包括油滴、悬浮粒子、油蒸气）的质量，换算到绝对压力O.IMPa、温度20°C和相对湿度65%标准大气条件下的值，单位mg/m3。PPM：一种表示微量物质在混合物中的含量的符号，指每一百万份中的份数或百万分率（分重量比PPMw和体积比PPMv）。通常我们所说的PPM为重量比。（1kg的百万分之一为毫克）lPPMw=1.2mg/m3（PA=0.1MPa、t=20°C、©=65%）露点温度湿空气在等压力下冷却，使空气里原来所含未饱和水蒸汽变成饱和水蒸汽的温度，或者说，当空气的温度降低到露点时，空气里原来所含未饱和水蒸汽就达到了饱和状态（即水蒸汽开始液化，有液体凝结出来）。压缩机容积流量与气动元件耗气量之异同压缩机的容积流量是指自由空气的流量，气动元件的耗气量是指压缩状态下空气的流量。其换算公式：Q自=0压要回答这一问题，首先应注意考虑以下几点：——因压缩机设备停止运转而造成生产停顿，会产生哪些费用？——在未来的几年内是否考虑增加用气设备？——24小时内的用气循环情况如何？各班次用气有无不同？——有多大场地供安装压缩机设备？要回答这一问题，首先应注意考虑以下几点：——因压缩机设备停止运转而造成生产停顿，会产生哪些费用？——在未来的几年内是否考虑增加用气设备？——24小时内的用气循环情况如何？各班次用气有无不同？——有多大场地供安装压缩机设备？——供电设备在不产生无法容忍的电压损失的情况下能供应多大电力？把所需的压缩空气总量分别由同一空压站内的数台压缩机来承担其理由是——经济性e=P排（绝压）/P吸（绝压）=（P排（表压）+1.033）/1.033=（P'排（表压）+0.1013）/0.1013其中P排（表压）一单位kg/cm2P'排（表压）—单位MPa双螺杆的优点★操作维护方便螺杆压缩机自动化程度高，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转。★动力平衡好螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合用作移动式压缩机，体积小、重量轻、占地面积少。★适应性强螺杆压缩机具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽广的范围内能保持较高的效率，在压缩机结构不作任何改变的情况下，适用于多种工质。★多相混输螺杆压缩机的转子齿面间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体、含粉尘、易聚合气体等。选用一台大压缩机或多台小机——确保供气在许多情况下，所需的容积流量一分为二就足够了。这样，一旦有一台压缩机意外地出现停机，另外可有百分之五十的流量可供急用，以向最为重要的生产部门供气。但如果连续生产是至关重要，则需考虑三台各供气百分之五十的压缩机。这样，原则上始终有一台机备用，同时，常规的保养工作也是在不造成生产损失的情况下进行。下例提示了在考虑投资费用的前提下确保供气面又将产气能力进行分割的几种方案（见下页附表）。例：用气量，第一班次为50米3/分第二班次为30米3/分第三班次为25米3/分方案结论：4所需的投资费用最高，但从方案工作来看，方案4以同样大小的足够贮备量保证了最少的空转时间。这一点是十分重要的，这是由于空载功率消耗在无油的压缩机中约相当于全负荷时功率消耗的15%，在喷油式压缩机甚至可高达30%。运行费用有75%是由能耗费用决定！）方案选择理由第一班次第二班次第三班次一、用V=50米3/分的压缩机台投资：100%压缩机连续全负荷运行—无空转时间—经济性高—无备用压缩机在部分负荷区工作：—有空转时间—经济性降低压缩机负荷50%—空转时间多—经济性进步下降二、用V=50米3/分的压缩机二台投资：200%一台机连续全负荷运转，另一台机处于准备运行状态：—无空转时间—经济性—备用100%一台机在部分负荷区工作，另一台机处于准备运行状态：—有空转时间—经济性降低—备用167%一机部分负荷运行，另一机处于准备运行状态：—空转时间多—经济性进一步变差—备用200%三、用V=25米3/分的压缩机二台投资：150%二机均持续全负荷运转：—无空转时间—经济性高—无备用一机全负荷，另一机部分负荷：—有空转时间—经济性降低一机全负荷，另一机处于准备运转：—无空转时间—经济性高—备用100%四、用V=25米3/分的压缩机三台投资：230%二台机全负荷运行，另一机处于准备运行：—无空转时间—经济性高—备用100%一台全负荷、一台部分负荷一台准备：—有空转时间—经济性降低—备用167%一台全负荷，二台准备运行：—无空转时间—经济性好—备用200%干燥器的安装♦安装地点原则上，压缩空气干燥器可安装在压缩机房内。对内冷式冷冻干燥器，要注意安装地点有足够的通风。为避免冷凝水结冰，室温不得低于2°C；对UNITEDOSD的冷冻干燥器，室温不得高于45°C。对吸附干燥器，按结构类型的不同，环境温度允许在40C至60C之间。在可能需要进行维修时，安装场地就有维修与操作人员足够的活动空间（普遍适用！）。对较大的水冷式冷冻干燥器采用管壳式（即管束式）热交换器。这里要注意，为便于清洗、检查，管速的连接法应便于维修、操作，管速应能拉出。对有热再生式的吸附干燥器，安装前就注意：机房高度方向也有足够的距离可供更换电热棒。只要未超过地坪允许负荷，压缩空气干燥器无需较大的地基工程就可安装。为便于维修，推荐安装一带截止阀的旁通管道。这样，干燥器就便于从网内脱出，而不使压缩空气供应中断。♦布置◊位于贮气罐之后这样，以后冷却器来的气流能在贮气罐内得到冷却。罐内形成的冷凝水应通过冷凝水排水管导出。由此可使得压缩空气干燥器有较低的入口温度，这对节省功率有积极效果。在特殊情况下，只需较小的干燥器就够用了。此外，通过贮气罐的缓冲作用及与之相联系的干燥器负荷均匀，可达到较稳定的压力露点。但是注意，如有少数较大的用气装置，可能出现干燥器的过载。如果用气网内连接许多个小的气动工具，因而预计用气量很均匀，就宜采用干燥器位于贮气罐后的布置方式。干燥器的规格应适应平均耗气量。优点：所需压缩空气贮藏的容量大为减小，干燥器也较小。◊位于贮气罐前以这种方式布置时，干燥器就