螺桿空壓機(jī)各系統(tǒng)的工作原理分析

　　一、主機(jī)/電機(jī)系統(tǒng):

　　單螺桿空氣壓縮機(jī)也被稱為蝸桿空氣壓縮機(jī)，單螺桿空氣壓縮機(jī)的嚙合副由一個(gè)6頭螺釘和兩個(gè)11齒星輪組成。即使蝸桿受力平衡，蝸桿也會(huì)同時(shí)與兩個(gè)星輪嚙合，使排量翻倍。我們通常說(shuō)的螺桿壓縮機(jī)通常是指雙螺桿壓縮機(jī)。

　　單螺桿

　　雙螺桿

　　螺桿式(即雙螺桿)壓縮機(jī)具有一對(duì)相互嚙合、相反旋轉(zhuǎn)的螺旋齒轉(zhuǎn)子。齒面凸起的轉(zhuǎn)子稱為陽(yáng)轉(zhuǎn)子，齒面凹下的轉(zhuǎn)子稱為陰轉(zhuǎn)子。隨著轉(zhuǎn)子在體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，由于牙齒的入侵或分離，工作體積不斷變化，從而定期改變轉(zhuǎn)子每對(duì)齒槽之間的體積，以達(dá)到吸氣、壓縮和排氣的目的。

　　主機(jī)是螺桿機(jī)的核心部件，任何品牌的螺桿機(jī)都有相似的主機(jī)結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制。

　　(1)吸氣過程

　　轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒連續(xù)脫離陰轉(zhuǎn)子的齒槽，齒間體積逐漸擴(kuò)大，與吸氣孔連接，氣體通過吸氣孔進(jìn)入齒間體積，直到齒間體積達(dá)到最大值，與吸氣孔斷開，齒與內(nèi)殼共同關(guān)閉齒間體積，吸氣過程結(jié)束。值得注意的是，陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子之間的齒間體積并沒有相互連接。

　　(2)壓縮過程

　　轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒體積連接前，由陰轉(zhuǎn)子齒侵入壓縮陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒體積中的氣體;陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒體積連接后，形成“V“隨著兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒的相互擠壓，基元體積逐漸移動(dòng)，體積逐漸減小，實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過程。壓縮過程直到基元體積與排氣孔連接。

　　(3)排氣過程

　　由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)基元體積不斷縮小，壓縮后的氣體被送到排氣管，這一過程一直持續(xù)到體積最小時(shí)。

　　隨著轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述吸氣、壓縮和排氣過程循環(huán)進(jìn)行，各基元體積依次工作，形成螺桿制冷壓縮機(jī)的工作循環(huán)。

　　從以上過程分析可以看出，兩個(gè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相互迎合的一側(cè)，即凸齒和凹齒迎合嵌入的一側(cè)，氣體壓縮形成高壓，稱為高壓區(qū);相反，螺釘轉(zhuǎn)向相互偏離的一側(cè)，即凸齒和凹齒分離的一側(cè)，齒體積擴(kuò)大形成低壓，稱為低壓區(qū)。這兩個(gè)區(qū)域被外殼和轉(zhuǎn)子的接觸線隔開，可以粗略地認(rèn)為兩個(gè)轉(zhuǎn)子的軸平面是高壓和低壓區(qū)域的分界面。此外，由陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子間嚙合線組成的螺旋通道使基元體積內(nèi)的氣體從吸氣端向排氣端壓縮。

　　螺桿式壓縮機(jī)作為一種旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，在結(jié)構(gòu)上具有離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)，工作原理上屬于體積式壓縮機(jī)的范疇。

　　缺點(diǎn)：

　　1. 螺旋轉(zhuǎn)子空間曲面加工精度要求高;

　　2. 由于轉(zhuǎn)子剛度的限制，轉(zhuǎn)子之間的嚙合線無(wú)法實(shí)現(xiàn)更好的等級(jí)密封，螺桿壓縮機(jī)無(wú)法達(dá)到更高的最終壓力 ;

　　3. 介質(zhì)定期高速通過吸力、排氣孔、間隙泄漏等原因，使壓縮機(jī)噪聲大，需要采取消聲降噪措施 ;

　　4. 螺桿式壓縮機(jī)由于上述特點(diǎn)，一般用于以下工況：

　　1. 流量不是很高

　　2. 需要長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行

　　3. 排氣壓力不高

　　機(jī)殼：

　　壓縮機(jī)的主要部件是由機(jī)體、吸氣端座和排氣端座組成。機(jī)體是連接各部件的中心部件，為各部件提供正確的裝配位置，保證氣缸內(nèi)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子嚙合，工作可靠。端面形狀為∞形狀，這與兩個(gè)嚙合轉(zhuǎn)子的外圓柱面相適應(yīng)，使轉(zhuǎn)子能夠準(zhǔn)確地裝入體內(nèi)。為了保證轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中順利實(shí)現(xiàn)吸氣過程，在機(jī)體內(nèi)壁表面設(shè)置了符合轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角要求的徑向吸氣孔。

　　吸排氣端座是位于身體前后兩端的密封連接器。除了對(duì)身體的端面進(jìn)行密封外，更重要的是，它還提供了陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子和支撐轉(zhuǎn)子的軸承裝配位置。

　　轉(zhuǎn)子：

　　變?nèi)輭嚎s的主要部件由陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子齒形采用高精度專用機(jī)床、專用刀具加工，是壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件之一。轉(zhuǎn)子線通常是單邊不對(duì)稱擺線-弧線。陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子有以下兩種結(jié)構(gòu)方法：

　　1. 將陽(yáng)轉(zhuǎn)子與電機(jī)連接成主動(dòng)轉(zhuǎn)子，傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)通過嚙合驅(qū)動(dòng)陰轉(zhuǎn)子(從動(dòng)轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)。

　　2. 陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子通過各自的從動(dòng)齒輪與電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)齒輪嚙合傳遞扭矩。

　　軸承：

　　軸承是支撐陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子，保證轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的部件。滾筒軸承通常用于電機(jī)端的支撐。其次，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)和壓縮氣體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生軸向推力。為了克服這種軸向力，轉(zhuǎn)子的另一端采用斜柱軸承，既能克服轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的軸向力，又能承受徑向力。

　　絕大多數(shù)螺桿壓縮機(jī)都是噴油潤(rùn)滑的。通過潤(rùn)滑油和分支混合進(jìn)入壓縮機(jī)，隨著介質(zhì)的流動(dòng)潤(rùn)滑和密封機(jī)器。其優(yōu)點(diǎn)如下：

　　1)降低排氣溫度。

　　2)減少工質(zhì)泄漏，提高密封效果。

　　3)增強(qiáng)零件潤(rùn)滑，提高零件壽命。

　　4)能吸收和阻尼聲波，降低噪音。

　　5)沖洗機(jī)械雜質(zhì)，減少磨損。

　　但由于噴油量大，必須增加潤(rùn)滑油系統(tǒng)，壓縮機(jī)出口必須增加油氣分離器，這將增加機(jī)組的體積和復(fù)雜性。同時(shí)，這種方法不能用于不允許污染的介質(zhì)。因此，一些螺桿壓縮機(jī)沒有油潤(rùn)滑。

　　無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的嚙合間隙、剛度和質(zhì)量以及整個(gè)機(jī)組的加工質(zhì)量要求較高。

　　電機(jī)系統(tǒng)：

　　? 主機(jī)與電機(jī)連接-剛性

　　? 齒輪傳動(dòng)-齒輪傳動(dòng)-

　　二、冷卻/分離系統(tǒng)：

　　冷卻系統(tǒng)是空氣壓縮機(jī)中非常重要的組成部分之一，因?yàn)榭諝鈮嚎s后釋放出大量的熱量，這些熱量取決于冷卻系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。冷卻系統(tǒng)分為風(fēng)冷和水冷兩類。

　　(1)風(fēng)冷冷卻系統(tǒng)

　　風(fēng)冷冷卻系統(tǒng)包括風(fēng)扇和冷卻器。冷卻器采用鋁板翅式換熱器，風(fēng)扇強(qiáng)行將冷空氣吹入冷卻器。當(dāng)空氣通過冷卻器散熱翅片時(shí)，與壓縮空氣或潤(rùn)滑油進(jìn)行熱交換，帶走熱量，達(dá)到冷卻壓縮空氣和冷卻潤(rùn)滑油的效果。

　　使用風(fēng)冷機(jī)組時(shí)要注意：

　　1、冷空氣溫度(基本等同于環(huán)境溫度)非常重要，不宜過高，建議不超過40℃。

　　2、冷卻器暴露在空氣中，翅片上會(huì)沾上灰塵。如果灰塵過多，會(huì)嚴(yán)重影響冷卻器的換熱效果。因此，翅片表面的灰塵應(yīng)經(jīng)常用壓縮空氣吹干凈。如果情況嚴(yán)重，不能吹干凈，必須用洗滌劑清洗。清洗機(jī)組部件時(shí)，嚴(yán)禁使用易燃、易爆、易揮發(fā)的洗滌劑。

　　清洗時(shí)，可拆下冷卻器支架側(cè)面的蓋板，用手持式風(fēng)槍向上吹掃。

　　(2)水冷式冷卻系統(tǒng)

　　使用管殼冷卻器。一個(gè)是后冷卻器用來(lái)冷卻壓縮空氣，另一個(gè)是油冷卻器用來(lái)冷卻噴入機(jī)體前的潤(rùn)滑油。該冷卻器在管殼內(nèi)平行排列許多薄壁換熱銅管。水從銅管中移除，熱油或熱空氣從銅管中移除。換熱后，水帶走油和空氣的熱量。

　　水冷冷卻器對(duì)環(huán)境溫度條件不敏感，更容易控制排氣溫度。但如果冷卻水水質(zhì)過差，冷卻器容易結(jié)垢堵塞或腐蝕，導(dǎo)致維護(hù)成本增加。甚至對(duì)冷卻器造成嚴(yán)重?fù)p壞和報(bào)廢。建議冷卻水至少滿足以下要求：

　　水壓：需≥0.2MPa、≤0.5MPa、進(jìn)口水溫≤32 oC ,水量因型號(hào)而異。

　　在水質(zhì)較硬的地區(qū)，必須在循環(huán)水中加入水質(zhì)軟化劑，并定期更換水。如果水中雜質(zhì)過多，必須在空氣壓縮機(jī)冷卻水進(jìn)口管道上安裝水過濾器。

　　水冷機(jī)組還將為機(jī)箱內(nèi)的散熱安裝一個(gè)小風(fēng)扇。

　　冷卻系統(tǒng)包括空氣冷卻器(后冷卻器)和油冷卻器(前冷卻器)，通過電機(jī)上的風(fēng)扇冷卻。后冷卻器的特點(diǎn)：1.冷卻離開機(jī)組的壓縮空氣。2.多達(dá)70% 水含量直到冷凝沉淀。

　　風(fēng)冷冷卻系統(tǒng)：

　　冷卻系統(tǒng)包括空氣冷卻器和油冷卻器，通過電機(jī)上的風(fēng)扇冷卻。油冷卻器用于冷卻油，后冷卻器用于冷卻壓縮空氣。

　　噴油系統(tǒng)上有一個(gè)。當(dāng)油溫低于40℃時(shí)，油不經(jīng)冷卻器直接進(jìn)入機(jī)體。當(dāng)油溫超過55℃時(shí)，閥門關(guān)閉，使所有油通過油冷卻器冷卻，然后進(jìn)入主機(jī)。

　　溫控閥：

　　溫控閥：

　　油濾：

　　微米等級(jí)

　　保護(hù)主軸承

　　保持系統(tǒng)清潔

　　功能：防止異物進(jìn)入

　　提高冷卻劑使用壽命的主機(jī)

　　斷油電磁閥：

　　作用:

　　1、機(jī)組運(yùn)行時(shí)

　　確保向各供油點(diǎn)注油;

　　2、當(dāng)機(jī)組停機(jī)時(shí)，切斷整個(gè)油路

　　冷卻劑不會(huì)從壓縮機(jī)的吸氣口冒出來(lái).

　　止回閥：防止反轉(zhuǎn)和冷卻油進(jìn)入主機(jī)

　　油分離系統(tǒng)：

　　1. 從潤(rùn)滑油中分離壓縮空氣。

　　2. 確保系統(tǒng)中留有潤(rùn)滑油。

　　3. 降低用戶空氣管道中的含油量。

　　作用:

　　1. 儲(chǔ)存冷卻劑。

　　2. 初級(jí)分離。

　　組成:

　　1. 分離筒

　　2. 油分離芯(2年更換一次)

　　3. 回油管

　　4. 最小壓力閥

　　三、氣路調(diào)節(jié)系統(tǒng)：

　　最小壓力閥：

　　1. 設(shè)置為在4.0 打開Bar(4.2kg)

　　2. 防止分離器受到低壓沖擊，保持其壓力

　　3. 有助于分離系統(tǒng)

　　4. 機(jī)組卸載或停機(jī)時(shí)，防止管網(wǎng)壓力進(jìn)入冷卻系統(tǒng)

　　四、控制電路系統(tǒng)：

　　進(jìn)氣蝶閥：

　　功能：控制進(jìn)氣量。

　　保護(hù)系統(tǒng)：

　　1. 主機(jī)高溫保護(hù)-溫度開關(guān)

　　2. 過流保護(hù)-主電機(jī)熱繼電器1OL

　　3. 2OL(M37)風(fēng)扇電機(jī)熱繼電器

　　4. 壓力容器保護(hù)-安全閥

　　溫度開關(guān)：

　　1. M250主機(jī)排氣溫度開關(guān)(1ATS)-119 °C

　　2. M250軸承溫度開關(guān)(5TS)-109 °C

　　維護(hù)保養(yǎng)：

　　1. 按時(shí)更換油濾芯：第一次150小時(shí)，最多2000小時(shí)。

　　2. 按時(shí)更換冷卻劑：超冷最多8000小時(shí)或2年。

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