螺杆空压机工作原理及各个系统工作原理分析

一、主机/电机系统：

单螺杆空压机又称蜗杆空压机，单螺杆空压机的啮合副由一个6头螺杆和2个11齿的星轮构成。蜗杆同时与两个星轮啮合即使蜗杆受力平衡，又使排量增加一倍。我们通常说的螺杆式压缩机一般指双螺杆式压缩机。

螺杆式(即双螺杆)压缩机具有一对互相啮合、相反旋向的螺旋形齿的转子。其齿面凸起的转子称为阳转子，齿面凹下的转子称为阴转子。随着转子在机体内的旋转运动，使工作容积由于齿的侵入或脱开而不断发生变化，从而周期性地改变转子每对齿槽间的容积，来达到吸气、压缩和排气的目的。
主机是螺杆机的核心部件，任何品牌的螺杆机其主机结构和工作机理都是相近的。
(1)吸气过程

转子旋转时，阳转子的一个齿连续地脱离阴转子的一个齿槽，齿间容积逐渐扩大，并和吸气孔口连通，气体经吸气孔口进齿间容积，直到齿间容积达到最大值时，与吸气孔口断开，由齿与内壳体共同作用封闭齿间容积，吸气过程结束。值得注意的是，此时阳转子和阴转子的齿间容积彼此并不连通。
(2)压缩过程

转子继续旋转，在阴、阳转子齿间容积连通之前，阳转子齿间容积中的气体，受阴转子齿的侵入先行压缩；经某一转角后，阴、阳转子齿间容积连通，形成“V”字形的齿间容积对(基元容积)，随两转子齿的互相挤入，基元容积被逐渐推移，容积也逐渐缩小，实现气体的压缩过程。压缩过程直到基元容积与排气孔口相连通时为止。

(3)排气过程

由于转子旋转时基元容积不断缩小，将压缩后气体送到排气管，此过程一直延续到该容积最小时为止。

随着转子的连续旋转，上述吸气、压缩、排气过程循环进行，各基元容积依次陆续工作，构成了螺杆式制冷压缩机的工作循环。

从以上过程的分析可知，两转子转向互相迎合的一侧，即凸齿与凹齿彼此迎合嵌入的一侧，气体受压缩并形成较高压力，称为高压力区；相反，螺杆转向彼此相背离的一侧，即凸齿与凹齿彼此脱开的一侧，齿间容积在扩大形成较低压力，称为低压力区。此两区域借助于机壳、转子的接触线而隔开，可以粗略地认为两转子的轴线平面是高、低压力区的分界面。另外，由阴阳转子间啮合线构成的螺旋形通道使得基元容积内的气体边压缩边由吸气端向排气端作螺旋运动。螺杆式压缩机作为回转式压缩机的一种，在结构上具有离心式压缩机的特点，工作原理上则又属于容积式压缩机的范畴。

机壳：

由机体、吸气端座和排气端座组成，是压缩机的主要组成部分。机体是连接各零部件的中心部件，它为各零部件提供正确的装配位置，保证阴、阳转子在气缸内啮合，可靠地进行工作。其端面形状为∞形，这与两个啮合转子的外圆柱面相适应，使转子精确地装入机体内。在机体内壁面设有符合转子转角要求的径向吸气孔口，保证转子在旋转中顺利实现吸气过程。吸、排气端座是位于机体前后两端的密封连接件，它除作机体的端面密封外，更重要的是提供了阴、阳转子和支承转子的轴承装配位置。

转子：

实现变容式压缩的主要部件，由阴、阳转子组成。转子齿形是用高精度的专用机床、专用刀具加工而成，是压缩机的关键零件之一。转子型线常为单边非对称摆线——圆弧型线。阴、阳转子在结构上有以下两种方式：1. 阳转子与电动机联接为主动转子，传递转矩，同时、通过啮合关系带动阴转子(从动转子)旋转。

2. 阴、阳转子通过各自的从动齿轮与电机带动的主动齿轮啮合，传递转矩。

轴承：

轴承是支承阴、阳转子，并保证转子高速旋转的零件。其中电机端一般采用滚柱轴承，起支撑作用。其次，转子在旋转并压缩气体时，会产生轴向推力，为了克服这种轴向力，转子的另一端采用斜柱轴承，既克服转子旋转的轴向力，还承受径向力。
螺杆压缩机绝大部分采取喷油式润滑。通过润滑油与节支混合进入压缩机，随着介质的流动对机器进行润滑和密封。其优点如下：

1)降低排气温度。

2)减少工质泄漏，提高密封效果。

3)增强对零部件的润滑，提高零部件寿命。

4)对声波有吸收和阻尼作用，可以降低噪声。

5)冲洗掉机械杂质，减少磨损。

但由于喷油量较大，所以必须增设润滑油系统，压缩机出口也必须增设油气分离器，这将增大机组的体积和复杂性。同时，对于不允许污染的介质则不能采用这种方式。所以，也有部分螺杆压缩机机内是无油润滑。

采用无油润滑的压缩机对阴阳转子的啮合间隙、转子的刚度和质量以及整个机组的加工质量都要求较高。

电机系统：• 主机与电机连接－－－刚性• 传动方式－－－－－－齿轮

二、冷却/分离系统：

冷却系统是空气压缩机中非常重要的部分之一，因为空气被压缩后释放出大量的热，这些热量都要靠冷却系统作热交换后带走。冷却系统分风冷式和水冷式两大类。

（1）风冷式冷却系统风冷式冷却系统包含风扇和冷却器两大部件，冷却器采用铝制板翅式换热器，风扇将冷空气强制吹向冷却器，空气在流过冷却器散热翅片时，与压缩空气或润滑油做热交换，将热量带走，达到冷却压缩空气和冷却润滑油的效果。使用风冷型机组需注意：

1、冷空气的温度（基本等同于环境温度）很重要，不能过高，建议不超过40℃。

2、冷却器暴露于空气中，翅片上会沾上灰尘，如聚集灰尘太多，会严重影响冷却器换热效果。故应经常用压缩空气将翅片表面的灰尘吹干净。如情况严重无法吹干净时，必须用清洁剂清洗，清洗机组零部件时，严禁使用易燃易爆、易挥发的清洗剂。清洁时，可拆开冷却器支架侧面的盖板，使用手持风枪向上吹扫。

（2）水冷式冷却系统采用管壳式冷却器。一支为后部冷却器用来冷却压缩空气，另一支为油冷却器用于冷却喷入机体前的润滑油。这种冷却器是在管壳中平行排布许多薄壁换热铜管，水走铜管内，热油或热空气走铜管外，通过热交换后，水将油和空气的热量带走。水冷式冷却器对环境温度条件较不敏感，且较容易控制排气温度。但如果冷却水水质太差，则冷却器容易结垢阻塞，或被腐蚀，导致维护成本增加。甚至造成冷却器严重损坏而报废。建议冷却水至少应达到以下要求：

水压：需≥0.2MPa、≤0.5MPa、进口水温≤32 oC ,水量依机型不同而不同。

在水质较硬的地区，必须在循环水中加入水质软化剂，并定期换水。如水中杂质太多，必须在空压机冷却水进口管路上加装水过滤器。

 水冷式机组也会安装一个小型风扇，用于机箱内的散热。冷却系统包括空气冷却器（后冷却器）和油冷却器（前冷却器），它们都是通过电机上带的风扇冷却的。后冷却器特点：1.冷却离开机组的压缩空气。2.使得多达70% 的水含量至冷凝析出。

风冷式冷却系统：

油滤：
微米等级保护主机轴承保持系统干净作用:防止异物进入主机提高冷却剂寿命

断油电磁阀

1、当机组运转时     

确保向各供油点注油；

2、当机组停机时切断整个油路以免冷却剂从压缩机吸气口冒出.

止逆阀：防止反转以及停机时冷却油进入主机
油分离系统：

1. 将压缩空气从润滑油中分离出来。

2. 确保润滑油留在系统中。

3. 降低用户空气管道中的含油量
作用:1. 储存冷却剂。2. 初级分离。组成:1. 分离筒2. 油分离芯（2年更换1次）3. 回油管4. 最小压力阀
三、气调节系统：

最小压力阀：

1. 设置为在4.0 Bar时开启（4.2公斤）

2. 防止分离器受低压冲击，保持其压力

3. 有助于分离系统

4. 阻止管网压力在机组卸载或停机时进入冷却系统

四、控制电路系统：

进气蝶阀：作用:控制进气量。
保护系统：1. 主机高温保护---温度开关

2. 过流保护---------主电机热继电器1OL

3. 风扇电机热继电器2OL(M37)

4. 压力容器保护----安全阀
温度开关：

1. M250主机排气温度开关(1ATS)---119 °C

2. M250主机轴承温度开关(5TS)-----109 °C