螺桿空壓機(jī)工作原理及各個(gè)系統(tǒng)工作原理分析

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螺桿空壓機(jī)工作原理及各個(gè)系統(tǒng)工作原理分析。

一、主機(jī)/電機(jī)系統(tǒng)：

單螺桿空壓機(jī)又稱蝸桿空壓機(jī)，單螺桿空壓機(jī)的嚙合副由一個(gè)6頭螺桿和2個(gè)11齒的星輪構(gòu)成。蝸桿同時(shí)與兩個(gè)星輪嚙合即使蝸桿受力平衡，又使排量增加一倍。我們通常說的螺桿式壓縮機(jī)一般指雙螺桿式壓縮機(jī)。

單螺桿

雙螺桿

螺桿式(即雙螺桿)壓縮機(jī)具有一對互相嚙合、相反旋向的螺旋形齒的轉(zhuǎn)子。其齒面凸起的轉(zhuǎn)子稱為陽轉(zhuǎn)子，齒面凹下的轉(zhuǎn)子稱為陰轉(zhuǎn)子。隨著轉(zhuǎn)子在機(jī)體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使工作容積由于齒的侵入或脫開而不斷發(fā)生變化，從而周期性地改變轉(zhuǎn)子每對齒槽間的容積，來達(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)其主機(jī)結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理都是相近的。

(1)吸氣過程

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，陽轉(zhuǎn)子的一個(gè)齒連續(xù)地脫離陰轉(zhuǎn)子的一個(gè)齒槽，齒間容積逐漸擴(kuò)大，并和吸氣孔口連通，氣體經(jīng)吸氣孔口進(jìn)齒間容積，直到齒間容積達(dá)到最大值時(shí)，與吸氣孔口斷開，由齒與內(nèi)殼體共同作用封閉齒間容積，吸氣過程結(jié)束。值得注意的是，此時(shí)陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子的齒間容積彼此并不連通。

(2)壓縮過程

轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在陰、陽轉(zhuǎn)子齒間容積連通之前，陽轉(zhuǎn)子齒間容積中的氣體，受陰轉(zhuǎn)子齒的侵入先行壓縮；經(jīng)某一轉(zhuǎn)角后，陰、陽轉(zhuǎn)子齒間容積連通，形成“V”字形的齒間容積對(基元容積)，隨兩轉(zhuǎn)子齒的互相擠入，基元容積被逐漸推移，容積也逐漸縮小，實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過程。壓縮過程直到基元容積與排氣孔口相連通時(shí)為止。

(3)排氣過程

由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)基元容積不斷縮小，將壓縮后氣體送到排氣管，此過程一直延續(xù)到該容積最小時(shí)為止。

隨著轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述吸氣、壓縮、排氣過程循環(huán)進(jìn)行，各基元容積依次陸續(xù)工作，構(gòu)成了螺桿式制冷壓縮機(jī)的工作循環(huán)。

從以上過程的分析可知，兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向互相迎合的一側(cè)，即凸齒與凹齒彼此迎合嵌入的一側(cè)，氣體受壓縮并形成較高壓力，稱為高壓力區(qū)；相反，螺桿轉(zhuǎn)向彼此相背離的一側(cè)，即凸齒與凹齒彼此脫開的一側(cè)，齒間容積在擴(kuò)大形成較低壓力，稱為低壓力區(qū)。此兩區(qū)域借助于機(jī)殼、轉(zhuǎn)子的接觸線而隔開，可以粗略地認(rèn)為兩轉(zhuǎn)子的軸線平面是高、低壓力區(qū)的分界面。另外，由陰陽轉(zhuǎn)子間嚙合線構(gòu)成的螺旋形通道使得基元容積內(nèi)的氣體邊壓縮邊由吸氣端向排氣端作螺旋運(yùn)動(dòng)。

螺桿式壓縮機(jī)作為回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的一種，在結(jié)構(gòu)上具有離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)，工作原理上則又屬于容積式壓縮機(jī)的范疇。

缺點(diǎn)：

1. 螺旋形轉(zhuǎn)子的空間曲面的加工精度要求高；

2. 轉(zhuǎn)子間的嚙合線無法實(shí)現(xiàn)較好的級間密封以及受轉(zhuǎn)子剛度等的限制，目前螺桿式壓縮機(jī)還不能達(dá)到較高的終了壓力；

3. 介質(zhì)周期性地高速通過吸、排氣孔口，通過縫隙的泄漏等原因，使壓縮機(jī)噪聲大，需要采取消音減噪措施；

4. 由于以上特點(diǎn)，螺桿式壓縮機(jī)一般應(yīng)用于下列工況：

1. 流量不是很高

2. 需長周期平穩(wěn)運(yùn)行

3. 排氣壓力不高

機(jī)殼：

由機(jī)體、吸氣端座和排氣端座組成，是壓縮機(jī)的主要組成部分。機(jī)體是連接各零部件的中心部件，它為各零部件提供正確的裝配位置，保證陰、陽轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)嚙合，可靠地進(jìn)行工作。其端面形狀為∞形，這與兩個(gè)嚙合轉(zhuǎn)子的外圓柱面相適應(yīng)，使轉(zhuǎn)子精確地裝入機(jī)體內(nèi)。在機(jī)體內(nèi)壁面設(shè)有符合轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角要求的徑向吸氣孔口，保證轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)中順利實(shí)現(xiàn)吸氣過程。

吸、排氣端座是位于機(jī)體前后兩端的密封連接件，它除作機(jī)體的端面密封外，更重要的是提供了陰、陽轉(zhuǎn)子和支承轉(zhuǎn)子的軸承裝配位置。

轉(zhuǎn)子：

實(shí)現(xiàn)變?nèi)菔綁嚎s的主要部件，由陰、陽轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子齒形是用高精度的專用機(jī)床、專用刀具加工而成，是壓縮機(jī)的關(guān)鍵零件之一。轉(zhuǎn)子型線常為單邊非對稱擺線——圓弧型線。陰、陽轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)上有以下兩種方式：

1. 陽轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接為主動(dòng)轉(zhuǎn)子，傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)、通過嚙合關(guān)系帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子(從動(dòng)轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)。

2. 陰、陽轉(zhuǎn)子通過各自的從動(dòng)齒輪與電機(jī)帶動(dòng)的主動(dòng)齒輪嚙合，傳遞轉(zhuǎn)矩。

軸承：

軸承是支承陰、陽轉(zhuǎn)子，并保證轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的零件。其中電機(jī)端一般采用滾柱軸承，起支撐作用。其次，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)并壓縮氣體時(shí)，會產(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，既克服轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的軸向力，還承受徑向力。

螺桿壓縮機(jī)絕大部分采取噴油式潤滑。通過潤滑油與節(jié)支混合進(jìn)入壓縮機(jī)，隨著介質(zhì)的流動(dòng)對機(jī)器進(jìn)行潤滑和密封。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)對零部件的潤滑，提高零部件壽命。

4)對聲波有吸收和阻尼作用，可以降低噪聲。

5)沖洗掉機(jī)械雜質(zhì)，減少磨損。

但由于噴油量較大，所以必須增設(shè)潤滑油系統(tǒng)，壓縮機(jī)出口也必須增設(shè)油氣分離器，這將增大機(jī)組的體積和復(fù)雜性。同時(shí)，對于不允許污染的介質(zhì)則不能采用這種方式。所以，也有部分螺桿壓縮機(jī)機(jī)內(nèi)是無油潤滑。

采用無油潤滑的壓縮機(jī)對陰陽轉(zhuǎn)子的嚙合間隙、轉(zhuǎn)子的剛度和質(zhì)量以及整個(gè)機(jī)組的加工質(zhì)量都要求較高。

電機(jī)系統(tǒng)：

· 主機(jī)與電機(jī)連接－－－剛性

· 傳動(dòng)方式－－－－－－齒輪

二、冷卻/分離系統(tǒng)：

冷卻系統(tǒng)是空氣壓縮機(jī)中非常重要的部分之一，因?yàn)榭諝獗粔嚎s后釋放出大量的熱，這些熱量都要靠冷卻系統(tǒng)作熱交換后帶走。冷卻系統(tǒng)分風(fēng)冷式和水冷式兩大類。

（1）風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)

風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)包含風(fēng)扇和冷卻器兩大部件，冷卻器采用鋁制板翅式換熱器，風(fēng)扇將冷空氣強(qiáng)制吹向冷卻器，空氣在流過冷卻器散熱翅片時(shí)，與壓縮空氣或潤滑油做熱交換，將熱量帶走，達(dá)到冷卻壓縮空氣和冷卻潤滑油的效果。

使用風(fēng)冷型機(jī)組需注意：

1、冷空氣的溫度（基本等同于環(huán)境溫度）很重要，不能過高，建議不超過40℃。

2、冷卻器暴露于空氣中，翅片上會沾上灰塵，如聚集灰塵太多，會嚴(yán)重影響冷卻器換熱效果。故應(yīng)經(jīng)常用壓縮空氣將翅片表面的灰塵吹干凈。如情況嚴(yán)重?zé)o法吹干凈時(shí)，必須用清潔劑清洗，清洗機(jī)組零部件時(shí)，嚴(yán)禁使用易燃易爆、易揮發(fā)的清洗劑。

清潔時(shí)，可拆開冷卻器支架側(cè)面的蓋板，使用手持風(fēng)槍向上吹掃。

（2）水冷式冷卻系統(tǒng)

采用管殼式冷卻器。一支為后部冷卻器用來冷卻壓縮空氣，另一支為油冷卻器用于冷卻噴入機(jī)體前的潤滑油。這種冷卻器是在管殼中平行排布許多薄壁換熱銅管，水走銅管內(nèi)，熱油或熱空氣走銅管外，通過熱交換后，水將油和空氣的熱量帶走。

水冷式冷卻器對環(huán)境溫度條件較不敏感，且較容易控制排氣溫度。但如果冷卻水水質(zhì)太差，則冷卻器容易結(jié)垢阻塞，或被腐蝕，導(dǎo)致維護(hù)成本增加。甚至造成冷卻器嚴(yán)重?fù)p壞而報(bào)廢。建議冷卻水至少應(yīng)達(dá)到以下要求：

水壓：需≥0.2MPa、≤0.5MPa、進(jìn)口水溫≤32 oC ,水量依機(jī)型不同而不同。

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，并定期換水。如水中雜質(zhì)太多，必須在空壓機(jī)冷卻水進(jìn)口管路上加裝水過濾器。

水冷式機(jī)組也會安裝一個(gè)小型風(fēng)扇，用于機(jī)箱內(nèi)的散熱。

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），它們都是通過電機(jī)上帶的風(fēng)扇冷卻的。后冷卻器特點(diǎn)：1.冷卻離開機(jī)組的壓縮空氣。2.使得多達(dá)70% 的水含量至冷凝析出。

風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)：

冷卻系統(tǒng)包括空氣冷卻器和油冷卻器，它們都是通過電機(jī)上帶的風(fēng)扇冷卻的。油冷卻器為前冷卻器用于冷卻油，后冷卻器用于冷卻壓縮空氣。

噴油系統(tǒng)上裝有一個(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)，該閥關(guān)閉使所有的油通過油冷卻器冷卻后再進(jìn)入主機(jī)。

溫控閥：

油濾：

微米等級

保護(hù)主機(jī)軸承

保持系統(tǒng)干凈

作用:防止異物進(jìn)入

主機(jī)提高冷卻劑壽命

斷油電磁閥：

作用:

1、當(dāng)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)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

以免冷卻劑從壓縮機(jī)吸氣口冒出.

止逆閥：防止反轉(zhuǎn)以及停機(jī)時(shí)冷卻油進(jìn)入主機(jī)

油分離系統(tǒng)：

1. 將壓縮空氣從潤滑油中分離出來。

2. 確保潤滑油留在系統(tǒng)中。

3. 降低用戶空氣管道中的含油量。

作用:

1. 儲存冷卻劑。

2. 初級分離。

組成:

1. 分離筒

2. 油分離芯（2年更換1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 Bar時(shí)開啟（4.2公斤）

2. 防止分離器受低壓沖擊，保持其壓力

3. 有助于分離系統(tǒng)

4. 阻止管網(wǎng)壓力在機(jī)組卸載或停機(jī)時(shí)進(jìn)入冷卻系統(tǒng)

四、控制電路系統(tǒng)：

進(jìn)氣蝶閥：

作用: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. 風(fēng)扇電機(jī)熱繼電器2OL(M37)

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主機(jī)軸承溫度開關(guān)(5TS)-----109 °C

維護(hù)保養(yǎng)：

1. 按時(shí)更換油過濾芯：第一次150小時(shí),以后最多2000小時(shí)。

2. 按時(shí)更換冷卻劑：超冷最多8000小時(shí)或二年。

來源：網(wǎng)絡(luò)

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