空气系统知识

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1、空气系统知识-螺杆压缩机一、压缩机分类 压缩机，是用来压缩气体借以提高气体压力的机械。一、压缩机分类1、按工作原理分类 依据压缩机工作原理，分为容积式压缩机和动力式压缩机两大类。 容积式压缩机的工作原理，是直接通过改变气体容积来提高气体压力。 按主要零件的运行状态，容积式压缩机又被分为往复压缩机和回转压缩机。 以轴驱动的往复压缩机，主要分成（往复）活塞压缩机和隔膜压缩机。 自由活塞压缩机隶属于往复压缩机。 回转压缩机中有单轴回转压缩机、双轴或多轴回转压缩机。 单轴回转压缩机主要有：单螺杆压缩机、液环压缩机、滑片压缩机、回转（滚动）活塞或摇摆活塞压缩机。 双轴或多轴回转压缩机主要有：双螺杆压缩机

2、、双转子（罗茨）压缩机、齿式压缩机。 动力式压缩机又被称为速度式压缩机，其工作原理是将气体的动能转化为压力能。 动力式压缩机涵盖引射器在内，但以透平压缩机为主流。 透平压缩机亦称涡轮压缩机，旗下分为轴流压缩机、径流（离心）压缩机其他类型（轴流径流离心组合）压缩机。 2、按压缩介质分类用途气体工作压力/MPa（表压）用途气体工作压力/MPa（表压）化 学 工 业合成氨氮、氢混合气15，20，32，60石油炼制催化裂化裂解气0.95空气0.250.4空气3.5，7.0重整烃2.75氮气2.53.57.08.0脱硫氢7，11，16加氢精致氢2.63.6，79氨气1.5，3.515，32合成尿素二氧化

3、碳15，.20采油钻井空气8合成甲醇氮、氢、氧二氧化碳5，32油田注气二氧化碳，空气513气体输送气态管道输送甲烷79制取乙烯、丙烯裂解气乙烯气丙烯气3.7多种成分烃1.6，2.5，41.9城市煤气0.3，0.51.8气态装瓶甲烷、稀有气体22，24高压聚乙烯乙烯一次1525氧、氮15二次150，320二氧化碳78氯乙烯乙烯、氧1.0乙炔2.1合成气0.5丙烷1.6丙烯腈丙烯气2.0氨1.5生成气0.2氯1.21.5合成橡胶丙烯气2.0气体分离气体分离空气0.50.8生成气1.62.5，22合成纤维乙炔1.2焦炉气氢分焦炉气1.2空气0.351.2制冷空调、冷冻氟里昂0.81.8二氧化碳0.4

4、冷藏氨0.81.4正丁醛合成气3空气动力水压机空气15，35空气（脱钴）3风力器械空气0.71.2醋酸乙烯乙烯、氧0.60.8仪表控制空气0.40.6车辆制动空气0.40.6喷涂、喷雾空气0.10.3内燃机启动空气3.03.5武器系统空气150300注：油气田的天然气回注用压缩机，工作压力35MPa70MPa。3、按压缩级数/段数分类 单级压缩机气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩的压缩机。 两级压缩机气体顺序通过两次工作腔或叶轮压缩的压缩机。 多级压缩机气体顺序通过多次工作腔或叶轮压缩的压缩机，相应通过几次便是几级压缩机。二、压缩机工作原理 离心式压缩机是由电动机带动，当叶轮高速旋转时，叶轮带动叶

5、片间的气体一道旋转，在离心力的作用下，其压力和速度都得到提高，在从一级压向另一级的过程中，由于气体在蜗壳流道中一部分速度能转化为压力能，进一步提高了气体的压力，这样经过一级又一级涡轮的增压作用，气体以较大的压强最后经与涡轮相连的压出管向外排出。 往复活塞压缩机工作原理：当曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压

6、力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。 双螺杆压缩机工作原理：双螺杆压缩机的工作容积是由一对相互平行放置且相互啮合的转子的齿槽与包容这对转子的机壳组成。在机器运转时转子的齿互相插入对方齿槽，且随着转子的旋转插入对方齿槽的齿向排气端移动，使被对方齿所封闭的容积逐步缩小，压力逐渐提高，直到达到所要求的压力时，此齿槽方与排气口相通，实现了排气。 单螺杆压缩机工作原理：一个六条螺旋凹槽的螺杆，两侧配一对平面星轮构成工作腔。气体通过吸气口进

7、入转子齿槽，随着转子的转动，星轮依次进入与转子齿槽啮合的状态，气体随即便被吸入由转子齿槽面、机壳及星轮齿面所形成的密闭空间，即压缩腔。随着转子的旋转，这种压缩腔的体积便不断减小，即其中气体随之被压缩，直到该压缩腔的前沿转至排气口。压缩腔前沿转至排气口后便开始排气，直到压缩腔完全通过排气口，完成一个工作循环。三、单螺杆压缩机与其他压缩机的比较序号比较项目单螺杆压缩机双螺杆压缩机往复活塞式压缩机1力的平衡 气体压力产生的径向、轴向力自动平衡气体压力产生的径向力无法平衡，轴向力须由平衡活塞平衡曲轴旋转时产生大的惯性力，活塞运动时滑动速度变化大2驱动方式与电机直联与电机直联或加带轮，转速较高时须加增速

8、齿轮加带轮，很少与电动机直联3效率中速（3000r/min）时效率高，直联，比功率约为5.35.9kW/（m3min-1）高速（30007000r/min）时效率高，加增速齿轮，比功率约为6.06.6kW/（m3min-1）低速（6001500r/min），摩擦副多，效率较低，比功率约为7.28.2kW/（m3min-1）4噪声、振动力平衡性好、振动小、噪声低，一般为6068dB（A）力平衡性差，二金属螺杆啮合时有高频噪声6478dB（A）振动大，需用基础固定，低频噪声80dB（A）以上5耐久性径、轴向力完全平衡，轴承寿命长，轴承寿命10万h二转子负荷大，轴承寿命短，一般为80001.8万h摩

9、擦部位多，机械损耗大，阀片、活塞环等易损件寿命为30006000h6装配性零配件少，可独立装配、调整后进入总装转子轴承负荷大，结构复杂，装配、调整时需专门工场部件多，一般需在总装时进行现场调整7维修性主机机壳采用整体结构后，星轮侧有大窗口，维修方便更换轴承时须打开机壳，工作量大易损件更换频繁，拆卸工作量大，维修困难8体积体积最小，箱式隔声包装的结构紧凑，维修容易主机体积小，但驱动装置的空间被分隔体积、重量都较大，振动大，需要基础加以固定螺杆压缩机技术讲座1-2 螺杆压缩机技术讲座1-21.双螺杆压缩机基本工作原理1.1 结构 阴螺杆(阴转子)气缸(57个齿槽) 阳螺杆(阳转子)活塞(46个齿,

10、个别3齿)1.2 工作原理 图1-1 双螺杆压缩机结构与工作原理示意图2.基本要素之一齿形型线 2.1 基本型线 圆弧型线： 纵向密封线最短;无封闭容积; 泄漏三角面积最大 摆线圆弧型线：纵向密封线最长;封闭容积最大;无泄漏三角形 图2-1 圆弧型线 图2-2 摆线圆弧型线 2.2 型线基本要求纵向密封线最短，泄漏三角面积最小，封闭容积最小 2.2 接触线比较 (a) 摆线圆弧型线(b) 圆弧型线 图2-3 接触线比较示意图 2.3 泄漏三角形形成与比较 摆线圆弧型线 圆弧型线图2-4 泄漏三角形形成过程2.4 楔形封闭容积 图2-5 楔形封闭容积2.5 各种修正齿形型线追求泄漏量最小 图2-

11、5 X齿形型线结构 图2-6 Sigma齿形型线结构2.6 各种修正齿形型线追求泄漏量最小图2-7 日立56U齿形图2-8 CKBK不对称齿形 图2-9 GHH齿形型线结构3.基本要素之二齿数典型齿数 4：6 新发展 5：6 趋势 6：7希望一转中有更多排量(工作容积)希望每个齿槽中工作时间缩短，使泄漏量减少表3-1 几种齿形的面积利用率 Cn=F/Dm4.排气孔口开设位置 图4-1 排气孔口开设位置对功耗的影响pd=psf(q) 强制排气(pd- 或+) 图4-2 欠压缩与过压缩及两种情况对功耗影响图5.提高精度，减少间隙5.1 齿间间隙：型线精度，齿的分度误差，轴承精度，轴承孔与端盖的垂直

12、度等决定表5-1 喷油螺杆压缩机法面间隙参考值(mm)表5-2 干螺杆压缩机法面间隙参考值(mm)周向间隙：壳体孔的精度，两孔平行度例1，某公司减少齿间间隙效率明显提高;例2，某公司4:6齿，因精度高而比功率很小;例3，某公司圆弧型线反比摆线圆弧好6.喷液内冷却喷油优点：=715，排温e单级达120比功率消耗接近往复式，达5.4 kW/m3/min喷油量满足润滑、冷却、密封的要求，不同机器、不同环境应为不同值喷入温度缺点：油压缩要消耗功油冷却要消耗功油的乳化会消耗润滑油喷水水的泵功冷却省功7.螺杆压缩机转速表7-1 螺杆齿顶最佳圆周速度 图7-1 螺杆压缩机能量损失 和最佳无因次速度 与圆周速度的关系8.螺杆压缩机调节 进气节流或截断 滑阀，见图8-1 变频 图8-1 滑阀位置与负荷的关系9.单螺杆压缩机 结构 工作原理 图9-1 单螺杆压缩机结构与工作原理示意图10.两种螺杆压缩机比较10.1 可靠性 （a） 双螺杆（b）单螺杆 图10-1 转子纵向与横向作用力示意图 单层壁结构机体 双层壁结构机体 单螺杆机壳单螺杆转子与星轮 图10-2 双螺杆机壳 图10-3 单螺杆机壳与转子星轮10.3经济性能耗 表10-1 单、双螺杆压缩机性能与结构比较表