螺桿壓縮機知識

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1、螺桿壓縮機知識 一 螺桿壓縮機發(fā)展歷程v20世紀30年代，瑞典皇家工學(xué)院教授Alf Lysholm在對燃氣輪機進行研究時，希望找到一種作回轉(zhuǎn)運動的壓縮機，要求其轉(zhuǎn)速比活塞壓縮機高得多，以便可由燃氣輪機直接驅(qū)動，并且不會發(fā)生喘振。為了達到上述目標，1934年他發(fā)明了螺桿壓縮機，其初衷是用于柴油機和燃氣輪機的增壓。由于設(shè)計與制造水平所限，20世絕60年代以前，螺桿壓縮機的發(fā)展異常緩慢，只在軍事裝備中有高速、無油的螺桿壓縮機得以應(yīng)用。60年代初，噴油技術(shù)被引入螺桿壓縮機，降低了轉(zhuǎn)子型線加主精度的要求，同時對機組的噪聲、結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速等產(chǎn)生了有利影響。這種高效、可靠的新機型迅逮走向民用市場。 v目前，噴油

2、螺桿壓縮機已成為空氣動力、制冷空調(diào)這兩個領(lǐng)域大量推廣的主要機型。在中等容積流量的空氣動力裝置及中等制冷量的制冷裝置中，螺桿壓縮機占據(jù)了市場的優(yōu)勢份額。無油螺桿壓縮機在石油、化工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)作為工藝壓縮機，市場前景十分廣闊。 二 螺桿壓縮機發(fā)展方向v螺桿壓縮機廣泛應(yīng)用于礦山、化工、動力、冶金、建筑、機械、制冷等工業(yè)部門，在寬廣的容量和工況范圍內(nèi)，逐步替代了其它種類的壓縮機。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，螺桿壓縮機的銷售量已占所有容積式壓縮機銷售量的80以上，在所有正在運行的容積式壓縮機中，有50是螺桿壓縮機。今后螺桿壓縮機的市場份額仍將不斷擴大，特別是無油螺桿空氣壓縮機和各類螺桿工藝壓縮機，會獲得更快的發(fā)

3、展 三 基本結(jié)構(gòu) 通常所稱的螺桿壓縮機即指雙螺桿壓縮機。 v雙螺桿壓縮機一般由陰、陽轉(zhuǎn)子、機體 軸承、軸封等零部件組成。 v在壓縮機的機體中，平行地配置著一對相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子。通常把節(jié)圓外具有凸齒的轉(zhuǎn)子，稱為陽轉(zhuǎn)子或陽螺桿；把節(jié)圓內(nèi)具有凹齒的轉(zhuǎn)子，稱為陰轉(zhuǎn)子或陰螺桿。一般陽轉(zhuǎn)子與原動機連接，由陽轉(zhuǎn)子帶動陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。因此，陽轉(zhuǎn)子又稱為主動轉(zhuǎn)子，陰轉(zhuǎn)子又稱為從動轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子上的球軸承使轉(zhuǎn)子實現(xiàn)軸向定位，并承受壓縮機中的軸向力。同樣，轉(zhuǎn)子兩端的圖柱滾子軸承使轉(zhuǎn)子實現(xiàn)徑向定位，并承受壓縮機中的徑向力。在壓縮機機體的兩端，分別開設(shè)一定形狀和大小的孔口。一個供吸氣用，稱作吸氣孔口；另一個供排氣用，稱為排

4、氣孔口。 四、 螺桿壓縮機工作原理 v螺桿壓縮機的工作循環(huán)可分為吸氣、壓縮和排氣三個過程。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)，為簡單起見，這里只研究其中的一對齒。 v圖1-2示出螺桿壓縮機的吸氣過程，所研究的一對齒用箭頭標出。在圖1-2中，陽轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，陰轉(zhuǎn)子按順時針方向旋轉(zhuǎn)，圖中的轉(zhuǎn)子端面是吸氣端面。機殼上有特定形狀的吸氣孔口。v圖1-2a示出吸氣過程即將開始時的轉(zhuǎn)子位置。在這一時刻，這一對齒前端的型線完全嚙合，且即將與吸氣孔口連通。v隨著轉(zhuǎn)子開始運動，由于齒的一端逐漸脫離嚙合而形成了齒間容積，這個齒間容積的擴大，在其內(nèi)部形成了一定的真空，而此齒間容積又僅與吸氣口

5、連通，因此氣體便在壓差作用下流人其中，如圖1-2b中陰影部分所示。在隨后的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，陽轉(zhuǎn)子齒不斷從陰轉(zhuǎn)子的齒槽中脫離出來，齒間容積不斷擴大，并與吸氣孔口保持連通。從某種意義上講，也可以把這個過程看成是活塞（陽轉(zhuǎn)子齒）在氣缸（陰轉(zhuǎn)子齒槽）中滑動。v吸氣過程結(jié)束時的轉(zhuǎn)子位置如圖1-2c所示，其最顯著的特征是齒間容積達到最大值，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，所研究的齒間容積不會再增加。齒間容積在此位置與吸氣孔口 斷開，吸氣過程結(jié)束。 4.2 壓縮過程 v圖1-3示出螺桿壓縮機的壓縮過程。這是從上面看相互嚙合的轉(zhuǎn)子。圖中的轉(zhuǎn)子端面是排氣端面，機殼上的排氣孔口如圖中粗實線所示。在這里，陽轉(zhuǎn)子沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，陰

6、轉(zhuǎn)子沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。v圖1-3a示出壓縮過程即將開始時的轉(zhuǎn)子位置。此時，氣體被轉(zhuǎn)子齒和機殼包圍在一個封閉的空間中，齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合就要開始減小。v隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合而不斷減小。被密封在齒間容積中的氣體所占據(jù)的體積也隨之減小，導(dǎo)致壓力升高，從而實現(xiàn)氣體的壓縮過程。如圖1-3b所示。壓縮過程可一直持續(xù)到齒間容積即將與排氣孔口連通之前，如圖1-3c所示。 4.3 排氣過程 v圖1-4示出螺桿壓縮機的排氣過程。齒間容積與排氣孔口連通后，即開始排氣過程。隨著齒間容積的不斷縮小，具有排氣壓力的氣體逐漸通過排氣孔口被排出（圖1-4a)。這個過程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合（

7、圖1-4b)。此時，齒間容積內(nèi)的氣體通過排氣孔口被完全排出，封閉的齒間容積的體積將變?yōu)榱恪?v從上述工作原理可以看出，螺桿壓縮機是一種工作容積作回轉(zhuǎn)運動的容積式氣體壓縮機械。氣體的壓縮依靠容積的變化來實現(xiàn)，而容積的變化又是借助壓縮機的一對轉(zhuǎn)子在機殼內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動來達到。與活塞壓縮機的區(qū)別，是它的工作容積在周期性擴大和縮小的同時，其空間位置也在變更。只要在機殼上合理地配置吸、排氣孔口，就能實現(xiàn)壓縮機的基本工作過程吸氣、壓縮及排氣過程。 五 螺桿壓縮機特點 v就氣體壓力提高的原理而言，螺桿壓縮機與活塞壓縮機相同，都屬于容積式壓縮機。就主要部件的運動形式而言，又與透平壓縮機相似。所以，螺桿壓縮機同時兼

8、有上述兩類壓縮機的特點 v螺桿壓縮機的優(yōu)點：v1)可靠性高。螺桿壓縮機零部件少，沒有易損件，因而它運轉(zhuǎn)可靠，壽命長，大修間隔期可達48萬h。v2)操作維護方便。操作人員不必經(jīng)過長時間的專業(yè)培訓(xùn)，可實現(xiàn)無人值守運轉(zhuǎn)。v3)動力平衡性好。螺桿壓縮機沒有不平衡慣性力，機器可平穩(wěn)地高速工作，可實現(xiàn)無基礎(chǔ)運轉(zhuǎn)，特別適合用作移動式壓縮機，體積小、重量輕、占地面積少。v4)適應(yīng)性強。螺桿壓縮機具有強制輸氣的特點，排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，在寬廣的范圍內(nèi)能保護較高的效率。v5)多相混輸。螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子齒面間實際上留有間隙，因而能耐液體沖擊，可壓送含液氣體、含粉塵氣體、易聚合氣體等。 v螺桿壓縮機的主要缺

9、點：v1)造價高。螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制的刀具，在價格昂貴的專用設(shè)備上進行加工。另外，對螺桿壓縮機氣缸的加工精度也有較高的要求。所以，螺桿壓縮機的造價較高。v2)不能用于高壓場合。由于受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽命等方面的限制，螺桿壓縮機只能適用于中、低壓范圍，排氣壓力一般不能超過4.5MPa。v3)不能制成微型。螺桿壓縮機依靠間隙密封氣體，目前一般只有容積流量大于0.2m3/min時，螺桿壓縮機才具有優(yōu)越的性能。 六 螺桿壓縮機的分類v螺桿壓縮機有多種分類方法：v按運行方式的不同，分為無油壓縮機和噴油壓縮機兩類；v按被壓縮氣體種類和用途的不同，分為空氣壓縮機、制冷壓縮機和工藝壓

10、縮機三種；v按結(jié)構(gòu)形式的不同，分為移動式和固定式、開啟式和封閉式等。 v上述每種螺桿壓縮機的工作原理完全相同，但在某個主要特征上又有顯著的區(qū)別。每一種螺桿壓縮機都有其固有的特點，滿足一定的功能，并適用于一定的范圍。 v在無油螺桿壓縮機中，氣體在壓縮時不與潤滑油接觸。圖1-5為無油螺桿壓縮機的結(jié)構(gòu)示意圖，無油機器的轉(zhuǎn)子并不直接接觸，相互間存在一定的間隙。陽轉(zhuǎn)子通過同步齒輪帶動陰轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，同步齒輪在傳輸動力的同時，還確保了轉(zhuǎn)子間的間隙。 v值得指出的是：所謂“無油”，指的是氣體在被壓縮過程中，完全不與油接觸，即壓縮機的壓縮腔或轉(zhuǎn)子之間沒有油潤滑。但壓縮機中的軸承、齒輪等零部件，仍是用普通潤滑方

11、式進行潤滑的，只是在這些潤滑部位和壓縮腔之間，采取了有效的隔離軸封。v在噴油螺桿壓縮機中，大量的潤滑油被噴人所壓縮的氣體介質(zhì)中，起著潤滑、密封、冷卻和降低噪聲的作用。噴油機器中不設(shè)同步齒輪，一對轉(zhuǎn)子就象一對齒輪一樣，由陽轉(zhuǎn)子直接帶動陰轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。所以，噴油機器的結(jié)構(gòu)更為簡單 七 螺桿壓縮機的適用范圍v6.1.噴油螺桿空氣壓縮機v噴油螺桿空氣壓縮機分為固定式和移動式兩類。固定式的使用場所不變，用電動機驅(qū)動，具有較好的消聲措施，主要為各種氣動工具及氣控儀表提供壓縮空氣。移動式適合于在野外流動作業(yè)場所，采用內(nèi)燃機或電動機驅(qū)動。v噴油螺桿空氣壓縮機目前的容積流量范圍為0.2 l00m3/min，排氣壓力

12、可達到2.6MPa。由于油氣分離和氣體凈化技術(shù)的發(fā)展，噴油螺桿空氣壓縮機越來越多地被用到對空氣品質(zhì)要求非常高的應(yīng)用場合，如食品、醫(yī)藥及棉紡企業(yè)，占據(jù)了許多原屬無油壓縮機的市場。 v6.2噴油螺桿制冷壓縮機v螺桿制冷壓縮機都采用噴油潤滑的方式運行。按與電動機聯(lián)接方式的不同，分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。目前，半封閉和全封閉式螺桿制冷壓縮機廣泛應(yīng)用于民用住宅和商用樓房的中央空調(diào)系統(tǒng)，產(chǎn)量遠遠超過開啟式。此外，螺桿制冷壓縮機還用于工業(yè)制冷、食品冷凍、冷藏，以及各種交通運輸工具的制冷裝置中。v6.3.噴油螺桿工藝壓縮機v噴油螺桿工藝壓縮機用來壓縮各種工藝流程中的氣體，通常是由噴油螺桿制冷壓縮機改

13、制而成，運行于其設(shè)計工況之內(nèi)。v噴油螺桿工藝壓縮機的工作壓力由工藝流程確定，單級壓比可達10，排氣壓力通常小于4.5MPa，但最高可達9.0MPa，容積流量范圍為1200m3/min。 v6.4干式螺桿壓縮機v干式螺桿壓縮機可用來作為空氣壓縮機或工藝壓縮機，壓縮過程中沒有液體內(nèi)冷卻和潤滑。干式螺桿壓縮機轉(zhuǎn)速往往很高，對軸承和軸封要求較高，而且排氣溫度也較高，單級壓比小。目前一般干式螺桿壓縮機的單級壓比為1.53.5，雙級壓比可達810，排氣壓力通常小于2.5MPa，容積流量為3一500 m3/min。.v6.5.噴水螺桿壓縮機v為了降低干式螺桿壓縮機的排氣溫度，提高單級排氣壓力，發(fā)展了向壓縮腔

14、噴水的無油螺桿壓縮機。由于水不具有潤滑性，故這類壓縮機中也設(shè)有同步齒輪，結(jié)構(gòu)基本與干式無油螺桿壓縮機相同。在壓縮腔與軸承、齒輪間，也需有可靠的軸封，以使噴入的水與潤滑油相隔離。 八 螺桿壓縮機主要零部件 v8.1 機體v機體是螺桿壓縮機的主要部件，由中間部分的氣缸及兩端的端蓋組成。為了制造方便，轉(zhuǎn)子直徑較小時，常將排氣側(cè)端蓋或吸氣側(cè)端蓋與氣缸鑄成一體，制成帶端蓋的整體結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子順軸向裝人氣缸。在較大的機器中，氣缸與吸氣和排氣端蓋常常是分開的。有的大型螺桿壓縮機的機體還在轉(zhuǎn)子軸線平面設(shè)水平剖分面，這種結(jié)構(gòu)便于機器的拆裝和間隙的調(diào)整。v具有吸氣通道或排氣通道的端蓋，有整體式結(jié)構(gòu)的，也有中分式結(jié)構(gòu)的

15、。通常端蓋內(nèi)置有軸封、軸承，有的端蓋同時還兼作增速齒輪或同步齒輪的箱體。 v機體的材料主要取決于所要達到的排氣壓力和被壓縮氣體的性質(zhì)：當(dāng)排氣壓力小于2.5MPa時，可采用普通灰鑄鐵；當(dāng)排氣壓力大于2.5MPa時，就應(yīng)采用鑄鋼或球墨鑄鐵。另外，普通灰鑄鐵可用于空氣等惰性氣體，鑄鋼或球墨鑄鐵可用于碳氫化合物和一些輕微腐蝕性氣體。對于腐蝕性氣體、酸性氣體和含水氣體，就要采用高合金鋼或不銹鋼。v對于腐蝕性氣體介質(zhì)，也可采用在普通鑄鐵材料上噴涂或刷鍍一層防腐材料的方法，達到防腐的目的。 8.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是螺桿壓縮機的主要零件，其結(jié)構(gòu)有整體式與組合式兩類。當(dāng)轉(zhuǎn)子直徑較小時，通常采用整體式結(jié)構(gòu)（圖9-5a)

16、。而當(dāng)轉(zhuǎn)子直徑大于350mm時，為節(jié)省材料和減輕重量，轉(zhuǎn)子常采用組合式結(jié)構(gòu)（圖9-5b, c, d)。 v當(dāng)排氣溫度較高時，為了減少轉(zhuǎn)子的變形，干式螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子有時采用內(nèi)部冷卻的結(jié)構(gòu)。圖9-6所示為一種無油壓縮機轉(zhuǎn)子內(nèi)部冷卻系統(tǒng)圖。 陰、陽轉(zhuǎn)子的齒數(shù)組合多用6、 5齒，7、5齒，6、4齒，也有少數(shù)機器采用8、6齒和5、4齒，且陰轉(zhuǎn)子的齒數(shù)總是多于陽轉(zhuǎn)子 。 無油螺桿壓縮機采用同步齒輪傳動，噴油螺桿壓縮機大多數(shù)采用陽轉(zhuǎn)子驅(qū)動，即“陽拖陰”方式，在中小型噴油螺桿壓縮機中，為了省去增速機構(gòu)，還可采用“陰拖陽”的特殊驅(qū)動方式。 v在螺桿壓縮機設(shè)計中，有時在陰、陽轉(zhuǎn)子的齒頂設(shè)有密封齒，并在陽轉(zhuǎn)子齒根

17、圓的相應(yīng)部位開密封槽。密封齒數(shù)及其位置，有多種方案可供選擇。以陰轉(zhuǎn)子為例，圖9一8中示出、共三種方案。 v螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子的毛坯常為鍛件，一般多采用中碳鋼，如45鋼等。有特殊要求時，也有用40Cr等合金鋼或鋁合金的。目前，不少轉(zhuǎn)子采用球墨鑄鐵，既便于加工，又降低了成本。常用的球墨鑄鐵牌號為QT600-3等。v轉(zhuǎn)子精加工后，應(yīng)進行動平衡校驗。校驗時，允許在吸人端面較厚的部分取重。允許的不平衡力矩，因機器的尺寸和轉(zhuǎn)數(shù)不同，通常是（(0.05一1.0)N.m，可近似地取作（(0.1一0.2)Gx 10-3N .m（G為轉(zhuǎn)子重量，N)。尺寸小、轉(zhuǎn)速高的機器應(yīng)取偏低值。 8.3 軸承v在螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子上

18、，作用有軸向力和徑向力。v徑向力是由于轉(zhuǎn)子兩側(cè)所受壓力不同而產(chǎn)生的，其大小與轉(zhuǎn)子直徑、長徑比、內(nèi)壓比及運行工況有關(guān)。v由于轉(zhuǎn)子一端是吸氣壓力，另一端是排氣壓力，再加上內(nèi)壓縮過程的影響，以及一個轉(zhuǎn)子驅(qū)動另一轉(zhuǎn)子等因素，便產(chǎn)生了軸向力。軸向力的大小是轉(zhuǎn)子直徑、內(nèi)壓比及運行工況的函數(shù)。 v螺桿壓縮機常用的軸承有滾動軸承和滑動軸承兩種。由于氣體力引起的軸承負荷很大，因此，氣體軸承和磁懸浮軸承等并不適用于螺桿壓縮機。 v向心軸承分為球軸承和滾子軸承，包括深溝球軸承、角接觸球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承和圓錐滾子軸承。滾動軸承游隙小，摩擦損耗小，維護也比較簡單，有利于提高壓縮機的效率。但這些軸承都有一個工

19、作壽命，它是根據(jù)軸承的負荷、速度、結(jié)構(gòu)材料、溫度和潤滑狀況而計算出來的數(shù)值。 v滑動軸承又稱為流體動力軸承，是指軸被油膜支撐起來。軸承內(nèi)油膜的形成取決于軸承的結(jié)構(gòu)形狀?；瑒虞S承不存在機械磨損部件，只要軸承被充以適當(dāng)粘度和品質(zhì)的潤滑油，工作在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟认拢⑶矣捅缓芎玫倪^濾，滑動軸承將永遠工作下去。另外很重要的一點是，這類軸承不易受速度變化的影響。但滑動軸承的加工和裝配都不及滾動軸承方便，較大的游隙也要求壓縮機的各處間隙增大，導(dǎo)致泄漏量增多，壓縮機效率降低。 v在螺桿壓縮機設(shè)計中，無論采用何種形式的軸承，都應(yīng)確保轉(zhuǎn)子的一端固定，另一端能夠伸縮。一般情況下，轉(zhuǎn)子在排出側(cè)軸向定位，在吸入側(cè)留有

20、較大的軸向間隙，讓其自由膨脹，以便保持排出端有不變的最小間隙值，使氣體泄漏為最小，并避免端面磨損。 v在無油螺桿空氣壓縮機中，通常采用高精度的滾動軸承，以便得到高的安裝精度，使壓縮機獲得良好的性能。由于無油螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)速很高，在選擇滾動軸承時，應(yīng)保證其有足夠長的壽命。無油螺桿壓縮機工作在中壓或高壓工況時，滾動軸承的計算壽命往往較低，因此無油螺桿壓縮機的軸向或徑向軸承有時也采用滑動軸承。 v在噴油螺桿空氣壓縮機中，由于軸向力及徑向力都不大，故都采用滾動軸承。承受軸向力的軸承總是放在排氣端，以獲得最小的排氣端面間隙。通常，用分別安裝在轉(zhuǎn)子兩端的圓柱滾子軸承承受轉(zhuǎn)子的徑向載荷，用安裝在排氣端的一個

21、角接觸球軸承承受軸向載荷，并對轉(zhuǎn)子進行雙向定位。在一些機器中，也用一對背靠背安裝的圓錐滾子軸承或角接觸球軸承同時承受徑向和軸向載荷。v在小載荷的螺桿制冷和工藝壓縮機中，特別是半封閉螺桿制冷壓縮機和普通的螺桿制冷壓縮機中，都采用滾動軸承承受徑向力和軸向力，并對轉(zhuǎn)子進行準確的定位，從而使各處泄漏間隙減少到最小，使壓縮機的效率得到提高。v在大載荷的螺桿制冷和工藝壓縮機中，由于使用滾動軸承壽命太短，往往采用滑動軸承， 油壓平衡活塞裝置 v當(dāng)轉(zhuǎn)子的軸向力過大影響到推力軸承的壽命時，往往采用油壓平衡活塞裝置來解決。v通常用一個平衡活塞或類似裝置，在它兩邊施加一定的壓差，來達到這一目的。一般用高壓油提供所需

22、壓力，也可以由高壓氣體來提供。由于軸向力不一樣，兩轉(zhuǎn)子所用的平衡活塞直徑也不一樣，或者有時只在陽轉(zhuǎn)子上設(shè)平衡活塞。 8.4 軸封v 無油螺桿壓縮機軸封v在無油螺桿壓縮機中，壓縮過程是在一個完全無油的環(huán)境中進行的，這就要求在壓縮機的潤滑區(qū)與氣體區(qū)之間設(shè)置可靠的軸封。軸封不僅需要能在高圓周速度之下有效的工作，并且必須有一定的彈性，以適應(yīng)采用滑動推力軸承時轉(zhuǎn)子可能產(chǎn)生的軸向移動。另外，軸封的材料還必須能耐壓縮機所壓縮氣體的化學(xué)腐蝕。目前，無油螺桿壓縮機的軸封主要有石墨環(huán)式、迷宮式和機械式三種。 石墨環(huán)式軸封 v這種軸封包括一組密封盒。密封盒的數(shù)量隨密封壓力的不同而不同，一般為4一5個，且排氣側(cè)的密封

23、盒數(shù)多于吸氣側(cè)的密封盒數(shù)。石墨環(huán)4在軸向靠波紋彈簧2壓緊在密封盒5和保護圈1的側(cè)面上，以防止氣體經(jīng)石墨環(huán)的兩側(cè)面泄漏。v石墨環(huán)式軸封的密封環(huán)由摩擦系數(shù)較低的石墨制成，由于石墨具有良好的自潤滑性，即使石墨環(huán)與軸頸接觸也無妨礙。為了保證強度和使環(huán)孔的熱膨脹率與轉(zhuǎn)子軸材料的熱膨脹率相同，在密封環(huán)上往往還裝有鋼制支撐環(huán)。這樣，就可使密封環(huán)和軸之間的間隙很小，以達到好的密封效果，并且在一個寬的工作溫度范圍內(nèi)也可正常工作。 迷宮式軸封 v在這種軸封中，密封齒和密封面之間有很小的間隙，并形成曲折的流道，使氣體從高壓側(cè)向低壓側(cè)流動產(chǎn)生很大的阻力，以阻止氣體的泄漏。密封齒可以做在軸上，與軸一起轉(zhuǎn)動，也可以做成具

24、有內(nèi)密封齒的密封環(huán)，固定在機體上。多數(shù)情況下，密封齒是加工在與軸固定的一個軸套上，當(dāng)密封齒損壞時便于更換。 有油潤滑的機械密封 v這種軸封工作可靠、密封性好。然而，這種軸封需要少量的潤滑油流過密封表面，這些潤滑油可能會混人所壓縮的氣體中。如果所壓縮氣體不允許有這種少量的污染，則需在軸封和壓縮機腔之間開一個排油槽。v應(yīng)當(dāng)注意的是，在無油螺桿壓縮機的工作轉(zhuǎn)速下，采用有汕潤滑的機械密封時，所消耗的功是比較大的。在許多場合，單個軸封的摩擦功耗就可以達到數(shù)千瓦。而無油螺桿壓縮機中，要采用四個軸封，因而必須考慮軸封的功耗這一因素。 2 噴油螺桿壓縮機軸封 v噴油螺桿壓縮機中有兩種不同的軸封：v與壓縮腔緊鄰

25、的轉(zhuǎn)子軸段的軸封，特別是在排氣端，這種軸封更為重要；v伸出壓縮機端蓋外的軸段也必須有軸封，以與大氣隔開。v由于壓縮介質(zhì)和運行工況的不同，噴油螺桿空氣壓縮機的軸封與螺桿制冷和工藝壓縮機的軸封有很大的不同。 噴油螺桿制冷和工藝壓縮機的軸封 v當(dāng)噴油螺桿制冷和工藝壓縮機采用滾動軸承承受徑向力時，其轉(zhuǎn)子工作段與軸承之間的軸封，可采用與前述螺桿空氣壓縮機相同的結(jié)構(gòu)。采用滑動軸承承受徑向力時，滑動軸承本身就自動起到了軸封的作用。但必須給滑動軸承提供壓力高于所密封氣體壓力的潤滑油，以使軸承沿長度方向布滿油，有效地起到密封的作用。 v同螺桿空氣壓縮機相比，這類壓縮機與大氣之間的密封就復(fù)雜多了。主要原因是：壓縮

26、機內(nèi)要密封的不是空氣，而有可能是有毒的或易燃氣體并且通常都很貴重；它可能不允許被從外面漏人的空氣污染或沖淡；軸封一側(cè)的壓縮機內(nèi)壓力可能是不同程度的真空，也可能是達1 MPa的高壓，并且停機時需密封的壓力可能會更高。所以，在噴油螺桿制冷和工藝壓縮機的轉(zhuǎn)子外伸軸處，通常都采用復(fù)雜的面接觸式機械密封，主要有彈簧式和波紋管式兩種，分別如圖所示，并且需向此軸封處供以高于壓縮機內(nèi)部壓力的潤滑油，以保證在密封面上形成穩(wěn)定的油膜。值得注意的是，軸封中有關(guān)零部件的材料要能耐壓縮氣體的腐蝕。 5 同步齒輪 v在無油螺桿壓縮機中，轉(zhuǎn)子間的間隙和驅(qū)動靠同步齒輪來實現(xiàn)。同步齒輪有可調(diào)式及不可調(diào)式兩種結(jié)構(gòu)，通常都采用圖所

27、示的可調(diào)式結(jié)構(gòu)。 v小齒圈1及大齒圈2都套在輪毅3上，調(diào)整小齒圈1，使之與大齒圈2錯開一個微小角度，就可減少與主動齒輪之間的嚙合間隙，如圖9-20b所示。間隙調(diào)整適當(dāng)以后，將小齒圈1、大齒圈2與輪毅3用圓錐銷4定位，再用螺栓5將大小齒圈及輪毅固定。為防止螺母松動，螺母5之間用防松墊片6連接。v螺桿壓縮機同步齒輪的齒圈材料可用40CrMo鋼，輪毅材料通常為40中碳鋼。大小齒圈應(yīng)組合在一起加工，齒面須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為230一270HB為宜。 6 容量調(diào)節(jié)滑閥 v容量調(diào)節(jié)滑閥是螺桿壓縮機中用來調(diào)節(jié)容積流量的一種結(jié)構(gòu)元件，雖然螺桿壓縮機的容積流量調(diào)節(jié)方法有多種，但采用滑閥的調(diào)節(jié)方法獲得了廣泛的應(yīng)用，

28、特別是在噴油螺桿制冷和工藝壓縮機中，應(yīng)用尤為普遍。如圖所示，這種調(diào)節(jié)方法是在螺桿壓縮機的機體上，裝一調(diào)節(jié)滑閥，成為壓縮機機體的一部分。它位于機體高壓側(cè)兩內(nèi)圓的交點處，且能在與氣缸軸線平行的方向上來回移動。 7 內(nèi)容積比調(diào)節(jié)滑閥 v螺桿壓縮機工作過程的重要特點之一是具有內(nèi)壓縮過程，壓縮機的最佳工況是內(nèi)壓比等于外壓比。若二者不等，無論是欠壓縮還是過壓縮，經(jīng)濟性都會降低。顯然，增大或減小排氣孔口的尺寸，將改變齒間容積內(nèi)氣體同排氣孔口連通的位置，從而改變內(nèi)壓比。如圖所示，通過一種滑閥調(diào)節(jié)方案，就可以獲得變化的排氣孔口，從而實現(xiàn)內(nèi)容積比和內(nèi)壓比的調(diào)節(jié)。 v在螺桿壓縮機的實際使用中，有時還要求同時調(diào)節(jié)容積

29、流量和內(nèi)容積比。兩個滑閥之間沒有機械聯(lián)系，分別由各自的液壓缸驅(qū)動。兩個液壓缸可以布置在壓縮機的同一端，通過一個套管機構(gòu)驅(qū)動兩個滑閥，也可以分別布置在壓縮機的兩端。 九 主機結(jié)構(gòu) 圖示為LGW-40/7型無油螺桿空氣壓縮機結(jié)構(gòu)。 v無油螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子之間不能直接接觸，所以陽轉(zhuǎn)子是通過高精度的同步齒輪驅(qū)動陰轉(zhuǎn)子的。并且陰轉(zhuǎn)子上的同步齒輪是可調(diào)式的，以確保轉(zhuǎn)子間的嚙合間隙處于理想范圍。為了減小轉(zhuǎn)子由于熱膨脹而產(chǎn)生的不均勻變形，向轉(zhuǎn)子的中心通人循環(huán)油冷卻。考慮到一般空氣壓縮機的負荷較小，徑向軸承和推力軸承都采用滾動軸承，以便對轉(zhuǎn)子進行精確定位。在吸排氣側(cè)均采用波紋彈簧壓緊的石墨環(huán)式軸封，以隔離壓縮腔

30、和軸承部位。另外，為了防止壓縮空氣吹進軸承和影響潤滑，在最后一個密封單元之間的機體上開有通氣孔，以導(dǎo)出泄漏的空氣。 十 機組系統(tǒng)v10.1無油螺桿壓縮機機組系統(tǒng) v由下列主要部件組成：電動機、聯(lián)軸器、增速齒輪、壓縮機、潤滑油系統(tǒng)、消聲器、旁通調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以及冷卻水、自動調(diào)節(jié)和保護系統(tǒng)等。v無油螺桿壓縮機的潤滑油系統(tǒng)為壓縮機的潤滑、密封和控制元件提供具有一定壓力的潤滑油，油箱內(nèi)的壓力一般為大氣壓，向壓縮機的供油壓力一般為0.150.2MPa，供油油泵通常由單獨的電動機驅(qū)動。 v10.2噴油螺桿壓縮機機組系統(tǒng) v主要由下列部件組成：電動機、聯(lián)軸器、壓縮機、氣路系統(tǒng)、油路系統(tǒng)、容積流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以及冷

31、卻水、自動調(diào)節(jié)和保護系統(tǒng)等v在氣路系統(tǒng)中，被壓縮氣體經(jīng)過進氣過濾器濾去塵埃、雜質(zhì)之后，進人壓縮機的吸氣腔，并在壓縮過程中與噴人的潤滑油混合。經(jīng)壓縮后的油氣混合物被排人一次油分離器中，再經(jīng)過二次油分離器進一步分離后，潔凈的氣體被送入使用系統(tǒng) v噴油螺桿壓縮機的油路系統(tǒng)較為復(fù)雜，按油泵的配置特征，可分為無油泵系統(tǒng)、帶油泵系統(tǒng)和聯(lián)合系統(tǒng)三類。v帶油泵的油路系統(tǒng)：油泵從一次油分離器中吸人油，提高壓力后使油通過溫控器、油冷卻器及過濾器后送到壓縮機。通常油泵使油的壓力升高0.35一0.4MPa，通過油路系統(tǒng)壓力損失一部分，到達壓縮機時，油壓比排氣壓力大約高0.2MPa。v帶油泵的油路系統(tǒng)可避免機器冷態(tài)起動

32、時，因噴油量不足而產(chǎn)生排氣溫度過高現(xiàn)象。然而，一旦油泵發(fā)生故障，就會有使整臺機器損壞的危險。 v10.3 驅(qū)動方式v由于噴油螺桿壓縮機和無油螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)速、容積流量及消耗功率，均在寬廣的范圍內(nèi)變化，為適應(yīng)這一情況，充分發(fā)揮各自的特點，螺桿壓縮機的原動機，除常用的電動機驅(qū)動外，還采用內(nèi)燃機、蒸汽輪機或燃氣輪機及特種電動機驅(qū)動。v在驅(qū)動方式上，有的采用直聯(lián)驅(qū)動，有的則采用利用帶或齒輪的增速驅(qū)動。常見的驅(qū)動方式見圖 v圖中的增速齒輪箱，可以是獨立于螺桿壓縮機主機之外的裝置，也可以是所謂“內(nèi)藏式”增速齒輪結(jié)構(gòu)。v在“內(nèi)藏式”增速齒輪結(jié)構(gòu)中，其增速齒輪箱體就是壓縮機和原動機的中間接筒。采用這種結(jié)構(gòu)后，

33、只要改變一對齒輪的齒數(shù)，就可以使壓縮機轉(zhuǎn)子獲得不同的轉(zhuǎn)速，并進而得到不同容積流量的壓縮機。這樣，就可以用少數(shù)幾種規(guī)格的轉(zhuǎn)子，形成規(guī)格齊全的壓縮機系列，十分有利于擴大批量和降低成本。v隨著傳動帶材料和制造工藝的不斷改進，在螺桿壓縮機機組中，已開始大量采用帶傳動的增速方式。與齒輪傳動的增速方式相比，采用帶傳動，可使螺桿壓縮機主機的結(jié)構(gòu)更為簡單，并使機組中壓縮機主機和原動機的布置方案更為多樣，更加符合應(yīng)用場合的實際需要。 十一 螺桿壓縮機的檢修v11、1 檢修周期 中修： 612個月 大修：24 48個月 11、2 檢修內(nèi)容 1 中修項目 （1） 檢查機械密封。 （2） 清洗檢查油冷器。 （3） 清

34、洗油過濾器。 （4） 清洗壓縮機進口過濾網(wǎng)。 （5） 檢查電氣設(shè)備的自保動作。 （6） 檢查壓力、溫度繼電器的動作。 （7） 能量調(diào)節(jié)裝置的動作檢查。 （8） 校核聯(lián)軸器的對中情況。 （9） 檢查滑閥、轉(zhuǎn)子磨損、拉毛。 （10） 檢查更換推力軸承。 （11）檢查齒輪油泵的磨損情況。 2 大修項目 （1 ）包括中修項目。（2 ） 壓縮機組解體檢修。a測量陰陽轉(zhuǎn)子軸頸徑向圓跳動，必要時進行轉(zhuǎn)子動平衡校正。b測量陰陽轉(zhuǎn)子與殼體之間的徑向間隙、滑閥與機體的徑向間隙c測量轉(zhuǎn)子排氣端面與排氣端座、吸氣端面與吸氣端座之間的間隙d 測量平衡活塞與平衡活塞套、油活塞與油缸間的間隙。e測量軸承護圈與推力軸承外圈端

35、面的間隙。f測量滑動軸承間隙。（3） 檢查機體內(nèi)表面、滑閥表面、轉(zhuǎn)子表面、兩端及吸排氣端座磨損情況。（4） 測量機體內(nèi)徑、滑閥外徑、轉(zhuǎn)子外圓、平衡活塞等各部尺寸。 （5） 檢查更換滾動及滑動軸承。 11.3 螺桿壓縮機的拆卸v11.3.1 拆卸前準備v 1 掌握運行情況，備齊必要的圖紙資料。v 2 備齊檢修工具、配件和材料，起重設(shè)備必須處于完好狀態(tài)。v 3 切斷水，電源，關(guān)閉機組所有進出口閥門，放凈機內(nèi)介質(zhì)，符合安全檢修條件。v11.3.2 拆卸v 1 拆卸聯(lián)軸器罩殼及螺栓，檢查聯(lián)軸器對中情況。v 2 拆卸進出口法蘭聯(lián)接螺栓。v 3 拆除潤滑油管線及其所有與機體相連管線。v 4 拆除壓縮機地腳

36、螺栓，吸氣過濾器聯(lián)接螺栓。v 5 吊下吸氣過濾器，拆下吸氣止逆閥，將壓縮機吊至修理平臺。v 6 主機解體檢查v（1）拆除能量指示器壓蓋，包括限位開關(guān)及其指示桿等能量指示組件v（2）拆下半聯(lián)軸器，拆卸軸封組件。 v（3）拆除滑閥組件。 v（4）拆除吸氣端滾動軸承。 v（5）拆除吸氣端蓋 。 v 6 緩慢吊出陰陽螺桿轉(zhuǎn)子。 v 7 拆除排氣端軸承。 10、試車與驗收10.1 試車前準備（1）點動電機，確定電機轉(zhuǎn)向。（2）檢查油泵轉(zhuǎn)向是否正確。（3）將合格的潤滑油注入油分離器，并觀察油分離器液面。（4）啟動油泵馬達，進行油循環(huán)。（5）調(diào)整油壓至工作狀態(tài)，檢查液面，抽樣分析油質(zhì)；（6）檢查機組的自保聯(lián)

37、鎖系統(tǒng),動作應(yīng)靈敏準確。（7）安裝聯(lián)軸器螺栓，手動盤車應(yīng)能轉(zhuǎn)動靈活，無卡澀現(xiàn)象。（8） 打開進出口截止閥（9） 檢查冷卻水系統(tǒng)。 （10）合上控制電源，檢查所有控制燈指示是否正確。（11）使四通閥處于減載或增載位置，檢查滑閥移動是否正常，然后將滑閥調(diào)至零位。 （12） 停泵， 10.2：試車 （1）啟動油泵，油壓正常后啟動機組。（2）檢查主機機體及軸承處溫度是否正常，是否有異聲，所有儀表讀數(shù)應(yīng)正常，然后將四通閥置于增載位置，調(diào)節(jié)至所需要流量。（3）檢查流量、壓力,排出溫度、電流、油壓等是否正常，測量電機、壓縮機的軸承及其他有關(guān)部位的振動。（4）調(diào)整潤滑油壓力、油溫，使穩(wěn)定在正常運行值，潤滑油壓

38、力應(yīng)大于機組排出壓力0.15 0.30MPa。（5）精油過濾器的進出口潤滑油壓差不得大于0.1MPa。（6）機組啟動后，當(dāng)油溫高于35時，打開冷卻水閥門。（7） 機組潤滑油管線接頭等不得出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，機械密封的泄漏應(yīng)不大于每分鐘4滴。（8） 潤滑油進油溫度不得高于65 。（9）機組排出溫度不得高于llO 。10.3 驗收（1）機組連續(xù)運行24h后，各項技術(shù)指標達到設(shè)計要求值或滿足 生產(chǎn)需要。（2）設(shè)備達到完好標準。（3）檢修記錄齊全、準確。按規(guī)定辦理驗收手續(xù)。 11、日常維護v定時巡檢，嚴格控制進出口壓力、潤滑油壓力，油溫、排出溫度等主要操作指標，按時填寫操作記錄，并做到齊全、準確。 v定時檢查機組各部的振動情況及有無異常雜音。v定時檢查機組密封、潤滑油管線接頭、進出口閥門等泄漏點。v定時檢查壓縮機軸承及電機軸承有無異?，F(xiàn)象。v嚴格執(zhí)行設(shè)備潤滑管理制度。 12、常見故障與處理1、壓縮機不加載 原因（1）：氣管路上壓力超過額定負荷壓力，壓力調(diào)節(jié)器斷開 措施：不必采取措施，氣管路上的壓力低于壓力調(diào)節(jié)器加載（位）壓力時，壓縮機會自動加載。 原因（1）：氣管路上壓力超過額定負荷壓力，壓力調(diào)節(jié)器斷開 措施：