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螺桿式壓縮機(jī)是用途比較廣泛的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī),屬于容積式壓縮機(jī)的一種。它具有在較低壓力下,流量幅度較寬的操作特性。在石油化工生產(chǎn)中,常常用于天然氣集輸,燃料氣的增壓、冷凍、壓縮(丙烷/丁烷),放火炬氣體壓縮以及空氣壓縮等場合。螺桿式壓縮機(jī)常用的有無油螺桿式壓縮機(jī)和噴油螺桿式壓縮機(jī),無油螺桿式壓縮機(jī)通常用在排氣量為3~1000m3/min、排氣壓力小于1.0MPa情況下,噴油螺桿式壓縮機(jī)通常用在排氣量為5~100m3/min、排氣壓力小于1.7MPa情況下。
和往復(fù)式壓縮機(jī)相比,螺桿式壓縮機(jī)有以下特點(diǎn):
1)結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)動(dòng)部件少,沒有往復(fù)式壓縮機(jī)需要經(jīng)常維修的氣閥、活塞環(huán)、填料密封等零部件,維護(hù)簡單,費(fèi)用較低,使用壽命較長;
2)減少或消除了氣流脈動(dòng);
3)能適應(yīng)壓縮濕氣體以及含有液滴的氣體;
4)在有冷卻潤滑劑連續(xù)流動(dòng)的情況下,允許的單級壓力比要高得多(可高達(dá)20~30),并且排氣溫度較低;
5)由于不存在往復(fù)慣性力,可在高轉(zhuǎn)數(shù)、高壓比下工作,特別是噴油或噴液的螺桿式壓縮機(jī),由于壓縮氣體內(nèi)冷效果好于往復(fù)式壓縮機(jī)的外部冷卻,因而功率利用充分;
6)轉(zhuǎn)子型線復(fù)雜,加工要求高,不適于作高壓壓縮機(jī)用,特別是干式螺桿壓縮機(jī)為了減少內(nèi)部溫度的上升,必須用增速齒輪提高其轉(zhuǎn)數(shù),因此機(jī)械損失大,運(yùn)行中氣流噪聲較大。
螺桿式壓縮機(jī)可分為干式(無油潤滑)螺桿壓縮機(jī)和濕式(噴油或噴液式)螺桿壓縮機(jī)兩類。干式(無油潤滑)螺桿式壓縮機(jī)為了保障轉(zhuǎn)子間必不可少的間隙,通常采用同步齒輪。干式螺桿壓縮機(jī)中陽轉(zhuǎn)子(主動(dòng)轉(zhuǎn)子)靠同步齒輪帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子(從動(dòng)轉(zhuǎn)子),轉(zhuǎn)子嚙合過程中互不接觸,靠有一定間隙的一對螺桿高速旋轉(zhuǎn),達(dá)到密封氣體和壓縮氣體的目的。干式螺桿壓縮機(jī)的氣缸上帶有冷卻水套,用來冷卻被壓縮的氣體。其基本結(jié)構(gòu)包括氣缸、陰轉(zhuǎn)子、陽轉(zhuǎn)子、同步齒輪、軸承、密封裝置以及氣量調(diào)節(jié)裝置等主要部件。
無油潤滑螺桿式壓縮機(jī)
1—陰螺桿;2—陽螺桿;3—嚙合齒輪;4—機(jī)殼;5—聯(lián)軸器
常見的噴油式螺桿制冷壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
常見的噴油式螺桿制冷壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
1—機(jī)體;2—陰、陽轉(zhuǎn)子;3—吸氣端座;4—平衡活塞;5—滑閥;6—排氣端座;7—主軸承;8—徑向止推軸承;9—軸封;10—聯(lián)軸器
噴油式螺桿壓縮機(jī)通常不設(shè)同步齒輪,陽轉(zhuǎn)子直接帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子,并且靠噴入的潤滑油在轉(zhuǎn)子間形成油膜,起到密封、潤滑和冷卻的作用。
噴液式螺桿壓縮機(jī)是靠噴入制冷劑或噴水起到冷卻和密封的作用。它改變了單純噴油(噴油量甚至高達(dá)機(jī)器容積排量的1%)而必須增加龐大的油處理、回收系統(tǒng)。但是噴液也不宜全部代替噴油,油的潤滑作用是制冷劑所不能取代的。
通常螺桿式壓縮機(jī)的主動(dòng)轉(zhuǎn)子節(jié)圓外具有凸齒,從動(dòng)轉(zhuǎn)子節(jié)圓內(nèi)具有凹齒。如果將陽轉(zhuǎn)子的齒當(dāng)做活塞,陰轉(zhuǎn)子的齒槽視為氣缸(齒槽與機(jī)體內(nèi)圓柱面及端壁面共同構(gòu)成工作容積稱為基元容積),這就如同活塞式壓縮機(jī)的工作過程,隨著一對螺桿旋轉(zhuǎn)嚙合運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)子的基元容積由于陰、陽轉(zhuǎn)子的相繼侵入而發(fā)生改變。在吸氣端設(shè)置同步齒輪,由厚齒和薄齒疊合在一起,通過調(diào)整厚齒和薄齒的相對位置,可以調(diào)整陰、陽轉(zhuǎn)子間的嚙合間隙,保障陰、陽轉(zhuǎn)子即使在反轉(zhuǎn)時(shí)也不接觸,減少了磨損,提高了使用壽命。為螺桿式壓縮機(jī)的工作原理示意。
螺桿式壓縮機(jī)的工作原理
螺桿式壓縮機(jī)的吸、排氣口分別位于機(jī)體兩端,呈對角線布置。氣體經(jīng)吸入口進(jìn)入基元容積對(陰、陽轉(zhuǎn)子各有一個(gè)基元容積組成一對基元容積),由于轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)子的齒連續(xù)地脫離另一個(gè)轉(zhuǎn)子的齒槽,齒槽的空間容積不斷增大,直到最大時(shí),吸氣終了,基元容積對與吸入口隔開,開始壓縮。壓縮過程中,基元容積對逐漸推移,容積在逐漸地縮小,氣體被壓縮,。轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn),在某一特定位置(根據(jù)工況確定的壓力比而求取的轉(zhuǎn)角位置或螺桿某一長度),基元容積對與排氣口連通,壓縮終了。排氣過程如圖。直到氣體排盡為止?;莘e由于空間接觸線分割,排氣的同時(shí),基元容積對在吸氣端再次吸氣,接著又是壓縮、排氣。
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