研究双螺旋式压缩机的调研报告

研究双螺旋式压缩机的调研报告

一）．调研时间：

2011年3月29、30日

二）、调研目的：

通过几天的查阅和调研，对新型机械设备的观察，并对具体的案例（双螺旋式压

缩机）进行分析，增加关于机械设计的知识，进一步了解并认识到应该注意的问题，为今后的机械设计打下良好的基础。

三）、调研内容：

双螺旋式压缩机的历史研究、市场、工作原理、构造及其使用维护。

双螺旋式压缩机的历史、市场：

20世纪30年代，瑞典工程师Alf Lysholm在对燃气轮机进行研究时，希望找到一种作回转运动的压缩机，要求其转速比活塞压缩机高得多，以便可由燃气轮机直接驱动，并且不会发生喘振。为了达到上述目标，他发明了螺杆压缩机。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，在宽广的容量和式况范围内，逐步替代了其它种类的压缩机，统计数据表明，螺杆压缩机的销售量已占其它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%的是螺杆压缩机。螺杆压缩机--是回转容积式压缩机，在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合，从而将气体压缩并排出，相对其他复杂回转机械来说，螺杆压缩机的设计制造还是比较简单的。由于螺杆压缩机的回转运动部件只有两个转子，所以它可以可靠地高速运转。高精度的转子齿型铣削与磨削加工可以较低的成本将齿间间隙控制在30～503μm之间。与早期的机器相比，内部泄漏已经大幅减少。可见，螺杆压缩机已经成为精密、高效的机械，并且能够适用于较大的压力与排量范围。因此，容积式压缩机的大部分市场与应用场合已被螺杆压缩机占据。今后螺杆压缩机的市场份额仍将不断的扩大。

双螺旋式压缩机的工作原理：

螺杆空气压缩机是喷油单级双螺杆压缩机，分为单螺杆式空气压缩机及双螺杆式空气压缩机，采用高效带轮传动，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。工艺用单螺杆压缩机用来压缩除空气以外的各种气体，主要用于化工生产的工艺流程中。也用作煤气、天然气的输送等。单螺杆压缩机是冷冻（空调）机的最佳机种，在军事上如潜水艇和导弹发射等也有重要用途。螺杆压缩机的机体均分为两种，一种为皮带传动式，

另一种为直接传动式。其中皮带传动式较适用于22KW左右功率的压缩机，是由2个按速度比例制造的皮带轮将动力经由皮带传动；直接传动式是1个连轴器将电动源与主机结合在一起，蜗杆式压缩机可以直接带动蜗杆旋转，而双螺杆压缩机则须再增加一级增速齿轮以提高主转子的转速。

我们所说的螺杆空气压缩机，属于双轴压缩机，是一种双轴容积式回转型压缩机，其主要是主（阳）副（阴）两根转子配合，组成啮合副，主副转子齿形外部同机壳内壁构成封闭的基元容积；空压机的工作原理是由一对相互平行齿合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由於气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由於气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至0.5--0.6MPa 时压力开关自动联接启动。

注满螺旋式压缩机通常使用压缩烃和生产气体，流压范围从1-25 bar g（5）。它们具有许多优点，包括改进压缩效率，低流出温度，高可靠性和由于简单的机械构造所致的较少维护。螺旋式气体压缩机必须具备几种功能。它们润滑轴承，在螺杆与机架之间提供足够的密封，移去压缩过程中的热量，冲去压缩机中的任何微粒以及保护系统免于腐蚀。由于系统的闭环设计，合成产品特别适用于螺旋式压缩机。润滑油与压缩气体进入分离器。分离的油经过一个油冷却器再回流入压缩机。在这个过程中润滑油的降解可导致如轴承故障，密封不够或腐蚀等压缩机问题。在许多应用中，合成压缩机润滑油的使用能造成有效的烃压缩和生产气体。

螺杆式压缩机属容积式压缩机，因其具有结构紧凑、造价低、维修费用低、噪音低、气体输送没有波动等特点，应用日趋广泛。目前已经形成了Ingersoll-Rand（英格索兰），Atlas-Copco（阿特拉斯－科普柯），SULLAIR（寿力），Gardner Denver（丹佛），Quincy（昆西）, Kaeser（凯撒），CompAir（康普艾），Boge（伯格）等世界著名螺杆式压缩机制造商。

双螺旋式压缩机的构造及工作流程：

压缩机油的选择与被压缩气体介质有很大关系，主要是考虑到部分气体对压缩机油的溶解稀释作用，会造成压缩机油粘度的下降，因此选择的特殊性很大。下面我们重点介绍螺杆式压缩机在压缩空气介质方面的工作状态、故障分析等与润滑相关内容。

螺杆式空气压缩机的润滑方式分为有油润滑和无油润滑，目前仍然是以有油润滑方式为主，采用滴油式或喷油式方式，而喷油式是螺杆式压缩机中应用最广的一种形式。在这种润滑方式中空气和压缩机油接触密切，它们的工作状态和流程见下图。

螺杆式空气压缩机的工作示意图（摘自伯格压缩机公司）

1.进气过滤器

2.多功能进气控制阀

3.注油管路

4.压缩机机头\转子室

5.油气预分离器罐

6.精细油气分离器

7.最小压力止回阀

8.油冷却器

9.压缩空气冷却器10.油过滤器11.温控阀12.清洁口

上图示可简单描述为：空气压缩机从外界大气中吸入空气，通过滤网进行预过滤进入机箱内部再通过进气过滤器①过滤，进入多功能进气控制阀②，接着进入转子室④进行压缩，转子由马达驱动。精确控制一定量的压缩机油持续不断地注入转子室④，对旋转的螺杆进行润滑冷却，并起到密封作用。压缩完毕后，含油的空气被排出机头，经过法兰连接直接进入油气分离器⑤、⑥将油与压缩空气分离，被分离出来的油在油冷却器⑧中被冷却，流经油过滤器⑩重新回到注入口。分离后的压缩空气通过旋入式精细油气分离器⑥，过滤掉部分油质，使压缩空气中的含油量只有1～3mg/m3，然后经过最小压力止回阀⑦回到空气冷却器⑨冷却，冷却后的压缩空气经过一个截止阀进入用气系统。温控阀在整个运行过程中控制正常的油温，保证螺杆式压缩机在所有的运行阶段都以最佳的温度工作。

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，最后得到洁净的压缩空气。冷却器用于冷却压缩空气和油。具有优良的可靠性能，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。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。

编辑本段结构

在螺杆式空气压缩机的润滑中，压缩机油是直接加注到压缩机吸气口的空气中的，润滑油在高温高压下与空气长期接触，从上面所述的螺杆式空气压缩机的工作状态和润滑油的行程可以看出，在此过程中压缩机油起到润滑、冷却、密封的作用，润滑部件包括转子、轴承、轴承密封、驱动齿轮等，压缩机油同时在循环过程中带走压缩产生的热量，密封两个相互旋转转子与壳体之间的微小配合间隙。因为压缩机油在整个过程中的冷却作用比较重要，以至于部分OEM制造商直接将压缩机油称为冷却剂。

双螺杆压缩机的工作过程：电动机经联轴器、增速齿轮或皮带带动主转子，由于两转子互相啮合，主转子即直接带动副转子一同旋转，在相对负压作用下，空气吸入，在齿峰与齿沟吻合作用下，气体被输送压缩，当转子啮合面转到与机壳排气口相通时，被压缩气体开始排出。蜗杆压缩机的工作过程：电动机以联轴器或皮带将动力传到蜗杆轴上，由蜗杆带动