螺桿壓縮機(jī)工作原理及全封閉、半封閉、開(kāi)啟式

      1、與往復(fù)的活塞式制冷壓縮機(jī)相比，螺桿式制冷壓縮機(jī)具有轉(zhuǎn)速高，重量輕，體積小，占地面積小以及排氣脈動(dòng)低等一系列優(yōu)點(diǎn)。

　　2、螺桿式制冷壓縮機(jī)沒(méi)有往復(fù)質(zhì)量慣性力，動(dòng)力平衡性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機(jī)座振動(dòng)小，基礎(chǔ)可作得較小。

　　3、螺桿式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)件數(shù)量少，沒(méi)有像氣閥、活塞環(huán)等易損件，它的主要摩擦件如轉(zhuǎn)子、軸承等，強(qiáng)度和可磨程度都比較高，而且潤(rùn)滑條件良好，因而機(jī)加工量少，材料消耗低，運(yùn)行周期長(zhǎng)，使用比較可靠，維修簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。

　　4、與速度式壓縮機(jī)相比，螺桿式壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，即排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，在小排氣量時(shí)不發(fā)生喘振現(xiàn)象，在寬廣的工況范圍內(nèi)，仍可保持較高的效率。

　　5、采用了滑閥調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)能量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。

　　6、螺桿壓縮機(jī)對(duì)進(jìn)液不敏感，可以采用噴油冷卻，故在相同的壓力比下，排溫比活塞式低得多，因此單級(jí)壓力比高。

　　7、沒(méi)有余隙容積，因而容積效率高。

　　螺桿壓縮機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)：

　　1、吸氣過(guò)程：

　　螺桿式的進(jìn)氣側(cè)吸氣口，須設(shè)計(jì)得使壓縮室可以充分吸氣，而螺桿式空壓機(jī)并無(wú)進(jìn)氣與排氣閥組，進(jìn)氣只靠一調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟、關(guān)閉調(diào)節(jié)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主副轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端壁開(kāi)口時(shí)，其空間大，此時(shí)轉(zhuǎn)子的齒溝空間與進(jìn)氣口之自由空氣相通，因在排氣時(shí)齒溝之空氣被全數(shù)排出，排氣結(jié)束時(shí)，齒溝乃處于真空狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)到進(jìn)氣口時(shí)，外界空氣即被吸入，沿軸向流入主副轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。螺桿式空壓機(jī)維修提醒當(dāng)空氣充滿整個(gè)齒溝時(shí)，轉(zhuǎn)子之進(jìn)氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離了機(jī)殼之進(jìn)氣口，在齒溝間的空氣即被封閉。

　　2、封閉及輸送過(guò)程：

　　主副兩轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時(shí)，其主副轉(zhuǎn)子齒峰會(huì)與機(jī)殼閉封，此時(shí)空氣在齒溝內(nèi)閉封不再外流，即[封閉過(guò)程]。兩轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，其齒峰與齒溝在吸氣端吻合，吻合面逐漸向排氣端移動(dòng)。

　　3、壓縮及噴油過(guò)程：

　　在輸送過(guò)程中，嚙合面逐漸向排氣端移動(dòng)，亦即嚙合面與排氣口間的齒溝間漸漸減小，齒溝內(nèi)之氣體逐漸被壓縮，壓力提高，此即[壓縮過(guò)程]。而壓縮同時(shí)潤(rùn)滑油亦因壓力差的作用而噴入壓縮室內(nèi)與室氣混合。

　　4、排氣過(guò)程：

　　當(dāng)螺桿空壓機(jī)維修中轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣相通時(shí)，（此時(shí)壓縮氣體之壓力高）被壓縮之氣體開(kāi)始排出，直至齒峰與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時(shí)兩轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼排氣口這齒溝空間為零，即完成（排氣過(guò)程），在此同時(shí)轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼進(jìn)氣口之間的齒溝長(zhǎng)度值又達(dá)到大值，其吸氣過(guò)程又在進(jìn)行。

　　一、全封閉式螺桿壓縮機(jī)：

　　機(jī)體采用高質(zhì)量、低孔隙率的鑄鐵結(jié)構(gòu)，熱變形??；機(jī)體采用雙層壁結(jié)構(gòu)，內(nèi)含排氣通道，強(qiáng)度高，降噪效果好；機(jī)體內(nèi)外受力基本平衡，無(wú)開(kāi)啟式、半封閉承受高壓的風(fēng)險(xiǎn)；外殼為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，外形美觀，重量較輕。采用立式結(jié)構(gòu)，壓縮機(jī)占地面積小，有利于冷水機(jī)組多機(jī)頭布置；下軸承浸入油槽中，軸承潤(rùn)滑良好；轉(zhuǎn)子軸向力較半封閉、開(kāi)啟式減少50%（排氣側(cè)電機(jī)軸的平衡作用）；無(wú)臥式電機(jī)懸臂之風(fēng)險(xiǎn)，可靠性高；避免螺桿轉(zhuǎn)子、滑閥、電機(jī)轉(zhuǎn)子自重對(duì)配合精度的影響，提高可靠性；裝配工藝性好。無(wú)油泵螺桿立式設(shè)計(jì)，使壓縮機(jī)運(yùn)行或停機(jī)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)缺油。下部軸承整體浸泡在油槽內(nèi)，上部軸承采用壓差供油；對(duì)系統(tǒng)壓差要求較低，有緊急情況下，軸承潤(rùn)滑保護(hù)功能，避免軸承缺油潤(rùn)滑，有利于過(guò)渡季節(jié)機(jī)組的開(kāi)啟。

　　缺點(diǎn)：采用排氣冷卻，電機(jī)在排氣口，容易導(dǎo)致電機(jī)線圈燒毀；此外，出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)排除。

　　二、半封閉式螺桿壓縮機(jī)

　　噴液冷卻電機(jī)，電機(jī)工作溫度低，壽命長(zhǎng)；開(kāi)式壓縮機(jī)使用空氣冷卻電機(jī)，電機(jī)工作溫度較高，影響電機(jī)壽命，機(jī)房工作環(huán)境差；使用排氣冷卻電機(jī)，則電機(jī)工作溫度很高，電機(jī)壽命短。一般外置式油分體積較大，但效率很高；內(nèi)置式油分與壓縮機(jī)結(jié)合在一起，體積小，因此效果也相對(duì)差。二級(jí)油分分油效果可達(dá)99.999%，在各種工況下都能保證壓縮機(jī)有良好的潤(rùn)滑。

　　但柱塞式半封閉螺桿壓縮機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)增速，轉(zhuǎn)速高（約12000轉(zhuǎn)/分），磨損大，可靠性差。

　　三、開(kāi)啟式螺桿壓縮機(jī)

　　開(kāi)啟式機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)是：

　　1）壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)分離，使壓縮機(jī)的適用范圍更廣；

　　2）同一臺(tái)壓縮機(jī)，可以適用不同制冷劑，除了采用鹵代烴制冷劑外，通過(guò)更改部分零件的材質(zhì)，還可采用氨作制冷劑；

　　3）可根據(jù)不同制冷劑和使用工況條件，配用不同容量的電動(dòng)機(jī)。

　　4）開(kāi)啟式也分為單螺桿和雙螺桿

　　單螺桿壓縮機(jī)由一個(gè)圓柱螺桿和兩個(gè)對(duì)稱布置的平面星輪組成嚙合副，裝在機(jī)殼內(nèi)。螺桿螺槽、機(jī)殼(氣缸)內(nèi)壁和星輪齒構(gòu)成封閉容積。動(dòng)力傳到螺桿軸上，由螺桿帶動(dòng)星輪旋轉(zhuǎn)。氣體(工質(zhì))由吸氣腔進(jìn)入螺槽內(nèi)，經(jīng)壓縮后通過(guò)排氣孔口和排氣腔排出。星輪的作用相當(dāng)于往復(fù)的活塞壓縮機(jī)的活塞，當(dāng)星輪齒在螺槽內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，封閉容積逐漸減小，氣體受到壓縮。

　　螺桿壓縮機(jī)工作原理及全封閉、半封閉、開(kāi)啟式比較

　　單螺桿壓縮機(jī)的螺桿具有6個(gè)螺槽，星輪有11個(gè)齒，相當(dāng)于6個(gè)氣缸，兩個(gè)星輪同時(shí)與螺槽嚙合，因此，螺桿每旋轉(zhuǎn)一周相當(dāng)于12個(gè)氣缸在工作。

　　眾所周知，螺桿壓縮機(jī)(包括雙螺桿和單螺桿兩種)在回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)中所占比重大。從全市場(chǎng)來(lái)看，1963年到1983年這20年間，螺桿壓縮機(jī)銷(xiāo)售量每年增長(zhǎng)率為30%。目前中等氣量的壓縮機(jī)中雙螺桿壓縮機(jī)占80%。作為同樣工作范圍內(nèi)的單螺桿壓縮機(jī)和雙螺桿壓縮機(jī)，相比較而言，雙螺桿以其加工工藝性好、可靠性高等特點(diǎn)，在整個(gè)螺桿機(jī)市場(chǎng)上占到80%以上的份額，單螺桿壓縮機(jī)僅占不到20%。以下對(duì)兩種壓縮機(jī)作一簡(jiǎn)要比較。

　　1. 結(jié)構(gòu)

　　單螺桿壓縮機(jī)的螺桿與星輪屬于一對(duì)球面蝸桿副，螺桿軸和星輪軸須保持空間垂直；雙螺桿壓縮機(jī)的陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子相當(dāng)于一對(duì)齒輪副，陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子軸保持平行位置。從結(jié)構(gòu)上而言，單螺桿壓縮機(jī)螺桿與星輪之間的配合精度難以保證，故整機(jī)運(yùn)行可靠性較雙螺桿為低。

　　2. 驅(qū)動(dòng)方式

　　兩種壓縮機(jī)均可與電機(jī)直聯(lián)或通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)，當(dāng)雙螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，需要加增速齒輪。

　　3. 冷量調(diào)節(jié)方法

　　兩種壓縮機(jī)的氣量調(diào)節(jié)方法基本相同，均可以采用滑閥連續(xù)調(diào)節(jié)或柱塞有級(jí)調(diào)節(jié)。當(dāng)采用滑閥調(diào)節(jié)時(shí)，雙螺桿壓縮機(jī)需要一個(gè)滑閥，而單螺桿壓縮機(jī)則同時(shí)需要兩個(gè)滑閥，故結(jié)構(gòu)上變得復(fù)雜，可靠性亦下降。

　　4.制造成本方面

　　單螺桿壓縮機(jī)：螺桿和星輪軸承可選用普通軸承，制造成本較低。

　　雙螺桿壓縮機(jī)：由于兩螺桿轉(zhuǎn)子負(fù)荷比較大，要求選用精度較高的軸承，制造成本較高。

　　5.可靠性

　　單螺桿壓縮機(jī)：?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)的星輪是易損部件，除對(duì)星輪材料有較高要求外，星輪還需定期更換。

　　雙螺桿壓縮機(jī)：雙螺桿壓縮機(jī)中沒(méi)有易損件，無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)4～8萬(wàn)小時(shí)。

　　6. 裝配及維修

　　由于單螺桿壓縮機(jī)螺桿軸和星輪軸須保持空間垂直，其軸向和徑向位置精度要求很高，故相對(duì)雙螺桿壓縮機(jī)其裝配和維修方便性降低。

　　開(kāi)啟式機(jī)組主要缺點(diǎn)有：

　?。?/span>1）軸封易泄漏，這也是用戶經(jīng)常維護(hù)的對(duì)象；

　?。?/span>2）配用的電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，氣流噪聲大，加上壓縮機(jī)本身噪聲也較大，影響環(huán)境；

　?。?/span>3）需要配置單獨(dú)的油分離器、油冷卻器等復(fù)雜的油系統(tǒng)部件，機(jī)組體積龐大，使用維護(hù)不便。

　　四、三螺桿壓縮機(jī)

　　三轉(zhuǎn)子特別的幾何構(gòu)造決定了它比雙轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)泄漏率更低；三轉(zhuǎn)子螺桿壓縮機(jī)能大程度地降低作用在軸承上的負(fù)載；軸承負(fù)載的降低使得排氣面積增大，從而效率提高；在任何負(fù)荷狀態(tài)下減少機(jī)組泄漏都很重要，尤其處在部分負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，影響更是巨大。

　　負(fù)荷自我調(diào)節(jié)：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)傳感器迅速反應(yīng)，控制器進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，從而迅速正確地自我調(diào)節(jié)；自我調(diào)節(jié)不受執(zhí)行器、導(dǎo)葉、電磁閥及滑閥的限制，能夠直接快速可靠地執(zhí)行。