2025年螺杆压缩机试题及答案

2025年螺杆压缩机试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.双螺杆压缩机中，阳转子与阴转子的齿数比通常为（）A.3:4B.4:6C.5:6D.6:8答案：B解析：双螺杆压缩机阴阳转子齿数比常见为4:6或5:7，其中4:6为典型设计，可平衡转子强度与啮合效率。2.螺杆压缩机内压缩比的定义是（）A.吸气压力与排气压力之比B.压缩终了时气体体积与吸气结束时体积之比C.吸气结束时气体体积与压缩终了时体积之比D.排气压力与吸气压力之比答案：C解析：内压缩比ε_i=V_s/V_c，其中V_s为吸气结束时基元容积，V_c为压缩终了时基元容积，反映内部压缩过程的容积变化。3.螺杆压缩机喷油的主要目的不包括（）A.降低排气温度B.密封转子间隙C.润滑轴承D.增强内压缩效果答案：D解析：喷油的主要作用是冷却（降低排气温度）、密封（减少泄漏）、润滑（转子与轴承），但内压缩效果由转子型线和容积比决定，与喷油无直接关系。4.螺杆压缩机的容积效率主要受（）影响最大A.吸气温度B.转子间隙泄漏C.排气压力波动D.润滑油粘度答案：B解析：容积效率η_v=1-（泄漏量/理论输气量），转子间隙泄漏是影响容积效率的最主要因素，尤其在高压比工况下泄漏量显著增加。5.螺杆压缩机滑阀调节的本质是改变（）A.吸气压力B.理论输气量C.内压缩比D.排气温度答案：B解析：滑阀通过轴向移动改变有效压缩长度，从而改变基元容积的吸气量，实现理论输气量的连续调节（通常调节范围为10%-100%）。6.螺杆压缩机正常运行时，排气温度一般不超过（）A.80℃B.100℃C.120℃D.150℃答案：C解析：喷油螺杆压缩机排气温度通常控制在120℃以下，超过此温度可能导致润滑油结焦、转子热变形增大及密封失效。7.以下哪种故障会导致螺杆压缩机电流异常升高（）A.吸气过滤器堵塞B.油分离器堵塞C.排气阀片损坏D.转子型线磨损答案：B解析：油分离器堵塞会增加排气阻力，导致排气压力升高，压缩机需克服更高背压做功，电流随之升高；吸气过滤器堵塞会降低吸气量，电流可能下降。8.螺杆压缩机的轴功率计算公式中，不包含的参数是（）A.理论输气量B.吸气压力C.电机效率D.绝热指数答案：C解析：轴功率P=（m·Δh）/η_m，其中m为质量流量，Δh为焓差（与吸气压力、绝热指数相关），η_m为机械效率；电机效率影响的是输入电功率，而非轴功率本身。9.螺杆压缩机启动时，油加热器的主要作用是（）A.提高润滑油粘度B.防止润滑油中制冷剂析出C.预热转子避免冷启动磨损D.降低启动电流答案：B解析：停机时润滑油会溶解部分制冷剂（尤其在氟利昂系统中），油加热器通过升温降低溶解度，防止启动时制冷剂剧烈蒸发导致油泡沫化，避免润滑失效。10.衡量螺杆压缩机运行经济性的关键指标是（）A.容积效率B.等温效率C.噪声分贝值D.振动烈度答案：B解析：等温效率η_is=等温压缩功/实际轴功，反映压缩机接近理想等温压缩的程度，是评价能量利用效率的核心指标。二、填空题（每空1分，共20分）1.双螺杆压缩机的核心部件包括______、______、______和______。答案：阳转子、阴转子、机体（气缸）、端盖2.螺杆压缩机的工作过程可分为______、______、______和______四个阶段。答案：吸气、压缩、内排气（预排气）、排气3.影响螺杆压缩机泄漏的主要间隙有______、______和______。答案：径向间隙（转子与气缸壁）、轴向间隙（转子端面与端盖）、齿间间隙（阴阳转子啮合间隙）4.螺杆压缩机的理论输气量计算公式为______，其中n为转速（r/min），V_h为基元容积，z为转子齿数。答案：V_th=z·V_h·n/605.喷油螺杆压缩机的油循环系统通常包括______、______、______和______。答案：油过滤器、油冷却器、油分离器、油泵6.螺杆压缩机的振动标准中，ISO10816规定旋转机械振动烈度（速度有效值）在______mm/s以下为良好状态。答案：4.57.螺杆压缩机的内压缩比与______和______直接相关。答案：转子型线（齿顶高/齿根深）、排气口位置（面积与角度）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述双螺杆压缩机与活塞式压缩机的主要区别。答案：（1）运动形式：双螺杆为旋转运动（无往复惯性力），活塞式为往复运动（存在惯性力需平衡）；（2）输气特性：螺杆压缩机排气连续无脉动，活塞式排气周期性脉动（需配置储气罐）；（3）结构复杂度：螺杆压缩机无气阀、活塞环等易损件，结构更紧凑，维护周期长（通常20000小时以上）；（4）压力范围：活塞式可实现更高压力（单级可达30MPa以上），螺杆式单级压力一般不超过2.5MPa；（5）效率特性：螺杆压缩机在中等流量（5-100m³/min）和中压（0.5-1.5MPa）工况下效率更高，活塞式在小流量高压工况更优。2.分析螺杆压缩机排气温度过高的可能原因及解决措施。答案：可能原因：（1）润滑油不足或油质劣化（结焦、粘度下降），冷却效果降低；（2）油冷却器堵塞或冷却水量不足（水冷机型）、散热片积灰（风冷机型），导致油冷效率下降；（3）吸气温度过高（如吸气过滤器堵塞导致吸气压力降低，气体膨胀吸热）；（4）内压缩比过大（排气口位置设计不合理或滑阀调节不当），导致压缩功增加；（5）转子间隙过大（泄漏量增加，部分气体重复压缩生热）；（6）油分离器回油管路堵塞，润滑油无法及时返回压缩腔参与冷却。解决措施：（1）检查油位，更换符合标准的润滑油（如ISOVG32或VG46螺杆机油）；（2）清洗油冷却器，检查冷却水流量/温度（水冷机型要求进水温度≤32℃），清理风冷机型散热片；（3）清洗吸气过滤器，确保吸气压力正常（一般不低于0.08MPa表压）；（4）调整滑阀位置或检查排气口型线设计，避免内压缩比过高；（5）检测转子间隙（径向间隙一般0.05-0.15mm，轴向间隙0.03-0.08mm），超差时修复或更换转子；（6）疏通回油管路，检查回油单向阀是否失效。3.说明螺杆压缩机容积效率的定义及影响因素。答案：容积效率η_v=实际输气量V_act/理论输气量V_th，反映压缩机实际吸气量与理论最大吸气量的比值。影响因素：（1）泄漏损失：转子间隙泄漏（径向、轴向、齿间）是最主要因素，泄漏量与间隙大小、压力差（排气压力-吸气压力）成正比；（2）吸气加热：吸入气体在压缩腔内被高温转子、机体加热膨胀，导致实际密度降低，等效于减少吸气量；（3）气阀或吸气口流动损失（仅无油螺杆）：吸气过程中气体流动阻力导致吸气压力低于系统压力，容积减小；（4）转子转速：转速过低时泄漏时间增加（泄漏量相对增大），转速过高时吸气流动阻力增大，存在最佳转速范围（通常2900-6000r/min）。4.简述螺杆压缩机轴承失效的常见原因及预防措施。答案：常见原因：（1）润滑不良：润滑油不足、油质污染（含颗粒杂质或水分）、油粘度不匹配（高温下粘度下降导致油膜破裂）；（2）轴向力过大：排气压力过高或平衡活塞失效（部分机型通过平衡活塞抵消轴向力），导致轴承承受额外载荷；（3）安装误差：轴承与轴的配合过紧/过松（过紧导致内圈变形，过松导致跑内圈）、转子对中不良（径向力偏载）；（4）疲劳磨损：长期高负荷运行导致滚动体或滚道出现点蚀、剥落；（5）温度过高：轴承散热不良（如油冷却器失效），导致材料软化、油膜破坏。预防措施：（1）定期更换润滑油（建议2000-4000小时），安装油过滤器（精度≤10μm）；（2）监控排气压力，避免超压运行；检查平衡活塞密封是否完好（如有此结构）；（3）安装时使用专用工具测量轴承游隙（通常径向游隙0.02-0.05mm），确保轴与轴承内圈过盈量0.01-0.03mm；（4）定期检测轴承温度（正常≤80℃），振动值（≤4.5mm/s），发现异常及时停机检查；（5）选用高质量轴承（如SKF、FAG的圆柱滚子轴承+角接触球轴承组合），匹配压缩机转速与载荷。5.分析螺杆压缩机振动过大的排查步骤。答案：（1）基础与安装检查：测量压缩机基础水平度（允许偏差≤0.1mm/m），检查地脚螺栓是否松动；（2）转子动平衡：检测转子动平衡精度（通常G2.5级），拆检是否有结垢、磨损导致质量分布不均；（3）轴承状态：使用振动分析仪检测轴承特征频率（如内圈、外圈、滚动体故障频率），判断是否存在磨损或松动；（4）联轴器对中：测量电机与压缩机轴的同轴度（径向偏差≤0.05mm，角度偏差≤0.02mm/m），弹性联轴器是否老化；（5）气体脉动激励：检查排气管路是否安装脉动缓冲器，管道支架是否牢固（避免共振频率与压缩机转频重合）；（6）油膜稳定性：检测润滑油温与粘度（如油温过低导致粘度高，可能引发油膜涡动），检查轴承间隙是否过大（超过0.1mm需调整）；（7）喘振或堵塞：检查吸气过滤器是否堵塞（导致流量低于喘振线），排气阀是否卡涩（引起压力波动）。四、计算题（每题10分，共20分）1.某双螺杆压缩机参数如下：阳转子齿数z1=4，阴转子齿数z2=6，基元容积V_h=0.002m³（单对齿），转速n=2900r/min，容积效率η_v=0.85，吸气压力p1=0.1MPa（绝对），吸气温度T1=30℃，排气压力p2=1.0MPa（绝对），绝热指数k=1.4，机械效率η_m=0.92，求：（1）理论输气量V_th（m³/min）；（2）实际输气量V_act（m³/min）；（3）轴功率P_sh（kW）。解：（1）理论输气量计算：双螺杆压缩机每转实际工作齿数为z1（阳转子齿数），因阴阳转子啮合时，阳转子每转一周，基元容积完成z1次吸气。V_th=z1·V_h·n/60=4×0.002×2900/60=4×0.002×48.333≈0.3867m³/min（2）实际输气量：V_act=V_th·η_v=0.3867×0.85≈0.3287m³/min（3）轴功率计算：首先计算质量流量m=V_act·p1/(R·T1)，空气气体常数R=287J/(kg·K)，T1=30+273=303Km=0.3287×100000/(287×303)=32870/(86961)≈0.378kg/s绝热压缩功W_adi=(k/(k-1))·p1·V_act·[(p2/p1)^((k-1)/k)-1]=(1.4/0.4)×100000×0.3287/60×[(10)^(0.4/1.4)-1]=3.5×100000×0.005478×(10^0.2857-1)=3.5×547.8×(1.9307-1)=1917.3×0.9307≈1784.5W=1.7845kW考虑机械效率，轴功率P_sh=W_adi/η_m=1.7845/0.92≈1.94kW（注：实际工程中需考虑内泄漏、热交换等因素，此处为简化计算。）2.某螺杆压缩机运行时，实测吸气温度T1=25℃，吸气压力p1=0.09MPa（绝对），排气温度T2=95℃，排气压力p2=0.8MPa（绝对），润滑油流量q_m=0.5kg/s，油比热容c_o=1.8kJ/(kg·℃)，入口油温T_o1=40℃，出口油温T_o2=65℃，求该压缩机的散热损失Q（kW）。解：根据能量守恒，压缩功等于气体焓增加上散热损失和油带走的热量。气体焓增Δh=c_p·(T2-T1)，空气定压比热容c_p=1.005kJ/(kg·℃)假设质量流量m=V_act·p1/(R·T1)，但本题可通过油冷却量计算散热。油带走的热量Q_o=q_m·c_o·(T_o2-T_o1)=0.5×1.8×(65-40)=0.5×1.8×25=22.5kW气体内能变化ΔU=m·c_v·(T2-T1)，c_v=c_p-R=1.005-0.287=0.718kJ/(kg·℃)但实际压缩过程为多变过程，散热损失Q=Q_o-(压缩功-气体内能变化)，但简化计算中，通常认为散热损失主要通过油冷却器和机体表面散失，本题直接通过油带走的热量近似为主要散热：Q≈Q_o=22.5kW（注：实际需考虑机体表面散热，此处假设油冷却为主要散热途径）五、综合分析题（20分）某企业一台喷油螺杆空气压缩机（额定排气量10m³/min，额定压力0.8MPa）出现排气量不足（实测8.2m³/min），且电机电流偏高（额定电流30A，实测35A）。请结合螺杆压缩机工作原理，分析可能的故障原因，并设计排查流程。答案：故障原因分析排气量不足与电流偏高通常由“输入功增加但有效输气减少”引起，可能原因如下：1.吸气系统故障（1）吸气过滤器堵塞：阻力增大导致实际吸气压力低于系统压力（如p1从0.1MPa降至0.08MPa），气体密度降低，实际输气量减少；同时压缩机需克服更高吸气阻力，电机负载增加（电流上升）。（2）吸气阀故障（如蝶阀卡涩）：阀门未完全开启，限制吸气量；阀门内漏（停机时气体倒流）导致实际吸气量减少。2.压缩腔内部泄漏（1）转子间隙过大：径向、轴向或齿间间隙因磨损或热变形超标（如径向间隙从0.1mm增至0.2mm），高压气体向吸气侧泄漏量增加（泄漏量与间隙三次方成正比），实际输气量下降；同时泄漏气体重复压缩，需额外做功，电流升高。（2）端盖密封失效：端盖与转子端面间隙增大（如轴向间隙从0.05mm增至0.1mm），压缩气体向曲轴箱泄漏，减少有效排气量。3.排气系统阻力增大（1）油分离器堵塞：滤芯积灰或油垢导致排气阻力增加（如排气压力从0.8MPa升至0.85MPa），压缩机需克服更高背压做功，电流升高；同时高压比导致内泄漏量增加，排气量下降。（2）排气管道堵塞（如阀门未全开、管道积碳）：等效于提高排气压力，增加轴功率需求。4.润滑与冷却系统异常（1）润滑油温度过高：粘度下降导致密封效果减弱（泄漏量增加），同时油膜承载能力降低，轴承摩擦损失增大，电流上升。（2）油冷却器效率下降：油冷后温度过高（如从60℃升至80℃），润滑油对转子的冷却效果减弱，转子热膨胀增大（间隙减小但可能摩擦），或因温度高导致气体密度降低（等效输气量减少）。5.调节系统故障（1）滑阀位置偏差：滑阀未完全打开（如实际位置80%而非100%），有效压缩长度缩短，理论输气量减少；同时滑阀卡涩导致额外摩擦，电流升高。（2）压力传感器失效：误判排气压力，导致加载阀提前关闭，限制吸气量。排查流程设计1.第一步：检测吸气系统-测量吸气过滤器前后压差（正常≤0.01MPa），若超过0.02MPa则清洗或更换滤芯；-检查吸气阀开度（手动