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螺桿式空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)性能研究與分析

  螺桿式空氣壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和操作方便等一系列獨(dú)特的特點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)得到應(yīng)用。螺桿式壓縮機(jī)氣體的壓縮是靠裝置于機(jī)殼內(nèi)互相平行嚙合的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒槽的容積變化而達(dá)到。轉(zhuǎn)子副在與它精密配合的機(jī)殼內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的氣體不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化而沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)推向排出側(cè)，完成吸入、壓縮、排氣三個(gè)工作過(guò)程。進(jìn)氣過(guò)程，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端壁開(kāi)口時(shí)，其空間較大，此時(shí)轉(zhuǎn)子齒溝空間與進(jìn)氣口的相通，因在排氣時(shí)齒溝的氣體被完全排出，排氣完成時(shí)，齒溝處于真空狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)至進(jìn)氣口時(shí)，外界氣體即被吸入，沿軸向進(jìn)入陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。當(dāng)氣體充滿了整個(gè)齒溝時(shí)，轉(zhuǎn)子進(jìn)氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離機(jī)殼進(jìn)氣口，在齒溝的氣體即被封閉。壓縮過(guò)程，陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時(shí)，其陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒尖會(huì)與機(jī)殼封閉，此時(shí)氣體在齒溝內(nèi)不再外流。其嚙合面逐漸向排氣端移動(dòng)。嚙合面與排氣口之間的齒溝空間漸漸減小，齒溝內(nèi)的氣體被壓縮壓力提高。排氣過(guò)程，當(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣口相通時(shí)，被壓縮的氣體開(kāi)始排出，直至齒尖與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時(shí)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的嚙合面與機(jī)殼排氣口的齒溝空間為零，即完成排氣過(guò)程，在此同時(shí)轉(zhuǎn)子的嚙合面與機(jī)殼進(jìn)氣口之間的齒溝長(zhǎng)度又達(dá)到較長(zhǎng)，進(jìn)氣過(guò)程又再進(jìn)行。螺桿空氣壓縮機(jī)組是由螺桿壓縮機(jī)主機(jī)、電動(dòng)機(jī)、油氣分離器、冷卻器、風(fēng)扇、水分離器、電氣箱以及氣管路、油管路、調(diào)節(jié)系統(tǒng)等組成。

  結(jié)構(gòu)與性能分析

  螺桿壓縮機(jī)是一種雙軸容積式回轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)，其主要是主(陽(yáng))副(陰)兩根轉(zhuǎn)子配合，組成嚙合副，主副轉(zhuǎn)子齒形外部同機(jī)殼內(nèi)壁構(gòu)成封閉的基元容積;而蝸桿(單螺桿)壓縮機(jī)是一種單軸容積式回轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)，其嚙合副是由一根蝸桿和兩個(gè)對(duì)稱(chēng)平面布置的星輪所組成，由其蝸桿螺槽和星輪齒面及機(jī)殼內(nèi)壁形成封閉的基元容積。

  螺桿壓縮機(jī)的機(jī)體均分為兩種，一種為皮帶傳動(dòng)式，另一種為直接傳動(dòng)式。其中皮帶傳動(dòng)式較適用于22kW左右功率的壓縮機(jī)，是由2個(gè)按速度比例制造的皮帶輪將動(dòng)力經(jīng)由皮帶傳動(dòng);直接傳動(dòng)式是1個(gè)連軸器將電動(dòng)源與主機(jī)結(jié)合在一起，蝸桿式壓縮機(jī)可以直接帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，而雙螺桿壓縮機(jī)則須再增加一級(jí)增速齒輪以提高主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。

  螺桿式空氣壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)即功率、容積流量、吸氣壓力、出口溫度、排出壓力以及轉(zhuǎn)速等。而在螺桿式空氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)中，一對(duì)相互嚙合的轉(zhuǎn)子是一個(gè)非常重要的參數(shù)。因?yàn)槠渑c壓縮機(jī)的性能緊密相關(guān)。螺桿壓縮機(jī)的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子可以看作是一對(duì)相互嚙合的斜齒輪，因此，螺桿壓縮機(jī)的陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子型線也要滿足嚙合定律。轉(zhuǎn)子的齒面與轉(zhuǎn)子軸線垂直面的截交線稱(chēng)為轉(zhuǎn)子型線。螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線分為對(duì)稱(chēng)型線和不對(duì)稱(chēng)型線，以及單邊型線和雙邊型線，齒頂中心線兩邊的型線完全相同時(shí)，稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)型線。反之，齒頂中心線兩邊的型線不同時(shí)，稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)型線。只在轉(zhuǎn)子節(jié)圓的內(nèi)部或者外部一邊具有型線，稱(chēng)為單邊型線。節(jié)圓的內(nèi)、外均有型線，稱(chēng)為雙邊型線。一般來(lái)講，新型線的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)直接影響了螺桿式空氣壓縮機(jī)的性能，而螺桿式空氣壓縮機(jī)性能好壞也取決于型線的設(shè)計(jì)。

  1、螺桿壓縮機(jī)與往復(fù)活塞式壓縮機(jī)性能比較分析

  活塞式壓縮機(jī)是一種傳統(tǒng)的氣體壓縮方式。利用曲軸連桿機(jī)構(gòu)，把原動(dòng)機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)提高介質(zhì)壓力。螺桿式壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)式的容積氣體壓縮機(jī)，利用螺桿回轉(zhuǎn)壓縮提高介質(zhì)壓力?；钊綁嚎s機(jī)可以用于很多不同是的設(shè)備中，但是在標(biāo)稱(chēng)壓力0.7～0.1MPa范圍的空氣系統(tǒng)中，活塞式壓縮機(jī)的使用已經(jīng)開(kāi)始慢慢的減少，并使用于中小規(guī)模的生產(chǎn)，而且往復(fù)式的氣體壓縮只能通過(guò)調(diào)整氣缸的工作個(gè)數(shù)進(jìn)行上、卸載，使得在容量方面只能做到級(jí)別調(diào)節(jié)(如100%--76%--33%--0%的三級(jí)調(diào)節(jié))，并且活塞式壓縮機(jī)容易發(fā)生液擊而損壞。螺桿式壓縮機(jī)通常適用于大中規(guī)模的生產(chǎn)，通過(guò)滑閥調(diào)節(jié)能進(jìn)行無(wú)級(jí)能量，一般可以在12%～100%的寬廣范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)容量調(diào)節(jié)。表1對(duì)于兩種型機(jī)的性能進(jìn)行了詳細(xì)的比較分析。

  往復(fù)式的運(yùn)動(dòng)由于有吸氣、壓縮、排氣等不同過(guò)程，故運(yùn)動(dòng)中有相當(dāng)大的噪音和振動(dòng);而螺桿壓縮機(jī)內(nèi)螺桿和轉(zhuǎn)子處于勻速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，圓周運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)圓滑，幾乎沒(méi)有摩擦，故噪音很低，在低負(fù)荷的情況下機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小。

  總的來(lái)說(shuō)，活塞式壓縮機(jī)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)件多，因此維修復(fù)雜、頻繁、維護(hù)周期短、費(fèi)用高，而螺桿壓縮機(jī)機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地面積少，重量輕;熱效率高，加工件少，壓縮機(jī)的零件總數(shù)只有活塞式的1/10;機(jī)器易損件少，運(yùn)行安全可靠，操作維護(hù)簡(jiǎn)單;氣體沒(méi)有脈動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機(jī)組對(duì)基礎(chǔ)不高不需要專(zhuān)門(mén)基礎(chǔ);運(yùn)行中向轉(zhuǎn)子腔噴油，因此排氣溫度低，氨制冷劑一般不超過(guò)90℃;對(duì)濕行程不敏感，濕蒸汽或少量液體進(jìn)入機(jī)內(nèi)，沒(méi)有液擊危險(xiǎn);可在比下運(yùn)行，單級(jí)壓縮時(shí)，氨蒸汽溫度可達(dá)-40℃;可借助滑閥改變壓縮行程，可進(jìn)行10~100%的無(wú)級(jí)冷量調(diào)節(jié)。但是也有一些缺點(diǎn)，螺桿壓縮機(jī)需要復(fù)雜的油處理設(shè)備，要求分離效果很好的油分離器及油冷卻器等設(shè)備，噪聲較大，一般都在85分貝以上，需要隔聲措施。

  2、螺桿壓縮機(jī)與離心壓縮機(jī)的性能比較分析

  螺桿壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)方式和離心式壓縮機(jī)相仿，都是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。并且，隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在也有一部分離心式壓縮機(jī)取代了活塞式壓縮機(jī)，因此螺桿壓縮機(jī)與離心式壓縮機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)便激烈起來(lái)。在全低壓空分裝置中，離心壓縮機(jī)得到了較廣的應(yīng)用。主要用于石油冶煉、石油化工、冶金、空分、動(dòng)力站、污水處理等領(lǐng)域。表2對(duì)于兩種型機(jī)的性能進(jìn)行了詳細(xì)的比較分析。

  由于離心式壓縮機(jī)的喘振線的存在，和它氣流速度大，對(duì)流道內(nèi)的零部件損害大，因此對(duì)于這樣嚴(yán)重的影響極大的制約了離心式壓縮機(jī)的使用市場(chǎng)。但是大排量的場(chǎng)合還是離心式壓縮機(jī)的使用率較高。離心式壓縮機(jī)在低壓市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)也比較明顯，但與螺桿壓縮機(jī)相比較造價(jià)偏高。在一些要求無(wú)油的壓縮空曠下，離心式壓縮機(jī)也比螺桿壓縮機(jī)條件優(yōu)勢(shì)明顯。對(duì)于維護(hù)上來(lái)說(shuō)，離心式壓縮機(jī)的維護(hù)費(fèi)用要比螺桿壓縮機(jī)小比較省事。

  總的來(lái)說(shuō)，離心式壓縮機(jī)與螺桿壓縮機(jī)各有優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于空氣質(zhì)量和大排量上離心式壓縮機(jī)占有優(yōu)勢(shì)，在價(jià)格與初期成本上則是螺桿壓縮機(jī)占有優(yōu)勢(shì)。

  螺桿壓縮機(jī)的性能影響分析

  螺桿壓縮機(jī)是依靠轉(zhuǎn)子的不斷嚙合輸出壓縮氣體的，因此主軸轉(zhuǎn)速的變化，對(duì)壓縮機(jī)的容積流量、排氣壓力都會(huì)產(chǎn)生影響，因此主軸轉(zhuǎn)速是影響螺桿壓縮機(jī)性能的一大因素。當(dāng)排氣壓力增大，壓縮機(jī)功耗也增加，比功率增大，則經(jīng)濟(jì)效益下降，所以排氣壓力對(duì)壓縮機(jī)的能耗有影響。同時(shí)，一些試驗(yàn)結(jié)果表明外界的環(huán)境溫度也會(huì)對(duì)螺桿壓縮機(jī)的性能產(chǎn)生影響。在不同季節(jié)與不同區(qū)域的氣溫相差較大，環(huán)境溫度不同則壓縮機(jī)的吸氣溫度也不同，這一參數(shù)將直接影響了螺桿壓縮機(jī)的性能。因此，對(duì)于以上影響螺桿壓縮機(jī)性能的因素進(jìn)行分析，將對(duì)螺桿壓縮機(jī)的使用產(chǎn)生非常大的幫助。

• 上一個(gè)：提高空氣壓縮機(jī)電能利用率的途徑
• 下一個(gè)：壓縮機(jī)常見(jiàn)故障原因及對(duì)策分析