螺桿空壓機工作原理及各個系統(tǒng)工作原理分析

發(fā)布時間:2023-01-08 12:27人氣:

螺桿空壓機工作原理及各個系統(tǒng)工作原理分析螺桿空壓機工作原理知識。 一、主機/電機系統(tǒng): 單螺桿空壓機又稱蝸桿空壓機,單螺桿空壓機的嚙合副由一個6頭螺桿和2個11齒的星輪構(gòu)成。蝸桿同時與兩個星輪嚙合即使蝸桿受力平衡......

螺桿空壓機工作原理知識。

 
 
一、主機/電機系統(tǒng):
單螺桿空壓機又稱蝸桿空壓機,單螺桿空壓機的嚙合副由一個6頭螺桿和2個11齒的星輪構(gòu)成。蝸桿同時與兩個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一般指雙螺桿式壓縮機。
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單螺桿
 
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雙螺桿
 
 
螺桿式(即雙螺桿)壓縮機具有一對互相嚙合、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)子在機體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動,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,來達到吸氣、壓縮和排氣的目的。
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主機是螺桿機的核心部件,任何品牌的螺桿機其主機結(jié)構(gòu)和工作機理都是相近的。
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(1)吸氣過程
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,陽轉(zhuǎn)子的一個齒連續(xù)地脫離陰轉(zhuǎn)子的一個齒槽,齒間容積逐漸擴大,并和吸氣孔口連通,氣體經(jīng)吸氣孔口進齒間容積,直到齒間容積達到最大值時,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為止。
 
(3)排氣過程
由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時基元容積不斷縮小,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),齒間容積在擴大形成較低壓力,稱為低壓力區(qū)。此兩區(qū)域借助于機殼、轉(zhuǎn)子的接觸線而隔開,可以粗略地認為兩轉(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動。
 
螺桿式壓縮機作為回轉(zhuǎn)式壓縮機的一種,在結(jié)構(gòu)上具有離心式壓縮機的特點,工作原理上則又屬于容積式壓縮機的范疇。 
 
缺點:
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,目前螺桿式壓縮機還不能達到較高的終了壓力 ;
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,使壓縮機噪聲大,需要采取消音減噪措施 ;
4. 由于以上特點,螺桿式壓縮機一般應(yīng)用于下列工況:
1. 流量不是很高
2. 需長周期平穩(wěn)運行
3. 排氣壓力不高
 
機殼:
由機體、吸氣端座和排氣端座組成,是壓縮機的主要組成部分。機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,可靠地進行工作。其端面形狀為∞形,這與兩個嚙合轉(zhuǎn)子的外圓柱面相適應(yīng),使轉(zhuǎn)子精確地裝入機體內(nèi)。在機體內(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)中順利實現(xiàn)吸氣過程。
 
吸、排氣端座是位于機體前后兩端的密封連接件,它除作機體的端面密封外,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床、專用刀具加工而成,是壓縮機的關(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)子與電動機聯(lián)接為主動轉(zhuǎn)子,傳遞轉(zhuǎn)矩,同時、通過嚙合關(guān)系帶動陰轉(zhuǎn)子(從動轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)。
 
2. 陰、陽轉(zhuǎn)子通過各自的從動齒輪與電機帶動的主動齒輪嚙合,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,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。
 
螺桿壓縮機絕大部分采取噴油式潤滑。通過潤滑油與節(jié)支混合進入壓縮機,隨著介質(zhì)的流動對機器進行潤滑和密封。其優(yōu)點如下:
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),壓縮機出口也必須增設(shè)油氣分離器,這將增大機組的體積和復(fù)雜性。同時,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機內(nèi)是無油潤滑。
 
采用無油潤滑的壓縮機對陰陽轉(zhuǎn)子的嚙合間隙、轉(zhuǎn)子的剛度和質(zhì)量以及整個機組的加工質(zhì)量都要求較高。
 
電機系統(tǒng):
• 主機與電機連接---剛性
• 傳動方式------齒輪
 
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二、冷卻/分離系統(tǒng):
冷卻系統(tǒng)是空氣壓縮機中非常重要的部分之一,因為空氣被壓縮后釋放出大量的熱,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)扇將冷空氣強制吹向冷卻器,空氣在流過冷卻器散熱翅片時,與壓縮空氣或潤滑油做熱交換,將熱量帶走,達到冷卻壓縮空氣和冷卻潤滑油的效果。
 
使用風(fēng)冷型機組需注意:
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。如情況嚴重無法吹干凈時,必須用清潔劑清洗,清洗機組零部件時,嚴禁使用易燃易爆、易揮發(fā)的清洗劑。
清潔時,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)致維護成本增加。甚至造成冷卻器嚴重損壞而報廢。建議冷卻水至少應(yīng)達到以下要求:
 
水壓:需≥0.2MPa、≤0.5MPa、進口水溫≤32 oC ,水量依機型不同而不同。
 
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,必須在空壓機冷卻水進口管路上加裝水過濾器。 
 
水冷式機組也會安裝一個小型風(fēng)扇,用于機箱內(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),它們都是通過電機上帶的風(fēng)扇冷卻的。后冷卻器特點:1.冷卻離開機組的壓縮空氣。2.使得多達70% 的水含量至冷凝析出。
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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,當油溫低于40℃時,油不經(jīng)冷卻器直接進入機體。當油溫超過55℃時,該閥關(guān)閉使所有的油通過油冷卻器冷卻后再進入主機。
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溫控閥:
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溫控閥:
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油濾:
 
 
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微米等級
保護主機軸承
保持系統(tǒng)干凈
作用:防止異物進入
主機提高冷卻劑壽命
 
斷油電磁閥:
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作用:
1、當機組運轉(zhuǎn)時      
確保向各供油點注油;
2、當機組停機時切斷整個油路
以免冷卻劑從壓縮機吸氣口冒出.
 
止逆閥:防止反轉(zhuǎn)以及停機時冷卻油進入主機
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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。
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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):
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最小壓力閥:
1. 設(shè)置為在4.0 Bar時開啟(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)壓力在機組卸載或停機時進入冷卻系統(tǒng)
 
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四、控制電路系統(tǒng):
進氣蝶閥:
作用:控制進氣量。
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保護系統(tǒng):
1. 主機高溫保護---溫度開關(guān)
2. 過流保護---------主電機熱繼電器1OL
3. 風(fēng)扇電機熱繼電器2OL(M37)
4. 壓力容器保護----安全閥
 
溫度開關(guān):
1. M250主機排氣溫度開關(guān)(1ATS)---119 °C
2. M250主機軸承溫度開關(guān)(5TS)-----109 °C
維護保養(yǎng):
1. 按時更換油過濾芯:第一次150小時,以后最多2000小時。
2. 按時更換冷卻劑:超冷最多8000小時或二年。
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