螺杆空气压缩机毕业设计

毕业设计说明书螺杆空气压缩机班 级： 学号： 姓 名： 软件学院学 院： 软件工程专 业： 郑军 郭平英指导教师： 2014年 6 月螺杆空气压缩机摘 要随着煤矿现代化的发展、矿山设备不断更新、不断进步，可靠性、易操作性、可监视性、易维护性等已是最基本的要求，因此，应在了解螺杆式空气机机理与构造的基础上，合理的对空气压缩机进行调节，并寻求更加安全，靠的检测和控制新技术、新方法，不断提升煤矿的安全化水平。空气压缩机是煤矿井下掘进和锚喷直呼等作业的动力气源，螺杆空压机的主要工作方式为启动、停止、加载、卸载，其进气设置加载阀，通过加载电磁阀来控制入口阀门的开关。空压机运行时，若排气压力低于设定目标压力的下限，则空压机控制器使加载电磁阀得电，将入口阀门打开，空压机处于满负荷加载状态；若排气压力高于设定目标压力的上限，则空压机控制器命令加载电磁阀失电，从而将入口阀门关闭，空压机处于无负荷卸载状态，此时空压机实际为空转运行。本论文根据查找资料掌握空气压缩机的相关基本知识，详述矿用螺杆式空气压缩机的特点，分析其加工工艺，对其性能进行测试分析，完成矿用螺杆式空气压缩机的相关及边缘常识，最后得出结论：螺杆空气压缩机具有优越而且可靠的性能，经济效益好，发展前景好，值得推广应用。关键字：螺杆空压机，安全化水平，电磁阀，满负荷，无负荷1Screw air compressorAbstractWith the development of modernization of coal mine, the mine equipment constantly updated, constantly progress, reliability, operability, can monitor, easy maintenance and so on is the most basic requirements, therefore, should be know the mechanism and structure of screw type air machine, on the basis of the reasonable adjustment of air compressor, and seek more secure, by new technology, new methods of detection and control, continuously raising the level of safety in coal mine. Air compressor is the coal mine excavation and the shotcreting call operations such as power source, the main works of the screw air compressor start, stop, loading, unloading, its inlet setting load valve, by loading the electromagnetic valve to control the inlet valve of the switch. Air compressor during, if the exhaust pressure is lower than the lower limit of goal setting pressure and air compressor controller make load electrical solenoid valve, open the inlet valve, air compressor in full load condition; If the exhaust pressure is higher than the set goals of ceiling, the air compressor load controller command electromagnetic valve, losing electricity to inlet valve closed, air compressor in the no-load discharge state, the press of time and space for idling actual operation.This paper according to the master air compressor of the relevant basic knowledge, finding out information about the characteristics of the mine screw air compressor, analyzes its process technology, testing its performance analysis, relevant completed mine screw air compressor and edge of common sense, and finally draw the conclusion: screw air compressor are excellent and reliable performance, good economic benefit and good development prospects, is worthy of popularization and application.Keywords: screw air compressor, the level of safety, electromagnetic valve, full load conditionand no-load中北大学2014届毕业设计说明书目 录1 绪论11.1 引言11.2 螺杆式空气压缩机的发展历史11.3 螺杆式空气压缩机的工作原理11.4 空气压缩机的特点、原理和结构21.5 轴封52 矿用螺杆式空气压缩机的特点82.1 矿用螺杆压缩机与双螺杆压缩机的比较82.1.1 单机容量大，无余隙容积82.1.2 结构合理，具有理想的力平衡性82.1.3 主机寿命长92.1.4 维护简便，易损件少92.2 矿用螺杆式空气压缩机的主要特点92.2.1 高效、节能、稳定92.2.2 出色的环保设计102.2.3 完善的综合保护功能102.2.4 全电脑自动控制102.2.5 维护量小，运行费用低103 矿用螺杆式空气压缩机的加工工艺113.1 矿用螺杆式空气压缩机的加工113.2 上海屹能矿用螺杆式空气压缩机113.2.1 德国GHH-RAND原装进口螺杆主机113.2.2 液晶智能控制系统113.2.3 油分离系统113.2.4 板翅翅式冷却器通过强制排风113.2.5 外形结构113.2.6 隔音系统11第 1 页 共 35 页第 页 共 页3.2.7 电动机123.2.8 油过滤器123.3 空压机术语和相关知识123.3.1 压力：压缩机行业中所指的压力指的是压强（P）123.3.2 标称流量：标称流量在我国又被称为排气量或铭牌流量123.3.3 气体含油量133.3.4 比功率133.3.5 电气和其他名词术语133.3.6 露点温度143.4 螺杆式空气压缩机转子的加工流程144 矿用空气压缩机性能测试分析194.1 设备性能分析194.1.1 排气效率的分析194.1.2 比功率的分析194.2 性能下降原因及判断194.2.1 漏气194.2.2 冷却效果差194.2.3 吸、排气系统阻力过大204.2.4 润滑效果不好204.2.5 余隙容积不合理204.2.6 总结205 矿用螺杆式空气压缩机的相关及边缘常识215.1 用户最关心的问题215.2 储气罐225.3 螺杆机油的作用235.4 空压机空气流程245.5 空压机的机油流程245.6 空压机电缆选型及电路连接注意事项255.7 空压机冷却用风量和压缩用风量25第 1 页 共 35 页第 页 共 页5.8 矿用螺杆机国内拼装厂、组装厂、制造厂现状255.9 阿特拉斯250kw空压机265.10 美国复盛250kw空压机266 结论27参 考 文 献28致 谢29第 1 页 共 29 页1 绪论1.1 引言目前，我国矿山常用的空气压缩机多为往复式活塞型空压机，而回转式螺杆型空压机的使用则较少。究其原因，主要有以下几点：活塞式空压机生产成本低、价格便宜。长期使用积累了一定的经验，培养了一支熟练的使用、维修队伍。螺杆式空气压缩机制造难度大，价格高，用户一次性投资大。对螺杆式空压机的性能、特点不太了解。然而，长期使用的惯性，使我们忽略了活塞式空压机的诸多缺点：如体积大、占地面积大、机组重量大、噪音大、维修工作量大、操作复杂、运行费用高等问题。随着科学技术的发展，性能优越的螺杆式空压机一能在国内批量生产，其生产成本的降低使得它的应用前景越来越广阔，并逐渐应用于工厂、矿山。螺杆式空压机具有活塞式空压机不可比拟的优点：如重量轻、体积小、占地面积小、噪音低、自动化程度高、维护量小、运行费用低等。在矿山推广使用，有着极其重要的现实意义。1.2 螺杆式空气压缩机的发展历史螺杆式空气压缩机是由瑞典阿尔夫里斯霍尔姆在1934年首先提出的，第一台样机由瑞典SRM公司制造出来1。1960年法国辛麦恩(B.Zimmern)提出了单螺杆压缩机的构想1，并获得专利，1961年制出第一台样机，同年又研制成功喷油螺杆制冷压缩机和螺杆工艺压缩机，70年代初期由法国标致汽车公司正式生产投放市场。70年代末期，荷兰、英国和日本等国家先后开发生产制冷、空调用单螺杆压缩机，其形式有开启式和半封闭式两种。80年代末又推进技术，发展制造出石油、化工、矿山等行业用的压缩各种气体(包括空气、易燃易爆及有毒气体)的单螺杆压缩机。目前世界上已有英、法、美、日、荷兰等国家的厂商可以生产出不同规格单螺杆压缩机。进入21世纪的这14年，螺杆式空压机的各种新技术不断出现，加工精度不断提高，而且辅助设备也日趋完善。当然我国的螺杆式空气压缩机近年来也已获得了很大的发展，如无锡压缩股份有限公司已能批量生产不同规格、多品种的螺杆式空气压缩机，顺德市正力精密机械有限公司已能生产出长寿节能单螺杆式空气压缩机。1.3 螺杆式空气压缩机的工作原理活塞式空气压缩机的工作室由一个有一活塞在其内做往复运动的气缸岁组成，对于螺杆式压缩机，其工作室则由一对斜齿的转子副的齿槽所组成。转子副在与它精密配合的壳体内转动，此时转子副齿面的互相接触所组成的接触线沿轴向方向运动。如果利用壳体在两端及海外周的表面把槽空间封闭，当转子转动时，在齿槽间输送的气体容积变小，理论上可将气体压缩至任意高的压力2。1.4 空气压缩机的特点、原理和结构1.特点随着社会的进步和发展，对压缩空气的需求的地方也越来越多。尤其是螺杆式空气压缩机，以其独特的优点在使用中使用所占比例也越来越大。就气体压力提高的原理而言，螺杆压缩机与活塞压缩机相同，都属于容积式压缩机。就主要部件的活动形式而言，友与透平压缩机相似。所以螺杆压缩机同时兼有上述两种压缩机的特点。（1）螺杆压缩机的优点：它是容积式压缩机的一种，其理论排气量与各工作部件的运动速度，尤其是与转子的转速成正比关系，压缩机主要参数-压力和排气量的变化互不影响。1） 故障少、维修简单、使用寿命长。2） 由于呈连续单向旋转，没有往复运动，惯性力小，因此转速高、运转可靠、无振动。3） 对一组阴阳转子的齿形空间而言，随着啮合点沿轴向往前移动，其一侧进行压缩或排出而容积减小，另一侧空间容积就增大，进行下一个吸入过程。再加上回转数高，齿数较多，因此压缩作用是完全连续的，吸气和排气没有往复式的压缩机脉动现象，也没有离心空压机的喘振现象。4） 由于螺杆式压缩机属于容积式压缩机，因此压力上升不受转速的影响。只要转子旋转一周，就能达到预定的压缩比。另外它和离心式空压机亦不相同，它的加压过程和气体的比重无关。5） 螺杆式压缩机加压是依靠两个转子不接触的旋转，因此它能适应压缩湿气体以及含液滴的气体。6） 螺杆压缩机可以用滑阀在100%-10%的范围内连续比例的控制能量。滑阀安装在两个转子之间的机壳上，可以前后移动，通过滑阀可以控制进气量在100%-10%范围内变化，不影响压缩比，不影响转速，能在较大的范围内比较理想的控制载荷。7） 由于阴阳转子之间、转子与外壳之间不存在固体接触引起的摩擦。因此，螺杆式压缩机除适用于无油润滑外，还适用于输送不被润滑油污染的场合。8） 螺杆式压缩机尺寸小，质量轻，容易安装，设备基础小而简单，因此一次基础建设投资省。同时，一般采用螺敢式压缩机的装置都不需要备机。（2）螺杆式空压机的缺点：1） 造价高。螺杆压缩机的转子齿面是一个空间曲面，需利用特制的刀具，在价格昂贵的专用设备上进行加工。另外，对螺杆压缩机汽缸的加工精度也有较高的要求，所以螺杆压缩机的造价较高。2） 不能用于高压场合。螺杆式压缩机制造工艺要求高，不适用于高压压缩机用。同时，在使用螺杆压缩机时，应特别注意按规定方向旋转，不可使之反转3。由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆压缩机只能适用与中、低压范围，排气压力一般不超过4.5MPa。3） 不能制成微型。螺杆压缩机依靠间隙密封气体，目前一般只有容积流量大于0.2m/min时，螺杆压缩机才具有优越的性能。4） 由于运动部件必不可少的间隙，泄漏大，效率较低。同时，在螺杆式无油润滑压缩机上，为了保证转子间的间隙，必须用同步齿轮，为了减小内部温度的上升，必须用增速齿轮来提高其转速，因此机械损失大、噪音较大，同时还要装设管道消音器。2.螺杆压缩机的原理螺杆压缩机的主要部件是一对阴阳转子，两个转子是具有不同齿数的螺旋齿相互啮合的，啮合点（密封线）随着转子的回转而移动。旋转时，使处于转子齿槽之间的气体不断产生周期性的容积变化，且沿着转子轴线由吸入侧输送至压出侧，实现吸入、压缩和排气的全部过程，不需要往复式压缩机那样的余隙容积。螺杆间存在一定的间隙。具体的工作原理4吸气过程、压缩过程和排气过程如下：1）吸气过程初时气体经压缩机外壳一端的进气孔口分别进入阴、阳螺杆齿间容积，随着转子的回转，这两个齿间容积各自不断扩大。当这两个容积达到最大值时，齿间容积和吸气孔口断开，吸气过程结束。（注意，此时阴、阳转子的齿间容积彼此并未连通）。2）压缩过程转子继续回转，在阴阳螺杆齿间容积连通之前，阳转子齿间容积中之气体受阴螺杆齿的侵入先行压缩经某一转角后，阴、阳螺杆齿间容积连通（以后将此连通的阴阳螺杆齿间容积称为齿间容积对），呈V字形的齿间容积对，因齿的相互挤入其容积值逐渐减小，实现气体的压缩过程，直到该齿容积对与外壳上另一端的排气口相连通时为止。3）排气过程在齿间容积对与排气孔口连通后，排气过程即行开始。由于转子回转事故容积的不断缩小，将压缩后具有一定压力的气体送至排气接管，此一过程一直延续到该容积对达到最小时为止。随着转子的继续回转，上述过程重复进行。在螺杆压缩机中，阴、阳螺杆转向相互迎合一侧时，气体受到压缩，这一侧面称为高压力区；相反，螺杆转向彼此背离的一侧面，齿间容积在扩大并处在吸气阶段，称为低压力区。两转子轴线所在平面是高、低压力区的分界面。3.螺杆压缩机结构1）螺杆式压缩机是容积式压缩机的一种，它的主要结构是由壳体（汽缸和港盖）与机壳内一对阴阳转子所组成。发动机通过连轴节与压缩机的主转子-阳转子连接，在压缩机的外壳一端有进气孔，另一端有排气孔以及密封组件。2）螺杆式压缩机有转子端齿形和不对称形线两种，气体的冷却方式有直接向气体内喷油以及机壳水套内用循环水冷却，油的冷却也有水冷和风冷两种。螺杆式无油润滑亦称干式螺杆压缩机，其结构与易蒸发的液体（如水）对空气进行内部冷却的压缩机相似，但压缩和提供的是无油的气体。阳转子是凸形齿，阴转子是凹形齿，压缩机通常是通过阳转子来驱动。3）在转子螺旋部分的端面上，以及顶圆上设有附加的密封肋，这种密封肋或者与转子成一体，或者锒嵌在铣制的窄槽内。螺杆式无油润滑压缩机的转子通常制作成空心的，其内充满冷却油。从结构上看，转子可以与螺旋部分制作成一个整体的部件，或者组装件，即螺旋部分和轴分别用不同的材料制造。转子通常用各种牌号的刚制造，壳体多半用铸铁制造。转子直径在250mm以下的螺杆式无油润滑压缩机，其壳体通常在吸入侧有一垂直剖分面。对于大型无油润滑压缩机的壳体，除了垂直剖分面以外，在转子平面上还有水平剖分面。4）螺杆式无油润滑压缩机的壳体都有冷却水套。无水冷的压缩机，无论是无油润滑还是喷油润滑，其壳体的表面都有肋棱，这些肋棱不仅使壳体有一定的刚性，而且还可以改善向周围介质的散热。1.5 轴封1. 无油螺杆压缩机轴封在无油螺杆压缩机中，压缩过程是在一个完全无油的环境中进行的，这就要求在压缩机的润滑区与气体区之间设置可靠的轴封。轴封不仅需要能在高圆周速度之下有效的工作，并且必须有一定的弹性，以适应采用滑动推力轴承时转子可能产生的轴向移动。另外，轴封的材料还必须能耐压缩机所压缩气体的化学腐蚀。目前，无油螺杆压缩机的轴封主要有石墨环式、迷宫式和机械式三种。石墨环式轴封的密封环由摩擦系数较低的石墨制成，由于石墨具有良好的自润滑性，即使石墨环与轴颈接触也无妨碍。为了保证强度和使环孔的热膨胀率与转子轴材料的热膨胀率相同，在密封环上往往还装有钢制支撑环。这样，就可使密封环和轴之间的间隙很小，以达到好的密封效果，并且在一个宽的工作温度范围内也可正常工作。石墨环式轴封采用环状波纹弹簧，把密封环压向密封表面，以防止气体经石墨环的两侧面泄漏。当轴的旋转中心发生变化时，借助于环孔和弹簧的作用，密封环也移动到新的位置并保持在这一位置，从而防止了磨损现象的产生。气体经石墨环式轴封的泄漏量与间隙值、压差、密封环数目等有密切的关系。除了高压场合以外，通过四道轴封环联合作用的气体泄漏量将减少0.4%。当然，如果向轴封内充入气体，压缩机的气体泄漏量将为零。在迷宫式轴封中，密封齿和密封面之间有很小的间隙，并形成曲折的流道，使气体从高压侧向低压侧流动产生很大的阻力，以阻止气体的泄漏。密封齿可以做在轴上，与轴一起转动，也可以做成具有内密封齿的密封环，固定在机体上。多数情况下，密封齿是加工在与轴固定的一个轴套上，当密封齿损坏时便于更换。在无油螺杆压缩机中，无论采用石墨环式轴封还是迷宫式轴封，密封单元之间的引气孔都可以有多种选择方案5。如果被压缩气体可以漏入大气，例如空气、氮气或二氧化碳等，则所以密封单元可以联系布置，只是最后一个通向大气。如果被压缩气体有毒、易燃、易爆或十分贵重，则可将泄漏的气体引回至吸气管。有时还可用压力稍高于压缩机内气体压力的惰性气体充入轴封内，以阻止高压气体向外界泄漏。当无油螺杆压缩机的转速较低时，还可以采用有油润滑的机械密封。这种轴封工作可靠、密封性好。然而，这种轴封需要少量的润滑油流过密封表面，这些润滑油可能会混入所压缩的气体中。如果所压缩气体不允许有这种少量的污染，则需要在轴封和压缩机腔之间开一个泄油槽。应当注意的是，在无油螺杆压缩机的工作转速下，采用有油润滑的机械密封时，所消耗的功是比较到的。在许多场合，单个轴封的摩擦功耗就可以达到数千瓦。而无油螺杆压缩机中，要采用四个轴封，因而必须考虑轴封的功耗这一因素。值得注意的是，虽然无油螺杆压缩机对被压缩气体中带有液体不敏感，但如果有大量的液体长时间进入无油螺杆压缩机，则唯一需要注意的地方就是轴封。许多轴封都不是为液体而设计的，在液体存在的情况下，轴封会与轴意趣旋转，产生磨损。并且，液体也会顺着轴与轴封间的间隙流入到润滑区域，破坏润滑油的、特性，影响轴承及齿轮的正常润滑。2喷油螺杆压缩机轴封喷油螺杆压缩机中有两种不同的轴封：与压缩腔紧邻的转子轴段的轴封，特别是在排气端，这种轴封更为重要；伸出压缩机端盖外的轴段也必须有轴封，以与大气隔开。由于压缩介质和允许工况的不同，喷油螺杆空气压缩机的轴封与螺杆制冷和工艺压缩机的轴封有很大的不同。喷油螺杆空气压缩机大都采用滚动轴封，为了防止压缩腔的气体通过转子轴向外泄漏，必须在排气端的转子工作段与轴承之间家一个轴封。这种轴封可以做得非常简单，只要在与轴颈相应的机体处开设特定的油槽，通入具有一定压力的密封油，即可达到有效的轴向密封。这种轴封的轴向长度要尽量短，以使轴承尽量靠近转子的工作吨，提高转子的刚性。在螺杆压缩机正常工作时，吸入端的转子工作段与轴承之间几乎没有压差，当利用吸气节流的方式调节压缩机的气量时，此处也仅有可能会有噎嗝大气压力的压差。所以，在吸气端的转子工作段与轴承之间，只用间隙密封就能满足要求，没有必要在提供密封油。喷油螺杆空气压缩机转子的外伸轴通常都设计在吸气侧，只要在利用吸气节流的方式调节压缩机的气量时，外伸轴上的轴封两侧才可能会有一个大气压力的压差。但由于此处的轴封必须防止润滑油漏出和未过滤空气的漏入，故在小型空压机中，通常采用简单的唇行密封。在大中型空压机中，往往采用有油润滑机械密封。同喷油螺杆空气压缩机相比，喷油螺杆制冷和工艺压缩机与带器之间的密封就复杂多了。主要原因在于：压缩机内要密封的不是空气，而有可能是有毒的或易燃气体，并且通常都很贵重；它可能不允许被从外面漏入的空气污染或冲淡；轴封一侧的压缩机内压力可能是不同程度的真空，也有可能是达1MPa的高压，并且停机时需要密封的压力可能会更高。所以。在喷油螺杆制冷和工艺压缩机的转子外伸轴处，通常都采用负责的面接触式机械密封，主要有弹簧式和波纹管式两种，并且需向此轴封处供以高于压缩机内部压力的润滑油，以保证在密封面上形成稳定的油膜。值得注意的是，轴封中有关零部件的材料要能耐压缩气体的腐蚀。2 矿用螺杆式空气压缩机的特点2.1 矿用螺杆压缩机与双螺杆压缩机的比较由技术概况可知，蜗杆压缩机除具备双螺杆回转式压缩机结构简单、紧凑、单位容积利用率高和无气阀组件等特点外，因其星轮对称地配置于蜗杆的两侧，还具有下列双螺杆压缩机所无法比拟的独特优点。2.1.1 单机容量大，无余隙容积从蜗杆主机上看，单螺杆上开有6个螺槽，由两个星轮将各螺槽分隔成上下两个空间，各自实现吸气、压缩、排气过程，而且是同步进行的，这是双螺杆压缩机无法做到的，也是在气流脉动，气流噪声方面无法比拟的地方。由于两种型式的空压机转速可以完全相同，放在相同的转速下进行分析对比。由于蜗杆压缩机运行时，蜗杆每转一周，每一个蜗杆槽均工作两次（双作用），使蜗杆空间得到充分利用，因此与双螺杆压缩机相比，两者结构尺寸相同时，蜗杆压缩机排气量较大；而当两者排气量相同时，则蜗杆压缩机结构尺寸较小。如以每分钟2970转（2970R/MIN）的蜗杆压缩机为例，每分钟压缩次数为2970*12=35640次；而双螺杆的2根螺杆的齿数比选其大的数值，取为5，相当于5个气缸，其转速也取为2970R/MIN，其每分钟次数为2970*5=14850次，显然与蜗杆压缩机的35640次相差很多。因此，双螺杆压缩机与蜗杆压缩机相比，在相同转速下单位内排气次数少，气流脉动大，气流噪声大。此外，蜗杆的蜗杆槽深度随压力的增高而减少，在排气结束，星轮齿脱离单槽时，深度为零，故不存在余隙容积。因而，蜗杆压缩机较双螺杆压缩机的容积效率要高。2.1.2 结构合理，具有理想的力平衡性双螺杆压缩机主机的主要件就是两个螺杆（俗称双螺杆），蜗杆压缩机的主要件是蜗杆（俗称单螺杆）。下面分析双螺杆，蜗杆的受力状况：双螺杆压缩机在压缩气体的过程中，必然受到气体的反作用力，该力在两个螺杆上形成很大的径向力与轴向力（见宣传资料上的受力分析图），并自然传递到轴承上，所以双螺杆压缩机即使是选用最好的进口轴承，其寿命一般也只在一万五千个小时左右。蜗杆压缩机在压缩气体的过程中，也同样必然受到气体的反作用力，该力也在蜗杆上形成很大的径向力和轴向力。蜗杆压缩机在蜗杆两端间开有引气通道，流至高压侧的气体将通过引气通道回流至低压侧，从而使蜗杆两端而上的气体力相互平衡。由于星轮在蜗杆轴线两侧对称布置，作用于蜗杆上的气体径向力平衡，作用于蜗杆槽内的气体轴向力也相互抵消，达到自身平衡。因此，蜗杆不受任何径向或轴向气体力的作用，且星轮片上所受的力也只是双螺杆压缩机的1/30左右，故蜗杆压缩机的主机能平衡，无振动地在高转速下运转，而无需特别的基础，仅需安放在水平地面上。蜗杆压缩机即使利用国产的普通轴承，其寿命也可以达到15万小时，而且可以在用户处就地维修。2.1.3 主机寿命长由于蜗杆压缩机的高速轻载，啮合副型线的优化设计，间隙适当，容易在螺杆与星轮之间的间隙中建立流动体动力润滑油膜，从而有效地减少了星轮的磨损，降低了气体的泄漏，提高了机器的寿命与效率，保障了运行安全可靠。2.1.4 维护简便，易损件少世界上没有永不磨损的机器，无论双螺杆压缩机还是蜗杆压缩机，在若干年后，均需对主机进行维修保养。单就更换轴承而言，双螺杆压缩机的进、排气端4只重载轴承和2只四点轴承均需国外购进，成本昂贵；如若主、副转子出现磨损或者轴承走外圈，主副转子与机壳内壁发生磨擦，均无法在现场维修，须将主机运回生产厂，并花费巨额费用（约占整机售价的1/41/3）。而蜗杆压缩机则无此顾虑，在生产厂家技术人员的指导下，现场即能进行解决，其费用极低。同时，由于双螺杆压缩机受力不好，轴承受力大，其机械噪声也要比单螺杆压缩机要大。2.2 矿用螺杆式空气压缩机的主要特点2.2.1 高效、节能、稳定近年来国际上主机转自采用新型不对称型线。如德国的GHH型线、瑞典的X型线、日本的、型线以及国内的XP型线、效率高、节能效果好。矿用螺杆式空气压缩机具有强制暑期的特点，即排气量不随排气压力的变化而变化，排气压力每升高或降低1MPa，排气量相应减少或增加1%左右，同时，矿用螺杆式空气压缩机的内压比与转速无关，任何转速式的内压比几乎为定值。矿用螺杆式空气压缩机在宽广的排气量、排气压力和转速范围内，效率变化不大，并可保持较高的数值，比功率变化很小。由于压缩机转速高，无减速器，具有连续输气的性能，输气的脉动性相应地很小，若无特殊要求，可不另装储气罐。2.2.2 出色的环保设计隔音式的箱体设计、紧凑完整的机组、体积小、重量轻、噪音低、占地少、无需特殊基础设计、施工，安装方便。如：LGD-2/8-X型压缩机容积流量6为22m/min，排气压力为0.8MPa，电机功率为132Kw，噪声为783dB（A），最高排气温度为100，重量为2170kg，外形尺寸290016701940。箱体机组内包括压缩机、电机、仪表、电控、后冷却系统等，无需另购仪表柜、电控柜。而L-22/7-X活塞式压风机噪音为105dB（A）、重量（仅空压机、不含电机、仪表柜、电控柜）为2680kg，最高排气温度160。矿用螺杆式空气压缩机动力几乎完全平衡，无不平衡的质量力，这样就可使机器平衡地无振动的运转。因此也不需要基础，只要放置在平坦的通风良好的厂房内即可。2.2.3 完善的综合保护功能该压缩机具有卸载掩饰停车，主电机过载停机，排气温度过高停车，风扇电机过载停车等完善的保护功能。水冷机组设有恒温阀自动控制机组排温，风冷机组设有独立的风扇冷却系统。2.2.4 全电脑自动控制以PLC（可编程控制器）为中心，实现IMMI（可触摸屏）工业人机界面，实现人机对话，全中文操作显示系统，操作简单，直观。全电脑自动化控制，全方位提供压缩机维护信息，实现维护提示，能打印压力曲线，提供空气压缩使用量动态分布，能够历史报警，方便用户分析压缩系统实际参数。无需专人看守，减少劳动成本，提高运行效率。2.2.5 维护量小，运行费用低由于压缩机的主要零部件采用进口优质元件，先进的生产制造工艺，使得机组运行寿命长，运行维护量小。3 矿用螺杆式空气压缩机的加工工艺3.1 矿用螺杆式空气压缩机的加工为保证空气压缩机经济和安全运行，加强对设备的科学管理，除对空气压缩机的排气压力、排气温度、润滑油量和冷却水量等必须在线监测外，还应定期对其性能进行测定。通过对10几个矿井配置的4L和5L型等空气压缩机的性能测定，分析了设备运行中存在的问题和性能下降的原因，对正确判断存在的的问题和采取相应对策，促进设备的经济安全运行有一定意义。3.2 上海屹能矿用螺杆式空气压缩机3.2.1 德国GHH-RAND原装进口螺杆主机1.先进的非对称5；6转子，由线密封变为面密封,使油膜分均匀，泄漏小，噪音低。2.大转子，低转速，SKF轴承及进口油封，保证主机长寿命。3.三坐标齿形检测及严格的装配工艺是保证机头质量的关健。3.2.2 液晶智能控制系统中英文液晶控制系统,提供压缩机各种信息和故障原因,使压缩机运行状况一目了然。3.2.3 油分离系统结合立式桶卧式油气桶，分离行程长，油气混合气经撞击，离心，重力沉降分离后到高效油细分离器，分离后压缩空气含油量控制在3ppm以内。3.2.4 板翅翅式冷却器通过强制排风冷却压缩机润滑油和机体内部温度，确保机器夏季高温不跳机；加大的冷却器即使在高温多尘的环境中也能保证机组正常运行。减少了高温运行给润滑油带来结焦的危险。3.2.5 外形结构1.外形大方美观,宝钢优良冷轧钢板配以250度高温烤漆,保证机器长年防腐。2.模块化钣金设计，机器维修折装十分方便。3.合理地进出风道设计，保证散热和降低噪音。3.2.6 隔音系统采用高密度吸音材料，使整机的噪音达到国际标准，绿色环保。3.2.7 电动机螺杆空压机专用电机，IP54防护等级，F级绝缘等级，SKF高性能轴承，效率高，温升小。电机冷却方式为IC411。安装尺寸及功率等级完全符合IEC标准和42673标准。充分的服务系数设计为机组短时间超载提供了一定的保护。3.2.8 油过滤器知名品牌油过滤器，过滤面积大，精度高，有效地过滤运动件磨损的残渣和油中的杂质，使每个循环喷入转子和轴承的润滑油都过滤清洁，保证机组更长的使用寿命。3.3 空压机术语和相关知识3.3.1 压力：压缩机行业中所指的压力指的是压强（P）、标准大气压（atm）、工作压力：吸、排气压力，是指空压机吸、排气的压力 以大气压力为零点测得的压力我们称为表压力P(G)。以绝对真空为零点的压力我们称为绝对压力P(A)。通常在压缩机铭牌上给出的排气压力为表压力。、压差：压力的差值、压损：压力的损失、空压机常用的压力单位换算：1MPa（兆帕）=106Pa（帕斯卡）1bar（巴）=0.1MPa1atm（标准大气压）=1.013bar=0.1013MPa通常在空压机行业说的“公斤”是指“bar”3.3.2 标称流量：标称流量在我国又被称为排气量或铭牌流量通俗的讲在所要求的排气压力下，空压机单位时间内排出的气体容积，折算到进气状态，也即第一级进气接管处的吸气压力与吸气温度和湿度时的容积值。单位时间国家指的是一分钟。也就是吸气的容积 Q=Cm* D3*N=L/D*D3NL：转子的长度D：转子的直径N：转子的轴速Cm：型线系数：长径比按国家标准，空压机的实际排气量为标称流量的5时均为合格。基准状态：一个标准大气压，温度20，湿度为0，这个基准状态在美、英、澳等英语国家t=15。欧洲、日本t=0。标准状态：一个标准大气压，温度0，湿度为0如果折算到基准状态，单位为：m3/min（立方每分钟）如果折算到标准状态，单位为：Nm3/min（标方每分钟）1m/min=1000L/min1Nm/min=1.07m/min3.3.3 气体含油量、单位体积的压缩空气中所含的油(包括油滴、悬浮粒子、油蒸气)的质量，换算到绝对压力0.1MPa、温度20和相对湿度65%标准大气条件下的值。单位：mg/m3（指绝对值）、PPM 一种表示微量物质在混合物中的含量的符号，指每一百万份中的份数或百万分率(分重量比PPMw和体积比PPMv)。（指比值）通常我们所说的PPM为重量比。(1kg的百万分之一为毫克)1PPMw=1.2mg/m3(PA=0.1MPa、t=20、=65%)3.3.4 比功率比功率：是指压缩机一定容积流量所消耗的功率。是评价压缩相同气体，在相同排气压力下的压缩机性能的一种指标。比功率轴功率(输入总功率)/排气量（kW/m3min-1）轴功率：压缩机驱动轴所需要的功率。P轴=3UIcos(9.5)(98%)电机传动3.3.5 电气和其他名词术语、功率：单位时间内电流做的功（P），单位是W（瓦特），我们常用的是KW（千瓦）也有用马力（HP）。1KW=1.34102HP 1HP=0.7357KW、电流：电子在电场力的作用下有规则的向一个方向移动，就形成了电流（I），单位是A（安培）。、电压：就和水流动是因为有落差一样，也有电位差，称电压（U），单位是V（伏特）。、相，指火线，三相四线：是指有三根相线（或火线）一根中线（或零线），单相是指一根相线（或火线）一根中线（或零线）。、频率：交流电每秒完成的电动势正负变换周数，用（f）表示，单位-Hz（赫兹）国交流电频率为50Hz，国外为60Hz。、变频：即改变频率，在空压机应用中，通过改变电源的频率以改变电机的转速，从而达到调节流量的目的。由于通过变频调节流量可以精确到0.1bar，大大减少了无用功从而达到了节能的目的。、控制器：在行业主要有两种类型的控制器：仪表式和PL制器，我们使用的是PLC控制器，是一种由单片机和其他元件组成的可编程控制器。、直联：直接联结，在空压机行业是指用联轴器联结。、加载/卸载：空压机的工作状态，一般是指空压机有完整的吸、排气过程为加载状态，反之为卸载状态。、风冷/水冷：是指冷却方式。、噪音：单位：dB（A）(+-3)（分贝）声压级单位。、防护等级：是表示电气设备防尘，防异物，防水等密闭程度的值，用IPxx表示。、启动方式：直接启动，通常用的是星三角转换方式启动。3.3.6 露点温度湿空气在等压力下冷却，使空气里原来所含未饱和水蒸汽变成饱和水蒸汽的温度，或者说，当空气的温度降低到某一温度时，空气里原来所含未饱和水蒸汽就达到了饱和状态(即水蒸汽开始液化，有液体凝结出来)，此温度就是该气体的露点温度。压力露点：是指有一定压力的气体冷却到某一温度度，其所含的未饱和水蒸气变成饱和水蒸气析出，此温度就是该气体的压力露点。大气露点：是指在标准大气压下，气体冷却到使所含的未饱合水蒸气变成饱和水蒸气析出的温度在空压机行业中，露点表示的是气体的干燥程度。3.4 螺杆式空气压缩机转子的加工流程螺杆主机企业将面临新的考验，能效等级的划分会促使整机企业选择性价比高的产品。在保证能效限定值前提下，主机企业的竞争将向着高品质、节能的方向良性发展，而不再是着眼短期的价格竞争策略。主机能效的提高首先体现在高效型线的开发上，所有组成齿曲线均为圆弧或圆弧包络线，完全实现“曲面对曲面”密封，这有助于形成流体动力润滑油膜，可降低通过接触线的横向泄漏，提高压缩机效率。改善转子的加工性能，便于采用磨削法加工特点的新型螺杆转子型线将成为企业的追逐点。国内转子加工工艺7部分还停留在粗铣精铣上，其齿形精度只能达到0.020.04mm，齿面粗糙度Ra1.63.2m。高质量的转子加工工艺将转向粗铣调质精磨工艺加工螺杆转子，其齿形精度可达到0.005mm，齿面粗糙度Ra0.10.2m。该工艺的齿形精度和表面质量较之国内传统铣削工艺有很大提高，良好的齿形精度和表面质量保证了转子的使用效率。螺杆压缩机的核心部件是转子，转子的核心是型线，转子齿形加工直接影响了压缩机的性能。随着螺杆压缩机市场占有率的逐步扩大，对转子的需求量也日益增加。我国的转子加工采用铣削加工和磨削加工结合的模式。随着对国外先进技术的引进和消化吸收，国内转子的加工已经达到国际同行业水平。转子的原材料一般为45钢，也有一些采用40Cr，球墨铸铁因为节省原材料和良好的机加工在最近几年有所推广。国内转子的加工流程为：粗车（包括钻中心孔）铣螺旋槽热处理（根据转子技术要求确定，在大批量的生产中，一般都是在加工之前，对原材料进行热处理）半精车精车修中心孔磨外圆及端面磨螺旋槽检测配对铣键槽动平衡。国外转子加工流程：镗端面（原材料已经经过热处理，国外45钢是以正火状态出厂）钻中心孔车外圆铣螺旋槽修中心孔（根据检测结果）磨外圆磨螺旋槽检测配对铣键槽动平衡。这两种流程基本代表了国内外目前加工转子的流程，中心孔在转子的加工中非常重要，是加工定位的基准。由于转子铣型线的过程中切削力较大，中心孔和顶尖之间的摩擦力增大，精度会随之降低。为了保证这一基准不变，一般都要对中心孔进行修复，修复方法各不相同。最常见的办法是在普通车床重新车中心孔，国外有些转子生产商将钻床改造成转子中心孔的专用修复机床，就是在安装钻头的主轴上安装中心孔成型小砂轮，磨削中心孔，这种办法修复中心孔的精度高，便于操作，更适合中小规格转子的中心孔修复，对于较大转子则需要专用工装来保证转子的装夹和两个中心孔的同轴度。转子关键工序：转子的加工流程基本都相同，因各生产商生产设备和加工能力的不同而有微小的差异。转子加工的最关键部分是铣螺旋槽和磨螺旋槽。两者结合是近几年来对国内外通常采用的方法，这样有利于提高加工效率。铣螺旋槽是利用成型盘铣刀进行铣削，除了对机床本身的传动精度、刚度有要求外，对于大批量转子的生产，适合的转子铣刀就成为关键因素。转子铣刀的设计不但要满足刀具设计的基本原理，还要满足型线的加工要求。根据理论型线设计刀具型线时，对有干涉、往复、过切的点以及尖点要进行修正，对原有转子型线坐标进行调整以利于工艺实施，同时要满足压缩机的性能要求。存在尖点是因为容易产生刀具刃形的中断与交叉。转子铣床的加工细节以Holroyd的2AC为例说明：根据转子的两个基本参数，导程和齿数按照传动比计算关系计算关齿轮数，选择合适的挂轮；根据安装角及旋向安装盘型铣刀；根据转子齿根直径计算槽底预留量，调整机床，选择合适的切削进给速度开始加工转子。为了保证转子的型线、旋向是正确的，可以按照齿形作出样板，在铣第一个转子的第一个槽后停止机床进行比照，这样可以避免发生批量质量事故。这种方式只适合粗略的查看转子型线是否正确，但是不能验证铣刀是否设计正确。为了坚持铣刀是否正确，可以在三座标检测仪或者转子测量仪上进行检测。前者是对转子螺旋槽的轮廓进行实体扫描，后者是对转子螺旋槽型线按照输入的型线坐标进行实点检测。在对铣完型线的转子进行检测时，输入检测仪的检测型线一定要按照预留量对型线进行等距偏移，否则型线在节圆处会有错误，检测的结果也是不正确的。铣完槽的转子经过验证合格后，根据图纸加工要求对外圆及端面进行磨削，主要是轴承位、型线外圆等。轴承位的加工非常重要，这是螺杆压缩机机头组装的基础，直接影响到压缩机的性能。这些工序完成之后，进入转子的高精加工工序磨槽，转子磨床的出现是转子加工工艺改进的里程碑。以Holoyd的TG350E转子磨床为例，简单列举磨削加工转子的优点：磨削精度高，表面粗糙度可达到Ra=0.4m，啮合间隙满足设计者的理论要求。间隙越小，螺杆压缩机的效率为越高，噪声越小。一般空气压缩机的要大于制冷压缩机，喷油螺杆压缩机一般都有一个零间隙点。合理的间隙，转子磨床一般都有数据转化程序，Holroyd有生产转子的丰富经验，这为他们生产的转子磨床奠定了雄厚的技术基础。HPMS（Holroyd Profile Management Software）软件能够根据设计者的要求在合理的阴阳转子点上加准确的间隙。加了间隙的型线被输入机床后，机床会按照设定程序加工转子。准确度高，减少了检测的工作量；质量稳定，转子配对随机性高，除去转子外径的因素，任意阴阳转子都可以配对。可以深磨削，对于少量或小批量的转子加工，可以节省转子盘铣刀费用的投入。可以自动修整砂轮和平衡砂轮。用磨削的方法加工转子还有其它优点，但因各机床性能的差异，在此不一一列举。转子磨床磨削转子的基本过程是：用HPMS软件进行数据处理，包括计算成型砂轮计算，加间隙，做检测数据文件，最终生成机床认可的数据文件；输入数据到转子磨床，建立新的产品数据文件夹，设置与转子相关的参数，保存；安装砂轮，按照机床内的砂轮型线修整砂轮，平衡砂轮；调整机床，对机床进行参数设置；编写转子加工程序；开始加工转子；转子加工完成后，进行型线检测，如果检测的型线与理论误差有差异，对检测完的结果进行修正，将修正的转子型线再次输入转子磨床。反复，直到转子型线检测合格，将合格的转子作为标准转子，用于以后的对砂轮等。现在，为了减少加工标准转子过程中出现的废品，一般不采用做标准转子的办法。在转子加工过程中留余量并对型线升级，在型线最接理论型线的时候，磨削转子为成品尺寸。这种处理办法有利于节省加工时间，节省成本，但对操作人员的要求较高，操作人员不但要有熟练的操作技术，还要理解转子型线的基本要求和基本技术参数。螺杆压缩机转子加工是压缩机制造中的一个重要问题，其加工难度大，对精度要求极高。随着我国对国外先进技术的引进、消耗和吸收，对螺杆压缩机转子的加工技术已经逐渐掌握，加工水平已经达到国际同行业水平。随着国际压缩机相关行业在中国注册公司的逐渐增多，为了减少生产周期，开始将转子的供应商从欧洲转移到中国，开始在中国寻求新的供应商。转子的生产在中国将成为一种新的专业产业，而不是纯粹为了满足企业内部压缩机的组装使用。4 矿用空气压缩机性能测试分析4.1 设备性能分析4.1.1 排气效率的分析排气效率指空压机的实际排气量与额定排气量之比。为提高空压机的运行效率，要求在额定压力下，空压机的排气效率不低于90%。在测试的47台空压机中，排气效率大于90%的有38台，占被测设备的80.9%，排气效率低于90%的有9台，主要是4L型压缩机，占被测设备的19.1%。4.1.2 比功率的分析比功率是评价空气压缩机性能好坏的一个重要经济指标。比较空气压缩机的比功率，除要求排气压力相同外，进气条件、冷却水入口温度以及冷却水耗量也应相同，不然便失去可比性。据统计，国产L型空气压缩机排气量在10100m3/min，比功率在5.05.3kWmin/m3。根据生产矿井质量标准化标准，空气压缩机在额定排气压力下，比功率应低于5.9kWmin/m3。而在测试的47台空压机中，高于5.9kWmin/m3有6台，占被测试设备的12.8%，有的高达6.48kWmin/m3。因此，为使排气效率和比功率都符合要求，加强对设备的运行管理，提高维护维修质量，保证空压机的经济运行是非常必要的。4.2 性能下降原因及判断4.2.1 漏气吸排气阀故障、气缸故障和填料函不严等造成漏气8。当一级排气压力小于0.2MPa时，说明一级吸排气阀漏气（手摸吸气阀发热）或填料漏气；当一级排气压力大于0.225MPa时，说明二级吸排气阀或活塞漏气。在所测试的47台设备中，一级排气压力小于0.2MPa的有18台，占被测设备的38.3%，大于0.225MPa的有7台，占14.9%。漏气是造成空压机排气量降低的主要原因之一，发现后应及时处理。4.2.2 冷却效果差冷却水量不足、冷却水质不好、入水温度过高、气缸冷却水套结垢等是造成冷却效果差的主要原因。冷却效果差将导致汽缸过热，排气温度过高，使得空气压缩机性能下降。从测试数据看，冷却器中气体的终温(二级吸气温度)与冷却水初温差，在510范围的仅有5台，只占被测空压机的10.6%；冷却水进出口水温差为1520的只有17台，占被测空压机的36.2%；冷却器及一二级汽缸出口水温不应超过40仅有11台，占被测空压机的23.4%。因此，加强冷却，降低能耗，保证空压机安全经济运行非常必要。4.2.3 吸、排气系统阻力过大空气过滤器器结垢、吸排气阀积垢、吸气管太长、管径太小等，都使吸、排气阻力增大，从而影响空压机的吸气量，增加功率消耗。应定期清洗过滤器和吸、排气阀，正确配置吸气管道等。4.2.4 润滑效果不好润滑油压力超出规定范围或油温过高，则影响空压机的润滑效果，严重时使运动机构发热，以致造成故障或引起重大事故。从测试数据看，润滑油压超过(0.1470.245)Mpa范围的有24台，占被测空压机的51.1%。其中低于0.147 MPa有9台，高于0.245MPa的有15台。润滑油温全部符合要求。因此，应加强对齿轮油泵系统的检查维护，正确调整润滑油压，确保油质、油温、油压、油量符合要求。4.2.5 余隙容积不合理合理调整空压机的余隙容积，既可以保持较高的容积系数，增大空压机的排气量，又可以避免活塞与气缸发生碰撞事故。因此，应提高空压机检修安装质量，使汽缸余隙容积符合要求。4.2.6 总结对空气压缩机测试数据的正确分析，是空压机性能测试的重要环节。要保证分析的准确、可靠，则要求测试方案合理和测试方法正确，以保证获得准确的测试数据。对测试数据应逐个分析，查找不符合要求的原因，进而采取相应措施，及时处理，才能保证空气压缩设备的经济和安全运行。5 矿用螺杆式空气压缩机的相关及边缘常识5.1 用户最关心的问题用户最关心的问题之一：流量Q，压力P和电机功率KW