螺杆式制冷压缩机.ppt

螺杆式制冷压缩机 制作人 司家斌 目录 一 螺杆式制冷压缩机的结构二 螺杆式制冷压缩机的工作过程三 螺杆式制冷压缩机的优缺点四 螺杆式制冷压缩机的参数及选型五 螺杆压缩机比较六 螺杆机装置系统七 螺杆机的噪声和振动八 螺杆式压缩机的使用与维护九 SULLAIR压缩机介绍十 其他形式的 一螺杆式制冷压缩机的结构 螺杆式制冷压缩机主要由机壳 转子 轴承 轴封 平衡活塞及能量调节装置等组成 机壳 机壳 般为剖分式 由机体 吸气端座及排气端座等三部分用螺栓连接组成 机体内腔横断面为双圆相交的横8字形 与置于其内的两个啮合转子的外圆柱面相适合 转子 转子为一对互相啮合的螺杆 其上具有特殊的螺旋齿形 其中凸齿形的称为阳螺杆 或称阳转子 凹齿形的称为阴螺杆 或称阴转子 阳螺杆与阴螺杆的齿数比 一般为4 6 大流量的压缩机齿数比可为3 4 当压缩比高达20时 齿数比可采用6 8 多数情况下 阳螺杆与电动机直接连接 称为主动转子 阴螺杆为从动转子 故阳螺杆多为四头右旋 阴螺杆多为六头左旋 为了使螺杆式制冷压缩机系列化 零件标准化和通用化 我国有关部门规定 螺杆的公称直径为63 80 100 125 160 200和315mm7种 其长径比分为 1 0和 1 5两种 转子工作图 双螺杆式 单螺杆式 轴封 轴承与轴封 螺杆式制冷压缩机的阴 阳螺杆均由滑动轴承 主轴承 和向心推力球轴承支承 主轴承用柱销正确安装固定在吸 排气端座内 止推轴承在排气侧阳 阴螺杆上各装有两只 以承受一定的轴内力 螺杆式制冷压缩机的轴封也多采用摩擦环式机械密封器 安装在主动转子靠联轴器 端轴上 其结构和原理同活塞式制冷压缩机的轴封相同 平衡活塞 平衡活塞 由了结构上的差异 因吸 排气侧之间的压力差所引起的 作用在阳螺杆上的轴向合力 比作用在阴螺杆上的轴向合力大得多 因此 阳螺杆上除装设止推轴承外 还增设油压平衡活塞 以减轻阳螺舒杆对滑动轴承端面的负荷 减轻止推轴承所承受的轴向力 冰轮股份有限公司 能量调节装置 能量调节装置 由滑阀 油缸 油活塞 四通电磁换向阀及油管路等组成 活塞装在气缸壁下部两圆交汇处 改变滑阀的位置 即可起调节制冷量的作用 螺杆式压缩机最常用的输气量调节方法是在两转子的高压侧设置一个轴向可移动的滑阀 通过滑阀轴向位置的移动可以改变螺杆转子的有效工作长度 从而达到输气量调节的目的 输气量调节机构1 滑阀调节 滑阀调节可使螺杆机的制冷量在15 100 内无级调节 但压缩机运行特性表明 当制冷量在50 以上时 压缩机功耗与制冷量成正比变化 而当小于50 时 因摩擦功耗几乎不变 使得单位功耗的制冷量偏小 因此 从经济性考虑 螺杆机宜在50 以上的负荷情况下运行 2 柱塞阀调节 内容积比调节机构螺杆机工作时 若内外压力比不相等 会出现过压缩与欠压缩 使经济性降低 可通过增大或减小径向排气孔口的尺寸 从而改变内压力比 在螺杆机的实际使用中 有时要求同时调节容积流量和内容积比 此时 在转子下部的孔中 移动的不是一个滑阀 而是两个 即容量调节滑阀中的固定块也变为移动式 二螺杆式制冷压缩机的工作过程 螺杆式制冷压缩机工作时 齿间基元容积作周期性变化 从而使汽体沿转子轴向移动过程中完成吸汽 压缩和排气过程 工作原理螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子 并借助于包围这对转子四周的机壳内壁的空间完成的 当转子转动时 转子的齿 齿槽与机壳内壁所构成的呈 V 字形的一对齿间容积 基元容积 其大小会发生周期性的变化 同时它还会沿着转子的轴向由吸气口侧向排气口侧移动 将制冷剂气体吸入并压缩至一定的压力后排出 一对转子可以组成多个基元容积对 每一对基元容积内的压力各不相同 各自完成自己的吸气 压缩和排气三个过程 如此循环不息 螺杆机的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 为简单起见 只须研究其中的一对齿即可 吸气过程 压缩过程 排气过程 吸气开始 吸气腔关闭 Vs 压缩 压缩继续 排气开始 排气结束 1 动力平衡性好 螺杆机无不平衡惯性力 机器可平稳地高速工作 可实现无基础运转 特别适合用作移动式压缩机 三螺杆式制冷压缩机的优缺点优点 2 可靠性高 螺杆机零部件少 无气阀和其它密封件 没有易损件 因而它运转可靠 寿命长 易于实现远距离控制 3 调节性能好 螺杆机可在多方面顺应工况的要求 调节措施有 变转速调节 吸气节流调节 旁通调节和间歇运行等 4 抗液击性能好 螺杆机的转子齿面间实际留有间隙 可压送气液两相混合物 3 噪声大 1 造价高 螺杆机的转子齿面是空间曲面 需利用特制刀具 在价格昂贵的专用设备上加工 另外 对螺杆机气缸的加工精度也有较高要求 缺点 2 不能用于高压场合 排气压力一般不超过4 5MPa 四螺杆式制冷压缩机的参数及选型 型面 螺杆机阴阳转子的齿面被称为型面 型面是空间曲面 接触线 阴阳转子相互接触而形成的空间曲线 基本概念 型线 垂直于转子轴线的端部平面与型面相交而得到的平面曲线 型线组成转子外廓的齿形 转子型面的空间接触 表现在端平面上就是型线接触 两型线的接触点被称为啮合点 一 啮合原理 一个好齿形 除须满足啮合原理外 还需满足以下几条基本原则 具有充分大的齿间容积 基元容积的气密性好 各种效率高 转子具有稳定的传动特性 热变形性能好以及足够的强度 刚度和良好的加工工艺性能 二 齿形选择 1 面积利用系数Cn 式中z1 阳转子齿数 a01 a02 阴 阳转子齿间面积 D0 转子的公称直径 2 气密性 螺杆机转子接触线的顶点 通常不能达到阴阳转子气缸孔的交线 在接触线顶点和机壳的转子气缸孔之间 会形成一个空间曲边三角形 3 转子型线设计为便于区别起见 可将螺杆机中的型线分为对称型线和不对称型线 以及单边型线和双边型线 单边对称型线 双边不对称型线 第一代对称圆弧型线 原始对称圆弧型线组成齿曲线 第二代不对称圆弧型线 第三代新的不对称型线第三代型线与第二代的区别是 第三代采用圆弧 椭圆和抛物线等曲线 能明显提高密封效果 有利于形成润滑油膜和减少齿面磨损 1 转子型线应满足啮合要求 螺杆机的阴阳转子型线必须是满足啮合定律的共轭型线 即不论在任何位置 经过型线接触点的公法线必须通过节点 2 转子型线应形成长度较短的连续接触线 转子型线设计 3 转子型线应形成较小的泄漏三角形 4 转子型线应使齿间面积尽量大 三 典型齿形 1 X齿形 瑞典Atlas公司提出 在圆弧摆线所组成的非对称单边型线的基础上形成 齿数比4 6 2 Sigma齿形 德国Kaeser公司创造 齿形采用5 6的齿数比 3 CF齿形 德国GHH公司提出的CF齿形 齿数比5 6 四 结构参数 1 齿高系数 齿高数系数越大 则阴转子的齿部越薄 齿的刚度下降 扭转角 与扭角系数C 1 扭转角表示转子上的一个齿在转子两端端平面上投影的夹角 扭转角 扭转角 接触线 泄漏量 型面轴向力 扭转角 吸排气孔口可以做大 以减小气流损失 2 扭角系数当转子的扭转角大到某 数值时 啮合两转子的某基元容积对 在吸气端与吸气孔口隔断时 其齿在排气端并末完全脱离 致使转子的齿间容积不能完全充气 考虑这一因素对压缩机输气量的影响 用扭角系数C 表征 设阳转子齿槽实际充气容积为理论充气容积则 3 长径比和圆周速度 1 长径比 输气量不变时 D0 不平衡轴向力 D0 转子强度和刚度 吸排气孔口气流流动损失 容积效率 2 圆周速度 滑阀调节可使螺杆机的制冷量在15 100 内无级调节 但压缩机运行特性表明 当制冷量在50 以上时 压缩机功耗与制冷量成正比变化 而当小于50 时 因摩擦功耗几乎不变 使得单位功耗的制冷量偏小 因此 从经济性考虑 螺杆机宜在50 以上的负荷情况下运行 2 柱塞阀调节 二 内容积比调节机构螺杆机工作时 若内外压力比不相等 会出现过压缩与欠压缩 使经济性降低 可通过增大或减小径向排气孔口的尺寸 从而改变内压力比 在螺杆机的实际使用中 有时要求同时调节容积流量和内容积比 此时 在转子下部的孔中 移动的不是一个滑阀 而是两个 即容量调节滑阀中的固定块也变为移动式 五螺杆压缩机比较 一 开启式螺杆压缩机 1 开启式螺杆机的缺点 需用轴封封住制冷剂和油的泄漏通道 电动机冷却风扇气流噪音大 需要配置单独的油分离器 油冷却器等复杂的油系统部件 2 开启式螺机发展趋势和研究成果 普遍采用内容积比调节机构 采用单机两级压缩 开启式螺机的小型化 齿形改进 优化供油量和油质 采用滚动轴承和无油泵系统 采用水冷式电动机 采用经济器系统 节能效果显著 制冷量增加14 34 而功率仅增加8 13 二 半封闭式螺杆机 绝大多数的封闭式螺杆制冷压缩机为半封闭式 仅有少数厂家生产全封闭式 但两者的内部结构几乎完全相同 在封闭式螺杆制冷压缩机的设计中 都采用第三代转子型线 阴阳转子的齿数比多用6 5齿 7 5齿 6 4齿 也有少数采用8 6齿和5 4齿 在轴承方面 均采用滚动轴承 在调节方面 采用滑阀调节或柱塞调节 三 全封闭式螺杆压缩机 六螺杆机装置系统 一 螺杆机组 油系统部件1 油分离器工作原理利用油滴与制冷剂蒸气密度的不同 使混合气体流经直径较大的油分离器时 利用突然扩大通道面积使流速降低 同时改变流动方向及其他分油措施来实现分油 2 油冷却器 喷入螺杆机的油温推荐值 氨机 25 55 氟机 25 45 压缩机排出的高温高压氨蒸气经冷凝器冷凝后变成液体 首先进入虹吸罐 在虹吸罐的液面达到溢流口时 液体经溢流口进入储液器而向蒸发器供液 在油冷却器中吸收润滑油的热量后蒸发变成气体 经回气口回到虹吸罐 气体所携带的液体在虹吸罐中得到分离 3 止逆阀吸气止逆阀的作用是防止停机后 由于气体倒流造成制冷剂在吸入管路内凝结 排气止逆阀是防止停机后 高压气体由冷凝器倒流入机体内 使转子倒转 经济器制冷循环系统又称为中间补气循环系统 在压缩机吸气结束后的某一位置 在机体上增开一个补气口 吸入来自经济器的制冷工质蒸汽 使进入蒸发器的制冷工质液体具有更低的温度 从而显著增大机组的制冷量 经济器制冷循环系统有闪发式和换热器式两种 带经济器的螺杆式制冷压缩机系统 闪发式制冷循环系统 换热器式制冷循环系统 喷液螺杆式压缩机系统 与常规的制冷循环系统相比 喷液冷却系统会有一定程度的下降 一方面 总会有部分的制冷剂液体和润滑油混合后 泄漏到压缩机的吸气侧 从而减少了机器的正常吸气量 导致容积效率降低 另一方面 所产生的蒸汽将随正常吸入的气体一起被压缩至排气压力 还会导致功耗的增加 多台主机并联运转系统 七螺杆机的噪声和振动 一 噪声 1 螺杆机噪声的形成 主要有吸气 压缩和排气过程中的空气动力噪声 即吸排气流动噪声 气体泄漏噪声 当压缩终了压力不等于排气管内压力时产生气体回流和膨胀的喷射噪声 此外 还有机械噪声和节流阀及辅助设备噪声 2 管道振动噪声 1 周期性吸排气噪声 3 涡流噪声 Sr为Strouhal数 一般取0 15 0 20 4 排气过程中回流和膨胀产生的喷射噪声 例对无内容积比调节的机器 当负荷由滑阀进行100 70 50 调节时 测得噪声的声压级分别是87 2dB A 87 42dB A 89 12dB A 2 降低噪声的途径 目前国产螺杆机的噪音范围为76 112 二 振动 八螺杆式压缩机的使用与维护 1 启动 1 起动前的准备 导通流程 各阀开关位置正确 特别注意出口阀的状态 确认电源正确 检查油气分离器液位 必要时排放分离器内冷凝水 手动盘车 直到可用一只手轻松盘动为止 再次检查滑油液位 此时应该保证在高 低液位刻度线中间 2 启动 将远程联控盘的主机选择开关打到 开 位置 机旁控制面板及联控报警盘复位 检查LAMPTEST 将正常禁用 加载旋钮打到正常禁用状态 联系MCC和CCR准备起机 按起动按钮 起动压缩机 检查滑油液位 此时液位仍旧保持在高 低液位刻度线中间 检查电流 当排气压力上升到0 2Mpa以上 排气温度超过40 时 将正常禁用 加载旋钮打到加载位置 干燥机送电 启动干燥机 确认加载压力及排气温度 电流 3 启动后检查 空压机稳定运行一段时间后 作如下检查 检查压缩机润滑油位 油量不足及时加油 添加滑油请停机 检查各仪表读数是否在规定范围之内 运转时的电流情况 检查油过滤器及空滤器指示灯是否亮 检查干燥机前后压差 检查机组有无异常振动 噪音及泄漏 2 停机1 在空压机联控报警盘上和压缩机控制面板上按OFF开关 空压机进入停机程序而停机 2 在空压机联控报警盘上的主机选择开关旋至B机 无论B机停机与否 3 将正常禁用 加载旋钮打到正常禁用位置 4 观察排气压力是否下降 5 联系CCR和MCC准备停机 当排气压力下降到0 2MPa左右时 按下OFF按钮 空压机将自动转入停机程序自行停机 当有异常情况 在空压机控制面板上立即按 紧急停职 按钮而停机 一 压缩机的组成 九SULLAIR压缩机介绍 1 风冷式 空气在风扇的牵引下带走机器产生的热量并通过后冷却器排到机壳外 同时由冷却器带走压缩空气和冷却油本身的热量 2 水冷式 壳管式水冷却器装在压缩机支架上 冷却水进入冷却器带走油传导来的热量 同时另一冷却器对压缩空气进行冷却 二 各系统功能描述 1 主机 主机采用单级容积式 油润滑螺杆式压缩机 能提供稳定无脉动的压缩气 2 冷却润滑系统如下两图 冷却润滑系统 风冷机组 包括风扇 驱动电机 板翅式后冷却器 油冷却器 油过滤器 温控阀 内部连接金属管和软管 在水冷机组中 用壳管式冷却器和水量调节阀取代风冷机组中的板翅式冷却器 油的流动由系统中的压差推动 从油气分离罐流向主机的各工作点 当油温低于 77 温控阀全开 油不经冷却直接流过油过滤器 到各工作点 由于吸收压缩过程产生的热量 油温逐渐升高 当油温高于77 温控阀开始关闭 部分油流入冷却器 冷却后的油流入过滤器 然后进入主机 在所有的机型中都有部分润滑油被送入支承转子的耐磨轴承润滑 在进入压缩主机之前 首先经过油过滤器 以确保流向轴承的润滑油的洁净 油过滤器由一个可更换的滤芯和内部压力旁通阀组成 当仪表板上的压差表指针指向红区时 过滤器必需更换 当压缩机在额定系统压力下运行时 要定时检查压力表的读数 水冷机组配有水量调节阀 它能根据机组不同载荷调节冷却水流量 停机时 阀自动关闭 起截止阀作用 另外水冷机组还带有一水压开关 确保压缩机在适当的水压下运行 3 排气系统如上两图 加压后的油气混合物从压缩机出来 进入油气分离罐 油气分离罐有三个作用 1 作为初级油分离器2 为压缩机储油器3 装有二级油气分离器油气混合物进入油气分离罐 撞击弧形表面 流速大大降低 流向改变 形成大的油滴 由于它们较重 大部落人罐体底部 其余少部分油在流经分离芯时分离出来 沉积在滤芯底部 分离芯底部引出一根回油管 接回压缩机入口 由于压差 聚积在分离芯底部的油流回压缩机入口 回油管上有视镜 还有节流孔 前装过滤器 保证回油稳定 经过过滤分离的压缩空气含油量会低于1PPM 在仪表盘上装有油气分离器压差显示表 当指针指向红区时 必须更换油气分离器 当压缩机在满负载下运行时 须定时检查压差读数 在油气分离器之后装有最小压力阀 以保证油气分离罐压力在加载工况下不低于3 5 105pa 该压力是保证油路正常运行的最低压力 最小压力阀内设有止回阀 能防止停机卸载时管线压缩空气的回流 油气分离罐装有安全阀 当油气分离罐压力超过罐压设定值时 安全阀自动打开 此外 温度开关在排气温度高于113 C时停机 为防止油加注过量 注油口设在油气分离罐外部较低的位置上 通过视油镜可察看罐中的油量 4 控制系统 仪表式如图 控制系统能根据所需的压缩空气量调节压缩机进气量 当管线压力超过加载压力大约0 7 105Pa左右时 在控制系统作用下 机组放空卸载 这能大大降低能耗 控制系统包括进气阀 位于压缩空气进口处 电磁阀 压力调节开关和压力调节器 以下通过压缩机运行中的四种不同状态来说明控制系统的功能 为简单起见 选用一台工作压力在7 9 8 6 105Pa之间的压缩机说明 除工作压力不同外 其原理适用于所有LSl2和LSl6系列的机组 其它压力范围的压缩机都有相同的运行方式 起动一0至3 5 105Pa按下起动按钮 压缩机起动 控制气从小储气罐中放出 关闭进气阀 压缩机从轻载开始起动 当达设定时间 一般6秒后 会自动切换到满负荷状态 在此过程中 压力调节器和电磁阀一直关闭 此时 进气阀全开 机组满载运行 分离罐内压力迅速从0升到3 5 105Pa最小压力阀关闭 系统与供气管断开 最小压力阀的设定压力在3 5 105Pa左右 常规运行 3 5至7 9 105Pa系统压力超过3 5 105Pa后 最小压力阀打开 压缩空气进入供气管 自此开始 管线压力由压力调节开关 一般设定为8 6 105Pa 和管线压力表监控 在此状态下 压力调节器和电磁阀仍然关闭 进气阀也不动作 一直处于全开状态 气量调节 7 9至8 6 105Pa若所需气量低于额定排气量 输气压力上升 当超过7 9 105Pa时 压力调节器动作 将控制气输送到进气阀 通过进气阀内的活塞 部分关闭进气阀 减少进气量 使供气与用气平衡 在压力范围7 9 8 6 105Pa之间 控制系统根据管线的压力的需要 不断地来回调节供气量 压力调节器上有一小孔 可在调节进气阀时放掉少部分控制气 同时放掉控制管路中的水气 卸载 超过8 6 105Pa限压 如果客户不用气 管线压力将上升 超过压力调节开关设定值 压力调节开关跳开 电磁阀掉电 这样 控制气直接进入进气阀 将进气口关闭 同时 放空阀在控制气作用下打开 将分离罐内压缩空气放掉 使分离罐内压力维持在1 7 1 9 105Pa 供气管路上的最小压力阀防止管线气体回到油气分离罐中 当用气量增加时 管线压力下降 低与7 9 105Pa时 压力调节开关闭合 接通电磁阀电源 这时通往进气阀及放空阀的控制气都被切断 这样进气阀全部打开 放空阀关闭 机组全负荷运行 当压力升高以后 压力调节器将重新发挥调节功能 如果用户不是一直需要压缩空气 可选择双级控制器 将机组置于自动模式运行 在该模式下运行的机组能在不需要供气时自动停机 而当用户需要压缩空气 机组又会自动起动并加载供气 5 进气系统参看图压缩机进气系统包括干式空气过滤器 真空表和进气阀 仪表板上有反映空气过滤器状态的真空表 如果空滤器的流动阻力太大 真空表指针会指向红色区域 此时必须更换过滤器 提升阀形式的进气阀 它的开启程度由压力调节器根据据需气量来调节 停机时 进气阀关闭 起止回阀的作用 6 监控仪表各表位置如图 该表盘包含管线压力表 油气分离罐压力表 排气温度表 分离器压差显示表 油过滤差压器显示表 开关按钮及计时器 各表功能如下 线压表 P2 位于排气止回阀之后 与油气分离罐干侧相通 测量供气压力 罐压表 P1 测量油气分离罐压力 排气温度表 T1 监测压缩机排出气体温度 正常情况下 经风冷和水冷的排气温度应在180 F到205 F 82 12 96 E 之间 分离器压差表 APl 监控分离滤芯的状态 如果分离滤芯的流动阻力太大 指针指向红色区域 此时 必须更换油气分离器 油过滤器压差表 P2 监控油过滤器的状态 如果过滤器的流动阻力太大 指针指向红色区域 此时必需更换滤芯 起动按钮 控制开机停止按钮 控制停止计时器 反映压缩机的累计运行时间与维护时可参考该参数 琥珀灯亮 表明机器处于自动运行状态 红灯亮 表示压缩机已通电 绿灯 表示压缩机运行 手动 自动开关 选择手动或自动控制模式 空滤真空表 监控空气过滤器的状态表指针指向红色区域 20 30 水柱1 76cm 时必需更换滤芯 十其他形式的