螺杆压缩机
螺杆式压缩机工作原理
螺杆式压缩机工作原理
螺杆式压缩机是一种常用的压缩机类型，其工作原理如下：
1. 主要构成
螺杆式压缩机由一个固定螺杆和一个活动螺杆组成。
活动螺杆通过一个传动机构与电动机连接，使其能够旋转。
2. 吸气过程
当活动螺杆开始旋转时，两个螺杆之间的工作腔体逐渐扩大，形成一个低压区域。
此时，气体从外部环境中通过吸气阀进入腔体。
3. 压缩过程
随着活动螺杆的旋转，螺杆之间的空间逐渐减小，气体受到压缩并被推入壁挂。
4. 排气过程
当气体被压缩到一定程度后，排气阀打开，将压缩气体推出腔体。
同时，活动螺杆的旋转还将残余气体排出。
这样就完成了一个压缩循环。
5. 冷却和润滑
在工作过程中，压缩机会产生较大的摩擦热，而且螺杆之间的密封是关键。
因此，螺杆式压缩机通常需要进行冷却和润滑。
润滑油通过油循环系统不断供给螺杆，起到润滑和冷却作用。
6. 控制系统
螺杆式压缩机通常配备了一个控制系统，用于监控和控制压缩机的运行。
通过传感器监测压力、温度等参数，并通过控制器调整电动机的转速，以实现所需的运行状态。
总结：
螺杆式压缩机通过两个相互啮合的螺杆的旋转运动，将气体压缩并排出，实现压缩过程。
它具有结构简单、高效率、运行平稳等优点，广泛应用于空压机、制冷设备、工业气体输送等领域。
《螺杆式压缩机》课件
主机部分
螺杆转子
轴承与轴封
螺杆转子是螺杆式压缩机的核心部件 ，通常由一对阳螺杆和阴螺杆组成， 用于实现气体的吸入、压缩和排出。
轴承和轴封用于支撑和密封螺杆转子 ，确保转子在高速旋转时稳定运行， 防止气体泄漏。
机壳
机壳是螺杆式压缩机的外壳，用于支 撑和保护内部零件，同时起到隔音和 散热的作用。
辅机部分
更换磨损件
定期更换压缩机的易损件，如轴承、密封件 等，确保设备正常运行。
清洁保养
定期清洁压缩机外部及周围环境，保持设备 整洁。
记录与报告
对日常维护保养工作进行记录，并及时报告 异常情况。
常见故障及排除方法
压缩机无法启动
检查电源、电机、启动设备等是否正常，检 查并排除故障。
压力异常
检查压力传感器、气路系统等是否正常，调 整或更换故障部件。
化工行业
用于各种化工原料的输送和压 缩。
医药行业
用于制药过程中气体压缩和输 送。
螺杆式压缩机的优缺点
可靠性高
螺杆式压缩机零部件少，运行可 靠，维护成本低。
能耗低
由于螺杆式压缩机的压缩过程是 连续的，因此其效率较高，能耗 较低。
螺杆式压缩机的优缺点
适应性强
螺杆式压缩机适应多种气体和工况， 可实现多级压缩。
无脉冲
螺杆式压缩机排气是连续的，因此其 输出压力平稳，无脉冲。
螺杆式压缩机的优缺点
初投资高
螺杆式压缩机的结构复杂，制造成本较高，因此 其初投资较高。
需要专业维护
螺杆式压缩机的维护需要专业人员，维护成本较 高。
对湿气敏感
螺杆式压缩机对湿气较为敏感，容易发生锈蚀和 磨损。
CHAPTER 02
螺杆式压缩机的结构与组成
螺杆压缩机—螺杆压缩机的基本参数
Ma 确定最佳圆周速度的数值
u 80 ~ 120m / s
Ma 0.15 ~ 0.35m / s
u 30 ~ 50m / s
Ma 0.05 ~ 0.12m / s
3. 圆周速度的影响因素
圆周速度的大小与机器的压力差、压力比、排气量等因素有关。在压力差和压力 比较大时，泄漏的影响较大，最佳圆周速度的数值也相应大一些。
因此，在圆周速度达到最佳数值以后，减小间隙是进一步提高螺杆压缩机经济性 的有效措施，但间隙过小，往往会发生转子咬住的现象。
2. 间隙的确定 （1）在确定间隙时应综合考虑下列因素
① 转子和机体受气体加热引起的热膨胀。 ② 转子受到气体压差作用引起的弯曲变形。 ③ 轴承、同步齿轮等零部件正常工作所必需的间隙。 ④ 转子、机体、轴承、同步齿轮等零部件，由于加工 及安装所产生的误差。
表 4-3 长螺杆和短螺杆参数比较（长螺杆各参数均为 100%时）
相对长度
吸入孔口面积 吸入气流速度 排出孔口面积 排出气流速度
1.5
100%
100%
100%
100%
0.75
200%
50%
220%
45%
减小相对长度 ，螺杆变得粗短，使转子具有良好的刚度，增加了运转的可靠性，并有利于
螺杆式压缩机向高压方向发展。同时，使在一个轴上串联两段螺杆成为可能，组成两级压缩 机。
应用（适用于转子材料为钢或球墨铸铁，机体材料为铸铁）
中小直径的压缩机 大直径的压缩机
吸入端
排出端
0.08~0.20
0.20~0.50
0.06~0.15
0.15~0.40
0.15~0.25
0.25~0.44
0.8~1.2
螺杆式压缩机课件
面共同构成工作容积称PPT基学习交元流 容积)视作气缸, 就如同
15
压缩机的概述
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16
压缩机的概述
3.2螺杆式压缩机的工作过程如下:
齿间基元容积随着转子旋转而逐渐扩大,并和吸入孔口连 通,气体通过吸人孔口
进入齿间基元容积,进行气体的吸入过程。当转子旋转到 一定角度以后，齿间
基元容积越过吸人孔口位置,与吸人孔口断开,吸人过程 结束。此时,主动转子
的齿间基元容积和从动转子的齿间基元容积彼此孤立。 转子继续转过一角度以
后,两个孤立的齿间基元容积相互沟通, 形成一对齿间基 元容积。此后,随着齿
的互相挤入,基元容积开始缩小,实现气体的压缩过程,直
到一对齿间基元容积 PPT学习交流
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压缩机的概述
第四节 喷油螺杆压缩机
为改善压缩过程的热交换,降低气体的排出温度,提高 单级压缩比,在螺杆压缩机工 作腔内喷入具有一定压 力的液体。液体与压缩气体直接接触，并吸收压缩 过程 中产生的热量，使压缩过程接近等温，我们通 常喷入的液体是油，因此我们把向工作腔内喷油的 螺杆式压缩机称作喷油式螺杆压缩机。
螺杆式压缩机
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1
目录
一、压缩机的概述 二、螺杆压缩机的系统 三、螺杆压缩机故障分析
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2
压缩机的概述
第一节 压缩机的应用与分类 第二节 螺杆式压缩机的分类 第三节 螺杆式压缩机的工作原理 第四节 喷油螺杆式压缩机
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3
压缩机的概述
第一节 压缩机的应用与分类
1.1 压缩机的应用：
的应用，所以本章重点介绍螺杆式压缩机和往复 式压缩机。首先，
我们共同了解一下螺杆式压缩机。 2.1螺杆式压缩机的分类：
螺杆压缩机
2. 转子的齿数和扭转角
转子的齿数和压缩机的输气量、效率及转子的刚度有很 大关系。通常转子齿数越少，在相同的转子长度和端面 面积时，压缩机有较大的输气量。(p166) 转子的扭转角是指转子上的一个齿在转子两端端平面上 投影的夹角，如图 3-17 所示，它表示转子上一个齿的扭 曲程度。(p171)
第二节
结构及基本参数
一、主要零部件的结构 螺杆式制冷压缩机的主要零部件包括机壳、 转子、轴承、平衡活塞、轴封及输气量调节装置 等。
1 端它 螺 座由 及机杆 机 两体式 壳 端（制 端气冷 盖缸压 组体缩 成）机 ，、的 如吸机 图 壳 所气一 示端般 。座为 、剖 排分 气式 。 1—吸气端盖 .
(1)普遍采用内容积比调节机构 图3-25所示是按三种内容积比Vi=2.6、3.5、5开设的排气 孔口，在工况变化时，通过内容积比调节所得到的压缩机 在全负荷时轴功率的提高率。
（2）采用单机双级压缩 制冷装置采用两级压缩系统， 设备费用较高，因此，如日本日立制作所、瑞典Stals 等公司研制了单机双级螺杆式压缩机，如图 3-26 所示。
SRM对 称齿形
几种齿形的面积利用系数
SRM不对 称齿形 单边不对 称齿形 Sigma 齿形 CF齿 形
齿形名称
阴阳转子 齿数比 z2:zl
X齿形
6:4
0.472
6:4
0.52
6:4
0.521
6:4
0.56
6:5
0.417
6:5
0.595
面积利用 系数Cn
当转子的扭转角大到某—数值时，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。表3-3列出了阳转子扭转角1与C的对应 关系。
螺杆式压缩机标准
螺杆式压缩机标准螺杆式压缩机是一种广泛应用于工业和制冷领域的空气压缩设备。
由于其具有结构简单、运转平稳、维护成本较低等优点，因此在许多行业中得到了广泛应用。
为了确保螺杆式压缩机的安全、稳定和长期运行，制定了一系列的标准和规范。
一、压缩空气质量标准螺杆式压缩机在压缩空气时，必须保证输出的空气质量符合相关标准。
否则，空气中的杂质和水分会对设备的运行造成不良影响，甚至导致故障。
因此，针对压缩空气的质量，通常会制定以下标准：1.含油量：压缩空气中的含油量应低于0.01mg/m³。
这是因为油会对气动设备、阀件和管道造成污染，影响其正常运行。
2.含尘量：压缩空气中的含尘量应低于1mg/m³。
尘埃会对气动设备、阀件和管道造成磨损和堵塞，影响设备的正常运行。
3.含水量：压缩空气中的含水量应低于8g/m³。
水分在气动设备中易形成冷凝水，对设备造成腐蚀和堵塞。
4.压力露点：在一定的压力下，压缩空气的含水量达到饱和状态时的温度称为压力露点。
对于气动设备，压力露点应低于环境温度10℃以下。
二、能效标准螺杆式压缩机的能效直接影响到企业的运营成本。
为了降低能源消耗，保护环境，通常会制定能效标准对螺杆式压缩机的能耗进行限制。
以下是一些常见的能效标准：1.额定功率：螺杆式压缩机的额定功率应符合相关标准。
额定功率是指设备在规定的使用条件下，能够长时间稳定运行的功率。
2.效率：螺杆式压缩机的效率应符合相关标准。
效率是指设备在单位时间内输出的有用功与输入的电功率之比。
效率越高，能源利用率就越高。
3.噪声标准：螺杆式压缩机运行时会产生噪声，过高的噪声会对操作人员的身心健康造成影响。
因此，需要制定噪声标准对螺杆式压缩机的噪声进行限制。
三、安全标准安全是使用螺杆式压缩机的前提。
为了确保操作人员的安全和设备的稳定运行，需要制定一系列的安全标准。
以下是一些常见的安全标准：1.防爆标准：对于易燃易爆气体和粉尘的压缩，需要制定防爆标准以防止发生爆炸事故。
螺杆压缩机的工作原理
螺杆压缩机的工作原理
螺杆压缩机是一种常用的压缩机类型，其工作原理是通过两个螺杆轴（一个主轴和一个从轴）的互相啮合来实现气体的压缩。
具体工作原理如下：
1. 气体进气：气体通过压缩机的吸气口进入螺杆压缩机。
在进气过程中，气体的体积逐渐减小，使气体内部的压力增加。
2. 螺杆啮合：进气后的气体被螺杆压缩机中的主轴和从轴啮合的螺纹之间所夹带。
主轴和从轴上的螺纹沿着螺杆的轴向逐渐收紧，使气体被逐渐压缩。
3. 压缩过程：在主轴和从轴的转动下，气体被推向螺杆压缩机的出气口。
在这个过程中，气体的体积不断减小，压力不断增加。
4. 排气：当气体达到所需压缩比后，通过出气口将已经压缩的气体排出压缩机。
此时，气体的压力较之前进气时明显增加。
螺杆压缩机通过螺杆的旋转运动实现气体的压缩。
相较于其他压缩机类型，螺杆压缩机具有结构简单、运行平稳、振动小、噪音低以及能耗低的优点，因此广泛应用于许多领域，如空调、冷库、压缩空气系统等。
螺杆式制冷压缩机
互相啮合的转子，在每个运动周期内，分别有若干相同 的基元容积依次进行相同的工作过程。只需研究其中一个 基元容积的整个工作循环，就能了解压缩机工作的全貌。
▪ 由于采用喷油方式，需配置相应的辅助设备，使机组的体积 和质量加大；
▪ 没有吸、排气阀，可能出现过压缩和欠压缩现象。
第六章
喷油式螺杆压缩机的特点
螺杆式压缩机可分为无油式和喷油式两种。无油螺杆压缩机本世纪30 年代问世时主要用于压缩空气，50年代才用于制冷装置中。60年代出现了 气缸内喷油的螺杆式制冷压缩机，使制冷机的性能大大改善，故螺杆式制 冷压缩机绝大部分为喷油式。
第六章
工作特点
就压缩气体原理而言，螺杆式制冷压缩机与往复式一样同属容积式 压缩机；就运动形式而言，螺杆式制冷压缩机的转子与离心式一样作高 速旋转运动。故螺杆式制冷压缩机兼有往复式与离心式的特点。
优点:
与往复活塞式制冷压缩机相比，螺杆式制冷压缩机的转速较高（通常在 3000r/min以上），又有质量轻、体积小，占地面积小等一系列优点，因而 经济性较好；
与
双 制造成本方面
螺
▪ 单螺杆压缩机的螺杆和星轮轴承可选用普通轴承，制造成本较低；
杆
▪ 双螺杆压缩机两螺杆转子负荷比较大，需选用精度较高的轴承，制造成本较高。
压 可靠性方面
缩
▪ 单螺杆压缩机的星轮是易损部件，对材料有较高要求，星轮还需定期更换；
机
▪ 双螺杆压缩机中没有易损件，无故障运行时间可达4～8万小时。
优点
▪ 降低排气温度，减少工质泄漏，提高密封效果； ▪ 增强对零部件的润滑，提高零部件寿命； ▪ 对声能和声波有吸收和阻尼作用，可以降低噪声； ▪ 冲洗掉机械杂质，减少磨损。
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2. 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，并借助于包围这一 对转子四周的机壳内壁的空间完成的。
3. 工 作 过程
图为螺杆 式压缩机 的工作过 程示意图。 其中，a、 b为一对转 子的俯视 图，c、d、 e、f为一 对转子由 下而上的 仰视图。
Suction process
从动转子 右旋螺纹
第一节 螺杆式压缩机的工作过程
一、工作原理及工作过程 1. 组成
螺杆式制冷压缩机主要由转子、机壳（包括中部的气缸体和两端 的吸、排气端座等）、轴承、轴封、平衡活塞及输气量调节装置组 成。如图为典型开启螺杆式压缩机的一对转子、气缸和两端端座的 外形图。
1—吸气端座 2—阴转子 3—气缸 4—滑阀 5—排气端座 6—阳转子
z1n1=z2n2
又 V1=A01L V2=A02L
则压缩机理论输气量可写成
qvt 60 z1n1L A01 A02 C
令 Cn 则压缩机理论输气量可写成
z1 A01
D02
A02
qvt 60CnCn1LD02
Cn面积利用系数，是由转子齿形和齿数所决定的
表3-1 我国螺杆压缩机结构参数
阳转子名义直
100
125
100
120
160
200
250
315
400
500
径/mm
阳转子转速/ （r/min）
4400
2960
1450
转子长径比
1、1.5
制冷剂
R12、R22、R717
5. 级数与压力比
对喷油螺杆式压缩机，一般采用一级压缩或二 级压缩。
无油螺杆式压缩机主要是根据许可的排气温 度来决定压力比和级数.
a)对称圆弧齿形 b)非对称圆弧齿形
（1）齿形的基本要求
1) 较好的气密性 2) 接 触 线 长 度 尽量短
3)较大的面积 利用系数。 (p165)
泄漏途径如图3-10 所示。
接触线方向的泄漏 如图3-11所示。
如图3-12所示，称为泄漏三角形。
（2）典型齿形
1)X齿形 X齿形如图3-13所示，它是由瑞典Atlas copco公司在圆弧摆线所组成的单边不对称齿形的 基础上进行改进而成。
圆周速度确定后，螺杆转速也随之确定。
4. 公称直径、长径比
螺杆直径是关系到螺杆压缩机系列化、零件标准 化、通用化的一个重要参数。
长径比: 螺杆式压缩机转子螺旋部分的轴向长 度L与其公称直径D0之比
按我国机械工业部标准JB／T6906—1993《喷油螺杆式 单级制冷压缩机》中，推荐的螺杆压缩机结构参数系列 见表3-1。
2. 转子 转子是螺杆式制冷压缩机的主要部件。如图所示，
常采用整体式结构，将螺杆与轴做成一体。
1—阴螺杆 2—阳螺杆
二、基本参数
1. 转子的齿形 型面：主动转子和从动转子的齿面均为型面，是空间曲面. 齿形：型面在垂直于转子轴线平面（端面）上的投影称为 转子的齿形，是一条平面曲线。 啮合线：阴、阳转子齿形在端平面上啮合运动的啮合点轨 迹，叫做齿形的啮合线. 型线：组成转子齿形的曲线称为型线。
2)Sigma齿形 Sigma齿形如图3-14所示，它是由德 国Kaeser压缩机公司在圆弧摆线所组成的单边不对 称齿形的基础上研制成功的。
3)CF齿形 CF齿形如图3-15所示，它是由德国GHH公司 设计的。
2. 转子的齿数和扭转角
转子的齿数和压缩机的输气量、效率及转子的刚度有很 大关系。通常转子齿数越少，在相同的转子长度和端面 面积时，压缩机有较大的输气量。(p166)
（3）结构简单紧凑，易损件少，维修简单，使用可靠，有利于实 现操作自动化。 （4）对液击不敏感，单级压力比高。
（5）输气量几乎不受排气压力的影响。在较宽的工况范围内，仍 可保持较高的效率。 2. 缺点 （1）噪声大。 （2）需要有专用设备和刀具来加工转子。 （3）辅助设备庞大。
第二节 结构及基本参数
一、主要零部件的结构 螺杆式制冷压缩机的主要零部件包括机壳、
转子、轴承、平衡活塞、轴封及输气量调节装置 等。
端 座 及 两 端 端 盖 组 成 ， 如 图 所 示 。
它 由 机 体 （ 气 缸 体 ） 、 吸 气 端 座 、
螺 杆
式
制 冷
压
缩
机 的
机 壳
一 般
为 剖
排分
气式
。
.
1 机 壳
1—吸气端盖 2—吸气端座 3—机体 4—排气端座 5—排气端盖
第六章 螺杆式制冷压缩机
螺杆式制冷压缩机是指用带有螺旋槽的一 个或两个转子（螺杆）在气缸内旋转使气体压 缩的制冷压缩机。螺杆式制冷压缩机属于工作 容积作回转运动的容积型压缩机，按照螺杆转 子数量的不同，螺杆式压缩机有双螺杆与单螺 杆两种。
阳转子 左旋螺纹 Male Rotor 主动转子
阴转子 Female Rotor
6. 间隙
螺杆式压缩机两转子之间，转子与机体之间要求留 有适当的间隙。这不仅考虑制造和装配误差，也考虑 了弯曲变形和热变形的因素。
第三节 输气量与输气量调阴、阳转子转过的齿间容积之和， 即
qvt 60z1n1V1 z2n2V2 C
压缩机两转子的啮合旋转，相当于齿轮的啮合传动，因此
转子的扭转角是指转子上的一个齿在转子两端端平面上 投影的夹角，如图3-17所示，它表示转子上一个齿的扭 曲程度。(p171)
3. 圆周速度和转速
转子齿间圆周速度是影响压缩机尺寸、质量、效率及传动 方式的一个重要因素。
圆周速度大：
[1] 在相同输气量的情况下，压缩机的质量及外形尺寸将减 小；
[2]并且气体通过压缩机间隙的相对泄漏量将会减少； [3] 气体在吸、排气孔口及齿间内的流动阻力损失相应增加。
24
Maximum Suction Volume
Trapped
Vs
Vs
25
Compression
26
Continuation of Compression
27
Beginning of Discharge
Vd
28
二、特点
就压缩气体的原理而言，螺杆式制冷压缩机与往复活塞式制冷压 缩机一样，同属于容积式压缩机械，就其运动形式而言，螺杆式制 冷压缩机的转子与离心式制冷压缩机的转子一样，作高速旋转运动。 所以螺杆式制冷压缩机兼有二者的特点。 1. 优点 （1）转速较高、又有质量轻、体积小，占地面积小等一系列优点。 （2）动力平衡性能好，故基础可以很小。