電動螺桿空氣壓縮機(jī)四大系統(tǒng)流程解析

　　螺桿壓縮機(jī)是當(dāng)代最流行的結(jié)構(gòu)型式。與傳統(tǒng)的活塞壓縮機(jī)相比，螺桿壓縮機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，此外無振動，噪音易消除，排氣純凈。

　　壓縮機(jī)是一種提升氣體壓力的的機(jī)械。壓縮機(jī)有許多結(jié)構(gòu)型式，螺桿壓縮機(jī)是當(dāng)代最流行的結(jié)構(gòu)型式。與傳統(tǒng)的活塞壓縮機(jī)相比，螺桿壓縮機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，此外無振動，噪音易消除，排氣純凈。

　　螺桿壓縮機(jī)的核心部件是機(jī)頭，機(jī)頭主要由轉(zhuǎn)子、汽缸、軸承座、軸承和軸封組成。機(jī)頭工作時需要輸入動力，需要潤滑、冷卻，因此機(jī)頭必須安裝在系統(tǒng)中才能工作。

　　螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)主要由以下零部件構(gòu)成：

　　● 動力系統(tǒng)：機(jī)頭、電機(jī)、傳動部件

　　● 三閥：進(jìn)氣控制閥、最小壓力閥、溫控閥

　　● 三濾：進(jìn)氣過濾器、油過濾器、油分芯

　　● 油氣分離罐

　　● 冷卻系統(tǒng)：冷卻器、冷卻風(fēng)扇

　　● 管路部件，其中含氣體管路部件、油管路部件、回油管、控制管路部件

　　此外還有：

　　● 控制系統(tǒng)，其中含主控器、啟動盤、壓力傳感器、溫度傳感器、放空電磁閥、加載電磁閥

　　一、空氣流程

　　1、氣體由空氣濾清器濾除塵埃之后，經(jīng)由進(jìn)氣閥進(jìn)入機(jī)頭被壓縮，并與潤滑油混和。與油混和的壓縮空氣排至油氣分離桶，再經(jīng)油氣分離器、壓力維持閥及后冷卻器之后進(jìn)入用氣管網(wǎng)。

　　2、氣路各主要元件功能說明

　　A、空氣濾清器

　　空氣濾清器通常為一干式紙質(zhì)過濾器，過濾紙細(xì)孔徑約5微米左右，主要功能是濾除空氣中的塵埃，避免螺桿轉(zhuǎn)子過早磨損，避免油過濾器和油氣分離濾芯過早堵塞。工作環(huán)境較好時每工作500小時，應(yīng)該取下清除表面灰塵，清除的方法是使用低壓空氣將灰塵由內(nèi)向外吹除。在使用環(huán)境比較差的環(huán)境下，要求每班次清理空濾芯，特別差的環(huán)境，要求加裝二級過濾，空濾過濾效果好壞，對主機(jī)的壽命及油品的壽命影響是最大的。

　　B、進(jìn)氣閥

　　常用的進(jìn)氣閥有旋轉(zhuǎn)碟片結(jié)構(gòu)和往復(fù)閥板機(jī)構(gòu)，利用碟片或閥板開啟或關(guān)閉進(jìn)氣口，控制進(jìn)入機(jī)頭的氣流。有兩種控制方式：一種是開關(guān)方式，當(dāng)儲氣罐壓力達(dá)到高限設(shè)定值，關(guān)閉進(jìn)氣口，當(dāng)壓力降到低限設(shè)定值，重新打開進(jìn)氣口。另一種容調(diào)方式，當(dāng)儲氣罐達(dá)到一定壓力時，旋轉(zhuǎn)碟片在比例閥的控制下微閉進(jìn)氣口，當(dāng)儲氣罐壓力進(jìn)一步增大時，進(jìn)氣口進(jìn)一步縮小，當(dāng)儲氣罐壓力略有減少時，進(jìn)氣口將有所加大，使壓力穩(wěn)定在一定范圍。當(dāng)壓力未達(dá)到容調(diào)壓力，進(jìn)氣閥碟片全開，進(jìn)氣口完全打開。

　　進(jìn)氣閥一般為常閉閥，防止啟動時大量氣體進(jìn)入機(jī)頭，加大電機(jī)啟動電流。進(jìn)氣閥上有一個進(jìn)氣旁通閥，用來防止機(jī)器啟動和空載時，機(jī)頭內(nèi)形成高度真空，影響潤滑油的霧化。

　　C、機(jī)頭

　　空氣是在機(jī)頭內(nèi)被壓縮的。機(jī)頭在驅(qū)動機(jī)帶動下不斷吸入氣體，然后通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)縮小氣體腔的容積，使氣體壓力提高，在氣體被壓縮的過程中，溫度不斷提高，噴入機(jī)頭的潤滑油呈霧態(tài)與空氣混和，起到冷卻作用，把溫度限定在許可范圍內(nèi)。潤滑油還有潤滑和密封作用，潤滑油在機(jī)頭內(nèi)部的各個間隙部位形成油膜密封。機(jī)頭排出的氣體是油氣混和物。

　　D、油氣桶

　　油氣桶有油氣分離和儲油兩種功能。壓縮后的油氣混合物排至油氣桶，在油氣桶內(nèi)通過碰撞、轉(zhuǎn)折等分離出大部分潤滑油;油氣桶外面裝有油位計、加油孔。靜態(tài)勢時潤滑油的油位應(yīng)該在油位計上下限之間。油氣桶下方裝有含油排水閥。應(yīng)該在每次冷啟動前略微打開該閥，以便排除油氣桶內(nèi)的冷凝水(因為水比油重，靜止一段時間后水會沉淀在最下部)，一旦有油流出，迅速關(guān)閉。由于油氣桶的流道很大，其內(nèi)部氣流流速很低，有利于油滴分離，起到粗分離油和空氣的作用。絕大多數(shù)潤滑油是在進(jìn)入油氣分離濾芯前分離下來的。對于在機(jī)組使用在空氣濕度較大地區(qū)必須每天進(jìn)行排水，防止油品變質(zhì)，及軸承生銹。

　　E、油氣分離器

　　油氣分離器濾芯采用多層細(xì)密的特種纖維制成，壓縮空氣中殘存的細(xì)小霧狀油粒在油氣分離濾芯中被凝聚成大油滴，在重力作用下淌到油氣分離濾芯底部的集油池。通過油氣分離濾芯后，壓縮空氣中的潤滑油幾乎被完全濾除，殘余油粒直徑小于0.1微米，氣體含油量小于3PPM。

　　F、安全閥

　　當(dāng)油氣桶內(nèi)壓力比額定壓力高出1.1倍時，安全閥會自動跳起泄壓，使壓力降到額定排氣壓力以下。檢查安全閥的方法是在壓縮機(jī)滿載工作時，輕輕打開閥掰，若安全閥能向外排氣，就視為正常。安全閥向外排氣時會帶出高溫油霧，應(yīng)注意安全。

　　G、最小壓力閥

　　最小壓力閥又稱為壓力維持閥，位于油氣分離器上方出口處，開啟壓力設(shè)為0.45MPa左右。最小壓力閥有以下作用：

　　a、啟動時迅速建立潤滑所必須的循環(huán)壓力，確保機(jī)器不被磨損。

　　b、控制通過油氣分離濾芯的氣體流速，防止高速氣流破壞油氣分離效果，將潤滑油帶出系統(tǒng)。避免造成油氣分離濾芯兩側(cè)壓差太大傷害濾材。

　　c、止回功能，當(dāng)機(jī)器停止工作或進(jìn)入空載狀態(tài)時，油氣桶內(nèi)壓力下降，最小壓力閥可以防止儲氣罐氣體回流到油氣桶。

　　H、后冷卻器

　　壓縮空氣通過最小壓力閥進(jìn)入后冷卻器。對于風(fēng)冷壓縮機(jī)，后冷卻器與油冷卻器制成一體，一般為板翅式，有風(fēng)扇將空氣吹過冷卻器板翅，把壓縮空氣的熱量帶走。冷卻后的壓縮空氣一般比環(huán)境溫度高10～15℃，冷卻后的壓縮空氣含有大量水分，其中大部分可以在儲氣罐內(nèi)分離出來。

　　二、潤滑油流程

　　1、由于油氣桶內(nèi)的壓力比機(jī)頭進(jìn)氣腔高，潤滑油在壓差驅(qū)動下經(jīng)過溫控閥、油冷卻器和油過濾器，然后分成兩路進(jìn)入機(jī)頭，一路直接噴入壓縮腔，另一路經(jīng)過軸承組后再進(jìn)入壓縮腔，在壓縮腔內(nèi)與空氣混和后排入油氣桶。絕大部分油經(jīng)過粗分離后沉淀在油氣桶下部，少量油霧經(jīng)過油氣分離濾芯后沉積在濾芯底部，然后被回油管引入機(jī)頭進(jìn)氣腔。

　　2、潤滑油在機(jī)頭內(nèi)除潤滑作用外，還起冷卻和密封作用。潤滑油熱容量比較大，每升高一度所需熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣。驅(qū)動機(jī)輸入到機(jī)頭的能量都將轉(zhuǎn)化為熱量，為了控制溫升，向機(jī)頭內(nèi)噴入潤滑油，用潤滑油吸收大部分熱量。潤滑油在機(jī)頭內(nèi)呈霧態(tài)分布，與空氣的接觸面積很大，所以換熱十分迅速完善。轉(zhuǎn)子之間，轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間有較長的間隙，通過間隙的泄漏不但減少流量，還會導(dǎo)致高溫、高耗能和高噪音。潤滑油在相對運(yùn)動零件之間形成的油膜具有優(yōu)良的密封作用，可以有效的防止高壓氣體向低壓側(cè)的滲漏。

　　3、油路各主要元件功能說明

　　A、溫控閥

　　溫控閥主要是通過控制噴入機(jī)頭的潤滑油溫度達(dá)到控制機(jī)頭排氣溫度的。機(jī)頭排氣溫度過低，水份會在油氣桶內(nèi)析出，造成潤滑油乳化。冷機(jī)啟動時溫控閥迫使?jié)櫥筒唤?jīng)過油冷卻器直接進(jìn)入機(jī)頭。當(dāng)油溫上升到70℃以上，溫控閥逐漸打開通油冷卻器的通道，讓一部分潤滑油經(jīng)過油冷卻器，再與熱油混和后進(jìn)入機(jī)頭。當(dāng)油溫上升到76℃時，溫控閥完全打開通油冷卻器的通道，此時潤滑油全部經(jīng)過油冷卻器冷卻后再噴入機(jī)頭。

　　由于進(jìn)入溫控閥的潤滑油未經(jīng)過濾，溫控閥內(nèi)部通道較復(fù)雜，易于引起污物淤積，長期使用后溫控閥故障率較高，常引發(fā)機(jī)器高溫保護(hù)。此外溫控閥完全打開通油冷卻器的通道后，無法完全切斷熱油直接進(jìn)入機(jī)頭的通道，進(jìn)入機(jī)頭的潤滑油溫度始終高于油冷卻器出口溫度，造成冷卻效率低。所以一些近代機(jī)型不設(shè)溫控閥，通過控制風(fēng)扇電機(jī)的啟停來控制油溫，當(dāng)機(jī)頭排氣溫度上升到90℃時，風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)，如果溫度低于70℃，風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，把溫度保持在一定范圍內(nèi)。

　　通過檢查與溫控閥連接的四根油管，可以判斷溫控閥的工作是否正常，四根油管分別為：油分桶至溫控閥，溫控閥至油冷卻器，油冷卻器至溫控閥，溫控閥至油過濾器;正常溫度分別為：高，高，低，略高。

　　B、油冷卻器

　　風(fēng)冷螺桿壓縮機(jī)油冷卻器一般與后冷卻器做成一體，為鋁制板翅式結(jié)構(gòu)，在真空爐內(nèi)釬焊成型。水冷螺桿壓縮機(jī)一般采用管殼式換熱器，潤滑油在管外流動，水在管內(nèi)流動。水質(zhì)對水冷換熱器的工作狀態(tài)和壽命影響很大。受水資源影響，水冷螺桿壓縮機(jī)需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于風(fēng)冷螺桿壓縮機(jī)。但是某些場所必須使用水冷螺桿壓縮機(jī)，如粉塵嚴(yán)重的場合;有易溶性塵埃的場合，如噴涂車間;對噪音特別敏感的場合。

　　C、油過濾器

　　油過濾器是一種紙質(zhì)過濾器，過濾精度在10微米～15微米之間。其功能是除去油中的金屬微利、灰塵、氧化物、膠質(zhì)等保護(hù)軸承及轉(zhuǎn)子正常潤滑。油過濾器堵塞會導(dǎo)致機(jī)頭供油不暢，影響軸承壽命，引起排氣高溫，造成局部積碳。

　　D、回油管路

　　為避免被分離的油隨壓縮空氣進(jìn)入管網(wǎng)系統(tǒng)，油氣分離濾芯中凝聚的潤滑油必須及時通過回油管引到機(jī)頭進(jìn)氣腔。為防止停機(jī)時機(jī)頭中的油氣通過回油管返流，回油管路中安裝有單向閥。單向閥上有節(jié)流小孔，防止大量壓縮空氣跟隨潤滑油通過回油管路從油氣罐進(jìn)入機(jī)頭進(jìn)氣腔。節(jié)流小孔通徑一般為0.5～1毫米，對污物十分敏感，一旦堵塞，會引起排氣大量含油。一旦發(fā)現(xiàn)排氣含油異常，首先應(yīng)該檢查回油管溫度，如果油管溫度接近常溫，就表明回油管堵塞。

　　三、控制系統(tǒng)

　　1、控制系統(tǒng)的作用

　　A、自動調(diào)節(jié)壓縮機(jī)排氣量，使儲氣罐的壓力保持在設(shè)定范圍內(nèi)。

　　B、在電腦調(diào)溫系統(tǒng)中，自動停止和啟動風(fēng)扇電機(jī)，使機(jī)頭排氣溫度保持在設(shè)定范圍內(nèi)。

　　C、在發(fā)生超溫、超壓、過電流等情況下報警或停機(jī)。

　　D、在開機(jī)和停機(jī)時按設(shè)定時序啟閉各電器元件。

　　2、控制系統(tǒng)由檢測元件，分析元件、執(zhí)行元件和人機(jī)界面構(gòu)成。檢測元件有溫度傳感器(或溫度開關(guān))、壓力變送器(或壓力開關(guān))、壓差開關(guān)等;分析元件主要是PLC(電腦板);執(zhí)行元件有加載電磁閥、放空電磁閥，接觸器;人機(jī)界面主要是液晶顯示器、按鍵和信號燈。

　　3、系統(tǒng)各主要元件

　　A、加載電磁閥

　　加載電磁閥為兩位三通常閉電磁閥，通徑一般在1.5左右。它在PLC的指令下控制油氣桶至進(jìn)氣閥執(zhí)行汽缸的管路的通斷。加載電磁閥得電時，允許油氣桶內(nèi)的壓縮空氣進(jìn)入進(jìn)氣閥執(zhí)行汽缸，將進(jìn)氣口打開。加載電磁閥失電時，切斷油氣桶至進(jìn)氣閥執(zhí)行汽缸的通道，并放空執(zhí)行汽缸內(nèi)的存氣，將進(jìn)氣口關(guān)閉。

　　B、放空電磁閥

　　放空電磁閥是一個兩位兩通常開電磁閥，其通徑必須與進(jìn)氣旁通閥的通徑相適應(yīng)。放空電磁閥通徑和進(jìn)氣旁通閥的通徑應(yīng)能夠保證壓縮機(jī)空載時，油氣桶內(nèi)壓力在0.2MPa左右。壓縮機(jī)卸載時和停車時，放空電磁閥失電，將油氣罐內(nèi)氣體釋放到進(jìn)氣濾清器。

　　C、反比例閥

　　又稱容調(diào)閥，該閥在超過設(shè)定壓力時才起作用。此時反比例閥隨儲氣罐壓力的進(jìn)一步升高而降低輸出壓力，減小進(jìn)氣閥的開度，使機(jī)器排氣量隨儲氣罐壓力的提高而減少。實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)氣量的功能。

　　D、傳感器

　　壓縮機(jī)一般裝有溫度傳感器和壓力變送器，它們輸出5～20mA電流給PLC，PLC將電流轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的溫度值和壓力值。有時用溫度開代替溫度傳感器、用壓力開關(guān)代替壓力變送器。

　　E、PLC

　　PLC是一個分析計算元件，俗稱電腦板或主控器。PLC具有輸入、輸出、計算、存儲功能?？梢越邮臻_關(guān)信號和模擬信號的輸入?？梢詫⒛M信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號?？梢詫⑤斎胄盘柵c設(shè)定值比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇必要的操作。PLC接收來自按鍵的輸入，并將檢測到的信號和分析結(jié)果通過液晶屏顯示。PLC有通訊功能，可以實現(xiàn)多臺壓縮機(jī)聯(lián)控、遙控和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。PLC可以與變頻器聯(lián)機(jī)對壓縮機(jī)電機(jī)施行變頻調(diào)速。

　　四、傳動系統(tǒng)

　　根據(jù)傳動方式的不同，螺桿壓縮機(jī)分為直聯(lián)壓縮機(jī)，皮帶傳動壓縮機(jī)和齒輪傳動壓縮機(jī)。

　　傳動方式對螺桿壓縮機(jī)的耗能、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)型、可靠性有顯著影響。機(jī)頭來源對機(jī)器的傳動方式有重要影響。以50Hz電制為基礎(chǔ)設(shè)計的機(jī)頭，核心轉(zhuǎn)速為同步3000轉(zhuǎn)/分鐘，主要壓縮機(jī)規(guī)格都可以采用無內(nèi)外變速的直聯(lián)驅(qū)動。進(jìn)口機(jī)頭基本是按60Hz電制設(shè)計，核心轉(zhuǎn)速為同步3600轉(zhuǎn)/分鐘，所以在我國50Hz供電條件下要么通過變速實現(xiàn)原設(shè)計目標(biāo)，這種變速往往引起能耗、成本、耗材、可靠性的變化;要么偏離最佳工況讓機(jī)頭在邊緣條件下工作。

　　1、直聯(lián)壓縮機(jī)

　　直聯(lián)壓縮機(jī)是通過彈性聯(lián)軸器將電動機(jī)動力傳遞給機(jī)頭，直聯(lián)壓縮機(jī)的傳動環(huán)節(jié)幾乎不消耗能量，是效率最高的傳動方式。聯(lián)軸器除每隔3年更換一次彈性體外，沒有其他維護(hù)工作。采用新型的法蘭式彈性聯(lián)軸器，更換彈性體十分方便，無需拆卸機(jī)頭、管路和閥門。直聯(lián)壓縮機(jī)的陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于電機(jī)轉(zhuǎn)速，所以直聯(lián)螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速比較低，壽命和可靠性最高。

　　2、皮帶傳動壓縮機(jī)

　　皮帶傳動兼有傳遞動力和改變轉(zhuǎn)速的作用，皮帶傳動依靠摩擦力傳遞動力，本身需要消耗一定的能量，約占傳遞功率的2%～3%。皮帶必須有一定的張力才能獲得足夠的摩擦力，皮帶張力使電機(jī)和機(jī)頭的軸承承受額外的徑向負(fù)荷，皮帶傳動壓縮機(jī)對電機(jī)和機(jī)頭的軸承要求更高。皮帶傳動壓縮機(jī)生產(chǎn)成本較低，一般僅用于小型壓縮機(jī)和經(jīng)濟(jì)型壓縮機(jī)。皮帶張緊力不足時會造成皮帶打滑，傳遞動力不足，不僅會造成皮帶高溫磨損，還會造成壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低減小排氣量。需要經(jīng)常檢查皮帶張緊情況，及時拉近皮帶或更換皮帶。皮帶必須成組更換。

　　3、齒輪傳動壓縮機(jī)

　　齒輪傳動同樣兼有傳遞動力和改變轉(zhuǎn)速的作用，齒輪傳動本身也需要消耗一定的能量，但是比皮帶傳動效率要高。齒輪傳動需要額外的增加軸承，對機(jī)器的潤滑系統(tǒng)也有更高的要求。因為螺桿壓縮機(jī)的齒輪屬高速重載齒輪，對加工精度和材質(zhì)的要求很高，生產(chǎn)成本較高。齒輪傳動主要有兩個優(yōu)點(diǎn)：第一產(chǎn)品變型較容易，通過改變齒輪傳動比改變機(jī)頭轉(zhuǎn)速，可以利用同一個機(jī)頭生產(chǎn)不同排氣量的機(jī)器。其次齒輪傳動壓縮機(jī)傳動環(huán)節(jié)沒有耗材和易損件。

　　4、復(fù)合傳動壓縮機(jī)

　　一種有內(nèi)部含增速齒輪的直聯(lián)傳動壓縮機(jī)。外部用聯(lián)軸器傳遞動力，內(nèi)部用齒輪改變轉(zhuǎn)速。