壓縮機基礎知識之SKK螺桿壓縮機主機

PAGEPAGE1第1章壓縮機基礎知識壓縮機是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機械.從能量的觀點來看，壓縮機屬于將原動機的動力能轉變?yōu)闅怏w壓力能的工作機。壓縮機的種類很多,用途極廣，故有“通用機械"之稱.本章將介紹壓縮機在國民經(jīng)濟中的廣泛應用、壓縮機的種類以及幾種典型壓縮機的工作原理。1．1壓縮機的用途隨著科學技術和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，壓力能的應用日益廣泛,使得壓縮機在國民經(jīng)濟的各個部門中成為必不可少的關鍵設備之一.根據(jù)壓縮機產(chǎn)生壓縮氣體使用目的的不同，壓縮機在國民經(jīng)濟中的應用可分為以下四個方面：1．1。1動力用壓縮機壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣作為動力風源，具有安全、經(jīng)濟、效率高等特點.主要包括：機械、礦山、建筑等工業(yè)利用壓縮空氣驅動各種風動工具；壓縮空氣控制儀表及自動化裝置；交通運輸行業(yè)利用壓縮空氣制動車輛、啟閉門窗等；食品、制藥行業(yè)利用壓縮空氣攪拌漿液;紡織行業(yè)采用壓縮空氣吹送緯紗以代替梭子以及大型發(fā)動機的啟動、高壓空氣爆破采煤等等。１.1。2化學工藝用壓縮機在化學工業(yè)中，將氣體壓縮至高壓，有利于化學反應。這類氣體壓縮機是化學工業(yè)極為重要的關鍵設備之一，能將各種化工產(chǎn)品的基礎原料氣體壓縮到化學反應所需要的壓力，促進化學反應的進行。1.１。３制冷和氣體分離用壓縮機在制冷系統(tǒng)中,制冷壓縮機將蒸發(fā)器中的氣態(tài)制冷劑壓縮至一定壓力后送入冷凝器，使之變?yōu)楦邏阂后w,經(jīng)節(jié)流閥變?yōu)榈蛪阂后w進入蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)成氣體再次進入到制冷壓縮機中形成一個循環(huán)達到制冷的目的.若液化的氣體為混合氣體,則可根據(jù)其各組分的不同氣化溫度將其分離出來,從而得到各種純度的氣體。因此，壓縮機是制冷裝置和氣體分離設備中的主機。1．１．4氣體輸送用壓縮機在石油、化工生產(chǎn)中，常利用管道輸送氣體，這時需要壓縮機增壓，以克服流動過程中的管道阻力。當利用有限的容積輸送較多量的氣體時，可利用壓縮機將氣體壓力提高后，以較小的體積注入瓶中，達到裝瓶輸送氣體的目的。1。2壓縮機的分類及工作原理按照壓縮氣體方式的不同,壓縮機通常分為兩大類：一類是動力式壓縮機;另一類是容積式壓縮機。1。2.1動力式壓縮機主要的動力式壓縮機叫透平式壓縮機，這類壓縮機是一種葉片旋轉式機械。在透平式壓縮機中，氣體壓力的提高是通過葉片的旋轉使氣體獲得速度能，然后通過擴壓元件轉變?yōu)閴毫δ?。按照透平式壓縮機結構形式的不同,主要分為離心式壓縮機和軸流式壓縮機兩種.1．２。２容積式壓縮機這一類壓縮機中,氣體壓力的提高是由于壓縮機中氣體的容積被縮小，使被壓縮容積內氣體分子的密度增加形成的。而容積式壓縮機根據(jù)工作運轉方式的不同可分為往復式壓縮機和回轉壓縮機.１.2．3往復式壓縮機最典型的往復式壓縮機是活塞式壓縮機,如圖1．2．1所示，為其結構簡圖?；钊綁嚎s機是由控制氣體進出的進氣閥１和排氣閥2、氣缸蓋3，氣缸4、活塞５以及驅動活塞運動的連桿6和曲軸7（曲柄連桿機構）組成。圖1。2.1活塞式壓縮機結構簡圖當曲軸旋轉時，通過連桿的傳動，活塞在氣缸中作往復運動,由氣缸內壁、氣缸蓋和活塞頂面所形成的工作容積就會發(fā)生周期性變化，從而得到壓縮氣體。此外,自由活塞式壓縮機和膜式壓縮機也屬于往復式壓縮機的范疇，但應用范圍較活塞式壓縮機為小，在此不一一闡述。（１)活塞式壓縮機的分類活塞式壓縮機按其熱力性能及結構特點，可分成以下各種類型：1）按其能夠達到的排氣壓力分名稱壓力（×１0５N/m2)鼓風機〈3低壓壓縮機３~１0中壓壓縮機１0～100高壓壓縮機1０0～1０00超高壓壓縮機>10002)按排量分名稱排氣量（按進氣狀態(tài)計）（m3／min）微型壓縮機＜１小型壓縮機1～1０中型壓縮機10～60大型壓縮機〉603)按氣缸排列方式分，見圖1—2名稱氣缸中心線位置立式壓縮機氣缸中心線垂直于地面（圖1.２.2ａ)臥式壓縮機氣缸中心線平行于地面,當氣缸布置在曲軸一側時為一般臥式（圖1．２.2b）對動式壓縮機氣缸中心線平行于地面，氣缸分布在曲軸兩側，且兩側活塞運動兩兩對稱(圖1。2．2c）對置式壓縮機氣缸中心線平行于地面，氣缸分布在曲軸兩側，但兩側活塞運動不對稱(圖1。２。2d）H型壓縮機對動式或對置式壓縮機，電機位于氣缸之間Ｍ型壓縮機對動式或對置式壓縮機，電機位于氣缸一側角度式壓縮機氣缸中心線相互成一定角度，按其所呈形狀可分為:L型壓縮機氣缸中心線呈立臥結合（圖１。2.２e）V型壓縮機兩條氣缸中心線呈Ｖ形（圖1。2.２ｆ）Ｗ型壓縮機三條氣缸中心線呈Ｗ形（圖1．2。2ｇ）扇型壓縮機四條氣缸中心線呈扇形(圖１。2。2h）星型壓縮機氣缸中心線在圓周方向均布呈放射形(圖1。2。2i）圖１。2.2氣缸中心線相對地平面不同位置的各種配置4）按氣體達到終了壓力所需要的級數(shù)分名稱特點單級壓縮機氣體經(jīng)一級壓縮達到終壓兩級壓縮機氣體經(jīng)兩級壓縮達到終壓多級壓縮機氣體經(jīng)三級以上壓縮達到終壓,并往往按級數(shù)稱呼，如三級壓縮機、六級壓縮機等等5)按氣缸容積的利用方式分，見圖1．2。３名稱特點單作用式壓縮機僅在活塞一側有氣缸容積（圖１．2。３a）雙作用式壓縮機活塞兩側均有相同級次的氣缸容積交替工作(圖1．2。3b）級差式壓縮機大小活塞組合在一起，構成不同級次的氣缸容積(圖１.2.3c，d）圖１.２．3氣缸容積的利用方式此外，還可以根據(jù)壓縮機氣缸是否采用潤滑油潤滑，分為有油潤滑壓縮機和無油潤滑壓縮機;按壓縮機具有的列數(shù)（氣缸中心數(shù)），分為單列壓縮機、兩列壓縮機和多列壓縮機；按曲柄連桿機構有無十字頭,分為有十字頭壓縮機和無十字頭壓縮機;按氣缸冷卻方式,分為風冷壓縮機和水冷壓縮機；按機器工作地點固定與否，分為固定式壓縮機和移動式壓縮機等等。（2）活塞式壓縮機的特點活塞式壓縮機在國民經(jīng)濟的發(fā)展中發(fā)揮了非常重要的作用，與其它的壓縮機一樣，活塞式壓縮機受其結構和工作方式的影響,在擁有不可取代優(yōu)勢的同時也具有一些不足之處,其特點是:1）適用壓力范圍廣，無論流量大小都能夠達到所需壓力,目前工業(yè)上可以達到3500×1０5Pa，實驗室可以達到100０0×105Ｐa;2）熱效率高；3）適應性強，即排氣量范圍較廣并且不受排氣壓力高低的影響;4)轉速不高，機器體積大而笨重;5）結構復雜,易損件多，維修量大，但對維修工的技術要求相應較低;6）排氣不連續(xù),形成氣流脈動。1.2。４回轉式壓縮機（１)回轉式壓縮機工作原理及分類回轉壓縮機是一種工作容積作回轉運動的容積式氣體壓縮機，氣體的壓縮是依靠容積的變化實現(xiàn)的,而容積的變化又是借助壓縮機的一個或者幾個轉子在氣缸里作回轉運動來達到.區(qū)別于往復壓縮機，回轉壓縮機的工作容積在周期性擴大和縮小的同時,其空間位置也在變更.在回轉壓縮機的設計中,為了實現(xiàn)壓縮機的基本工作過程——吸氣、壓縮和排氣過程，需要在氣缸上合理的配置吸、排氣孔口。就產(chǎn)生壓縮空氣的原理而言，回轉壓縮機和往復式壓縮機相同，都屬于容積式壓縮機;但就主要部件(轉子）的運動形式而言,其與速度式壓縮機相同.所以,回轉壓縮機同時兼有上述兩類機械的特點.回轉壓縮機的型式和結構類型很多，可以根據(jù)不同的分類法進行分類,通常根據(jù)結構元件的特征來區(qū)分和命名各種不同的回轉壓縮機。目前，螺桿壓縮機、滑片壓縮機、渦旋壓縮機、羅茨鼓風機、單螺桿壓縮機和滾動轉子壓縮機得到廣泛的運用。此外，液環(huán)壓縮機、轉子壓縮機以及旋轉活塞壓縮機在不同領域也得到運用。在本節(jié)中,我們將對螺桿壓縮機進行詳細的介紹。（2)回轉式壓縮機的特點回轉壓縮機沒有往復運動機構,一般不設氣閥，零部件（特別是易損件)少，結構簡單，維護方便，不維修周期長,容易實現(xiàn)自動化。回轉壓縮機具有強制輸氣的特點,即排氣量與排氣壓力幾乎無關?；剞D壓縮機運動部件的動力平衡性好，故其轉速高、基礎小,在移動式機器中優(yōu)勢明顯。回轉壓縮機轉速高，使得壓縮機體積小、重量輕，其可以與高速原動機直接相聯(lián)。同時，回轉壓縮機在轉子每轉之內常有多次排氣,所以其輸氣均勻、壓力脈動小?；剞D壓縮機適應性強，在較廣的工況范圍內保持高效率。對于某些類型的回轉壓縮機，可以實現(xiàn)絕對無油的氣體壓縮過程。由于其相對運動的部件之間存在間隙以及沒有氣閥,可以實現(xiàn)污濁和帶液滴、含粉塵工藝用氣體的壓縮?；剞D壓縮機也有它的缺點,這些缺點是:由于轉速高,加之工作容積與吸、排氣孔口周期性的通斷產(chǎn)生較為強烈的空氣動力噪聲。大部分回轉壓縮機（如螺桿壓縮機、渦旋壓縮機等)運動部件表面多為復雜的曲面形狀。這些曲面加工及檢驗比較復雜,通常需要專用設備。由于回轉壓縮機工作容積的周壁多呈曲面形狀，致使有相對運動的機件之間的密封問題較難滿意解決。通常采用間隙密封,但因運動間隙的氣體泄漏而難以達到較高的壓縮終了壓力.（3)螺桿壓縮機概述螺桿壓縮機主機的工作原理于20世紀30年代由瑞典工程師AlfLysholm提出.最先發(fā)展起來的螺桿壓縮機是無油螺桿壓縮機，1９57年噴油螺桿空氣壓縮機投入了應用,1９61年噴油螺桿制冷壓縮機和螺桿工藝壓縮機又研制成功.經(jīng)過持續(xù)的基礎理論研究和產(chǎn)品開發(fā)試驗，通過對轉子型線的不斷改進和專用轉子加工設備的開發(fā)成功，螺桿壓縮機的優(yōu)越性能得到不斷的發(fā)揮。螺桿壓縮機廣泛應用于礦山、化工、動力、冶金、機械和制冷等工業(yè)部門,在寬廣的容量和工況范圍內，正逐步取代其它類型的壓縮機。隨著工業(yè)化的發(fā)展，螺桿壓縮機的市場份額仍將不斷擴大，特別是無油螺桿空氣壓縮機和各種螺桿工藝壓縮機會得到更大的發(fā)展.1)基本結構螺桿壓縮機的基本結構如圖1.2．4所示。相對于往復式壓縮機，螺桿式壓縮機結構簡單，除了在壓縮機機體平行的配置著一對相互嚙合的螺旋形轉子(陽轉子和陰轉子)外，其它主要部件是吸氣蓋、吸氣端蓋、機體和排氣蓋.轉子上的球軸承實現(xiàn)軸向定位,并承受壓縮機中的軸向力；轉子兩端的圓柱滾子軸承使轉子實現(xiàn)徑向定位，同時承擔壓縮機中的徑向力。在壓縮機機體的兩端，合理的配置一定形狀和大小的孔口，一個供吸氣使用，稱之為吸氣孔口；一個供排氣使用，稱之為排氣孔口。圖１.2.４螺桿壓縮機結構示意圖２）螺桿壓縮機工作原理同其它回轉壓縮機的工作原理一樣，螺桿壓縮機的工作循環(huán)可分為吸氣、壓縮和排氣三個過程。隨著轉子的旋轉，每對相互嚙合的轉子齒相繼完成相同的工作循環(huán)，從而達到壓縮氣體的目的。如圖１。２．5所示，為螺桿壓縮機工作原理圖。A吸氣過程螺桿壓縮機無進氣與排氣閥組,其進氣通過一個調節(jié)閥控制。隨著轉子開始轉動，齒的一端逐漸脫離嚙合而形成齒間容積，這個齒間容積不斷擴大,在其內部形成一定的真空，而此齒間容積僅與吸氣口連通，在壓差的作用下氣體流入其中，壓縮機開始吸氣,如圖1．2.5a所示;隨著齒間容積繼續(xù)擴大并與吸氣孔口保持連通,進入其中的氣體量不斷增多，如圖1。2。５b所示;當齒間容積達到最大值，隨著轉子的旋轉，該齒間容積與吸氣孔口斷開，其不再增加,吸氣過程結束,如圖1。２。5c所示。B壓縮過程吸氣過程結束之后，轉子齒面和機體內壁形成一個封閉的容積，隨著轉子的轉動，該封閉容積的體積不斷減小,包含在其中的氣體被壓縮,壓力升高，如圖1。2.5d所示；壓縮過程可一直持續(xù)到齒間容積即將與排氣孔口連通之前,如圖1。2。5ｅ所示。圖1.２。5螺桿壓縮機工作原理圖C排氣過程齒間容積與排氣孔口連通時（此時壓縮空氣壓力最高），即開始排氣過程。隨著齒間容積的不斷縮小，具有排氣壓力的氣體逐漸通過排氣孔口被排出，如圖1.2.５f所示。這個過程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合，此時齒間容積的氣體通過排氣孔口被完全排除，封閉的齒間容積的體積將變?yōu)榱?。通過上述三個過程，螺桿壓縮機轉子周而復始的作周期性運動，實現(xiàn)壓縮氣體的目的.３）螺桿壓縮機適用范圍A噴油螺桿空氣壓縮機噴油螺桿空氣壓縮機分為固定式和移動式兩種。固定式的使用場所不變，用電動機驅動,主要為各種氣動工具及氣控儀表提供壓縮空氣;移動式適合于在野外流動作業(yè)場所,采用內燃機或電動機驅動。動力用噴油螺桿空氣壓縮機已經(jīng)系列化,一般都是在大氣壓力下吸入氣體，單級排氣壓力有0.８Mpa，1。1Mpａ和1．4Mpａ等不同形式。用于驅動大型風鉆的兩級壓縮機，排氣壓力可以達到2．6Mpa。目前,噴油螺桿空氣壓縮機的容積流量范圍為0.２～１00m３／ｍiｎ，由于其具有無可比擬的優(yōu)勢(這點在下面詳細闡述),噴油螺桿式空氣壓縮機取代活塞式壓縮機成為一種必然的趨勢.同時由于油氣分離和氣體凈化技術的發(fā)展，噴油螺桿空氣壓縮機越來越多的被用到對空氣品質要求非常高的場合,如食品、醫(yī)藥和棉紡等行業(yè)，占據(jù)了很多原本屬于無油壓縮機的市場.Ｂ噴油螺桿制冷壓縮機螺桿制冷壓縮機均采用噴油潤滑的方式運行。按與電動機聯(lián)接方式的不同,可分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。半封閉式和全封閉式噴油螺桿制冷壓縮機能夠有效的防止制冷劑和潤滑油的泄漏并消除了開啟式機組中電動機冷卻風扇的噪聲，被廣泛的運用于民用住宅和商用的中央空調系統(tǒng)中.此外，螺桿制冷壓縮機還用于工業(yè)制冷、食品冷凍、冷藏以及各種交通運輸工具的制冷裝置中,而具有更加廣泛的市場。C噴油螺桿工藝壓縮機噴油螺桿工藝壓縮機用來壓縮各種工藝流程中的氣體,其與噴油螺桿制冷壓縮機的要求相似，通常噴油螺桿工藝壓縮機是由噴油螺桿制冷壓縮機改制而成，運行于設計工況之內。D干式螺桿壓縮機干式螺桿壓縮機的壓縮過程中沒有液體內冷卻和潤滑,機體內陰、陽轉子的轉動依靠同步齒輪傳動,這種壓縮機常用于對壓縮氣體品質要求較高的場合,其可用來作為空氣壓縮機或工藝壓縮機。干式螺桿壓縮機轉速往往很高,對軸承和軸封的要求較高，而且排氣溫度也較高，單級壓縮比小。E噴水螺桿壓縮機為了降低干式螺桿壓縮機的排氣溫度，提高單級排氣壓力，開發(fā)了向壓縮腔噴水的無油螺桿壓縮機。但由于水潤滑性差，因此在這類壓縮機中也設有同步齒輪，其結構與干式螺桿壓縮機基本相同。在壓縮腔與軸承、齒輪間也需要可靠的軸封，以實現(xiàn)噴入的水與潤滑油的有效隔離.F其它螺桿機械螺桿壓縮機可作為真空泵使用，單級真空度可達到98％；與螺桿壓縮機功能相反的螺桿膨脹機可用于高壓氣體的動力回收和低品味熱源的動力轉換等場合;與螺桿壓縮機類似的螺桿多相混輸泵可進行油、氣、水多相混輸，用于降低采油成本和提高油井產(chǎn)量；螺桿機作為注塑機和擠出機，在塑料行業(yè)中得到廣泛的應用等。1。3雙螺桿壓縮機和活塞壓縮機的比較1.3．1雙螺桿空壓機和活塞空壓機是目前市場上的主導產(chǎn)品空壓機有很多種類，目前占主流地位的有螺桿空壓機和活塞空壓機。而螺桿空壓機因具有活塞空壓機無可比擬的優(yōu)越性，市場潛力極大,大有取代活塞空壓機之勢.往復活塞空壓機的歷史非常悠久，公元前1５０0年，我國商代的木質風箱已經(jīng)具備了活塞空壓機的幾大重要部件-—氣缸、活塞、活塞環(huán)和氣閥。往復活塞空壓機種類很多，但其基本壓縮原理是一樣的。即依靠活塞在氣缸里的往復運動,使氣缸、活塞、氣缸蓋、閥板等等元件所組成的容積產(chǎn)生變化，配合自動氣閥的動作，來吸入、壓縮和排出壓縮空氣。雙螺桿空氣壓縮機誕生于20世紀30年代。它由一對平行布置相互嚙合的轉子和機殼組成，依靠運轉時容積的變化來吸入、壓縮和排出空氣,其中，吸排氣依靠吸排氣腔的自動通斷而沒有吸排氣閥，主要運動件之間沒有直接的摩擦。具有極簡單的機械結構，極高的機械可靠性和優(yōu)良的動力平衡性,操作和維護也十分方便.至20世紀7０年代，雙螺桿空氣壓縮機已趨于完善和成熟，是目前市場上的主導產(chǎn)品。目前,國內外著名壓縮機企業(yè)生產(chǎn)的螺桿空壓機幾乎都是雙螺桿.1.３。2螺桿空壓機的優(yōu)勢劣勢分析(1）螺桿空壓機的優(yōu)勢:1）高效、節(jié)能.與同規(guī)格的活塞空壓機相比,螺桿空壓機可以節(jié)能１0％以上。例如，排氣量為21m3/miｎ，排氣壓力為0.７Mpa的活塞式空壓機軸功率為132kW，而相應的螺桿空壓機軸功率為110kW.2）可靠性高、壽命長。螺桿空壓機的主機零部件少，主要零件僅僅有主副轉子、機殼、吸排氣蓋和吸氣端蓋等六個，其他為標準件。而且主副轉子間實際上是有間隙的,沒有磨損，大修間隔僅受制于軸承壽命,廠家的保固期甚至長達十年。而活塞空壓機的主要零件有數(shù)十個,且磨損強烈，大修間隔僅有數(shù)千小時,廠家的保固期最多只有一年。運行費用低。3)操作維護方便.螺桿空壓機自動化程度高,操作人員不必經(jīng)過長時間的專業(yè)培訓,可實現(xiàn)無人值守運轉.4)環(huán)保。噴油螺桿空壓機帶有油分離系統(tǒng)，壓縮空氣含油量少；而活塞空壓機沒有油分離系統(tǒng),隨排氣進入大氣的潤滑油量大大高于螺桿空壓機。而螺桿空壓機因排氣溫度低，轉子間沒有摩擦,也更容易實現(xiàn)無油化。５）體積小、重量輕，節(jié)約材料。螺桿空壓機主機體積重量只有活塞空壓機主機的幾分之一（按規(guī)格大小，具體數(shù)值有所變化），節(jié)約寶貴的礦產(chǎn)資源。6)動力平衡性好。螺桿空壓機沒有不平衡慣性力，可以平穩(wěn)地高速運轉，振動很小。無需基礎。噪聲低.特別適用于制成移動式用于采礦等室外作業(yè)。而活塞空壓機振動大，必須有基礎。７)適應性強。螺桿壓縮機具有強制輸氣的特點，容積流量幾乎不受排氣壓力的影響，在寬廣的范圍內能保持高的效率，在壓縮機結構不做任何改變的情況下,適用于多種介質。8）可耐多相混輸。螺桿壓縮機的轉子間實際上留有間隙，因而能耐液體沖擊，可壓縮含液氣體、含粉塵氣體、易聚合氣體等。更適用于礦山等多粉塵環(huán)境。（2)螺桿空壓機的劣勢:1)螺桿壓縮機主機生產(chǎn)投資大,精度要求高。由于螺桿機的轉子齒面是一空間曲面，需利用特制的刀具在價格昂貴的專用設備上加工,轉子和殼體等的加工精度都很高；而且螺桿副的設計要求也很高，世界上也只有少數(shù)大學和跨國公司掌握其設計和制造技術，我國目前只有西安交通大學和開山集團等掌握了國際先進的螺桿副的設計和制造技術。在加工設備上，我國目前還不能生產(chǎn)螺桿主機的精加工設備和測量設備，而進口設備價格昂貴。所以說,螺桿空壓機主機生產(chǎn)的技術門檻和資金門檻都很高。目前，國內螺桿空壓機主機和整機的關鍵控制件幾乎完全倚賴進口。２）螺桿空壓機不適用于非常規(guī)的高壓（≥4Mpa）和微型（≤0．2ｍ３/mｉｎ）的場合。但幾乎已完全覆蓋了常規(guī)場合所使用的規(guī)格范圍。3）螺桿空壓機的價格高于活塞空壓機,尤其在微小排量機型里.從上述螺桿空壓機和活塞空壓機的優(yōu)勢和劣勢比較可以看出，在常規(guī)的規(guī)格領域，除了技術和資金門檻高外造成倚賴進口而使價格高外,螺桿空壓機本身沒有任何劣勢。所以在經(jīng)濟較為發(fā)達的國家如歐美，在1ｍ3/mｉn以上規(guī)格的常規(guī)壓力空壓機幾乎已經(jīng)完全取代了活塞空壓機。表1．3．１螺桿空壓機和活塞空壓機比較表

雙螺桿空壓機活塞空壓機適用范圍常規(guī)領域。不適用于微小排氣量和高壓場合.使用范圍大。在微型領域有獨特的成本優(yōu)勢。在超高壓領域是唯一的選擇。力的平衡性好.沒有不平衡慣性力，雖有不平衡氣體力,但對運轉平順性影響小。差。曲軸旋轉、活塞速度變化大，產(chǎn)生很大的慣性力。振動、噪聲小，無須基礎.大。除微型機外一般需要基礎.氣流脈動和管道振動小大效率和能耗效率高。能耗降低15～25％.摩擦副多，轉速低，效率低，能耗高。主機結構簡單復雜體積和重量轉速高，體積小、重量輕，節(jié)約原材料。轉速低，體積大、重量重。驅動方式小型機多為皮帶驅動。中、大型機多為電機直聯(lián),轉速高時加增速齒輪。多為皮帶傳動。軸承受徑向力大，曲軸受彎矩大，易引發(fā)故障.裝配性零部件少,結構簡單。但裝配、調整要求高.零部件多,結構復雜，一般需在總裝時現(xiàn)場調整。外觀一般為箱式,整體性好，占地面積小，整齊美觀.一般沒有外罩,整機結構較散，占地面積較大，且呼吸閥有油霧冒出,機身易積油污，不美觀.易損件主機無易損件。整機只有三濾是易損件。易損件多。主機的氣閥和活塞環(huán)都是易損件?？煽啃院蛪勖吆烷L。主機轉子無磨損,壽命僅受限于軸承壽命，一般可達6萬小時以上。更換軸承后又像新機一樣。摩擦副多，機械損耗大,負載變化大，故障率高，壽命短。閥片、活塞環(huán)等易損件壽命僅數(shù)千小時。因不能將所有運動件都更換，所以不可能修舊如新.操作和維護自動化程度高，操作和維護簡單方便，可無人值守.自動化程度低,備件多，操作和維護復雜?？删S修性難得需要維修，但對維修人員要求高.易損件更換頻繁，維修工作量大，但維修難度較低。壓縮空氣質量排氣溫度低,排出前經(jīng)油氣分離過濾,含油量和含雜質量低.而且，氣流脈動小,可以配較小的儲氣罐,甚至有時可不另配儲氣罐。壓縮空氣質量好.排氣溫度高,一般機組上不設油氣分離過濾裝置,含油量和含雜質量高。而且,氣流脈動大，必須配較大的儲氣罐，壓縮空氣質量差。對環(huán)境的影響少。除了排放冷凝水外,沒有其他排放。而且，節(jié)能、節(jié)約原材料和使用壽命長本身也是一種間接的環(huán)保。除了排放冷凝水外，還有呼吸閥有油霧冒出污染環(huán)境.購置成本高。低。使用成本因節(jié)能，操作維護方便,可無人值守,備件少,維修維護工作量少，油耗低，機器產(chǎn)氣穩(wěn)定,使用成本低。能耗大,備品備件多，維修維護工作量大,隨時間推移產(chǎn)氣量下降,油耗增加,壽命短等，使用成本高。耐久性主要運動件沒有直接摩擦，出力穩(wěn)定,排氣量不隨時間下降，舊機的工況一如新機。使用一段時間后，因運動件磨損,工況變惡劣,排氣量下降，油耗增加,振動噪聲增大。盡管對于生產(chǎn)企業(yè)來說，雙螺桿空壓機主機和關鍵控制部件生產(chǎn)的技術和資金門檻很高，生產(chǎn)很不容易.但是對于用戶來說，由上表的分析可知，在雙螺桿空壓機的適用范圍里,與相應的活塞空壓機比較，雙螺桿的唯一缺點是購置成本高，但是,這完全可以從雙螺桿的低使用成本和高壽命中得到彌補,實際上,購置成本只占整個成本很小的比例.下面舉例說明。如果有一個用戶,要買一臺2０m3/mｉn，0.7MＰa的空壓機，計劃使用十年，運行時間折合滿載３0000小時，我們給他設計兩種方案，見下表:表1.3．2雙螺桿空壓機和活塞空壓機使用經(jīng)濟性比較舉例表

雙螺桿空壓機活塞空壓機購置費用15萬９萬配套功率110千瓦13２千瓦耗電33０萬度396萬度電費支出（按1元/度）33０萬元3９6萬元＊部分載荷或空載時電能多損耗之電費支出調節(jié)功能完善,按８萬度計8萬元16萬度計１6萬元*＊維護費支出三濾和潤滑油約６萬元約４萬元＊＊*維修費支出保養(yǎng)得當一般沒有維修約5萬元＊＊*＊更換新機費用無9萬總支出35９萬元４39萬元總費用比較節(jié)約80萬元多支出80萬元＊這部分按工況的變化而變化，如果用氣量穩(wěn)定且與空壓機排氣量匹配的好,則這部分損失小，反之,損失大。＊＊如果是皮帶傳動的螺桿機，則需更換皮帶.***活塞空壓機的后處理裝置負擔要重些，可能會增加后處理裝置的維護維修費用。*＊*＊還有一個因素要考慮的，就是活塞空壓機用過一段時間后，會因磨損而使排氣量降低，如果選型的時候余量考慮不夠，會造成氣不夠用,影響生產(chǎn)效率,有時須再增加一臺小排量的空壓機以彌補，這也是額外的開支。而螺桿空壓機的排氣量永遠不會下降。1.4雙螺桿壓縮機和單螺桿壓縮機的比較圖1．4．1雙螺桿壓縮機轉子示意圖1．4.2單螺桿壓縮機結構示意圖1。4．3雙螺桿壓縮機轉子受力示意圖1。4.4單螺桿壓縮機轉子受力示意１.4.１螺桿空氣壓縮機具有結構簡單、工作可靠及操作方便等一系列優(yōu)點，因而自誕生之日起就受到工業(yè)界的廣泛重視。經(jīng)過多年的發(fā)展，螺桿空氣壓縮機在１～60m3/mｉn的流量和≤1６kg/cm2的壓力范圍內,在歐、美、日等經(jīng)濟發(fā)達國家?guī)缀跬耆〈嘶钊諝鈮嚎s機，而其中９9％以上是雙螺桿空氣壓縮機。１。4。2雙螺桿空氣壓縮機簡介:雙螺桿空氣壓縮機誕生于20世紀30年代。它由一對平行布置相互嚙合的轉子和機殼組成,依靠運轉時容積的變化來吸入、壓縮和排出空氣。具有極簡單的機械結構，極高的機械可靠性和優(yōu)良的動力平衡性，操作和維護也十分方便。至20世紀70年代，雙螺桿空氣壓縮機已趨于完善和成熟，是目前市場上的主導產(chǎn)品。目前，國內外著名壓縮機企業(yè)生產(chǎn)的螺桿空壓機幾乎都是雙螺桿，一般所說的螺桿空壓機即指雙螺桿空壓機。１。4。3單螺桿空氣壓縮機簡介:單螺桿空氣壓縮機誕生于20世紀6０年代。從名字上看,它只有一根螺桿轉子，但實際上，單螺桿空壓機卻有三根旋轉軸，即由一個螺桿轉子和兩個星輪所組成。單螺桿空壓機在工作原理上有自己的特點，即有極好的動力平衡性能,但由于存在著一些難以解決的難題使得其一直沒有得到大規(guī)模的推廣,主要是星輪過早磨損,加上變形不均勻引起的嚙合精度難以保證，造成整機排氣量下降，機械穩(wěn)定性降低,因而故障率高，壽命短，應用的經(jīng)濟性極差.目前，國內外著名壓縮機企業(yè)只有日本的三井公司在生產(chǎn)單螺桿空壓機.表1.4。1雙螺桿和單螺桿壓縮機比較表

雙螺桿單螺桿型線設計已經(jīng)過4代的發(fā)展，已經(jīng)完善和成熟有待進一步優(yōu)化受力狀況氣體力有不平衡,但軸向力可通過結構設計改善其平衡性。沒有不平衡慣性力。受力平衡性優(yōu)良.受力平衡性極好主要缺陷無沒有找到最佳型線沒有找到最佳星輪材料使用后排氣量下降嚴重故障率高、壽命短適用范圍0.2~１0０m3/mｉn的流量≤４0ｋg／cm2的壓力因嚙合副精度要求高,容量難以向兩極發(fā)展,適用范圍小成本略低略高發(fā)展前景好因市場表現(xiàn)不好，各科研機構和空壓機企業(yè)投入不大,所以短期內難以有根本性提高。結構運動部件少，結構簡單.陽轉子剛性高于陰轉子，但陽轉子也承受了大部分的負載,陰陽轉子的剛性負載比接近,變形均勻。嚙合精度易于保證。容積效率高。有三個旋轉軸，運動部件較多,結構較復雜。螺桿和星輪的剛性相差較大，變形不均勻，因而嚙合精度難以保證，容積效率略低。材料轉子之間為嚙合運動,嚙合帶的瞬時相對運動方向為法向（即純滾動)，沒有摩擦，對材料沒有特殊要求，普通的材料和普通的熱處理即可滿足需要。星輪和螺桿的相對運動為滑動,靠摩擦帶動星輪,在對材料有特殊要求，而且目前還沒有找到完全符合要求的星輪材料.目前單螺桿空壓機，在運行一段時間后,因星輪磨損，造成內泄漏增大，降低排氣量,一般3０００小時后排氣量降低５~10%。制造設備投資大，但有專門的進口設備，加工相對容易，加工精度易于保證。加工成本略低.沒有可供應的進口專機,加工難度較大，加工精度不易保證。但設備投資相對小些。尺寸和重量小和輕。節(jié)約原材料。大些和重些容積效率高.略低.摩擦、變形,吸排氣通道狹窄,高低腔之間泄漏損失大等使效率低于雙螺桿振動和噪聲略高,但是最新一代型線—－-SＫK型線的螺桿空壓機,已與單螺桿相當.因受力平衡,星輪傳動聲低等原因，振動和噪聲很低，這是目前單螺桿機唯一的優(yōu)點。排氣量衰退無.轉子在運行中沒有磨損,排氣量永遠不會下降。嚴重故障率低。轉子及轉子機殼間沒有直接摩擦，陰陽轉子變形均勻，故障率極低。高。星輪磨損、變形不均勻和加工精度不夠是引起故障的主要原因壽命長。僅受制于軸承壽命，一般可達6萬小時以上，SKK采用大軸承，壽命更長。短.受制于星輪壽命。綜上所述，可知，雙螺桿空壓機與單螺桿空壓機相比，有著轉子間沒有摩擦的絕對優(yōu)勢。唯一的缺點就是氣體力平衡性差點,轉子間有金屬沖擊聲等造成在振動和噪聲上以及軸承受力上沒有單螺桿那樣的先天優(yōu)勢。但是,SKK雙螺桿空壓機通過改進型線,降低轉速,加大轉子和軸承，提高加工裝配精度以及設計平衡機構等措施,其振動和噪聲也已達到了近乎完美的境界。反觀單螺桿空壓機,卻有三個短期內難以消除的較為致命的缺點：一是還沒有找到最佳的型線。二是星輪磨損。三是結構復雜，運動件剛度相差大使變形不均勻.嚙合副精度要求特別高,加工難以保證且會因磨損降低。打個比方，好比一輛汽車,用輪胎在路面上做純滾動前進而沒有打滑，則輪胎壽命會非常長，就和雙螺桿一樣，（實際上輪胎是有打滑的，尤其在起步停車加減速時打滑就更厲害)。如果輪胎滑動著前進，那么，輪胎的壽命可想而知了,就和單螺桿一樣.另外，目前有一種誤解(包括書上），即單螺桿的容積效率要高于雙螺桿，這是不正確的。原因在表1有陳述,而且，筆者的經(jīng)歷也證實了這一點：即使是目前世界上最好的三井單螺桿機，其效率也低于好的雙螺桿。還有一種說法，稱單螺桿的允許單級壓縮比較大,甚至聲稱可達６MPa，這也是不正確的。實際上因為高低壓腔間的泄漏原因,目前市場上的單螺桿與雙螺桿的單級壓縮比基本一樣。總的概括起來，雙螺桿空壓機不但在技術上是先進的，而且在實際應用中已完全成熟，得到了廣泛的應用。單螺桿空壓機雖然在原理上有獨特之處，但由于在一些決定性的因素上存在不足之處，因而仍處于實驗過程中,其產(chǎn)品仍有待進一步完善,無法作為成熟產(chǎn)品在市場上大規(guī)模的推廣應用。其實,雙螺桿空壓機與單螺桿空壓機的市場表現(xiàn),已經(jīng)很好地反映了它們之間的差異。第2章ＳＫK螺桿壓縮機主機螺桿機械是重大裝備業(yè)的重要組成部分,按其運用可分為螺桿空氣壓縮機、螺桿制冷壓縮機、螺桿工藝壓縮機、螺桿工業(yè)泵、塑料機械（注塑機、擠出機）、螺桿真空泵、螺桿膨脹機等,它們的核心部件都是螺桿副。螺桿機械的關鍵核心技術主要掌握在國外公司手中,螺桿機械的精密加工制造能力的嚴重不足以及加工工藝落后，使得國內螺桿機械不能得到真正的發(fā)展，導致國內螺桿機械主要依靠進口,而進口螺桿主機的價格相對昂貴，造成其價格居高不下，急需有規(guī)模較大的專業(yè)國內螺桿壓縮機主機制造企業(yè)為之配套.開山集團以振興民族工業(yè)為己任，與西安交通大學壓縮機研究所合作開發(fā)了一系列ＳKK螺桿壓縮機主機,為中國民族工業(yè)造“芯”.２。1ＳKＫ螺桿壓縮機主機技術規(guī)范圖2．1．1SKK螺桿壓縮機外形圖圖2.1。2SKK螺桿壓縮機轉子外形圖表２.1。1SKK螺桿主機技術規(guī)范表序號牌號基本型號功率范圍(kw)功率（kｗ)排氣壓力（Ｍpa)轉速(rpｍ）排氣量（m3/miｎ）備注1SＫK00LＧ7．５5。５0。７/0．８50６００.91。04490０。８1。3３9300．67.50．7/０．869001．21.06１001.01.3５３０00。８2SKK０１LG15７.５~1５7．50。7/0。８27701.21.02３001。01.31９500.8１１０.7/０．８41501。8１。034６0１.51.327701．2１50.7/0。8560０2.41．0505０2.2１。341５01．83SKK02LG2218。5~3018．50。7/0.８2９4０３（直聯(lián)機型)1.0２７0０2。71。32３002.３2２0。7/0.８３５４03.6SKK12（直聯(lián)機型294０)１．０3200３．21．３2940３３０0．7/0。84８505.１1．0440０4。５１.3３６0０3.7４SＫK1２LG2２1８.5220．７/0．8３５403.６直聯(lián)機型5SKK０３LG37３７２９500.7／0。829５０6直聯(lián)機型６SＫK０３ＬLG3７Ｌ３7~55371。026005。51．3２220４.７4５0.７/０.8３460７.51.０3２0０6.8１.32８506．2550。7/0．8423０１0．51.0３70０8。81．33460７。５7SＫK03LFLG３7LF37370。7／０.８29506.4直聯(lián)機型,柴動8SKK１３LG37L４5450。7/0.８33００７.５9SＫK0４LG55５555０.7/０.82970１0直聯(lián)機型１.0２6４０8.61.32３007.710SＫK04FLG5５F５5550。7／0.8２2007。4直聯(lián)機型，柴動11SKK14LG55757５０.7/0。840５013。６直聯(lián)機型7５0．7/0。８36０012直聯(lián)機型12SKK05FLG9090900。７／0.8２１0０120。7／0.829５0１61.018６01０.51．316309。31３SKK06LＧ11０110１1００.７/0。８297020直聯(lián)機型1.０２6４01７.51．3230０15。５１4SＫK161321320。７/0.８356０24SKＫ0８F160１600。7/0．84320２９1５ＳKK09LG2５０250250０.7/０。８147045。3直聯(lián)機型1．01300４01。31140351６SKK０９G+序號LG250３1５3150.7/0.８185057直聯(lián)機型ＳKK０9Ｇ１17SKK1０1717高壓機型，直聯(lián)18SKK112６2２序號序號代號齒輪速比1ＳKＫ02G１1。1996２SKK0２Ｇ２1.6430３ＳKK03LG１1．1１9７4SKK04G1１．３６3６５SＫＫ0４Ｇ２1.212１6SＫK０6G１１。２7SＫK06Ｇ21.４5458SKK09Ｇ11。2５859SＫＫ０4G３1.５6注：1、“SKKXXG+序號”為帶變速箱ＳKK螺桿主機，其中:SKKXX—螺桿主機牌號;G-變速箱；序號—根據(jù)齒輪速比的不同以自然數(shù)１、２、3……編制。如表2-3所示，為齒輪箱速比表。本公司可以根據(jù)用戶的需求開發(fā)出相應的螺桿主機機型。表２-3齒輪箱速比表2、“SKKＸXF"為柴油移動螺桿壓縮機系統(tǒng)專門開發(fā)機型，亦可根據(jù)需要用于電動壓縮機系統(tǒng)。3、本表涵蓋了已經(jīng)開發(fā)的和將要開發(fā)的SKK螺桿壓縮機主機，本公司會根據(jù)具體的開發(fā)計劃和進度對本表進行相應的調整和補充。如有變動，請恕不另行通知。2．2SKK螺桿壓縮機主機特點介紹2．2．１開山公司ＳKK螺桿主機設計理念（1）采用委托西安交大設計的最新專利型線(專利權屬開山），為雙邊非對稱的最新一代陰轉子、陽轉子，它們的組成曲線全部為圓弧及其包絡線，齒數(shù)比根據(jù)實際情況為小功率機型和大功率機型量身定做，小功率機型為5:４(≤４５KW),大功率機型為6：5（≥55KW)，以得到最佳的性能。與其他已有技術相比，具有完全實現(xiàn)“曲面對曲面”密封，從而有助于形成流體動力潤滑膜,降低通過接觸帶的橫向泄漏，提高壓縮機效率;以及改善轉子的加工、檢驗性能，采用大轉子、低轉速設計思路后,可以降低噪聲和振動，提高轉子剛性，延長使用壽命,相對減小對加工精度、雜質和油碳化物敏感性的優(yōu)點。（2）大轉子、大軸承、低轉速。如3．6立方3700轉,6、１0、16、20立方297０和2980轉，40立方1490轉。以降低振動噪聲,延長壽命。(3)大排量的主力機型均為不帶齒輪箱的直聯(lián)機型,大排量的非主力機型由齒輪增速變型。以改善轉子和軸承受力,降低成本。（4）除大直徑轉子外,在長徑比的設計上也充分考慮轉子剛性。（5）在型線設計上充分考慮加工精度、裝配、使用情況的可能波動。（6）轉子接觸帶及附近為純滾動嚙合。(7）后軸承座與機殼設計成一體,更易保證精度，避免加工、裝配誤差.（８）采用瑞典SKF四點軸承，更易裝配和維修.(9）軸承由循環(huán)油流進行沖洗、冷卻、潤滑,有效改善軸承的工作條件，降低主機的工作溫度.(１0）進氣關閉、排氣打開時機，噴油口、回油口位置等均按交大最新研究成果設計。(１1）從上述設計理念可知開山螺桿主機有以下優(yōu)點：(１2）振動小、噪聲低、可靠性好、壽命長.噪聲不但低，而且頻率低，相對柔和，沒有其他品牌常有的尖叫聲,不影響在機器邊的交談。（13）易于加工、裝配、維修。（14）工況適應性好，對雜質和油碳化物不敏感，不易咬死.（15）精密度高、效率高、能耗低。(１６）方便用戶配套。２.2.2開山公司SKK螺桿主機的制造手段（1)轉子采用鍛鋼件并經(jīng)熱處理。（２)螺桿轉子螺旋面采用粗銑后精磨的工藝保證精度.以精磨代替精銑,砂輪能夠自動進行修正，可以得到極高的加工精度、穩(wěn)定的加工質量、更合理的嚙合間隙、高的表面硬度（表面處理后再磨）。(3）機殼等鑄件經(jīng)過足夠的時效處理和二次回火，消除鑄造和加工應力.（４）精加工均采用世界頂級的進口設備。（5)轉子螺旋面的磨