10.1双螺杆压缩机工作原理.pdf

转速低、容积流量小、压力比高、不喷液的压缩机，容积 效率较低； 转速高、容积流量大、压力比低、喷液的压缩机，容积效 率较高。 影响因素：喷油与否、压差、转速、气体性质、型线等。 设计选取：
1、参照类似机器的试验数值选取；
2、通过回转压缩机工作过程数学模拟的方法进行计算。
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性能参数
一、容积效率
喷油螺杆空压机——固定式
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喷油螺杆空压机——移动式
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干式螺杆空压机
干式螺杆压缩机可用来作为空气压缩机或工艺压缩机，压
缩过程中没有液体内冷却和润滑。 干式螺杆压缩机转速往往很高，对轴承和轴封要求较高， 而且排气温度也较高，单级压比小。 目前一般干式螺杆压缩机的单级压比为1.5～3.5，双级压
比可达8～10，排气压力通常小于2.5MPa，排气量为3～
500m3/min。 无油螺杆工艺压缩机：用于合成氨装置中半水煤气压送、 炼油行业氢提纯装置、火炬气回收装置中的增压等场合。
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干式螺杆空压机
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无油螺杆空气压缩机——发动机增压器
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螺杆空气压缩机最佳范围
• 喷油压缩机
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螺杆制冷压缩机
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中大型冷水机组
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CO2螺杆压缩机
设计压力
吸气压力（MPa） 排气压力（MPa） 最大工作压力（MPa） 最大排气温度（℃） 最大转速（rpm） 3.4 9.8 14.7 120 4500
转子参数
直径 阳/阴（mm） 长度（mm） 长径比 齿数 阳/阴 2950rpm排气量（m3/h） 148/148 152 1.03 6/8 220
单级: 排压<1.5MPa， 排量1~40m3/min 双级：排压<3.0MPa，排量5~40m3/min
• 无油压缩机
单级：排压<0.3MPa，排量>40m3/min 双级：排压<0.8MPa，排量>40m3/min
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螺杆制冷压缩机
螺杆制冷压缩机都采用喷油润滑的方式运行，按与电动机 联接方式不同，分为开启式、半封闭式和全封闭式三种。 1. 开启式通过联轴器与电动机相联，要求在压缩机伸出轴 上加装可靠的轴封，以防制冷剂和润滑油泄漏。 2. 半封闭式的电动机与压缩机做为一体，中间用法兰联接， 能有效防止制冷剂和润滑油的泄漏，并采用制冷剂冷却 电动机，消除了开启式机组中电动机冷却风扇的噪声。
螺杆压缩机发展简史
7）我国无锡压缩机厂和上海第三压缩机厂(即今上海压缩机厂)于1965年开始研 制螺杆式空气压缩机。 8）上世纪60年代，SRM公司开发了SRM-A型线，Atlas公司开发了Atlas型线。 9）上世纪70年代，欧洲最大的螺杆空气压缩机制造商GHH公司开发了GHH型线。 SRM公司开发了SRM-D型线。 10）1975年，我国第一批螺杆氨制冷机（合肥通用所联合北冷，上冷，武冷， 烟冷；1978年制定螺杆制冷机行业标准。 11）上世纪80年代，产品推广阶段，开始对系统进行深入研究。我国无锡压缩 机厂和上海压缩机厂1985年分别引进英国Holroyd公司的2AC、5AC螺杆铣床 形成批量生产。90年代，引进高加工精度机床（数控铣－>数控磨削）德国： 克林贝格，英国：Holroyd。新世纪，国内出现大量组装厂，利用国外机头 (GHH，Rotorcomp等)；上压、锡压、711研究所开发的工艺压缩机进入市场。 12）经过随后持续的基础理论研究和产品开发试验，通过对转子型线的不断改 进和其他关键技术的开发成功，螺杆压缩机的优越性能得到了不断的发挥。
• 在环境温度下工作时，单级螺杆制冷机可达-25℃的蒸发 温度，采用经济器或双级压缩，可达-40℃的蒸发温度。 另外，已有越来越多的螺杆制冷机用作热泵，可向高达 90℃的热源传送热量。既能供冷又能供暖的冷热两用螺杆 机组，近年来发展很快。 • 目前螺杆制冷压缩机标准工况下制冷量范围为10~2500kW。
压缩机原理
第10章 双螺杆压缩机
本章内容
1. 螺杆压缩机工作原理
1. 工作原理 2. 螺杆压缩机发展历程 3. 螺杆压缩机分类
2. 螺杆压缩机工况、性能参数 3. 转子型线
1. 转子型线 2. 型线参数
4. 5. 6. 7.
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容积流量 吸排气孔口 转子受力及轴承负荷 SCCAD软件简介
本节内容
制冷：
国外：Carrier、York、Trane、Bitzer 国内：三大家 武冷、烟冷、大冷、台湾复盛和汉钟
其它螺杆机械
与螺杆压缩机功能相反的螺杆膨胀机，还用于高 压气体的动力回收和低品位热源的动力转换等场 合。用螺杆膨胀机替代制冷系统中的节流阀后， 整个制冷系统的综合性能可以得到提高。 螺杆压缩机可作为真空泵使用，单级真空度可达 98%，能耗较其它类型真空泵低20%~50%。 另外，与螺杆压缩机类似的螺杆多相混输泵可进 行油、气、水多相混输，用于降低采油成本和提 高油井产量。
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发展现状与趋势
• 趋势
在型线深入研究的基础上创造新的高效型线，提高效率 喷油参数的机理设计和优化设计 合理配置吸排气孔口和相关的连接管道，减少流动损失 结合型线设计和孔口配置有效地降低噪声 研究高精度和高生产率的专用设备及新型少无切削加工工艺 扩大螺杆压缩机的参数范围，向小排气量、高排压方向发展 研究气量调节机构与智能控制系统，提高调节工况下压缩机 运行的经济性
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性能参数
二、绝热效率 定义：压缩机的等熵绝热压缩所需的理想功率与实际所需的 轴功率的比值
ad P ad / P
Pad — 等熵绝热压缩所需的功率（kW）
P —回转压缩机的轴功率（kW）
绝热效率反映了回转压缩机能量利用的完善程度。其数值依 机型和工况不同而有明显的差别。 低压力比、大中容积流量时： 高压力比、小容积流量时：
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螺杆膨胀机
p ps 1 2
p 4 d
3 V0 V
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干式真空泵
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双螺杆油气混输泵
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特点
优点：

结构简单，可靠性高； 操作方面，无人值守； 噪声低，振动小，不需基础； 适应性强，耐液击，可多相混输。
缺点：

需专用加工设备，造价高；
排气压力小于4.5MPa，排气量大于0.2m3/min。
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0.75~0.85 0.65~0.75
性能参数
二、绝热效率 等熵绝热压缩功率
1、理想气体
Pad
k 1 k pd k psV 1 k 1 ps
Pad ps
——压缩机的等熵绝热压缩功率；
——压缩机的吸气压力； ——压缩机的排气压力； ——被压缩气体的绝热指数； ——压缩机的实际容积流量。
1. 2. 3. 4. 螺杆压缩机工作原理 螺杆压缩机发展历程 螺杆压缩机分类 螺杆压缩机工况、性能参数
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螺杆压缩机原理
螺杆空压机基本结构
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螺杆压缩机原理
转子
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螺杆压缩机原理
吸气过程
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螺杆压缩机原理
压缩和排气过程
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螺杆压缩机原理
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本节内容
1. 2. 3. 4. 螺杆压缩机工作原理 螺杆压缩机发展历程 螺杆压缩机分类 螺杆压缩机工况、性能参数
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螺杆压缩机发展简史
1）1878年，Heinrich Krigar提出了螺杆转子运行的原理，但由于缺乏 制造技术，在很长时间内未进一步发展。（德国专利） 2）1934年，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，对此进行了深入的研究， 并提出了5-4齿设计原型。 3）1937年，Alf所在的SRM公司研制成功了两类螺杆压缩机试验样机，并 取得了令人满意的试验结果，标志着螺杆压缩机正式诞生了。 4）1946年，位于苏格兰的英国James Howden公司，第一个从瑞典SRM公 司获得了生产螺杆压缩机的许可证。随后，欧洲、美国和日本的多家 公司也陆续从瑞典SRM公司获得了这种许可证，从事螺杆压缩机的生 产和销售。 5）1957年喷油螺杆空气压缩机投入了市场应用。 6）1961年又研制成功了喷油螺杆制冷压缩机和螺杆工艺压缩机。 08:13
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发展现状与趋势
• 现状
广泛应用于矿山、化工、动力、冶金、建筑、机械、制 冷；
在宽广的容量和工况范围内逐步替代其它种类的压缩机； 销售量已占所有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，至少有50%是螺杆 压缩机； 市场份额不断扩大，特别是无油螺杆空压机和各类螺杆 工艺压缩机获得更快发展。
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本节内容
1. 2. 3. 4. 螺杆压缩机工作原理 螺杆压缩机发展历程 螺杆压缩机分类 螺杆压缩机工况、性能参数
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分类
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喷油螺杆空压机
喷油螺杆空气压缩机分为固定式和移动式两类： 1. 固定式的使用场所不变，用电动机驱动，具有较好的消声措 施，主要为各种气动工具及气控仪表提供压缩空气。 2. 移动式适合于在野外流动作业场所，采用内燃机或电动机驱 动。 动力用的喷油螺杆空气压缩机已系列化，一般都是在大 气压力下吸入气体，单级排气压力有0.7MPa、0.8MPa、 1.0MPa和1.25MPa等不同形式。少数用于驱动大型风钻的两级 压缩机，排气压力可达到2.6MPa。喷油螺杆空压机目前的排 气量范围为0.2～100m3/min，由于油气分离和气体净化技术 的发展，喷油螺杆空气压缩机越来越多地被用到对空气品质 要求非常高的应用场合，如食品、医药及棉纺企业，占据了 许多原属无油压缩机的市场。 08:13
Байду номын сангаасpd
k V
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性能参数
二、绝热效率 等熵绝热压缩功率
2、非理想气体
P ad qm (hds hs )
Pad
hs ——吸气状态下气体比焓； hds ——排气压力下，与吸气状态熵相等的状态下气体比焓； qm ——被压缩气体的实际质量流量。
Vt —回转压缩机的理论排气量或容积流量，它取 决于压缩机的几何尺寸和转速 (m3 / min)
容积效率反映了压缩机几何尺寸利用的完善程度。两者的差 值主要是由回转压缩机的气体泄漏引起。
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性能参数
一、容积效率 各种回转压缩机的容积效率是有所差别的：
螺杆式：0.75~0.95
罗茨鼓风机：0.7~0.9
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螺杆工艺压缩机
• 喷油螺杆工艺压缩机用来压缩各种工艺流程中的气体，既 包括CO2和N2这样的惰性气体，也包括像H2和He这样的轻气 体，还包括一些化学性质活泼的气体，如HCl、Cl2等。由 于其要求相似，通常喷油螺杆工艺压缩机是由喷油螺杆制 冷压缩机改制而成，运行于其设计工况之内。 • 喷油螺杆工艺压缩机的工作压力由工艺流程确定，单级压 比可达10，排气压力通常小于4.5MPa，但最高可达9.0MPa，
3. 全封闭式把电动机与压缩机封闭在一容器内，彻底消除
了制冷剂和润滑油的泄漏，噪声也比较低。
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螺杆制冷压缩机
• 半封闭和全封闭式螺杆制冷压缩机广泛应用于民用住宅和 商用楼房的中央空调系统，产量远远超过开启式。
• 螺杆制冷压缩机还用于工业制冷、食品冷冻、冷藏、以及 各种交通运输工具的制冷装置中。目前绝螺杆制冷压缩机 中采用R134a、 R410a、CO2或NH3制冷剂。
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本节内容
1. 2. 3. 4. 螺杆压缩机工作原理 螺杆压缩机发展历程 螺杆压缩机分类 螺杆压缩机工况、性能参数
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基本参数
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性能参数
空压机：比功率 制冷机：性能系数
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性能参数
一、容积效率 定义：压缩机的实际容积流量与理论容积流量的比值
v V / Vt
V —回转压缩机的实际排气量， 指折算到吸气状态的容积流量 (m3 / min)
排气量范围为1~200m3/min。
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螺杆工艺压缩机
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主要的生产厂商
空压机：
北美：I-R(英格索兰)，Sullair(寿力)，Quincy(昆西) 欧洲：英国康普艾compair、瑞典Atlas、德国宝驹BOGE 、德 国GHH、芬兰Tamrotor、德国Rotorcomp 亚洲：台湾复盛、神户制钢KOBECO 、日立HITACHI 、日本岩 田IWATA、国内（浙江开山、柳州富达）