螺杆压缩机发展历程.docx
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螺杆压缩机发展历程.docx
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螺杆压缩机发展历程
五、螺杆压缩机发展历程
20世纪30年代,瑞典工程师Alf Lysholm在对燃气轮机进行研究时,希望找到一种作回转运动的压缩机,要求其转速比活塞压缩机高得多,以便可由燃气轮机直接驱动,并且不会发生喘振。
为了达到上述目标,他发明了螺杆压缩机。
在理论上,螺杆压缩机具有他所需要的特点,但由于必须具有非常大的排气量,才能满足燃气轮机工作的要求,螺杆压缩机并没有在此领域获得应用。
尽管如此,Alf Lysholm及其所在的瑞典SRM公司,对螺杆压缩机在其它领域的应用,继续进行了深入的研究。
1937年,Alf Lysholm 在SRM公司研制成功了两类螺杆压缩机试验样机,并取得了令人满意的测试结果。
1946年,位于苏格兰的英国 James Howden 公司,第一个从瑞典SRM公司获得了生产螺杆压缩机的许可证。
随后,欧洲、美国和日本的多家公司也陆续从瑞典SRM公司获得了这种许可证,从事螺杆压缩机的生产和销售。
最先发展起来的螺杆压缩机是无油螺杆压缩机。
1957年喷油螺杆空气压缩机投入了市场应用。
1961年又研制成功了喷油螺杆制冷压缩机和螺杆工艺压缩机。
过随后持续的基础理论研究和产品开发试验,通过对转子型线的不断改进和专用转子加工设备的开发成功,螺杆压缩机的优越性能得到了不断的发挥。
六、单螺杆机与双螺杆
一概述
螺杆空气压缩机具有结构简单、工作可靠及操作方便等一系列独特的优点,因而自诞生之日起就受到工业界的广泛重视。
经过多年的发展,螺杆空压机在1~60M3/MIN的流量和小于等于20Barg的压力范围内得到广泛应用,在欧、美、日等西方经济发达地区的占有率已经接近100%(几乎完全取代活塞式空气压缩机),而其中的99%以上是双螺杆空气压缩机。
二、螺杆空气压缩机的分类
1、按螺杆的数目分为双螺杆空压机和单螺杆空压机。
2、按压缩过程中是否有润滑油参与分为无油螺杆空压机和喷油螺杆空压机。
三、双螺杆空压机原理简介
双螺杆空压机诞生于20世纪30年代。
它由一对平行布置、相互啮合的转子组成。
工作时,一个转子按顺时针转动,一个转子按逆时针转动,在相互啮合的过程中,空气被压缩到所需要的压力。
双螺杆压缩机具有极高的机械可靠性和优良的动力平衡性,操作及维修亦十分方便,自问世之日起即引起工业界极大的关注。
经过众多的科研机构和制造企业的大量理论研究工作和生产实践,双螺杆压缩机于20世纪70年代已趋于成熟和完善,并获得了极大的市场成功,是目前市场中的主导产品。
目前,国内外知名的压缩机生产企业生产的螺杆空压机均为双螺杆空气压缩机,而在市场中销售的螺杆空压机中,99%以上均为双螺杆空气压缩机。
四、单螺杆空压机简介
单螺杆空压机起源于20世纪60年代,从名字上看,该种压缩机的特征是只有一个螺杆转子。
但实际上,单螺杆空压机却有三根旋转轴,即由一个螺杆转子和两个与螺杆转子垂直的行星齿轮组成。
作为螺杆空压机家族的一员,单螺杆空压机具有和双螺杆空压机相似的优点,但由于存在以下几个在工业上难以解决的难题使得其一直没有得到大规模的推广。
1、运动部件较多:
单螺杆空压机有三个旋转轴,而且螺杆和行星齿轮的刚性相差较大,运动中易变形不均匀,因而相互啮合精度难以保证,所以容积效率较低。
在目前市场上销售的单螺杆压缩机中行星齿轮均采用非金属材料,耐磨性较差,在高速工作过程中,由于磨损较大,造成内泄漏增大,因而工作一段时间后流量有较大衰减,一般经过3000至4000小时的运转后,流量平均衰减5--10%。
所以单螺杆空压机在工业应用中的经济性极差。
加上变形的不均匀引起的啮合精度难以保证还会造成整机设备的机械稳定性降低,因而故障率高,维修率高,进一步限制了它的使用范围。
2、行星齿轮的材料有待进一步改善。
行星齿轮作为单螺杆压缩机的核心部件之一,其主要作用是起密封作用。
如果选用钢制的行星齿轮,由于钢材膨胀系数大,膨胀量大,所以必须在行星齿轮与螺杆间留较大的间隙,不但泄漏多,效率低,而且容易咬死造成重大故障:
如果采用复合材料,虽然可以解决上述问题,但由于目前的复合材料强度低,耐磨性差,在运转过程中的剪切力和机械摩擦的作用下,不仅很快就会损坏,造成内部泄漏增大,效率下降,而且维修频繁,增大维护人员劳动强度和维修成本。
如何尽快找到一种强度高、膨胀度小且耐磨的材料成为各厂家需要解决的又一大问题。
然而,就目前材料科学的进展来看,短期内难以得到根本性的解决。
3、螺杆型线有待进一步的优化。
由于以上两个问题的存在而且在可以预见的未来也没有很好的解决办法,从而限制了单螺杆空压机的推广。
所以科研机构和各大型空压机制造企业在单螺杆型线的研究上的投入不大,也一直没有取得较大的进展。
如何找到最佳的螺杆型线是大规模推广前的又一项重大工作。
但由于市场前景较差,各主要厂家的投入也不大,所以短期内也难以有根本性的提高。
总的概括起来,就目前的技术发展看,双螺杆空压机不但在技术上是先进的,而且在实际应用中已经完全成熟,得到了广泛的应用。
单螺杆空压机虽然在原理上有独特之处,但由于在一些决定性的因素上存在不足之处,因而仍处于实验过程中,其产品仍有待进一步完善,无法作为成熟产品在市场上大规模的推广应用。
七、操作(试车)
1、按要求接好输气管路,确保管路通畅,避免开机后空气压力迅速升高造成憋压。
2、检查机器各管路接头、仪表接头、电线等是否有因运输、安装等原因造成松动或脱落,如有,请及时紧固。
3、检查油气桶内油位是否在油位计上刻线位置,以确保开机后油位在上下刻线之间。
如不够,请及时补充。
4、试车前,应从进气阀内加入半公升左右的润滑油,并用手转动空压机数转,防止起动时空压机因失油而烧损,请特别注意不可让异物掉进压缩室内,以免损坏机头。
5、检查电源安装是否正确,若三相电源相序不对或欠相,控制器会显示故障信息。
此时应调整相序,交换其中的任意两相电源线即可。
6、尽管有相序保护,仍应检查主机转向。
方法是:
按下启动按钮2秒后,立即按急停按钮,确认主机转向与机头端面(轴伸端)的箭头方向一致。
7、按下启动按钮开始运转。
8、观察压力和温度是否正常上升,显示器是否有异常指示。
若有异常指示,立即按“急停按钮”停机检查。
9、检查机器是否能正常加载,若发现有异常声音、异常振动或漏油等现象,立即按“急停按钮”停机检查。
10、检查卸载功能。
当排气压力达到微电脑控制器设定的上限值时,机器应能自动卸载;当系统压力降到设定的下限值时,机器应能自动加载运行。
11、检查排气温度是否保持在95℃以下。
12、按“停机”按钮,检查压缩机能否正常延时停机
13、如一切正常,按“急停按钮”,检查压缩机能否紧急停机
二、日常操作
l、每次开机前,略微打开油气桶下方的排污球阀,以排除油气桶内的冷凝水(因水比油重,沉淀在下部),一旦看见有油流出,迅速关闭。
对处于高热高湿环境、连续运转的空压机,请务必在每周至少一次停机10小时以上,以便排出润滑油中的冷凝水,避免润滑油乳化。
对处于严寒环境的压缩机,应确保润滑油不至凝结。
2、检查静态油位,不足时应予以补充(应考虑运转时的油位可能比停机时稍氐)。
加油时,应确认系统内己无压力时方可打开加油口盖。
严禁混用不同牌号的润滑油,混用不同牌号或不合格的润滑油,有可能增大油耗,甚至造成机头卡死的严重后果。
3、用手转动空压机数转,应活动自如,如有卡滞现象,应检查原因。
4、合上总电源,打开截止阀。
5、按下起动按钮,压缩机开始自动运行。
6、本压缩机自动化程度较高,拥有完善的安全保护功能,一般无需人员看守。
但为确保安全,运行时应经常检查并记录排气压力、环境温度、排气温度、油位等参数,供日后检修参考。
7、运行时,油路系统充满高温高压液体,不可松开油管路或进行其他危险操作。
如有异常声音、异常振动等情况应立即按“急停按钮”停机检查。
8、工作完毕后,按“停机”按钮,压缩机进入正常停机程序,泄放内压后延时停机。
注意,只有遇到紧急情况才可按“急停按钮”停机。
9、关闭截止阀,切断总电源。
三、长期停机的处理方法
长期停机时,应严格遵循下列方法处理,特别是在气温低于0℃以及高湿度的季节或地区。
1、停机1个月以上的处理
1)将控制器、配电箱等电气设备,用塑胶纸或油纸包好,以防湿气侵入。
2)将油冷却器、后冷却器内的水完全排放干净,避免冷却器冻裂。
3)若有任何故障,应先排除,以利将来使用。
4)两三天后再将油气桶、油冷却器、后冷却器内的凝结水排出。
2、停机3个月以上的处理
除上述程序外,另需做下列处理:
1)将所有开口封闭,以防湿气、灰尘进入。
2)停用前更换润滑油,并运转30分钟,两三天后排除油气桶及油冷却器内的凝结水。
3)将凝结水完全排出。
4)尽可能将机器迁移到灰尘少、空气干燥处存放。
八、保养与检查
一、润滑油的规范及使用保养
l、润滑油规范及推荐用油
润滑油对喷油螺杆式空压机的性能具有决定性的影响,若使用不当或错误,则会导致空压机机体的严重损坏。
对于红五环或英格兰螺杆式空压机,建议使用抗氧化稳定性好、油水分离迅速、消泡性佳、防锈防腐性能好、高粘度之油品,其特性应符合下列要求:
粘度等级 IS0 VG32
1闪火点 高于200℃
流动点 须比环境温度低5℃或更多:
2、影响换油周期的因素
1)通风不良,环境温度太高;
2)环境相对湿度高:
3)环境灰尘多。
3、换油步骤
1)将空压机运转稍许时间,使油温上升,使油的粘度下降,有利排放
2)按停止按钮,停机。
3)当油气桶存有0.1Mpa压力时,打开油气桶底部的放油阀。
由于有压力,放油速度很快,容易喷出,所以应慢慢打开,以免润滑油四溅。
润滑油泄完后,关闭放油阀。
注意:
必须将系统内所有之润滑油放净,包括管路、冷却器、油气桶等。
4)打开加油螺塞,注入新油。
4、润滑油使用注意事项
1)油品的报废与更换取决于机器的新旧、使用的环境温度、湿度、尘埃和空气中有否酸碱性气体有关,一般而言,新空压机第一次使用500小时后更换新油,第二次1000小时换油,第三次按正常换油每2000小时更换一次。
非连续运转的空压机应适时换油。
2)切忌让润滑油超过油品的使用寿命,油品应按时更换,否则油品的品质下降,润滑性不良,减少机头轴承寿命。
容易造成高温停机现象:
同时因为油品之闪点下降,也易引起油品自燃,导致烧毁空压机。
3)空压机在使用两年后,最好用润滑油做一次油“系统清洁”工作,其做法是更换新润滑油,让空压机运转6—8小时后,立即再次更换润滑油,彻底地清洗原本系统中残存的各种有机成分,如此更换的润滑油就有较长的使用寿命。
¨
4)加油时应添加同一种牌号的润滑油,严禁不同牌号的润滑油混用。
二、空气滤清器的维护保养
1)当显示器提示或每运行500小时应清洁空气滤清器一次。
取下滤芯,使用低压空气将尘埃由内向外吹除。
2)以后每运行2000小时应更换空气滤清器滤芯。
3)注意:
环境恶劣时应缩短清洁或更换周期。
4)注意:
清洁或更换时,严防异物掉入进气阀内,以免主机卡死烧毁。
三、油过滤器的更换
1)新机第一次运行500小时后应更换。
2)以后每运行2000小时应更换。
3)换油时最好更换油过滤器。
4)注意:
环境恶劣时应缩短更换周期。
5)注意:
更换应在停机卸压后进行。
更换时借助工具沿逆时针方向旋出油滤芯。
旋出过程防止润滑油流到机座上。
安装新滤芯时,用手旋紧。
更换完成后,应开机检查是否漏油。
四、油细分离器的更换 ‘
1)正常运转下,油细分离器可工作约3000小时,但润滑油的油品及周围环境的污染程度对其寿命影响甚大。
如果环境污染甚为严重,可考虑加装前置空气滤清器。
一般而言,油细分离器是否损坏可由以下方法判断:
a空气管路中的含油量增加:
b油细分离器前后压力差超过0.12Mpa:
c电流是否增加。
安全注意:
更换应在停机后、确认系统己无压力的情况下进行。
1)外装式油细分离器的更换方法与油过滤器的更换方法相同。
2)内置式油细分离器的更换方法:
a将油气桶上盖之管路(包括最小压力阀出口至后冷却器间的管路)拆开;
b拆下油气桶上盖各紧固螺丝。
c取下油气桶上盖。
d取出油细分离器,换上新的油细分离器。
e按拆开的相反顺序将油气桶装好。
3)注意:
油细分离器法兰上下各有一个石棉垫片,垫片上有订书钉之类的金属导电片,防止油细分离器静电的产生。
更换时须按原样钉上订书钉。
4)注意:
安装时,确保深入到油气筒的回油管至油细分离器底部距离在2-3mm
5)注意:
更换油细分离器过程中,须防止不洁物品掉入油气桶内。
6)更换完成后,应开机检查是否漏油。
保养周期保养内容
每日/每次开机排放油气筒内冷凝水
检查油位
清洁空气滤清器
新机第一次运行500小时后更换油过滤器
每3个月/500小时新机第一次运行500小时后更换润滑油
检查油、气、电路连接是否松
张紧皮带
检查安全阀排放功能
更换润滑油
更换空气滤清器滤芯
每6个月/2000小时更换油过滤器
更换油细分离器滤芯
清洁油、气冷却器
每12个月/4000小时电机加润滑脂
检查电气系统 ‘
螺杆式空压机日常保养与故障排除
如果您的空压机出了故障,请按文本显示器的提示进行检查,或参照下表试着排除。
故障情形 可能发生原因 排除方法
无法启动l、保险丝烧毁
2、电压太低
3、电源相序不对
4、启动按钮接触不良
5、急停按钮未复位
6电动机故障 .
7、气线路故障
8、空压机主机故障I、请电气人员检修更换。
2、请电气人员检修更换。
3、请电气人员调整。
4、请电气人员检修更换。
5、复位。
6、请电气人员检修更换。
7、检查电源线及各接点。
8、用手转动机体转子,若无法转动时,
请与公司服务中心联络。
运转电流过高,
压缩机自行停机1、电压太低
2、排气压力太高
3、润滑油规格不正确
4、油细分离器堵塞,内压高
5、空压机主机故障1、请电气人员检修更换。
2、查看设定的卸载压力,并调整。
3、检查油号、更换油品。
4、更换油细分离器。
5、用于转动机体转了,若无法转动时,
请与公司服务单位联络。
运转电流低于正常值l、用气量太大
2、空气滤清器堵塞
3、进气阀动作不良,如卡住等
4、反比例阀调整不当l、检查用气量,必要时增加压缩机。
2、清洁或更换。
3、检查进气阀气缸、活塞动作是否正常。
4、调整设定值。
机头排气温度低于正常值l、环境温度低
2、无负运行时间太久
3、温度传感器失灵1、调高风机启动温度。
2、增大用气量,或设旁通排放阀。
3、更换温度传感器。
机头排气温度高,空压机自行跳脱l、润滑油量不足
2、润滑油规格不对
3、环境温度高
4、油过滤器阻塞
5、油冷却器内部堵塞
6、冷却器表面积尘
7、风杌启动温度设定过高
8、温度传感器失灵
9、电线松脱1、油位。
2、检查油号、更换油品。
3、增加排风,降低室温。
4、更换油过滤器。
5、拆下后用药剂清洗。
6、清洁冷却器翅片。
7、调整。
8、更换温度传感器。
9、检修。
空气中含油份
高,润滑油添加
周期减短l、油面太高
2、回油单向阀节流孔阻塞
3、排气压力低
4、油细分离器破损
5、最小压力阀弹簧疲劳l、检查油面。
2、拆开清洗。
3、调高卸载压力设定值。
4、更换。
5、更新。
无法加载运转1、加载电磁阀故障
2、管路泄漏
4、比例阀故障
5、进气阀、气缸动作不良
6、最小压力阀动作不良l、更换新品。
2、检修排除。
3、清洗或更换。
4、检修或更换。
5、拆卸后检查阀座及止回阀片是否磨损,
如磨损则更换。
无法卸载,工作
压力继续上升至
安全阀排放l、载压力设定过高
2、加载电磁阀失效
3、进气阀气缸膜片破裂
4、泄放限流量太小
5、压力传感器失灵
6、微电脑控制器故障l、调整。
2、更换。
3、更换。
4、适度加大泄放限流量。
5、更换。
6、检修,必要时更换。
空压机排气量低
于正常值1、空气滤清器堵塞
2、进气阀动作不良
3、油细分离器堵塞
4、反比例阀设定不当
5、加载电磁阀故障
6、安全阀或其他管路泄漏l、清洁或更换。
2、检修、清洗,加润滑脂。
3、检修,必要时更换。
4、调整设定。
5、检修,必要时更换。
6、检修
加载、卸载转换
频繁l、管路泄漏
2、加载、卸载压力之压差太小
3、空气消耗量不稳定l、检修。
2、重新设定(一般为0.1MPa以上)。
3、增加储气罐容积。
停机时油雾从空
气过滤器冒出 l、气阀泄漏
2、重车停机
3、最小压力阀泄漏
4、放空阀未泄放 1、检查阀座及阀片是否磨损、破裂,若
是则更换。
2、检查进气阀是否卡住。
3、检修,必要时更换。
4、检查放空阀,必要时更换。
九、用气量的确定
确定一个新厂的压缩空气要求的传统方法是将所有用气设备的用气量(m3/min)加起来,再考虑增加一个安全、泄漏和发展系数。
在一个现有工厂里,你只要作一些简单的测试便可知道压缩空气供给量是否足够。
如不能,则可估算出还需增加多少。
一般工业上空气压缩机的输出压力为0.69MPa(G),而送到设备使用点的压力至少0.62MPa。
这说明我们所用的典型空气压缩机有0.69MPa(G)的卸载压力和0.62MPa(G)的筒体加载压力或叫系统压力。
有了这些数字(或某一系统的卸载和加载值)我们便可确定。
如果筒体压力低于名义加载点(0.62MPa(G))或没有逐渐上升到卸载压力(0.69MPa(G)),就可能需要更多的空气。
当然始终要检查,确信没有大的泄漏,并且压缩机的卸载和控制系统都运行正常。
如果压缩机必须以高于0.69MPa(G)的压力工作才能提供0.62MPa(G)的系统压力,就要检查分配系统的管道尺寸也许太小,或是阻塞点对于用气量还需增加多少气量,系统漏气产生什么影响以及如何确定储气罐的尺寸以满足间歇的用气量峰值要求。
十、空压机的选择
活塞式空压机适用的压力范围大,特别适用于压力较高的中小流量场合。
目前仍是应用广泛的一种空压机。
螺杆式、离心式空压机运转平稳,排气均匀。
用于气压传动是较新的具有发展前途的空压机。
螺杆式适用于低压力,中小流量的场合,离心式则适用于低压力大流量的场合。
选择空压机的根据,是气动系统所需要的工作压力和流量两个主要参数。
(1)空压机额定压力的选择 空压机的额定压力应略高于气动系统的工作压力。
目前,一般气动系统的工作压力为0.5—0.8Mpa,因此选用额定排气压力为0.7--1 Mpa的低压空压机。
特殊需要时,也可选用中压(1—10Mpa)、高压(10--100 Mpa)甚至超高压的(100 Mpa)以上的空压机。
(2)空压机供气量(流量)的选择 空压机的供气量m3/s可按下式公式计算
Q1=ΨK1K2Σq2 (12—1)
Q1-----空压面的计算供气量(M3/s)
q2-------单台气动设备的平均自由空气耗量(M3/s)
Ψ-------气动设备利用系数,由图选取(因气动设备较多时,一般不会同时使用,故乘以利用系数)
K1-------漏气系数,K1=1.15—1.5(风动工具多时取大值)
K2-------备用系数,K2=1.3—1.6(考虑各工作时间用气量不等及增设气动装置的可能性而乘以备用系数)。
因每台气动设备的工作压力不同,所以式(12----1)是将不同压力下的压缩空气量
转换成自由空气流量与自由空气流量之间的转换关系用下式表示
Q2=QaPy/Po (12—2)
式中 Q2---自由空气流量
Qa---压缩空气流量
Py---压缩空气的绝对压力
Po---大气压力
根据以上计算并结合使用情况,选择适当规格和型号的空压机。
例:
现在一客户要求型号是R—60—P082(宝丽喷枪)的1.5的口径,空气压力是2.5kgs,气的使用量260L/min的喷枪8支!
要用多大的空压机。
解:
首先确定空压机的压力,他要求0.26Mpa,我们可以选0.4---0.7Mpa的
确定空压机排量
根据12---1公式
260L/min=0。
6m3/min
Σq2=0.26*8=2。
08 m3/min
Q1=ΨK1K2Σq2
=0.75*1.5*1.6*2.08
=3。
744 m3/min
现在我们可以确定可以用3.744个立方,这个数是一个理讼的,可以根据顾客要求他如果保证漏气量很少,或管路不是很远的话我们可以把泄漏的系数下降到1.15这2.87个立方,他们如果增加设备的可能性很小,我们还可以把备用系数降低,这样算的话2.33个立方就够用了。
其实他如果单单用这几把枪的话,我们还可以降低排量,因为他只要0.25Mpa的压力,其实2立方的也可以。
我们可以把0。
1Mpa约看成0.2的排量,所以说实际上一个立方多点就可以
用了,不过这样的用途会很小,有可能再加一把就不能用了,所以一般不要推荐。
此例只适用于这种型号,不同型号用气量,和压力都不同。
一、测试法——检查现有空气压缩机气量
定时泵气试验是一种比较容易精确的检查现有空气压缩机气量或输出的方法,这将有助于判断压缩空气的短缺不是由于机器的磨损或故障所造成的。
下面是进行定时泵气试验的程序:
A.储气罐容积,立方米
B.压缩机储气罐之间管道的容积立方米
C.(A和B)总容积,立方米
D.压缩机全载运行
E.关闭储气罐与工厂空气系统之间的气阀
F.储气罐放气,将压力降至0.48MPa(G)
G.很快关闭放气阀
H.储气罐泵气至0.69MPa(G)所需要的时间,秒
现在你已有了确定现有压缩机实际气量所需要的数据,公式是:
V(P2-P1)60
C=---------------------------
(T)PA
式中,
C=压缩机气量,m3/min
V=储气罐和管道容积,m3 (C项)
P2=最终卸载压力,MPa(A)(H项+PA)
P1=最初压力,MPa(A) (F项+PA)
PA=大气压力,MPa(A)(海平面上为0.1MPa)
T= 时间, s
如果试验数据的计算结果与你厂空气压缩机的额定气量接近,你可以较为肯定,你厂空气系统的负荷太高,从而需要增加供气量。
二、估算法
V=V现有设备用气量+V后处理设备用气量+V泄漏量+V储备量
三、确定所需的增加压缩空气
根据将系统压力提高到所需要压力的空气量,就能确定需要增加的压缩空气供气量,
P2
需要的m3/min=现有的m3/min---------
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