螺杆式空气压缩机的基本工作原理

螺杆式空气压缩机的基本工作原理

螺杆式压缩机是一种应用广泛的旋转式压缩机，属于体积式压缩机。它具有压力低、流量大的操作特点。在石化生产中，常用于天然气集输、燃料气增压、冷冻、压缩(丙烷/丁烷)、火炬气体压缩和空气压缩。螺杆式压缩机常用于无油螺杆式压缩机和喷油螺杆式压缩机。无油螺杆式压缩机通常用于排气量为3~1000m3/min、排气压力小于1.0mpa的情况下。
螺杆式压缩机与往复式压缩机相比具有以下特点：
1)结构简单，运动部件少，无往复式压缩机气阀、活塞环、填料密封等部件，维护简单，成本低，使用寿命长；
2)减少或消除气流脉动；
3)能适应压缩湿气和含液滴的气体；
4)在冷却润滑剂连续流动的情况下，允许的单级压力(高达20~30)，排气温度较低；
5)由于没有往复惯性力，可以在高转数和高压比下工作，尤其是喷油或喷液的螺杆式压缩机。由于压缩气体的冷却效果优于往复式压缩机的外部冷却，充分利用了功率；
6)转子线复杂，加工要求高，不适用于高压压缩机。特别是为了降低内部温度的升高，干式螺杆压缩机必须使用增速齿轮来增加转数，因此机械损失大，运行中气流噪声大。
01螺杆压缩机的分类和基本结构。
螺杆压缩机可分为干式（无油润滑）螺杆压缩机和湿式（喷油或喷油）螺杆压缩机。干式（无油润滑）螺杆压缩机（图1）通常使用同步齿轮，以确保转子之间必不可少的间隙。干式螺杆压缩机中阳转子（主动转子）通过同步齿轮驱动阴转子（从动转子），转子啮合过程中不接触，通过一对具有一定间隙的螺钉高速旋转，达到密封气体和压缩气体的目的。干式螺杆压缩机的气缸配有冷却水套，用于冷却压缩气体。其基本结构包括气缸、阴转子、阳转子、同步齿轮、轴承、密封装置和气体量调节装置。
图1无油润滑螺杆式压缩机。
1-阴螺杆；2-阳螺杆；3-啮合齿轮；4-外壳；5-联轴器。
喷油螺杆制冷压缩机的基本结构如图2所示。
图2中常见的喷油螺杆制冷压缩机基本结构。
1-身体；2-阴，阳转子；3-吸气端座；4-平衡活塞；5-滑阀；6-排气端座；7-主轴承；8-径向止推轴承；9-轴封；10-联轴器。
喷油螺杆压缩机通常没有同步齿轮，阳转子直接驱动阴转子，通过喷射润滑油在转子之间形成油膜，起到密封、润滑和冷却的作用。
喷射螺杆压缩机通过喷射制冷剂或喷水起到冷却和密封的作用。它改变了简单的喷油量（喷油量甚至高达机器体积排量的1%），必须增加巨大的油处理和回收系统。然而，喷雾不应完全取代喷油。制冷剂无法替代油的润滑效果。
02螺杆式压缩机的工作原理。
通常，螺杆式压缩机的主动转子节圆外有凸齿，从动转子节圆内有凹齿。如果将阳转子的齿视为活塞，则阴转子的齿槽视为气缸（齿槽与机体内的圆柱面和端壁共同构成的工作体积称为基元体积），这就像活塞式压缩机的工作过程一样。随着一对螺杆的旋转和啮合，转子的基元体积因阴阳转子的相继入侵而发生变化。吸气端设置同步齿轮，由厚齿和薄齿组成。通过调整厚齿和薄齿的相对位置，可以调整阴阳转子之间的啮合间隙，保证阴阳转子即使反转也不接触，减少磨损，提高使用寿命。如图3所示，螺杆式压缩机的工作原理。
图3螺杆式压缩机的工作原理。
螺杆式压缩机的吸入和排气口位于身体两端，呈对角线布置。气体通过吸入口进入基元体积对（阴阳转子各有一个基元体积，形成一对基元体积）。由于转子的旋转运动，转子的齿不断与另一个转子的齿槽分离，齿槽的空间体积不断增加，直到最大，如图3（a）所示。基元体积与吸入口分离，并开始压缩。在压缩过程中，基元体积逐渐向移，体积逐渐减小，气体压缩，如图3（b）所示。转子继续旋转，在特定位置（根据工作条件确定的压力比获得的角位置或螺钉长度），基元体积与排气口连接，压缩结束，如图3（c）所示。排气过程如图3（d）所示，直至气体排出。由于空间接触线的分割，基元体积在吸入端再次吸入，然后压缩，排气。