空气压缩机工作原理.doc

1.空压机工作原理简述 螺杆式单级压缩空压机是由一对相互平行齿合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽与阳转子的齿被主电机驱动而旋转。 由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由於气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由於气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至0.5-0.6MPa时压力开关自动联接启动。 2.压缩机润滑油 2.1 旋叶式压缩机 每种型号的压缩机对润滑油的要求都是不同的。旋叶式压缩机的润滑油功能是润滑在压缩过程中滑入和滑出的叶片。润滑油也作为叶片与机架间的密封剂使用，使气体压缩成为可能。通常ISO68-150产品满足旋叶式压缩机的粘度要求。 2.2 往复式压缩机 往复式压缩机提供了一个很大的流出压力容量范围从1bar g至1000bar g。往复式压缩机的油润滑汽缸，曲轴箱部件，线圈，活塞，阀门和装填杆。曲轴箱部件包括十字头轴承，十字接头，十字头导承和曲柄销。近来的制冷应用表明操作粘度小于10 cSt的ISO15润滑油可提供合适的润滑作用。然而，依靠气体分子量和流压操作，加工和碳氢化合物气体往复式压缩机的经典使用是ISO68-680产品。 在大多数往复式压缩机，一种流体作为润滑剂使用于所有部件。较小的往复式压缩机使用喷溅润滑油。较大的装置通常使用一种油泵系统以润滑上方的曲轴箱部件。一些大型设备使用两种不同的润滑油，一种用于汽缸而另一种用于其它需润滑的部件。由于汽缸润滑油须与气体共存，故必须与向下液流过程兼容。汽缸润滑油可设计成为特殊气体或操作条件提供润滑作用。 2.3螺旋式压缩机 注满螺旋式压缩机通常使用压缩烃和生产气体，流压范围从1-25 bar g。它们具有许多优点，包括改进压缩效率，低流出温度，高可靠性和由于简单的机械构造所致的较少维护。螺旋式气体压缩机必须具备几种功能。它们润滑轴承，在螺杆与机架之间提供足够的密封，移去压缩过程中的热量，冲去压缩机中的任何微粒以及保护系统免于腐蚀。较低的粘度限制是10-20cSt在对轴承的油供温度以及5cSt在流出条件下以确保合适的密封。上部的润滑油粘度取决于为轴承提供足够的润滑油的能力。典型的上部粘度限制是30-100cSt。通常ISO68-220润滑油满足螺旋式压缩机的粘度要求。准确的粘度级别依赖于操作条件和气流成分。 由于系统的闭环设计，合成产品特别适用于螺旋式压缩机。润滑油与压缩气体进入分离器。分离的油经过一个油冷却器再回流入压缩机。在这个过程中润滑油的降解可导致如轴承故障，密封不够或腐蚀等压缩机问题。在许多应用中，合成压缩机润滑油的使用能造成有效的烃压缩和生产气体。螺杆空压机的保养方法： 一、保养项目，除三级保养项目外，另需： 1、检查螺杆空压机电气部分的接头接触及绝缘阻值； 2、更换电机润滑脂（每运行8000小时更换一次），如设备说明书有参数则以说明书为准； 3、清洗减荷阀（进气阀）； 4、清洗最小压力阀（压力维持阀）； 5、清洗回油单向阀； 6、清洗温控阀； 7、清洗冷却器； 8、清洗水气分离器； 9、校正所有参数。 注：以上保养应在设备确认无电、无压力后方可进行。 二、操作方法： 1、检查螺杆空压机电气部分的接头接触及绝缘阻值： 空压机的电气部分分为主电路、控制电路和信号变送（温度、压力传感器）电路。空压机由于运行时产生的震动，常时间后部分电线接头会出现松动现象，电线接头松动轻则引起机组不能起动，重则引起保护功能失效、电弧短路、触电等严重性灾害。因此，电气部分应定期检查。 检查时可用手逐个摆动电线，感觉线头的松紧度，松动的线头则应紧固； 另外，需用摇表检测电动机、设备与地的绝缘，绝缘电阻应控制在500兆欧以上，否则应做烘干或维修处理。 2、更换电机润滑脂适当的润滑下才能保证寿命3、螺杆空压机清洗减荷阀（又称进气阀）： 3.1减荷阀组成：减荷阀由阀体、阀芯（活塞）、气路集成块、电磁阀及比例阀（容调阀）等部件组成。 32减荷阀作用：减荷阀主要控制空压机的加载（螺杆空压机重车）、卸载（空车）、比例（容调）控制作用，另外可防止空压机停机时润滑油从主机喷出 33减荷阀拆卸：1.拆下减荷阀与空气过滤器连接的软管；2.拆除其它所有部件与减荷阀相连的气管；3.拆除电磁阀线圈；4.拆除减荷阀与主机组装的螺母并取下；5.将减荷阀移至铺有洁净纸皮或相关洁净铺设的地面。 34清洗减荷阀：（螺杆空压机清洗剂应选用肥皂水、柴油、清洁汽油、天纳水等，应根据污垢的程度选用上述清洗剂，一般推荐使用肥皂水或柴油进行清洗） 341拆电磁阀：拆下电磁阀并检查电磁阀内的O型圈及密封片是否需要更换（提醒：如果不熟悉进气阀还请记下所拆卸的该元件位置，以免装回时出错），如无须更换的将拆卸的螺丝、O型圈、密封片、电磁杆、芯等元件放入事先准备好的容器内，并放入适当清洗剂浸泡（注：在选用汽油和天纳水作清洗剂时请不要将O型圈等橡胶制品浸泡过久，以免腐蚀）； 342拆比例阀：将比例阀从阀体上拆下，然后拧出调节螺母（拧前最好在螺母上做一下记号，以免装回时比例值偏差太大），取出阀芯、O型圈、U型圈、弹簧并检查O、U型圈是否需要更换（螺杆空压机拆下的所有密封圈和弹簧都须做该项检查，在下面的讲述中就不重复说了），将拆下的元件放入清洗剂中浸泡。 343拆气路集成块：将集成块从阀体上拆下，在集成块的四侧有气孔（螺杆空压机该孔是在集成气路出现堵塞时起到疏通的作用），将气孔上的密封螺母拧出并将集成块一起放入清洗剂中浸泡。 344拆减荷阀阀芯：用卡簧钳取下位于阀芯与阀体连接处的卡簧，再用管钳拧出阀芯，取出里面的气缸、阀片、O型圈、U型圈、弹簧并放入清洗剂中浸泡，再拆出阀体上的进气口，将整个阀体放入浸泡，此时，减荷阀的拆卸过程已完成。 345清洗：如进气阀的污垢较严重时，则清洗时换一份新的清洗剂，清洗过程中应先洗较干净的部件后洗污垢多的部件，清洗过的部件应用清水再次冲洗，以免腐蚀而缩短部件的使用寿命，用清水洗干净的部件应放到干净的地方晾干，以免含铁的部件生锈。 在清洗阀片和阀体与阀片接触的地方时应注意该表面的平整性，并应清洗干净，必要时更换，否则会引起空压机带负载起动（螺杆空压机大机组带负载起动时会产生无法起动现象）。 346安装组件：组件安装则按拆卸的反步骤进行，应提出的是，在安装组件时，装密封圈的位置和活动的组件应涂上适量机油，可使密封圈更好安装、活动的部件更灵活。 说明：由于减荷阀的零件较多，如果没有把握记住每个零件位置时可以每拆一个部件清洗后再装上该部件，但部件先不要装到阀体上，待所有部件都清洗后再一起组装到阀体。 347减荷阀整个清洗过程完成后放到一旁待装入空压机。 4、清洗最小压力阀（螺杆空压机又称压力维持阀）： 41最小压力阀组成：最小压力阀由阀体、阀芯、调节螺母、弹簧、密封元件等组成. 42最小压力阀的作用：最小压力阀主要起建立机组内压，促使润滑油循环、满足减荷阀的工作压力等作用，另外最小压力阀也起单向阀的作用，防止机组在卸载运行时储气罐中的压缩空气倒流至空压机。 43最小压力阀的拆卸：最小压力阀的结构非常简单，拧开阀芯与阀体间螺杆空压机的螺母即可取出里面的元件了，小机组的最小压力阀阀芯内置于阀体，其拆开阀体盖即可取出内部所有元件。 44清洗最小压力阀：按清洗减荷阀的方法清洗最小压力阀。 45最小压力阀的组装：按拆卸的反步骤组装元件，由于最小压力阀的结构非常简单，组装过程就不一一讲述了，但需注意，如内部有U型圈时，需注意U型圈的方向。 46螺杆空压机最小压力阀整个清洗过程完成后放到一旁待装入空压机。 5、清洗回油单向阀 51单向阀的组成：单向阀由阀体、钢珠、钢珠座、弹簧等元件组成. 52回油单向阀的作用：主机压缩出的油气混合体首先在油气罐通过离心力初步分离，因于油的重量大于空气，固油气混合体中大部分的油通过离心力而落到油罐，螺杆空压机再在内压的作用下返回到主机作一下个润滑循环过程，而含有少量油的压缩空气经油气分离器再次分离，此时油气分离器所分离出的润滑油将落到油气分离器的底部，为了不让这部分油随压缩空气带走，机组在设计时用一油管插入油气分离器的底部，通过内压作用，将这部分油直接引入到主机润滑，而该油管上有一单向阀，螺杆空压机称谓回油单项阀，它的作用就是将油气分离器的油顺利回收到主机而不让主机的油倒流到油气分离器。 53回油单项阀的拆卸：在阀体有一连接处，从该处拧开，取出弹簧、钢珠、钢珠座。 54清洗回油单向阀：用清洗剂清洗阀体、弹簧、钢珠、钢珠座，部分单向阀内部还有滤网，如有则一起清洗。 55回油单向阀的组装：按拆卸的反步骤安装单向阀。 56单向阀整个清洗过程完成后放到一旁待装入空压机。 6、螺杆空压机清洗温控阀 61温控阀的组成：温控阀由阀体、阀芯、感温元件、弹簧等组成 62温控阀的作用：温控阀起恒温控制作用，当温控阀感温元件所测的油温低于动作值时（感温元件动作值一般为71度），则润滑油直接从油气桶回到主机，当温控阀感温元件所测的油温高于动作值时，温控阀感温元件顶针动作，推动阀芯打开自身装备的旁通阀，使润滑油进入冷却器冷却（若感温元件测的温度越高，旁通阀开启的越大），冷却后的润滑油再回到主机。 63温控阀的拆卸：螺杆空压机温控阀的则面有一则盖，则盖上有螺丝孔，找个合适的螺母拧入则盖，然后用卡簧钳取出固定则盖的卡簧，再用钳具拉刚才拧入的螺母，即可拿下则盖及内部的所有部件。 64清洗温控阀：按清洗减荷阀的方法清洗温控阀所有部件。 65温控阀的组装：按拆卸的反步骤安装温控阀。 66螺杆空压机温控阀整个清洗过程完成后放到一旁待装入空压机。 7、清洗冷却器： 71冷却器分风冷式和水冷式两种.72冷却器的清洗： 721风冷型冷却器 1 、打开导风罩清理盖板，或拆下冷却风扇。 2 、用压缩空气反吹将污物吹下，再把污物拿出导风罩；如果较脏，应喷一些 除油剂再吹。螺杆空压机当无法用以上方法清理时，需要将冷却器拆下，用清洗液浸泡或喷冲并借助刷子（严禁使用钢丝刷）清洗。 3 、装好盖板或冷却风扇 722水冷型冷却器 1 、拆开冷却水进出水管。 2 、注入清洗溶液浸泡或用泵循环冲刷（反冲效果较好）。 3 、用清水冲洗。 4 、装好冷却水进出水管。 当油冷却器结垢较严重，用以上方法清理不理想时，可以单独拆下油冷却器，打开两头端盖，用专用清理钢刷或其他工具清除水垢。当清理冷却器介质侧不能有效降低温度时，螺杆空压机需要对油侧进行清理，方法如下： 1 、拆开进出油管。 2 、注入清洗溶液浸泡或用泵循环冲刷（反冲效果较好）。 3 、用清水冲洗。 4 、用干空气吹干或用脱水油除水。 5 、装好进出油管 8、清洗水气分离器 螺杆空压机水气分离器的结构类似油气罐，进气口靠壁设计，固型成离心力，由于水和气的重量因素，因此可以有效分离压缩空气中的水份。 水气分离器的清洗：拆开水气分离器盖，即可用清洗剂侵泡清洗。 9、校正所有参数 以上部件全部清洗完并晾干后开始安装到空压机，所有部件安装到空压机后应再次检查有无疏漏并清理安装时所使用过的工具等物品。 空压机的运行参数可按以下数据调整： 1、 螺杆空压机开机前的准备： 11皮带（联轴器）校正：如空压机是采用皮带传动，则皮带的松紧度应为1020毫米之间.如空压机是联轴器传动，安装好后应手盘动电机及主机并查看联轴器转动时的平衡度。螺杆空压机联轴器基本都采用弹性联轴器，固平衡度偏差不大时可忽略。 12螺杆空压机主机转向校正：如在保养过程中拆除过主电源，电源接回后应注意电机的正反转，电机的转向应根据主机的转向，主机的正确转向请查看标示在主机上的转向图标. 校正方法：交换三相电中的任意两条电源线即可。 2、加载、卸载、比例值效正：设置该三种参数时，应首先确定卸载值，卸载值应根据空压机的额定压力和用气端所需的压力结合确定，确定好卸载值后，再设定加载值，两者的压差应为0.10.2Mpa之间，设置好卸载和加载值后，最后设定比例值，比例值应设在卸载值与加载值中间，螺杆空压机举例说明：如某工厂需要空压机的供气压力0.8Mpa，并且供气要求相对稳定，则应如下设置三种参数：卸载压力设定0.8Mpa，加载压力设定0.65Mpa，比例控制压力设定0.730.75Mpa之间。 螺杆空压机校正方法：在微电脑控制器中设置该参数（如空压机的控制采用按扭控制的，则加载与卸载参数应从压力开关调节，比例值应在减荷阀上的比例阀的调节螺母处调节该值）。 3、机组内压效正：机组内压应在0.20.45Mpa之间。 校正方法：该压力值应在机组卸载运行时进行，值的大小在最小压力阀的调节螺母上调节，为了方便读取所调定的值，应在最小压力阀之前取压力检测点并安装压力表（部分微电脑控制器有内压参数显示功能，如没有该功能的应在最小压力阀之前装设压力表）。 4、高温保护值效正：螺杆式空压机正常工作时，其温度应在6598之间。温度过高保护的自动停机温度不得超过105。 校正方法：在控制器中调节高温自动停机温度值。结构及工作原理 1、活塞式无油润滑空气压缩机 活塞式无油润滑空气压缩机由压缩机主机、冷却系统、调节系统、润滑系统、安全阀、电动机及控制设备等组成。压缩机及电动机用螺栓紧固在机座上，机座用地脚螺栓固定在基础上。工作时电动机通过连轴器直接驱动曲轴，带动连杆、十字头与活塞杆，使活塞在压缩机的气缸内作往复运动，完成吸入、压缩、排出等过程。该机为双作用压缩机，即活塞向上向下运动均有空气吸入、压缩和排出。 2、螺杆式空气压缩机 螺杆式空气压缩机由螺杆机头、电动机、油气分离桶、冷却系统、空气调节系统、润滑系统、安全阀及控制系统等组成。整机装在1个箱体内，自成一体，直接放在平整的水泥地面上即可，无需用地脚螺栓固定在基础上。螺杆机头是1种双轴容积式回转型压缩机头。1对高精密度主(阳)、副(阴)转子水平且平行地装于机壳内部，主(阳)转子有5个齿，而副（阴）转子有6个齿。主转子直径大，副转子直径小。齿形成螺旋状，两者相互啮合。主副转子两端分别由轴承支承定位。工作时电动机通过连轴器(或皮带)直接带主转子，由于2转子相互啮合，主转子直接带动副转子一同旋转。冷却液由压缩机机壳下部的喷嘴直接喷入转子啮合部分，并与空气混合，带走因压缩而产生的热量，达到冷却效果。同时形成液膜，防止转子间金属与金属直接接触及封闭转子间和机壳间的间隙。喷入的冷却液亦可减少高速压缩所产生的噪音。 螺杆式空压机的主要部件为螺杆机头、油气分离桶。螺杆机头通过吸气过滤器和进气控制阀吸气，同时油注入空气压缩室，对机头进行冷却、密封以及对螺杆及轴承进行润滑，压缩室产生压缩空气。压缩后生成的油气混合气体排放到油气分离桶内，由于机械离心力和重力的作用，绝大多数的油从油气混合体中分离出来。空气经过由硅酸硼玻璃纤维做成的油气分离筒芯，几乎所有的油雾都被分离出来。从油气分离筒芯分离出来的油通过回油管回到螺杆机头内。在回油管上装有油过滤器，回油经过油过滤器过滤后，洁净的油才流回至螺杆机头内。当油被分离出来后，压缩空气经过最小压力控制阀离开油气筒进入后冷却器。后冷却器把压缩空气冷却后排到贮气罐供各用气单位使用。冷凝出来的水集中在贮气罐内，通过自动排水器或手动排出。 特点 1、活塞式无油润滑空气压缩机 无油润滑空气压缩机气缸内的活塞环和填料装置内的填料均采用具自润滑特性的填充聚四氟乙烯作为密封元件。因此，气缸和填料装置无须注入润滑油润滑，正常情况下经过压缩后的气体基本纯净不含油污，无需增加除油装置。该机的缺点为电机功率偏大，排气压力不够稳定，排气温度高，噪音偏大，检修工作量大，维修费用偏高。 2、螺杆式空气压缩机 螺杆式空气压缩机阴、阳转子间以及转子与机体外壳的精密配合减小了气体回流泄漏，提高了效率；只有转子的相互啮合，无气缸的往复运动，减少了振动和噪音源。独特的润滑方式具有以下优点，凭借自身所产生的压力差，不断向压缩室和轴承注冷却液，简化了复杂的机械结构；注入冷却液可在转子之间形成液膜，副转子可直接由主转子带动，无需借助高精密度的同步齿轮；喷入的冷却液可以增加气密的作用，减低因高频压缩所产生的噪音，还可吸收大量的压缩热，因此，单级压缩比即使高达16也可使排气温度不致过高，转子与机壳之间不会因热膨胀系数不同而产生磨擦。因此，螺杆式空气压缩机具有振动小，无需用地脚螺栓固定在基础上，电机功率低、噪音低、效率高、排气压力稳定、且无易损件等优点。该机的缺点为所压缩出来的空气含油，其含油量为1310-6，对压缩气含油量要求严格的工序需增加除油装置。该厂的压缩空气系统就增加了两级除油装置。由于ADC工序的压缩空气直接与产品ADC发泡剂接触，因此对空气的质量要求更加高，ADC工序用气增加了三级除油装置。压缩机性能参数对照情况见表1。 主要故障 1、活塞式无油润滑空气压缩机 该机活塞环和填料装置均无需注油润滑。正常情况下经过压缩后的气体基本纯净不含油污，但由于刮油环经常刮油不彻底，密封不好，导致常常有油跑到填料装置甚至活塞环上，以致压缩气含油。另外，排气温度高，有时高达200；冷却器堵塞，以致冷却效果不好；活塞环沾到油污，特别容易磨损；阀拍漏气；缸套磨损等。 2、螺杆式空气压缩机 螺杆式空压机的故障很少，只要定期保养油气分离器、空气及油过滤器等，就能保证其正常运行。使用的2台10m3螺杆机保养外的检修为排污管堵塞、控制面板故障，2年来，主机系统运行一直正常。 结束语 从使用效果看，螺杆式空压机具有活塞式空压机无可比拟的优点，不仅减轻了操作工的劳动强度，而且不用配备维修工，大大降低了维修费用。另一方面，使用活塞机时偶尔会出现排气压力过低而导致离子膜控制系统报警，改用螺杆机后将其排气压力设定在0.58MPa，压力保持稳定，还没有出现过排气压力过低而导致离子膜控制系统报警的现象，从而保证了离子膜系统的安全生产。在空压机的传动系统中，一般可分为直接传动和皮带传动，长期以来，两种传动方式孰优孰劣一直是业界争论的焦点之一。螺杆式空压机的直接传动指的是马达主轴经由连轴器和齿轮箱变速来驱动转子，这实际上并不是真正意义上的直接传动。真正意义上的直接传动指的是马达与转子直接相连（同轴）且两者速度一样。这种情况显然是极少的。因此那种认为直接传动没有能量损耗的观点是不对的。只有1：1直联才是真正意义上的直联！ 另一种传动方式为皮带传动，这种传动方式允许通过不同直径的皮带轮来改变转子的转速。下面所讨论的皮带传动系统是指满足下列条件的代表最新科技的自动化系统： 每一运转状态之皮带张力均达到优化值。 通过避免过大的启动张力，大大延长了皮带之工作寿命，同时降低了马达和转子轴承的负荷。 始终确保正确的皮带轮连接。 更换皮带相当容易和快捷，且不须对原有设定作调整。 整个皮带驱动系统安全无故障运转。 值得一提的是，主张直接齿轮传动的制造商本身也有一部分产品采用皮带传动。空气占有一定的空间，但它没有固定的形状和体积。在对密闭的容器中的空气施加压力时，空气的体积就被压缩，使内部压强增大。当外力撤消时，空气在内部压强的作用下，又会恢复到原来的体积。如果在容器中有一个可以活动的物体，当空气恢复原来的体积