空压机原理及结构

1、空压机原理及结构,第一章：原理,第二章：应用,第三章：常见故障,拟 订：刘弟辉 审 核：鲜明峰,设备部,螺杆式,第四章：保养,第一章 原理,1、概述：,螺杆式空气压缩机，通过电机传动主机转动进行空气压缩，通过喷油对压缩腔进行高温冷却和润滑，压缩腔内压缩空气和润滑油的混合气体经过两道粗、精分离，将压缩空气中的机油分离出来，得到相对较洁净的压缩空气。 螺杆式空气压缩机具有优良的可靠性，其重量轻、震动小、噪音低、运行效率高。,第一章 原理,2、工作原理：,螺杆空压机的核心部件是压缩主机，是容积式压缩机的一种。空气压缩是由压缩腔内，高速旋转的阴阳转子空间变化而产生的。电机通过联轴器传动，由变速齿轮增速

2、后驱动阳转子，再由阳转子带动阴转子，旋转的空间变化而产生的（一般阴转子齿数大于阳转子）。,第一章 原理,2、工作原理：,喷入压缩腔内机油与空气混合，在转子齿槽间被有效的压缩。油在转子齿槽间和腔壁形成一层油膜，避免金属与金属之间的直接接触，并密封转子各部的间隙和吸收大部分产生的热量。,第一章 原理,3、空气压缩原理：,螺杆式的进气侧吸气口，必须设计得使压缩室可以充分的吸气。螺杆式压缩机无进气与排气阀组，进气只靠减荷阀的开启、关闭调节，当转子转动时，转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，此时，转子的齿沟空间与进气口之自由空气相,1）、吸气过程：,第一章 原理,3、空气压缩原理：,通，因在

3、排气时齿沟空气被全数排出，排气完时，齿沟处于真空状态，当转至进气口时，外界空气即被吸入，沿轴向流入阴阳转子的齿沟内，当空气充满整个齿沟时，转子进气侧端面转离机壳进气口，在齿间空气即被封闭。,1）、吸气过程：,第一章 原理,3、空气压缩原理：,阴、阳转子在吸气终了时，其齿顶会与机壳封闭，此时空气在齿沟内封闭下不在外流，及“封闭过程”。阴阳转子继续转动，其齿顶与齿沟在吸气端迎合，且吻合面逐渐向排气端移动，及“输气过程”,2）、封闭及输气过程：,第一章 原理,3、空气压缩原理：,在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，即啮合面与排气口间的间隙（空间）逐渐被减小，齿沟内空气逐渐被压缩，压力提高，即压缩过

4、程。而压缩的同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与空气混合。,3）、压缩及喷油过程：,第一章 原理,3、空气压缩原理：,当转子的啮合端面转到与机壳排气口相通时（此时，压缩气体的压力最高），被压缩的气体开始从齿隙排出，直至齿顶与齿沟的啮合面移至排气端面，此时两转子的啮合面与机壳排气口齿沟空间为零，完成排气过程，同时，转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，开始吸气过程。,4）、排气过程：,第一章 原理,3、空气压缩原理（图为气冷式-原理与水冷式同）：,第一章 原理,环境空气经由空气滤清器滤（A）除尘埃后，经卸荷阀（B）进入压缩机主机（C）压缩室进行压缩，同时与喷入压缩腔内的润滑油混合

5、，与油混合的压缩空气经排气单向阀（D），进入油气分离器（E）进行油和气的分离，经过分离后的压缩空气通过最小压力阀（F），后冷却器（G），自动梳水的水气分离器（H），然后由供气阀送入用户使用系统中。,1）、气路系统：,（1）、系统运行流程,第一章 原理,1）、气路系统图（紫色）：,a.空气过滤器 b.卸荷阀 c.主机 d.单向阀 e.油气分离器 f.最小压力阀 g.后冷却器 h.自动疏水的水过滤器 L.油冷却器 m.油过滤器 n.回油管 o.断油阀 p.温控阀,第一章 原理,（2）、气路系统各组件功能：,A、空气过滤器： 为干式纸制过滤器，过滤纸细孔度约为10 ，通常每5001000H应进行清洁

6、，清洁方法是使用低压空气由内向外吹； B、卸荷阀： 机组处于空载运行时，处于关闭状态；机组处于负载运行时，高压空气克服卸荷阀的弹簧力处于开启状态； C、止回阀： 防止停机时，油气分离器中的压缩空气倒流回机体内，造成转子反转； D、油气分离器： 油气分离器滤芯是由多层细密的玻璃纤维等材料组成，压缩空气中所含的雾状油气经过后几乎可以被完全滤除，含油量可低于5ppm。正常情况下可使用约4000H。,第一章 原理,（2）、气路系统各组件功能：,E、最小压力阀： a.保证设备运行启动时优先建立起润滑所需的循环压力，确保机组的润滑； b.在压力达到0.4MPa之后打开，可降低流过精油气分离器的空气流速，确

7、保油气分离的效果，保护油气分离器滤芯因压差过大损坏。 F、气冷却器： 水冷却机组的气冷却为管壳式结构，用冷却水来冷却压缩空气。其排气温度在40以下（冷却水入口水温最高不得超过35 ）。水冷型空压机对环境温度条件不敏感，容易控制排气温度，若冷却水质太差，则冷却器易结垢堵塞，水PH值很低（酸度较高）应使用特殊铜材质。,第一章 原理,（2）、气路系统各组件功能：,E、水气分离器： 除去因空气冷却后所冷凝出来的水分、油滴及杂质等，压缩空气经过水气分离器后送出设备，设浮球阀可自动排水。 H、安全阀： 当压力开关调节不当或失灵而使油气分离器内压力比设定排气压力高出0.1MPa以上时，安全阀即跳开，使压力降

8、至设定排气压力以下。 G、自动放空阀： 当压缩机卸载或停机时，自动放空阀自动打开，使油气分离器与大气相通，放气斜压。,第一章 原理,2）、油路系统：,（1）、系统运行流程,油气分离器（J）内压力，将润滑油压入油冷却器（L），在油冷却器内冷却后，经油过滤器（M）除去润滑油中的杂质颗粒等，再经过断油阀（O），然后分成两路，一路由机体（C）下端喷入压缩室，冷却压缩空气，另一路通过机体的两端，用来润滑轴承组和传动齿轮，然后各部分润滑油都聚集于压缩室的底部，随着压缩空气排出。 与油混合的压缩空气经过单向阀进入油气分离器，先通过机械式旋风与撞击分离掉大部分油，其余含油雾空气再经过油气分离滤芯，滤除剩余的油

9、，干净的压缩空气经过最小压力阀进入后冷却器冷却后，送至使用系统。,第一章 原理,2）、油路系统（蓝色）：,第一章 原理,2）、油路系统：,（2）、各组件功能：,A、油冷却器： 与气冷却器的冷却方式相同。 B、油过滤器： 油过滤器是一种纸质的过滤器，功能是除去油中的杂质，如金属颗粒、油劣化物等，过滤精度在1015 之间，对轴承和转子具有保护作用，更换周期最好不要超过设备运行时间1500小时。 C、断油阀： 断油阀在主机开机时开启，停机时关闭，功能是在停机时迅速切断油路，避免油气分离器内的油继续喷入压缩机内，导致润滑油由进气口喷出。断油阀是重要零部件之一，一旦发生故障则会导致压缩机主机因失油而损坏

10、。,第一章 原理,2）、油路系统：,（2）、各组件功能：,D、油气分离器： 见上节说明。 E、温控阀（热力阀）： 当机组正常工作时，其排气温度最好高于环境温4050，因为过低的排气温度会影响压缩机的正常使用。其作用就是使机组的排气温度不低于70 ，对提高机组的可靠性，延长机组的使用寿命有帮助。 温控阀内腔有一个旁通阀门，此门是敞开的，当温度低于70 ，润滑油经旁通阀门、旁通油管、油过滤器、断油阀直接进入主机工作腔，此时、润滑油未经冷却。,第一章 原理,3）、冷却系统：,冷却水水质必须符合一般工业用水标准以上，尽量避免使用地下水，若水质差则冷却水塔须定期加清洗剂来清洗沉积物，以免影响冷却器的效率

11、或寿命。 具体要求如下： （1）、冷却水接近中性，即氢离子浓度PH应在6.59.5之间； （2）、有机物质和悬浮机械杂质应小于25mg/L，含油量小于5mg/L。 （3）、暂时硬度100，（硬度1O相当于是1L水中含有10mgCaO，或7.19mgMgO）。 （4）、冷却水的温度应30，若高于32，气冷和水冷应各自设置进出水管，不能串联； （5）、进水压力0.2MPa，0.5MPa。,第一章 原理,油分离器：,油气分离器：,压力调节器：,4）、组件结构了解（以实际为准）：,第一章 原理,4）、组件结构了解（以实际为准）：,最小压力阀,电磁阀,放空阀（类型1）,第一章 原理,4）、组件结构了解（

12、以实际为准）：,断油阀,放空阀（类型2）,空气滤芯,第一章 原理,4）、控制系统：,P1：油过滤器压差开关 P2：进气过滤器压差开关 P3：油气分离器芯压差开关 P1：排气压力 T：供气温度 TS：主机排气温度,）、控制系统：,（1）、主机运行： 空压机用户首次投入运行时，必须用点动方式检查电机之旋转方向是否正确，可通过压缩机接筒上的方孔看联轴器的旋转方向是否与接筒上的箭头指示方向一致。 三相电源线可能有变动的任何情况下，启动主机均必须同重复上述步骤，本机切忌反转，一量反转会造成主机损坏。 在确保电机动转方向的情况下按下启动按钮，电机投入运行，压缩机组处理无负荷（空载）状态。,第一章 原理,（

13、2）、负载空载状态： 机组启动后便处于空载状态，此时电磁阀、口切断，口与口连通，使卸载阀回载口与大气相连，当卸载阀阀芯在其后部弹簧力的作用下处于关闭状态，空气仅从卸荷阀上小孔进入压缩室内，并逐步建立起压力，当压力慢慢升高后，由于组合阀阀芯后气体与油分离器内的压力维持在a左右，确保润滑油正常喷入到各润滑点。,）、控制系统：,第一章 原理,第一章 原理,第一章 原理,）、控制系统：,负载键接通，则机组便进入负载运行状态。此时，电磁阀动作，、口连通，、口切断。 压力气体进入卸荷阀，大量气体进入主机内，压力逐渐升高。当压力升至.a左右时，最小压力阀全开空气，空气输出。由于电磁阀、口切断，与口连通。组合

14、阀控制口接通高压气体，其压力与油分离器压力相等，阀芯在弹簧力的作用下恢复复原始状态而关闭泄放口，不再泄放气体。 当排气阀压务达到设定之上限时，电磁阀失电，恢复原始状态，机组一进入运行状态，卸载阀关闭，压力阀打开，最小压力阀关闭，滑阀移向另一侧，推开压力阀压力为管线压力，油分离器内之压力可降至.a左右，电机处于低功耗运转。等管路系统之压力降至压力设定之下限时，电磁阀得电，机组进入负载运行状态。,第一章 原理,第一章 原理,（）紧急停机 当排气温度超过度，或电动机因超载使过电流保护装置动作时，电源被切断，电动机即刻停止运转。同时卸荷阀、断油阀等全部关闭，压力阀打开，使油分离器内之高压气体泄放到进口

15、侧 注意：只有当机组运行过程中出现异常情况时，才允许按紧急停机按钮。,）、控制系统：,（）停机 正常停机前应按空载键使机组处于空载运行状态，等机组内压力降至.a左右后，按下停机键，电机电源切断而停止运转。,第一章 原理,5）、电气控制(PLC原理)：,第一章 原理,5）、电气控制(PLC原理)：,第一章 原理,5）、电气控制(PLC原理)：,第一章 原理,5）、电气控制(PLC原理)：,第一章 原理,5）、电气控制(PLC原理)：,第一章 原理,5）、电气控制(PLC原理)：,第一章 原理,5）、电气控制(PLC原理)：,第一章 原理,5）、电气控制(PLC原理)：,第一章 原理,5）、电气控

16、制(PLC原理)：,第一章 原理,5）、电气控制(Y启动)：,第一章 原理,第三章 应用,4、压缩气源的配置：,4、压缩气源的配置：,上图为典型压缩气源配置，当压缩空气进入储气罐后，先经过（V级）前过滤器，再经过空气干燥机去除压缩空气中的水分，然后经过（A级）后过滤器时，压缩空气的品质达到：含尘粒径1um，含油量0.1ppm。再配装（B级）精过滤器，压缩空气的品质可以达到：含尘粒径0.01um，含油量0.01ppm。,第二章 应用,5、压缩空气净化设备的作用：,经空气压缩机排出的压缩空气含有一定的水分、微量的杂质和微量的油份，压缩空气净化设备的作用就是对压缩空气进行净化处理，去除压缩空气中的其

17、它杂质、水分、油份的设备，也称压缩空气后处理设备。,常用压缩空气净化设备的种类和作用：,常用压缩空气净化设备的种类有储气罐、干燥机（吸附式和冷 冻式）、过滤器等三种。,第二章 应用,1）、储气罐的作用：,a、存储压缩空气； b、缓冲压缩空气的压力，因压缩机排出的压缩空气压力有 一定的波动，加装储气罐后，能使用气端的空气压力更加的稳定； c、预除水，空气中的部分水蒸汽经压缩机压缩后，部份已 形成水滴，当这些水滴经过储气罐时，大部分会沉积在储气罐的 底部，在储气罐的底部有一个放水阀门，积水可以手动将阀门打 开放出。,第二章 应用,（2）储气罐的配置：,a、储气罐的压力应与空压机的出气压力相匹配；

18、b、容积大小为空压机容积流量的1/51/10，环境条件容许的情况下， 可以选择大容积的储气罐，有助于存储更多的压缩空气和预除水。,例如： 空压机排气流量为18M3/Min，选择储气罐容积大小为： 18*1/518*1/10=3.61.8M3,第二章 应用,2）、干燥机：,干燥机又分为冷冻式和吸附式（也称无热再生式）、微加 热式和组合式等，常用的为冷冻式干燥机。,（1）、冷冻式干燥机的作用：,因压缩空气中含有100%相对湿度的水分，随着在管道内 的冷却，水份将析出，从而给用气设备带来很多弊端，例如： 导致用气零部件的锈蚀等，冷冻式干燥机的原理就是利用制冷 技术将压缩空气强制冷却到要求的露点温度（

19、210），从 而将其所含的水蒸汽冷凝成液滴，由排水器排出的干燥设备。,第二章 应用,（2）、冷冻式干燥机的选配：,a、处理量与空压机的容积流量相匹配，工作压力和空压机的 工作压力相当即可。 b、在对压缩空气品质要求较高的行业或区域，不适宜选用冷 冻式干燥机，必须选用吸附式干燥器或组合式干燥器。,（3）、吸附式、微加热式和组合式等干燥机的选配：,吸附式干燥机原理是引用变压吸附的原理，采用双塔罐结 构，塔罐内填装若干量的干燥剂（氧化铝），当压缩空气进入 塔罐内与干燥剂接触时，利用变压吸附原理干燥压缩空气，露 点温度可达到-40以下。 规格选配与冷冻干燥机相同。,第二章 应用,3）、过滤器,（1）、

20、过滤器的作用：,压缩空气除含有水分外，还有油气、粉尘和其他各种异味的， 成分，用物理的方法滤除这些压缩空气中的异物的设备叫做过滤 器。 a.过滤气体含尘粒径： 在规定实验条件下过滤器能通过的固体颗粒的最大直径，用 Um表示。 b.过滤气体含油量： 单位体积内压缩空气中所含的油（包括油滴、悬浮粒子、油争气） 的质量，换算到绝对压力1bar、温度20和相对湿度65%的标准大 气条件下的值，压缩空气通过过滤后残余的含油量值用ppm表示， 1ppm1.2mg/m3。,第二章 应用,3）、过滤器,（1）、过滤器的选配：,选配过滤器必须按过滤器的精度等级顺序逐渐增加，不能跳 过前面的过滤等级而直接选用后面

21、的过滤等级； 例如： 必须先装V级（前过滤），才能装A级（后过滤），然后B级（精 过滤）、C级（除味活性碳过滤）、最后D级（除菌过滤），顺序 安装。 过滤器的流量的选配与空压机容积流量相当，也可参照下表的 压力修正系数选配：,第二章 应用,3）、过滤器,（1）、过滤器的选配：,在7bar以外的压力下使用时，将空压机的容积流量除以表中 的修正系数；,第二章 应用,第三章 空压机常见故障：,1、故障现象,空压机无法正常启动,2、可能产生的原因,1保险丝烧断 2启动电器故障 3启动按纽接触不良 4电路接触不良 5电压过低 6主电机故障 7主机故障(主机有异常声,局部发烫) 8电源缺相 9风扇电动机过

22、载 （风冷式）,3、排除方法及对策,检修电气线路或更换相关材料,1、故障现象,2、可能产生的原因,3、排除方法及对策,运行电流高，空压机 自动停机 (主电机过热报警),1电压太低 2排气压力过高 3油气分离器堵塞 4压缩机主机故障 5电路故障,1请电气人员检查 2检查/调整压力参数 3更换新件 4机体拆检 5请电气人员检查,第三章 空压机常见故障：,1、故障现象,2、可能产生的原因,3、排除方法及对策,排气温度低于正常要求,1温控阀失灵 2空载过久 3排气温度传感器失灵 4. 进气阀失灵，吸气口未全打开,1检修清洗或更换阀芯 2加大用气量或停机 3检查、更换 4清洗、更换,第三章 空压机常见故

23、障：,1、故障现象,2、可能产生的原因,3、排除方法及对策,排气温度过高，空压机 自动停机 (排气温度过高报警),1润滑油量不足 2润滑油规格/型号不对 3油过滤器堵塞 4油冷却器堵塞或表面污垢严重 5温度传感器故障 6温控阀失控,1检查添加油 2按要求更换新油,5更换新件 6检查清洗、更换新件,3检查更换新件 4检查清洗,第三章 空压机常见故障：,1、故障现象,2、可能产生的原因,3、排除方法及对策,排出气体含油量大,1、油气分离器破损 2、单向回油阀堵塞 3、润滑油过量,1更换新件 2清洗单向阀 3放出部分冷却油,第三章 空压机常见故障：,1、故障现象,2、可能产生的原因,3、排除方法及对

24、策,空压机排气量低于正 常要求,1空气滤清器堵塞 2油气分离器堵塞 3电磁阀漏气 4气管路元件泄漏 5进气阀不能完全打开,1吹除杂质或更换新件 2更换新件 3清洗或更换新件 4检查修复 5清洗、更换受损件,第三章 空压机常见故障：,1、故障现象,2、可能产生的原因,3、排除方法及对策,停机后从空气滤清器吐油,进气阀内的单向阀弹簧失效或单向阀密封圈损坏,更换损坏的元件,第三章 空压机常见故障：,1、故障现象,2、可能产生的原因,3、排除方法及对策,安全阀动作喷气,1、安全阀使用时间长，弹簧疲劳 2、油气分离器堵塞 3、压力控制失灵，工作压力高,1更换或重新调定 2更换新件 3检查重新调定,第三章

25、 空压机常见故障：,第四章 保养：,1、日常保养,1清洁设备各部位； 2储气罐排水，检查液面有无油渍漂浮 ； 3视情况清洁空气滤心 ； 4各操作开关，仪表，仪器是否完好 ； 5检查、紧固各部位螺栓、油、气管接头 ； 6机油油质、油位、工作压力是否正常 ； 7密封面、油管有无漏油 ； 8安全、压力保护装置是否完好 ； 9各调节阀，开关阀是否完好可靠 10电气连接是否可靠，元器件是否完好 ； 11设备运行各仪表指示是否正常 ； 12排气温度，压力是否正常 ；,第四章 保养：,1、日常保养,13气路管道有无泄露 ； 14运行过程中有无异常振动、声音 ； 15循环冷却水供应是否正常,第四章 保养：,1

26、）、出现以下任何情况，需更换润滑油： （1）、无锡螺杆压缩机每运行2000小时以后（根据油质和设备情况）； （2）、分析表明润滑油需更换； 2）、建议使用： 抗老化、抗泡沫、抗腐蚀、不易与水混合的油品。 3）、空压机使用2年以后应进行一次油路的“系统清洗”，当更换新机油后，空压机运转5小时后，在重新更换适量的润滑油。,2、润滑油的更换,第四章 保养：,2、油过滤器的更换,出现以下任何情况，需更换或检油过滤器： （1）、当油过滤器运行4000小时以后； （2）、安装一年以后； （3）、运行压差大于0.8bar时； （4）、有任何泄露时；,注意：油过滤器滤芯只能更换，不可清洗。,第四章 保养：,3、空气过滤器的更换,出现以下任何情况，需清洁或更换空气过滤器： （1）、设备提示空气滤芯压差过大时； （2）、运行时间2000小时（跟使用环境有关）； （3）、滤芯破损；,注意： （1）、保养空气滤芯的方法是使用压缩空气自内向外吹气，吹气 口离滤芯距离为10mm左右，自上而下沿圆周进行； （2）、滤芯为纸质，不能用水洗。,第四章 保养：,4、油气分离器的更换,出现以下任何情况，需清洁或更换油气分离器： （1）、设备提示油气分离器滤芯压差过大时； （2）、每一年； （3）、冷凝水有异常排除大量油膜时；,注意： （1）、油气分离器滤芯