一、活塞機(jī)、雙螺桿與單螺桿發(fā)展歷程

 

1 活塞壓縮機(jī)的發(fā)展史

往復(fù)活塞壓縮機(jī)是各類壓縮機(jī)中發(fā)展最早的一種，它是通過(guò)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)壓縮和輸送氣體。

☆     公元前1500年中國(guó)發(fā)明的木風(fēng)箱為往復(fù)活塞壓縮機(jī)的雛型。

☆     18世紀(jì)末，英國(guó)制成第一臺(tái)工業(yè)用往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)。

☆     20世紀(jì)30年代開始出現(xiàn)迷宮壓縮機(jī)，隨后又出現(xiàn)各種無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)和隔膜壓縮機(jī)。

☆     50年代出現(xiàn)的對(duì)動(dòng)型結(jié)構(gòu)使大型往復(fù)活塞壓縮機(jī)的尺寸大為減小，并且實(shí)現(xiàn)了單機(jī)多用。

 

2 雙螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展史

 

☆ 1878年德國(guó)人H.Krihar最先提出無(wú)內(nèi)壓縮的螺桿壓縮機(jī)，利用螺桿形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)壓縮和輸送氣體。

☆ 1934年瑞典皇家理工學(xué)院教授Alf Lysholm發(fā)明非對(duì)稱齒形的雙螺桿壓縮機(jī)原理，設(shè)計(jì)出螺桿壓縮機(jī)及其轉(zhuǎn)子齒型。

☆ 1957年噴油螺桿空氣壓縮機(jī)投入應(yīng)用

☆ 1961年研制成功了噴油螺桿制冷壓縮機(jī)和螺桿工藝壓縮機(jī)。

最先發(fā)展起來(lái)的螺桿壓縮機(jī)是無(wú)油螺桿壓縮機(jī)。螺桿壓縮機(jī)主要部件包括：雙轉(zhuǎn)子、機(jī)體、主軸承、軸封、平衡活塞及能量調(diào)節(jié)裝置。值得指出的是：所謂“無(wú)油”，指的是氣體在壓縮過(guò)程中，完全不與油接觸，即壓縮機(jī)的壓縮腔或轉(zhuǎn)子之間沒有油潤(rùn)滑，但壓縮機(jī)中的軸承、齒輪等零部件，仍是用普通潤(rùn)滑方式進(jìn)行潤(rùn)滑的，只是在這些潤(rùn)滑部位和壓縮腔之間，采取了有效的隔離軸封。這樣，產(chǎn)出的氣體中不含任何油分。這在電子制造業(yè)某些工藝中是必須的。在噴油螺桿壓縮機(jī)中，大量的潤(rùn)滑油被噴入所壓縮的氣體介質(zhì)中，起著潤(rùn)滑、密封、冷卻和降低噪聲的作用。在噴油空氣螺桿壓縮機(jī)中，輸出的壓縮空氣中是含油的，在某些應(yīng)用油氣分離和氣體凈化技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)過(guò)濾處理完全能滿足無(wú)油或微油的要求。

螺桿壓縮機(jī)每前進(jìn)一步，機(jī)器效率每一次刷新，又與螺桿壓縮機(jī)的核心零件——轉(zhuǎn)子——齒型是分不開的。齒型的變革，先后經(jīng)歷了SRM非對(duì)稱型線、對(duì)稱型線、又非對(duì)稱型線、X、Sigma（5:7）、GHH（5:6）、SRM-D-a、b等型線，四十到六十年代后期是瑞典的SRM技術(shù)——Lysholm齒型的螺桿機(jī)時(shí)代，而七十、八十年代是Sigma-X-G.H.H的螺桿時(shí)代。螺桿式壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件少，排氣溫度低，壓比大，尤其不怕氣體中帶液、帶塵壓縮，噴油螺桿式壓縮機(jī)的出現(xiàn)，動(dòng)力工藝和制冷用的螺桿式壓縮機(jī)（包括螺桿式空壓機(jī)、螺桿式制冷機(jī)等），在國(guó)內(nèi)外得到了飛速的發(fā)展。

3 單螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展史

【國(guó)外單螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展】

☆ 1960年由法國(guó)人辛麥恩發(fā)明單螺桿壓縮機(jī)，并獲得專利權(quán)。

☆ 1962年試制出第一臺(tái)樣機(jī)。

☆ 七十年代主要用作噴油空壓機(jī)。

☆ 八十年代采用了浮動(dòng)星輪技術(shù)，單螺桿壓縮機(jī)在技術(shù)上才真正成熟，應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大。

【國(guó)內(nèi)單螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展】

☆ 1974年北京第一通用機(jī)械廠開始研制單螺桿壓縮機(jī)。

☆ 1976年北京第一通用機(jī)械廠研制單螺桿壓縮機(jī)樣機(jī)，通過(guò)鑒定，當(dāng)時(shí)嚙合副壽命僅數(shù)十小時(shí)。由于長(zhǎng)時(shí)間未能解決高精度專機(jī)、星輪包絡(luò)面的加工技術(shù)和第一 代工程技術(shù)人員的退休等原因，近年來(lái)壓縮機(jī)的壽命徘徊在4500小 時(shí)左右。

☆ 浙江溫嶺化工機(jī)械廠研制的冷凍機(jī)84年通過(guò)省級(jí)鑒定，聲稱產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際水平，被列為省重點(diǎn)項(xiàng)目。由于長(zhǎng)期無(wú)法解決星輪加工技術(shù)已放棄研制工作。

☆ 武漢空氣壓縮機(jī)廠研制課題是86年國(guó)家科委重點(diǎn)項(xiàng)目（現(xiàn)已撤消）

☆ 蘇北冷凍機(jī)廠研制課題是機(jī)電部軍工司重點(diǎn)項(xiàng)目（現(xiàn)已放棄研制）。

☆ 七O 四所研制課題是國(guó)防科工委重點(diǎn)項(xiàng)目（現(xiàn)已暫停）。

☆ 目前生產(chǎn)單螺桿壓縮機(jī)的廠商主要有廣東正力，上海的施耐德、佳力士、浪潮和飛和,北京的京城環(huán)保,遼寧的金昊等家，其中施耐德和浪潮采用樂清的主機(jī)。

 

二、壓縮機(jī)工作原理和特點(diǎn)比較

1、活塞機(jī)工作原理和特點(diǎn)比較

【活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)圖】

活塞式壓縮機(jī)是一種最常見的容積式壓縮機(jī)。它由曲柄連桿機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)?；钊c氣缸共同組成壓縮機(jī)工作腔，依靠活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并借助進(jìn)、排氣閥的自動(dòng)開閉，使氣體周期性地進(jìn)入氣缸工作腔，進(jìn)行壓縮和排出。

【活塞式壓縮機(jī)的工作原理視圖】

1.排氣閥     2.氣缸     3.活塞   4.活塞桿   5.滑塊    6.連桿     7.曲柄     8.吸氣閥   9.閥門彈簧

【工作原理解析】

當(dāng)氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞向右移動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)活塞左腔的壓力低于大氣壓力 p a ，吸氣閥開啟，外界空氣吸入缸內(nèi)，這個(gè)過(guò)程稱為吸氣過(guò)程。當(dāng)氣缸吸滿氣體，吸氣閥關(guān)閉，活塞向左移動(dòng)，令缸內(nèi)氣體壓力上升，這個(gè)過(guò)程稱為壓縮過(guò)程。當(dāng)缸內(nèi)壓力高于輸出空氣管道內(nèi)壓力 p 后，排氣閥打開。壓縮空氣送至輸氣管內(nèi)，這個(gè)過(guò)程稱為排氣過(guò)程?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)形成的。曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑動(dòng)——活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

這種結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)在排氣過(guò)程結(jié)束時(shí)總有剩余隙容積存在。在下一次吸氣時(shí)，剩余容積內(nèi)的壓縮空氣會(huì)膨脹，從而減少了吸入的空氣量，降低了效率，增加了壓縮功。且由于剩余隙容積的存在，當(dāng)壓縮比增大時(shí)，溫度急劇升高。故當(dāng)輸出壓力較高時(shí)，應(yīng)采取分級(jí)壓縮。分級(jí)壓縮可降低排氣溫度，節(jié)省壓縮功，提高容積效率，增加壓縮氣體排氣量。

【優(yōu)點(diǎn)】

⑴ 適應(yīng)性強(qiáng)，適用壓力范圍廣，目前在工業(yè)上使用的最高工作壓力已達(dá)到350MPa，實(shí)驗(yàn)室可達(dá)1000MPa。

⑵ 氣流粘度低，損失小，效率高。

⑶ 適應(yīng)性較強(qiáng)，即排氣量范圍較廣，且不受壓力高低的影響。

【缺點(diǎn)】

⑴ 轉(zhuǎn)速不高，機(jī)器體積大而重。

⑵ 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多，維修量大(但對(duì)維修工的技術(shù)要求相應(yīng)較低)。

⑶ 排氣不連續(xù)，氣流脈動(dòng)，且氣體中?；煊袧?rùn)滑油

2 雙螺桿壓縮機(jī)工作原理和特點(diǎn)

【工作原理解析】

⑴ 吸氣過(guò)程

吸氣過(guò)程即將開始時(shí)的轉(zhuǎn)子的一對(duì)齒前端完全嚙合，且即將與吸氣孔口連通。隨著轉(zhuǎn)子開始運(yùn)動(dòng)，由于齒的一端逐漸脫離嚙合而形成了齒間容積，這個(gè)齒間容積的擴(kuò)大，在其內(nèi)部形成了一定的真空，而此齒間容積又僅與吸氣口連通，因此氣體便在壓差作用下流入其中。在隨后的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒不斷從陰轉(zhuǎn)子的齒槽中脫離出來(lái)，齒間容積不斷擴(kuò)大，并與吸氣孔口保持連通。從某種意義上講，也可以把這個(gè)過(guò)程看成是活塞（陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒）在氣缸（陰轉(zhuǎn)子齒槽）中滑動(dòng)。吸氣結(jié)束時(shí)候，最顯著的特征是齒間容積達(dá)到最大值，并且齒間容積在此位置與吸氣孔口斷開。

⑵ 壓縮過(guò)程

氣體被轉(zhuǎn)子齒和機(jī)殼包圍在一個(gè)封閉的空間中，齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合就要開始減少。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，齒間容積由于轉(zhuǎn)子的嚙合而不斷減少，被密封在齒間容積中的氣體所占據(jù)的體積也隨之減少，導(dǎo)致壓力升高，從而實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過(guò)程。

⑶ 排氣過(guò)程

齒間容積與排氣孔口連通后，即開始排氣過(guò)程。隨著齒間容積的不斷縮小，具有排氣壓力的氣體逐漸通過(guò)排氣孔口被排出。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合。此時(shí)，齒間容積內(nèi)的氣體通過(guò)排氣孔口被完全排出，封閉的齒間容積的體積將變成零。

【優(yōu)點(diǎn)】

①可靠性相對(duì)于活塞機(jī)要高。雙螺桿壓縮機(jī)零部件比活塞機(jī)少，易損件少，因而它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長(zhǎng)。

②操作比活塞機(jī)方便。雙螺桿壓縮機(jī)自動(dòng)化程度高，操作人員不必經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的專業(yè)培訓(xùn)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值

守運(yùn)轉(zhuǎn)，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，可按需要排氣量供氣。

③動(dòng)力平衡比活塞機(jī)好。雙螺桿壓縮機(jī)沒有活塞往復(fù)移動(dòng)的慣性力，機(jī)器可平穩(wěn)地高速工作，可實(shí)現(xiàn)無(wú)基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)，特別適合作移動(dòng)式壓縮機(jī)。

【缺點(diǎn)】

⑴ 造價(jià)比較貴。由于雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制刀具在價(jià)格昂貴的專用設(shè)備上進(jìn)行加工。另外，對(duì)雙螺桿壓縮機(jī)氣缸的加工精度也有較高的要求。

⑵ 不能用于高壓場(chǎng)合。由于受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽命等方面的限制，雙螺桿壓縮機(jī)只能適用于中、低壓范圍，排氣壓力一般不超過(guò)3MPa。

⑶ 不能用于微型場(chǎng)合。雙螺桿壓縮機(jī)依靠間隙密封氣體，目前一般只有容積流量大于2m3/min時(shí)，雙螺桿壓縮機(jī)才具有優(yōu)越的性能。

【工作原理解析】

⑴ 吸氣過(guò)程

吸氣過(guò)程即將開始時(shí)的轉(zhuǎn)子的一對(duì)齒前端完全嚙合，且即將與吸氣孔口連通。隨著轉(zhuǎn)子開始運(yùn)動(dòng)，由于齒的一端逐漸脫離嚙合而形成了齒間容積，這個(gè)齒間容積的擴(kuò)大，在其內(nèi)部形成了一定的真空，而此齒間容積又僅與吸氣口連通，因此氣體便在壓差作用下流入其中。在隨后的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒不斷從陰轉(zhuǎn)子的齒槽中脫離出來(lái)，齒間容積不斷擴(kuò)大，并與吸氣孔口保持連通。從某種意義上講，也可以把這個(gè)過(guò)程看成是活塞（陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒）在氣缸（陰轉(zhuǎn)子齒槽）中滑動(dòng)。吸氣結(jié)束時(shí)候，最顯著的特征是齒間容積達(dá)到最大值，并且齒間容積在此位置與吸氣孔口斷開。

⑵ 壓縮過(guò)程

氣體被轉(zhuǎn)子齒和機(jī)殼包圍在一個(gè)封閉的空間中，齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合就要開始減少。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，齒間容積由于轉(zhuǎn)子的嚙合而不斷減少，被密封在齒間容積中的氣體所占據(jù)的體積也隨之減少，導(dǎo)致壓力升高，從而實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過(guò)程。

⑶ 排氣過(guò)程

齒間容積與排氣孔口連通后，即開始排氣過(guò)程。隨著齒間容積的不斷縮小，具有排氣壓力的氣體逐漸通過(guò)排氣孔口被排出。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合。此時(shí)，齒間容積內(nèi)的氣體通過(guò)排氣孔口被完全排出，封閉的齒間容積的體積將變成零。

【優(yōu)點(diǎn)】

①可靠性相對(duì)于活塞機(jī)要高。雙螺桿壓縮機(jī)零部件比活塞機(jī)少，易損件少，因而它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長(zhǎng)。

②操作比活塞機(jī)方便。雙螺桿壓縮機(jī)自動(dòng)化程度高，操作人員不必經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的專業(yè)培訓(xùn)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值

守運(yùn)轉(zhuǎn)，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，可按需要排氣量供氣。

③動(dòng)力平衡比活塞機(jī)好。雙螺桿壓縮機(jī)沒有活塞往復(fù)移動(dòng)的慣性力，機(jī)器可平穩(wěn)地高速工作，可實(shí)現(xiàn)無(wú)基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)，特別適合作移動(dòng)式壓縮機(jī)。

【缺點(diǎn)】

⑴ 造價(jià)比較貴。由于雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制刀具在價(jià)格昂貴的專用設(shè)備上進(jìn)行加工。另外，對(duì)雙螺桿壓縮機(jī)氣缸的加工精度也有較高的要求。

⑵ 不能用于高壓場(chǎng)合。由于受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽命等方面的限制，雙螺桿壓縮機(jī)只能適用于中、低壓范圍，排氣壓力一般不超過(guò)3MPa。

⑶ 不能用于微型場(chǎng)合。雙螺桿壓縮機(jī)依靠間隙密封氣體，目前一般只有容積流量大于2m3/min時(shí)，雙螺桿壓縮機(jī)才具有優(yōu)越的性能。

3、單螺桿壓縮機(jī)工作原理和特點(diǎn)

【工作原理解析】

單螺桿空氣壓縮機(jī)屬于容積式壓縮機(jī)，通過(guò)對(duì)一可變?nèi)莘e中的氣體進(jìn)行壓縮，使該部分容積縮小，壓力提高。壓縮機(jī)核心結(jié)構(gòu)經(jīng)專用機(jī)床精加工而成，內(nèi)由一根有六條螺旋凹槽的螺桿，兩側(cè)配一對(duì)平面星輪構(gòu)成工作腔，螺桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)星輪在封閉的機(jī)殼內(nèi)作周而復(fù)始的吸氣，壓縮，排氣回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，螺桿每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生12個(gè)壓縮循環(huán)。單螺桿壓縮機(jī)的螺桿同時(shí)與兩個(gè)星輪嚙合，既使螺桿受力完全平衡，又使排量增加一倍，且壓縮機(jī)的體積小。

⑴ 主機(jī)工作過(guò)程：

吸氣：氣體通過(guò)吸氣口進(jìn)入轉(zhuǎn)子齒槽。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，星輪依次進(jìn)入與轉(zhuǎn)子齒槽嚙合的狀態(tài)，氣體隨即便被吸入由轉(zhuǎn)子齒槽面，機(jī)殼及星輪齒面所形成的密閉空間，即壓縮腔。

壓縮：隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，這種壓縮腔的體積便不斷減小，即其中氣體隨之被壓縮，            直到該壓縮腔的前沿轉(zhuǎn)至排氣口。

排氣：壓縮腔前沿轉(zhuǎn)至排氣口后便開始排氣，直到壓縮腔完全通過(guò)排氣口，完成一個(gè)工作循環(huán)。

⑵ 系統(tǒng)氣體流動(dòng)過(guò)程

外界空氣由空氣濾清器濾除塵埃后，經(jīng)卸載閥進(jìn)入壓縮機(jī)主機(jī)進(jìn)行壓縮，在壓縮腔內(nèi)與潤(rùn)滑油混合，壓縮后的混合油氣經(jīng)排氣單向閥進(jìn)入油氣罐，在油氣罐內(nèi)旋轉(zhuǎn)分離大部分的潤(rùn)滑油，再經(jīng)過(guò)油氣細(xì)分離器過(guò)濾掉殘余的潤(rùn)滑油。接著經(jīng)過(guò)最小壓力閥、冷卻器和分水器后以較低的溫度和較干燥的壓縮空氣送入使用系統(tǒng)中供顧客使用。

⑶ 系統(tǒng)潤(rùn)滑油流動(dòng)過(guò)程

油氣罐內(nèi)的潤(rùn)滑油在壓縮空氣壓力下被壓入油冷卻器，在油冷卻器內(nèi)被冷卻后再送入油過(guò)濾器濾去污垢和雜質(zhì)。過(guò)濾后的潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)斷油電磁閥后分成兩路，一路由主機(jī)下端噴入壓縮室，冷卻壓縮空氣；另一路通到主機(jī)兩端，用來(lái)潤(rùn)滑軸承組，然后再聚集于壓縮室底部，隨壓縮空氣排出。這些油氣混合體經(jīng)過(guò)排氣單向閥后分別在油氣罐和油氣細(xì)分離器中被分離出來(lái)再開始另一次循環(huán)。

螺桿式壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油主要有三種功能：潤(rùn)滑軸承與轉(zhuǎn)子接觸表面；密封嚙合副間隙；冷卻壓縮過(guò)程。其中冷卻壓縮過(guò)程是最重要的。

⑷ 控制系統(tǒng)

1)   微電腦控制器基本功能

微電腦控制器通過(guò)大屏液晶（LCD）顯示機(jī)組的溫度、壓力、運(yùn)行時(shí)間及各種工作狀態(tài)。操作人員可以通過(guò)監(jiān)控器面板上的人機(jī)交流界面，查詢、設(shè)定控制器系列數(shù)據(jù)。

2)   系統(tǒng)主要工作流程：系統(tǒng)供電開機(jī)后首先進(jìn)行故障檢測(cè)，故障分為影響正常工作的重故障和不影響正常工作故障。重故障報(bào)警停機(jī)，輕故障報(bào)警但不停機(jī)，同時(shí)記錄相關(guān)信息。故障監(jiān)測(cè)完畢后允許啟動(dòng)。啟動(dòng)后，主電機(jī)進(jìn)行星/三角轉(zhuǎn)換，空壓機(jī)開始對(duì)外設(shè)供氣。當(dāng)壓力小于參數(shù)設(shè)定值，空壓機(jī)加載；當(dāng)壓力大于設(shè)定值，空壓機(jī)卸載。卸載狀態(tài)度超過(guò)預(yù)設(shè)值后，空壓機(jī)空車過(guò)久停機(jī)。加載、卸載、空車過(guò)久停機(jī)為空壓機(jī)的主要工作狀態(tài)。

【優(yōu)點(diǎn)】

單螺桿壓縮機(jī)除了具有回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小和易損件少等特點(diǎn)外，還具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)主要是由于兩個(gè)星輪在螺桿兩側(cè)對(duì)稱配置所致。

⑴ 結(jié)構(gòu)合理，具有理想的力平衡性

由于在螺桿體內(nèi)有軸向引氣信道，泄漏至螺桿高壓側(cè)（排氣側(cè)）的高壓氣體將通過(guò)引氣信道返回流至低壓側(cè)（吸氣側(cè)）使作用于螺桿兩端面上的氣體力互相平衡。又由于星輪的對(duì)稱配置，作用于螺桿上的徑向氣體力也互相平衡，且相互抵消。因此螺桿不受任何徑向或軸向氣體力的作用。星輪齒上所受的力很小，只有活塞式和雙螺桿壓縮機(jī)的1/30左右。因此，螺桿軸和星輪軸上的軸承壽命長(zhǎng)。雙螺桿壓縮機(jī)氣體的徑向負(fù)荷無(wú)法平衡，而軸向負(fù)荷只能附加平衡活塞加以平衡，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

⑵ 單機(jī)容量大，無(wú)余隙容積

單螺桿壓縮機(jī)工作時(shí)螺桿上的每一個(gè)螺槽在一轉(zhuǎn)中均被使用兩次，使螺槽空間得以充分利用，因此與其它回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)相比其結(jié)構(gòu)尺寸更小。此外，螺桿的螺槽深度隨壓縮腔壓力的增大而變淺，在排氣結(jié)束時(shí)深度為零，因此在理論上不存在余隙容積。

⑶ 噪聲低、振動(dòng)小

單螺桿壓縮機(jī)力的平衡性好，因此振動(dòng)小，對(duì)基礎(chǔ)無(wú)特殊要求，特別是星輪采用自潤(rùn)滑性能很好的特殊工程塑料制造，工作腔噴有潤(rùn)滑油，又無(wú)增建齒輪，故運(yùn)行噪聲低。螺桿帶動(dòng)星輪轉(zhuǎn)動(dòng)僅需克服很小的軸泵摩擦力。螺桿轉(zhuǎn)速通常在3000轉(zhuǎn)/分，只要嚙合副型線設(shè)計(jì)合理，很容易建立流體動(dòng)力潤(rùn)滑，從根本上解決星輪齒磨損的問(wèn)題。

【缺點(diǎn)】

嚙合副與機(jī)殼的幾何形狀和相互位置精度要求較高，需用專用設(shè)備加工，以及星輪壽命差。這是多年來(lái)單螺桿壓縮機(jī)不能發(fā)展的重要原因，也時(shí)國(guó)內(nèi)行業(yè)專家們多年研究和探討的難題。目前我公司已完滿地解決了螺桿和星輪的型線及其加工技術(shù)，并對(duì)星輪片采用特殊處理，使其壽命提高近十倍，為單螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展開創(chuàng)了新的途徑。

7三種比較常見壓縮機(jī)比較

【三種常見壓縮機(jī)比較】

比較指標(biāo)	單螺桿	雙螺桿	活塞式
力的平 衡性	☆氣體壓力產(chǎn)生的徑向、 軸向力自動(dòng)平衡。 ☆零部件受力小，可靠性 高	☆氣體壓力產(chǎn)生的徑向 力無(wú)法平衡，軸向力須 由平衡活塞平衡。 ☆主軸承易損，可靠性中	☆較大的活塞慣性力， 氣體壓力都無(wú)法平衡。 ☆振動(dòng)噪音大、主要部 件易損，可靠性差
驅(qū)動(dòng)方式	與電機(jī)直聯(lián)。 傳動(dòng)效率高	經(jīng)增速齒輪組與電機(jī)聯(lián) 接或加帶輪。 傳動(dòng)效率中	經(jīng)皮帶輪與電機(jī)聯(lián)接。 傳動(dòng)效率差
效率	中速（1500～3500r/min） 時(shí)效率較高，直聯(lián)。	高速（3000～7000r/min） 時(shí)效率比較高，加增速齒 輪。	低速(600~1500r/min), 摩擦副多，效率較低。
噪聲 振動(dòng)	力平衡性好、振動(dòng)小、噪 聲低，一般為60～ 68dB(A)	力平衡性差，二金屬螺桿 嚙合時(shí)有高頻噪聲64～ 78dB(A)	振動(dòng)大，需用基礎(chǔ)固定， 低頻噪聲80dB(A)

 

 

【單螺桿與雙螺桿技術(shù)的性能對(duì)比分析】

以下從用戶最關(guān)心的四大綜合技術(shù)指標(biāo)——可靠性、效率、維護(hù)成本、噪音比較單、雙螺桿技術(shù)，以事實(shí)為證據(jù)闡明了單螺桿空壓機(jī)的優(yōu)越性。

■ 可靠性的比較

⑴ 影響可靠性的具體因素分析

 

影響因素	具體影響
零部件數(shù)量	部件數(shù)量越少，其運(yùn)動(dòng)可靠性越高
運(yùn)動(dòng)形式	運(yùn)動(dòng)形式越簡(jiǎn)單，可靠性越高
運(yùn)動(dòng)速度	運(yùn)動(dòng)速度越低，可靠性越高
工作應(yīng)力	工作應(yīng)力越小，形式越簡(jiǎn)單，可靠性越高
使用壽命	壽命越長(zhǎng)，可靠性越高

⑵ 壓縮機(jī)的核心部件-主機(jī)的比較，運(yùn)動(dòng)性能的比較

比較內(nèi)容	單螺桿空壓機(jī)	雙螺桿壓縮機(jī)
運(yùn)動(dòng)部件	單螺桿：1個(gè)轉(zhuǎn)子，2個(gè)星形，  彈性聯(lián)軸器	雙螺桿：1對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子，增速齒輪 箱或皮帶輪，
運(yùn)動(dòng)形式	單螺桿：轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)星輪進(jìn)行嚙合 運(yùn)動(dòng)	雙螺桿：陽(yáng)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)陰轉(zhuǎn)子進(jìn)行嚙合運(yùn) 動(dòng)
磨損	單螺桿：接觸面積較大，轉(zhuǎn)速低， 星輪材質(zhì)為復(fù)合材料，軟性摩擦， 磨損取決的星輪材料和嚙合齒形	雙螺桿：接觸面積大，轉(zhuǎn)速高，陰陽(yáng)轉(zhuǎn) 子均是碳鋼材料，剛性摩擦，    磨損較 大
運(yùn)行壽命	單螺桿：部分單螺桿制造商星輪壽命 較短，正力星輪比普通星輪壽命長(zhǎng) 6-8倍，軸承壽命比雙螺桿長(zhǎng)3倍      以上，螺桿永不磨損，終身保用。	雙螺桿：取決于軸承的壽命，由于受力 不平衡通常3萬(wàn)小時(shí)左右更換，大修機(jī) 頭

 

增加轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以提高排氣量；但轉(zhuǎn)速過(guò)高，磨損會(huì)加大，能量傳遞導(dǎo)致的機(jī)械能損失也隨之增加，從而壓縮機(jī)負(fù)荷增大，運(yùn)動(dòng)部件壽命減短。因此通過(guò)提高轉(zhuǎn)速來(lái)增大排氣量是一種非常不合理的方式。

通過(guò)設(shè)計(jì)原理分析我們知道：主機(jī)的有效吸入容積和容積效率是影響排氣量大小的最主要因素，這也決定了單螺桿機(jī)與雙螺桿機(jī)轉(zhuǎn)速的不同。

⑶ 受力分析的比較

 

比較內(nèi)容	單螺桿壓縮機(jī)	雙螺桿壓縮機(jī)
受力原因	完全平衡	軸向和徑向的壓差
受力部位	兩個(gè)星輪反向壓縮，    作用力相 互抵消	雙螺桿：陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子表面和進(jìn)氣、排氣 端蓋
受力方向	軸向，徑向完全平衡	軸向、徑向均有
受力程度	完全平衡	雙螺桿：強(qiáng)大的軸向力和徑向力
受力平衡	輕載軸承，壽命長(zhǎng)達(dá)8萬(wàn)小時(shí) 以上	雙螺桿：重載軸承，必須選配復(fù)雜 的高精度滾動(dòng)軸承

 

 

特別提示！

單螺桿壓縮機(jī)由于完全克服了雙螺桿受力不平衡問(wèn)題，給單螺桿壓縮機(jī)帶來(lái)了突出的優(yōu)勢(shì)：

1） 螺桿軸承理論上不受力，軸承壽命特別長(zhǎng)，是雙螺桿的3倍以上。星輪軸承由于軸承尺不像雙螺桿那樣受限制，壽命也相應(yīng)地延長(zhǎng)。而雙螺桿壓縮機(jī)是在有彎曲變形的情況下運(yùn)行。

2）單螺桿壓縮機(jī)振動(dòng)小，噪聲低，對(duì)地基及工作場(chǎng)所的要求低。放平即可，無(wú)須地腳螺釘?shù)取?/p>

3）單螺桿壓縮機(jī)可在高壓下工作。單螺桿壓縮機(jī)即使在一級(jí)壓縮的情況下也很容易達(dá)到6．16Mpa，遠(yuǎn)高于雙螺桿壓縮機(jī)（≤2．8MPa）。

4）單螺桿壓縮機(jī)比雙螺桿壓縮機(jī)噪聲低10一15dB（A）以上。

5）排氣溫度低­——16℃左右。

 

4、軸承的比較

由于強(qiáng)大、復(fù)雜的工作應(yīng)力，軸承失效問(wèn)題已經(jīng)成為雙螺桿壓縮機(jī)無(wú)法回避的一個(gè)難點(diǎn)，因此單獨(dú)予以分析：

雙螺桿機(jī)一般采用5-7個(gè)高精度滾動(dòng)軸承，其中陽(yáng)轉(zhuǎn)子吸氣端必須配置強(qiáng)大的錐形軸承以抵抗軸向力，一般3萬(wàn)小時(shí)應(yīng)予以更換；

單螺桿受力完全平衡，螺桿軸承理論上不受力，軸承壽命特別長(zhǎng)，是雙螺桿的3倍以上，壽命長(zhǎng)達(dá)8萬(wàn)小時(shí)以上。

■ 小結(jié)：

通過(guò)上述對(duì)比可見，單螺桿主機(jī)運(yùn)動(dòng)部件少，運(yùn)動(dòng)形式簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速低，受力完全平衡，從原理上徹底消除了軸承失效問(wèn)題，在可靠性方面大大超出雙螺桿機(jī)。

 

■ 效率的比較

 

輸入壓縮機(jī)的電能僅有30%左右最終轉(zhuǎn)化為壓縮空氣中的勢(shì)能。因此，在設(shè)備效率上的每1%的提升都會(huì)給用戶帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

⑴ 影響效率的具體因素分析

影響壓縮機(jī)效率的因素是多方面的，下表從其三大組成部分予以總體分析：

組成部分	影響因素	具體影響
容積效率	余隙容積和各種內(nèi)泄露	余隙容積越小，各種泄露越少、容積效率越高
傳動(dòng)效率	傳動(dòng)方式	常用的三種傳動(dòng)方式效率比較：直聯(lián)>齒輪>皮帶
熱工效率	運(yùn)動(dòng)速度、摩擦面積和冷 卻效果	運(yùn)動(dòng)速度越低、摩擦面積越小、冷卻效果越好， 熱工效率越高

比較內(nèi)容	單螺桿壓縮機(jī)	雙螺桿壓縮機(jī)
有效吸入 容積	有效吸入容積較大，    達(dá)到相同的排 氣量其轉(zhuǎn)速可明顯降低	有效吸入容積較小，    達(dá)到相同的排氣 量只能靠增加轉(zhuǎn)速
容積效率	容積效率高，回流量小，必提高轉(zhuǎn)速 也能保證排氣量	泄漏點(diǎn)較多，效率低，增加轉(zhuǎn)速，其排 氣量無(wú)法保證
主機(jī)轉(zhuǎn)速	2980rpm，正力螺桿與星輪密封性能 好，理論無(wú)泄漏，可以實(shí)現(xiàn)低速壓縮， 采用1：1彈性直聯(lián)，這也是正力 可以實(shí)現(xiàn)0-100%全變頻調(diào)節(jié)的原因， 這是雙螺桿不可能做到的	4000-6000 rpm以上 雙螺桿通常只含糊 標(biāo)出電機(jī)轉(zhuǎn)速，非螺桿轉(zhuǎn)速，必須通過(guò) 加速齒輪箱或加速皮帶高速壓縮，由于 內(nèi)泄漏太大，壓縮速度低50%便壓縮不 出空氣。

 

⑵ 容積效率的比較

容積效率是實(shí)際產(chǎn)氣量與理論產(chǎn)氣量的比值，它是衡量壓縮機(jī)產(chǎn)氣能力的重要指標(biāo)。通常來(lái)說(shuō)，余隙容積和各種內(nèi)泄露是影響容積效率的最主要因素。

1）余隙容積（泄漏三角形）。

雙螺桿：泄漏三角形雙螺桿式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的幾何型線帶來(lái)的一個(gè)典型技術(shù)問(wèn)題，徹底地消除它是不可能的。

單螺桿：不存在泄漏三角形，無(wú)余隙容積。

泄漏三角形，亦稱死氣三角形，是余隙容積在雙螺桿式壓縮機(jī)中的一種形式。它是指在陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行虛嚙合時(shí)其形線造成的一個(gè)三角形空隙。此空隙會(huì)使高壓空氣會(huì)向低壓區(qū)回流，而且無(wú)法通過(guò)潤(rùn)滑油密封。這是由雙螺桿式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的幾何型線帶來(lái)的一個(gè)典型技術(shù)問(wèn)題，徹底地消除它是不可能的。

2）磨損帶來(lái)的泄露

隨著運(yùn)行時(shí)間的累計(jì)，磨損不可避免。這將導(dǎo)致雙螺桿機(jī)轉(zhuǎn)子之間的間隙以及轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙增大，從而加劇了上述的各種泄露，容積效率逐步下降。

傳動(dòng)效率的比較

比較內(nèi)容	單螺桿壓縮機(jī)	雙螺桿壓縮機(jī)
傳動(dòng)方式	1：1彈性直聯(lián)	一般使用增速齒輪箱或皮帶輪
效率	理論上98%	齒輪90%，皮帶88%

 

正力單螺桿采用最佳傳動(dòng)方式，彈性聯(lián)軸器1：1直接傳動(dòng)，既避免了齒輪傳動(dòng)的高額維護(hù)費(fèi)用和皮帶的低效率，又保證了傳動(dòng)效率的最大化。

比較內(nèi)容	單螺桿壓縮機(jī)	雙螺桿壓縮機(jī)
摩擦生熱	2980轉(zhuǎn)/min的較低轉(zhuǎn)速，   正力 首創(chuàng)非等寬齒和三線接觸密封性 好，零應(yīng)力接觸，產(chǎn)生熱量少， 說(shuō)明無(wú)用功少，效率高	4000/min轉(zhuǎn)以上的高速運(yùn)動(dòng)，   陰陽(yáng) 轉(zhuǎn)子齒型復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)部件之間以及運(yùn) 動(dòng)部件與定子之間的摩擦的面積較大， 加上受力不平衡，產(chǎn)生熱量大，說(shuō)明 無(wú)用功較多，效率較低
油溫	油溫低，73℃左右	油溫較高，88℃左右，熱工效率損失較大
排氣溫度	排氣溫度比雙螺桿低16℃。	排氣溫度高，排氣溫度每升高11℃,含水 量會(huì)翻倍，加大后處理設(shè)備負(fù)荷
冷卻系統(tǒng)	冷卻系統(tǒng)負(fù)荷小，壽命長(zhǎng)	冷卻系統(tǒng)負(fù)荷大，       相應(yīng)冷卻系統(tǒng)效 率也降低

 

■ 維護(hù)性能的比較

 

維護(hù)費(fèi)用=三濾更換費(fèi)用+潤(rùn)滑油更換費(fèi)用+油氣管路及控制管路維修費(fèi)用+傳動(dòng)系統(tǒng)檢修費(fèi)用+控制系統(tǒng)檢修費(fèi)用+軸承維修費(fèi)用+主機(jī)維修費(fèi)用。

影響維護(hù)性能的具體因素分析：

組成部分	影響因素	具體影響
維護(hù)量	零部件數(shù)量和維護(hù)周期	零部件數(shù)量越少、維護(hù)周期越長(zhǎng)，維護(hù)量越小
維護(hù)過(guò)程的 難易程度	設(shè)備結(jié)構(gòu)，零部件尺寸 和形式	設(shè)備結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單、零部件尺寸越小、重量越輕、 形式越簡(jiǎn)單，維護(hù)越容易進(jìn)行

 

維護(hù)性能的優(yōu)劣集中反映在運(yùn)行一定年限后的維護(hù)費(fèi)用上

 

■小結(jié)：

為了讓壓縮機(jī)在長(zhǎng)達(dá)10年以上時(shí)間里中始終穩(wěn)定地運(yùn)行，按時(shí)對(duì)其進(jìn)行維護(hù)是必不可少的。雙螺桿機(jī)平均每3年左右必須對(duì)其軸承進(jìn)行檢修，同時(shí)，由于磨損導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子間隙增大，也應(yīng)對(duì)其主機(jī)進(jìn)行相應(yīng)維護(hù)。因此每3年左右維護(hù)費(fèi)用會(huì)出現(xiàn)一次大幅攀升。正力單螺桿主機(jī)五年保固，軸承壽命長(zhǎng)，在五年內(nèi)主機(jī)免費(fèi)維護(hù)，并保證主機(jī)效率不變，而且日常維護(hù)量最少，維護(hù)難度最低，是用戶的首選。

 

■ 噪音比較

 

影響噪音的主要因素分析：

組成部分	影響因素	具體影響
主機(jī)結(jié)構(gòu)	受力，摩擦	受力平衡，軟性摩擦，振動(dòng)小噪音低
冷卻系統(tǒng)	冷卻負(fù)荷	冷卻負(fù)荷大，噪音大
隔音措施	隔音材料，機(jī)箱	隔音材料好，機(jī)箱設(shè)計(jì)好噪音低

 

比較內(nèi)容	單螺桿壓縮機(jī)	雙螺桿壓縮機(jī)
噪音	比雙螺桿低10-15dB(A)	噪音較大
主機(jī)結(jié)構(gòu)	受力平衡，軟性摩擦，振動(dòng)小噪音 低	受力不平衡，剛性摩擦，振動(dòng)較大，噪 音較高
冷卻系統(tǒng)	冷卻負(fù)荷小，噪音小，	冷卻負(fù)荷大，噪音大
隔音措施	視制造商設(shè)計(jì)	相同

 

 

技術(shù)對(duì)比總結(jié)：

以上對(duì)比證明了單螺桿空壓機(jī)無(wú)論在可靠性，效率，可維護(hù)性，噪音等方面都優(yōu)越于雙螺桿空壓機(jī)。

科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)律告訴我們，新技術(shù)必將淘汰舊技術(shù)，新舊技術(shù)的更替要經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程，歐美日發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)基本完成單螺桿代替雙螺桿的過(guò)程，單螺桿技術(shù)在中國(guó)也必將逐步成為市場(chǎng)的主流。