一、螺杆压缩机的工作原理
螺杆式压缩机汽缸内装有一对互相啮合的螺旋形阴阳转子,两转子都有几个凹形齿,两者互相反向旋转。转子之间和机壳与转子之间的间隙仅为5~10丝,主转子(又称阳转子或凸转子),通过由发动机或电动机驱动(多数为电动机驱动),另一转子(又称阴转子或凹转子)是由主转子通过喷油形成的油膜进行驱动,或由主转子端和凹转子端的同步齿轮驱动。所以驱动中没有金属接触(理论上)。转子的长度和直径决定压缩机排气量(流量)和排气压力,转子越长,压力越高;转子直径越大,流量越大。
螺旋转子凹槽经过吸气口时充满气体。当转子旋转时,转子凹槽被机壳壁封闭,形成压缩腔室,当转子凹槽封闭后,润滑油被喷入压缩腔室,起密封。冷却和润滑作用。当转子旋转压缩润滑剂+气体(简称油气混合物)时,压缩腔室容积减小,向排气口压缩油气混合物。当压缩腔室经过排气口时,油气混合物从压缩机排出,完成一个吸气——压缩——排气过程。螺杆机的每个转子由减摩轴承所支承,轴承由靠近转轴端部的端盖固定。进气端由滚柱轴承支承,排气端由一以对靠的贺锥滚柱支承通常是排气端的轴承使转子定位,也就是止推轴承,抵抗轴向推力,承受径向载荷,并提供必须的轴向运行最小间隙。
工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。随着转子旋转,每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。
1、吸气过程:
螺杆式的进气侧吸气口,必须设计的使压缩室可以充分吸气,而螺杆式空压机并无进气与排气阀组,进气只靠一调节阀的开启、关闭调节,当转子转动时,主副转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时,其空间最大,此时转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通,因在排气时齿沟之空气被全数排出,排气结束时,齿沟乃处于真空状态,当转到进气口时,外界空气即被吸入,沿轴向流入主副转子的齿沟内。螺杆式空压机维修提醒当空气充满整个齿沟时,转子之进气侧端面转离了机壳之进气口,在齿沟间的空气即被封闭。
2、封闭及输送过程:
主副两转子在吸气结束时,其主副转子齿峰会与机壳闭封,此时空气在齿沟内闭封不再外流,即[封闭过程]。两转子继续转动,其齿峰与齿沟在吸气端吻合,吻合面逐渐向排气端移动。
3、压缩及喷油过程:
在输送过程中,啮合面逐渐向排气端移动,亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小,齿沟内之气体逐渐被压缩,压力提高,此即[压缩过程]。而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。
4、排气过程:
当螺杆空压机维修中转子的啮合端面转到与机壳排气相通时,(此时压缩气体之压力最高)被压缩之气体开始排出,直至齿峰与齿沟的啮合面移至排气端面,此时两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空间为零,即完成(排气过程),在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长,其吸气过程又在进行。
二、螺杆压缩机的结构
油分离器
由以下条件确保油从制冷剂中分离出来:
1、油和气体不同的流速;
2、撞击壁面后流向油槽;
3、通过"雾化器组件"后被阻挡。
油过滤器
由压力降来显示清洁状态,正常压力降 3.5 则过滤器脏必须进行更换。
油加热器Oil heater
油加热器:加热器在停机期间以防止过量的制冷剂稀释到油中 ,在压缩机停机时应首先通电加热运行再开机。
油位
油位:可通过视镜观察,通常情况油位应在保持在视镜的 1/2 - 3/4 之间,在任何情况下,通过视镜都能观察到油位,长时间或过多的泡沫都表示油被制冷剂稀释。
吸气过滤器
用来消除介质中的杂质,以保护阀门及设备的正常使用。当流体进入置有一定规格滤网的滤筒后,其杂质被阻挡,而清洁的滤液则由过滤器出口排出。
止逆阀
停机以防止高压气体从冷凝器返回压缩机 防止反向压力对压缩机的冲击及由此造成转子的反转。
系统保护装置
1、排气温度监控:
缺油会引起排气温度的突然升高,电子保护模块能对排气温度进行监控。
2、压力差开关 HP/LP:
利用其通断能力来控制通断,以求保证设备在压力不正常的情况下能及时关闭保护设备。
3、油位控制 :
建议在这些应用场合(长的管道布置、冷凝器远距离布置)使用油位监控器来严格控制油位
制冷量控制
按照制冷量100-75-50-25%调节,滑块有4 个对应的位置,滑块直接与油压缸内移动的滑阀相连接,滑阀的位置由电磁阀控制滑阀的实际形状改变吸气口。
3、螺杆压缩机的分类
螺杆压缩机分为:开启式、半封闭式、全封闭式
3.1 全封闭式螺杆压缩机
机体采用高质量、低孔隙率的铸铁结构,热变形小;机体采用双层壁结构,内含排气通道,强度高,降噪效果好;机体内外受力基本平衡,无开启式、半封闭承受高压的风险;外壳为钢质结构,强度高,外形美观,重量较轻。采用立式结构,压缩机占地面积小,有利于冷水机组多机头布置;下轴承浸入油槽中,轴承润滑良好;转子轴向力较半封闭、开启式减少50%(排气侧电机轴的平衡作用);无卧式电机悬臂之风险,可靠性高;避免螺杆转子、滑阀、电机转子自重对配合精度的影响,提高可靠性;装配工艺性好。无油泵螺杆立式设计,使压缩机运行或停机时不会出现缺油。下部轴承整体浸泡在油槽内,上部轴承采用压差供油;对系统压差要求较低,有紧急情况下,轴承润滑保护功能,避免轴承缺油润滑,有利于过渡季节机组的开启。
缺点:采用排气冷却,电机在排气口,容易导致电机线圈烧毁;此外,出现故障时不能及时排除。
3.2 半封闭式螺杆压缩机
喷液冷却电机,电机工作温度低,寿命长;开式压缩机使用空气冷却电机,电机工作温度较高,影响电机寿命,机房工作环境差;使用排气冷却电机,则电机工作温度很高,电机寿命短。一般外置式油分体积较大,但效率很高;内置式油分与压缩机结合在一起,体积小,因此效果也相对差。二级油分分油效果可达99.999%,在各种工况下都能保证压缩机有良好的润滑。
但柱塞式半封闭螺杆压缩机通过齿轮传动增速,转速高(约12000转/分),磨损大,可靠性差。
3.3 开启式螺杆压缩机
开启式机组的优点是:
(1)压缩机与电动机分离,使压缩机的适用范围更广;
(2)同一台压缩机,可以使用不同制冷剂,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)可根据不同制冷剂和使用工况条件,配用不同容量的电动机。
开启式双螺杆压缩机
单螺杆运行示意图
开启式机组主要缺点有:
(1)轴封易泄漏,这也是用户经常维护的对象;
(2)配用的电动机高速旋转,气流噪声大,加上压缩机本身噪声也较大,影响环境;
(3)需要配置单独的油分离器、油冷却器等复杂的油系统部件,机组体积庞大,使用维护不便。
开启式螺杆压缩机
3.4 与其他压缩机对比
螺杆式制冷压缩机作为回转式制冷压缩机的一种,同时具有活塞式和动力式(速度式)两者的特点。
1)与往复活塞式制冷压缩机相比,螺杆式制冷压缩机具有转速高,重量轻,体积小,占地面积小以及排气脉动低等一系列优点。
2) 螺杆式制冷压缩机没有往复质量惯性力,动力平衡性能好,运转平稳,机座振动小,基础可作得较小。
3) 螺杆式制冷压缩机结构简单,机件数量少,没有像气阀、活塞环等易损件,它的主要摩擦件如转子、轴承等,强度和耐磨程度都比较高,而且润滑条件良好,因而机加工量少,材料消耗低,运行周期长,使用比较可靠,维修简单,有利于实现操纵自动化。
4) 与速度式压缩机相比,螺杆式压缩机具有强制输气的特点,即排气量几乎不受排气压力的影响,在小排气量时不发生喘振现象,在宽广的工况范围内,仍可保持较高的效率。
5) 采用了滑阀调节,可实现能量无级调节。
6) 螺杆压缩机对进液不敏感,可以采用喷油冷却,故在相同的压力比下,排温比活塞式低得多,因此单级压力比高。
7)没有余隙容积,因而容积效率高。
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