螺杆压缩机原理及故障分析

螺杆式压缩机原理及常见故障分析1工作原理2基本结构3主要零部件4主要参数5主要分类6压缩机组7单螺杆压缩机8常见故障分析9维修与保养21.1工作原理31.1工作原理依靠啮合运动着的一对阴阳转子，借助它们的齿、齿槽与机壳内壁所构成的呈“V”字形的一对齿间容积呈周期性大小变化，来完成制冷剂气体吸入—压缩—排出的工作过程。41.2螺杆压缩机的工作过程阴转子阳转子主机和电机系统压缩原理阴转子阳转子主机和电机系统压缩原理主机和电机系统压缩原理主机和电机系统压缩原理主机和电机系统压缩原理主机和电机系统压缩原理111.3螺杆压缩机的特点1）工作于中型制冷量范围内，易损件少，有利于实现操作自动化，可靠性和效率较高；2）加工精度高，价格较高，噪声大；3）部分负荷的效率较高，无活塞式的液击和离心式的喘振现象；4）采用喷油方式，需要喷入大量油而必须配置相应的辅助设备。螺杆式空压机在现在的工矿行业中得到了广泛的应用，主要分别在机械、冶金、发电、汽车、造船、纺织、化工、石化、电子、造纸、食品、等行业中得到的广泛的应用。1.4螺杆压缩机应用行业1）、AtlasCopco阿特拉斯、柯普科（以下简称AC）AC是一个跨国集团，总部在瑞典，空压机生产企业只是其下属一个集团。由于多年的不断收购，AC几乎能生产各种形式的空压机，颇负盛名。估计其在全球的占有率最高。AC主要生产有油螺杆空压机，在全球有多个工厂，在中国无锡亦设有工厂。AC在中国国内主要依靠其分公司销售，AC在北京、上海、广州等重要城市均设有分公司。AC最大优势在于知名度，对于重要项目能采取灵活价格。AC的劣势在于服务品质较差，服务费用高，同时对于小项目的关注不多。AC目前是国内最赢利的无油螺杆空压机。1.5主要厂家2）、Ingersoll-Rand英格索兰（以下简称IR）IR亦是一个跨国集团，其总部设在美国，空压机生产企业只是其下属一个集团。IR亦能生产各种形式的空压机，产品种类丰富，知名度也高。IR在全球的市场占有率仅次于AC或与之不相上下。IR是最早在中国合资生产螺杆机的公司，1987年成立于上海。1995年以前，上海IR的生产和销售非常好。市场上的客户都等着购买螺杆机，而此时只有IR生产螺杆机。IR主要通过分公司销售，在全国各主要城市设有分公司，如北京、沈阳、青岛、武汉、三峡、广州、上海等。在其他地区，IR则通过经销代理商进行销售。IR因为在中国国内建立工厂比较早，知名度比较高。不过由于上海IR采用的是30年以前的生产技术，其品质不是很好，且已经大大影响了其销售。过去10年中，IR在中国最赢利的产品是离心式空压机。1997年以前，IR占有中国国内进口离心式空压机的80%的市场。其销售人员的职责仅仅是忙于签单，带客户去美国观光而已。IR另一个赢利的产品是移动式空压机，该产品在中国国内被广泛应用。IR目前的优势仍然是其知名度，其劣势在于其有两套销售系统：一是远东IR，一是上海IR。两套组织成员的观念很难统一，同时上海IR的产品质量亦在一定程度上削弱了其整体竞争力。因此，IR的螺杆机目前在中国国内的销售状况不是很好。3）、Compair/Demag康普艾/德马格（以下简称Compair）Compair是一家英国公司，主要以生产滑片式空压机（≤50HP）而闻名于业内。目前，并无资料显示其赢利来源。近年来，Compair陆续并购了德国Demag的螺杆式空压机部门和美国的Leroi空压机公司而成为全球性空压机公司。Compair在1993年设立了上海工厂，但目前其在中国国内的全国性销售网络尚未建立，故并未具有很大影响。Compair的优势在于：a、滑片机的便宜；b、Demag的螺杆机亦有价格上的优势；c、产品品种的齐全；d、在中国国内设立有工厂。Compare的劣势在于：①、产品品质一般；②、营销网络的不健全；③、知名度不够。4）、Sullair寿力Sullair是美国一家大型航空（军工）企业的下属公司，生产空压机的历史不长，主要是螺杆机。Sullair在全球设有分公司，在美国，它是仅次于IR的空压机公司。Sullair在中国的工厂设在深圳蛇口。Sullair公司主要通过代理商销售。1999年以前，其代理商主要是来自台湾的唐胜和广州的科明。近来，其代理商数量大大增加。目前，Sullair在某些行业有相当的业绩，如纺织、汽车等。Sullair的主要产品是有油螺杆式和移动式，其有油螺杆式在大马力型（300HP）时间，有很大的价格竞争力。据说，其移动式近年主要国产化，此举将增加其市场份额。Sullair目前的知名度还不大，在中国国内的投资力度也不大。其主要优势体现在已在中国国内设有工厂，其大马力型产品的价格较便宜。Sullair的劣势在于其机器的外观粗犷，知名度不高，没有无油式的产品。5）、Fusheng复盛复盛是合资企业，在中国国内有三家工厂：中山、上海、北京。复盛通过其品质不错的小活塞机打开了中国市场，经销商遍布全国。复盛在中国国内已是一家知名度很高的空压机制造商，但其螺杆机仍是低档机的代表。复盛的最大优势是价格便宜，知名度高。复盛的劣势是质量较差，大马力型机的失败率很高；无油机使用日本三井淘汰的水润滑单螺杆；6）、Kaeser凯撒Kaeser是德国最大的空压机制造商，生产能力强，在欧洲与BOGE一样享有盛誉。Kaeser在中国国内的上海设立了分公司，在深圳有一个代理商，目前尚未在全国建立起销售网络。Kaeser不生产无油式，虽然其销售比BOGE大，但其品质比BOGE差。创新意识不强，整体在走下坡路。Kaeser的优势是在欧洲非常著名，其价格有竞争力。Kaeser的劣势是网络不健全，创新意识不够。7）、其他国外品a、昆西（美国）；b、BOGE博格（德国）；c、ZSCREW三井(日本）；d、KOBELCO神钢（日本）；e、HITACHI日立（日本）8）、国产空压机品牌国内空压机工厂很多，目前在全国有影响的有：柳州、南京、无锡和沈阳的几家。其中当以柳州、无锡在国产螺杆机市场的占有率最高。主要国产空压机品牌有：a、博莱特（上海）；b、富达（柳州）；c、优耐特斯（上海）；d、维肯（上海）；e、斯可络（上海）；f、浪潮（上海）；g、日盛-施耐德（上海）；h、东方（上海）；国产机的优势：价格低，销售网络健全。国产机的劣势：品质差、能耗高。电机主机主动齿轮被动齿轮阴转子阳转子2基本结构主机主机和电机系统主机吸入端主机和电机系统主机吸入端主机排气端主机和电机系统主机排气端25HITACHIScrewCompressorR-22,R-134a,andR-407Crefrigerants日立螺杆式压缩机263主要零部件1）机壳一般为剖分式，它由机体（气缸体）、吸气端座、排气端座及两端端盖组成，材料通常采用灰铸铁。272）转子转子是螺杆式制冷压缩机的主要部件，常采用整体式结构，将螺杆与轴做成一体。转子的毛坯常为锻件，一般多采用中碳钢，有特殊要求时也有用40Cr等合金材料。283）轴承与油压平衡活塞螺杆式制冷压缩机属高速重载。为了保证阴、阳转子的精确定位及平衡轴向力和径向力，必须选用高精度、高速、重载的轴承和相应的平衡机构，确保转子可靠运行。高压供油产生与轴向力相反的压力，使轴向力得以平衡。294）轴封轴封处应供以高于压缩机内部压力的润滑油，以保证在密封面上形成稳定的油膜。305）输气量调节滑阀与喷油结构滑阀调节原理通过改变转子的有效工作长度，来达到输气量调节的目的。喷油：吸收气体压缩过程中产生的热量，降低排气温度，还可以起密封和润滑作用。314基本参数1）转子的齿形齿形的基本要求：①较好的气密性②接触线长度尽量短③较大的面积利用系数①气体沿转子外圆与机体内壁间的A方向泄漏②气体沿转子端面与端盖间的B方向泄漏③气体沿转子接触线的C方向泄漏32泄漏三角形形成：高压基元容积内气体向较低压力基元容积泄漏，其泄漏面形状接近空间曲边三角形，称为泄漏三角形，又称轴向泄漏。转子的齿形应具有较小的泄漏三角形，理论上越小越好。332）几种典型齿形瑞典Atlascopco公司德国Kaeser压缩机公司34德国GHH公司日本神户的齿形瑞典斯达尔（Stals）齿形353）圆周速度和转速喷油螺杆式压缩机最佳圆周速度选择在2535m/s左右喷油螺杆式压缩机若采用不对称齿形时，主动转子转速范围为7304400r/min，小直径的转子可以选用较高的转速。4）公称直径、长径比λ确定螺杆直径系列化的原则是：在最佳圆周速度的范围内，以尽可能少的螺杆直径规格来满足尽可能广泛的输气量范围。一般值在11.5之间，我国产品有两种长径比，即=1.0和=1.5364.2输气量的计算CVnzVnzq222111vt60理论输气量（3-1）201nvt60LDnCCq（3-5）实际输气量vtVvaqq（3-6）hm3V——输气系数374.3影响输气系数的主要因素1）泄漏2）吸气压力损失3）预热损失上述三种损失的大小，与压缩机的尺寸、结构、转速、制冷工质的种类、气缸喷油量和油温，机体加工制造的精度、磨损程度及运行工况等因素有关。384,4输气量调节1）滑阀调节滑阀的位置离固定端越远，回流孔长度越大，输气量就越小，当滑阀的背部接近排气孔口时，转子的有效长度接近于零，便能起到卸载启动的目的。39输气量和滑阀位置的关系曲线调节过程中，功率与输气量在50%以上负荷运行时几乎是成正比例关系，但在50%以下时，性能系数则相应会大幅度下降，显得经济性较差。螺杆式制冷压缩机的输气量调节范围一般为10%100%内的无级调节。40滑阀调节机构的组成滑阀轴向移动的动作是根据吸气压力和温度，通过液压传动机构来完成。412）塞柱阀调节当需要减少输气量时，将塞柱阀1打开，基元容积内一部分制冷剂气体就回流到吸气口。当需要输气量继续减少时，则再将塞柱阀2打开。适用于小型、紧凑型螺杆压缩机424.5内容积比调节调节原因：为了减少额外功耗，需进行内容积比调节，使压缩终了的压力等于排气腔内的压力以适应螺杆式制冷压缩机在不同工况下的高效运行。①德国寇尔托马塔（Kiihlautomat）公司几种内容积比调节机构43②日立制作所MYCOM中V系列机器③瑞典Stals-mini-S20型445.1开启螺杆式压缩机的结构45开启式单机双级螺杆压缩机46开启式压缩机的优点（1）压缩机与电动机相分离，使压缩机的适用范围更广。（2）同一台压缩机，可以适应不同制冷剂，除了采用卤代烃制冷剂外，通过更改部分零件的材质，还可采用氨作制冷剂。（3）可根据不同的制冷剂和使用工况条件，配用不同容量的电动机。发展趋势和研究成果（1）普遍采用内容积比调节机构；（2）采用单机双级压缩；（3）开启螺杆式压缩机的小型化。475.2半封闭螺杆式压缩机特点：（1）压缩机的阴阳转子都采用6:5或7:5齿数（2）油分离器与主机做成一体（3）内置电动机靠制冷剂气体冷却（4）压差供油（5）无油冷却系统48喷射液体制冷剂以降低排气温度1—排气温度传感器2—温控喷液阀3—视镜4—电磁阀5—喷油入口采用原因：当风冷及热泵机组使用工况较恶劣，在高的冷凝压力和低的蒸发压力时，排气和润滑油温度或内置电动机温度会过高，造成保护装置动作，压缩机停机，为了保证压缩机能在工作界限范围内运行，可采用喷射液体制冷剂进行冷却降温。49采用移动滑阀旁通吸入气体的方法进行输气量无级或有级调节。带输气量调节的压缩机505.3全封闭螺杆式压缩机输气量调节由微机控制滑阀移动来实现输气量调节不设滑阀，采用电动机变频调节516.1螺杆式压缩机机组1）开启螺杆式制冷压缩机组的系统图526.1螺杆式压缩机机组空气通过进气过滤器将大气中的灰尘或杂质滤除后，由进气控制阀进入压缩机主机，在压缩过程中与喷入的冷却润滑油混合，经压缩后的混合气体从压缩腔排入油气分离罐，此时压缩排出的含油气体通过碰撞、拦截、重力作用，绝大部份的油介质被分离下来，然后进入油气精分离器进行二次分离，得到含油量很少的压缩空气，当空气被压缩到规定的压力值时，最小压