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简介

莱西移动式螺杆空压机，通常我们所说的螺杆压缩机即指双螺杆压缩机，空气压缩机其理想的压缩过程是等温压缩，虽然事实上做不到这一点，但是越接近等温压缩，则效率越高。压缩过程中温升越低，压缩机越节能。目前冶金行业普遍使用的是螺杆压缩机，一般是一级压缩，每年需更换润滑油，每50 000h需对机头进行大修，运行成本较高。螺杆压缩机主机排出的压缩空气需要在内部进行油气分离，大约要消耗0.5kg的压力它的基本结构如上图所示。在压缩机的主机中平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子，通常把节圆外具有凸齿的转子（从横截面看），称为阳转子或阳螺杆；把节圆内具有凹齿的转子（从横截面看），称为阴转子或阴螺杆。一般阳转子作为主动转子，由阳转子带动阴转子转动。转子上的球轴承使转子实现轴向定位，并承受压缩机中的轴向力。转子两端的圆锥滚子推力轴承使转子实现径向定位，并承受压缩机中的径向力和轴向力。在压缩机主机两端分别开设一定形状和大小的孔口，一个供吸气用的叫吸气口；另一个供排气用的叫排气口。工作原理  螺杆压缩机的工作循环可分为吸气过程（包括吸气和封闭过程）、压缩过程和排气过程。随着转子旋转每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，为简单起见我们只对其中的一对齿进行研究。

螺杆空压机的构成 

莱西移动式螺杆空压机一台喷油螺杆空压机组主要由主机和辅机两大部分组成，主机包括螺杆空压机主机和主电机，辅机包括进排气系统、喷油及油气分离系统、冷却系统、控制系统和电气系统等。 

在进排气系统中，自由空气经过进气过滤器滤去尘埃、杂质之后，进入空压机的吸气口，并在压缩过程中与喷入的润滑油混合。经压缩后的油气混合物被排入油气分离桶中，经一、二次油气分离，再经过zui小压力阀、后部冷却器和气水分离器被送入使用系统。  在喷油及油气分离系统中，当空压机正常运转时，油气分离桶中的润滑油依靠空压机的排气压力和喷油口处的压差，来维持在回路中流动。润滑油在此压差的作用下，经过温控阀进入油冷却器，再经过油过滤器除去杂质微粒后，大多数的润滑油被喷入空压机的压缩腔，起到润滑、密封、冷却和降噪的作用；其余润滑油分别喷入轴承室和增速齿轮箱。喷入压缩腔中的那一部分油随着压缩空气一起被排入油气分离桶中，经过离心分离绝大多数的润滑油被分离出来，还有少量的润滑油经过滤芯进行二次分离，被二次分离出来的润滑油经过回油管返回到空压机的吸气口等低压端。

①润滑油的作用：  冷却作用 作为冷却剂，它可有效控制压缩放热引起的温升； 润滑作用 作为润滑剂，它可在转子间形成润滑油膜；密封作用 作为密封剂，它可填补转子与壳体以及转子与转子之间的泄漏间隙。 

降噪作用 喷入的油是粘性流体，对声能和声波有吸收和阻尼作用，一般喷油后噪声可降低10～20dB(A)。

②zui小压力阀的作用  保证zui低的润滑油循环压力；  作为止回阀，以避免在空压机停机或无负荷情况下，供气管线内的压缩空气回流到机组内；  保证油气分离器滤芯前后有一定的压差，以免刚开机时滤芯前后压差过大造成挤破的现象。

③温控阀的作用  维持润滑油温高于压力露点温度以上，以免空气中的水份析出。

④油气分离桶的作用  作为初级油气分离的装置，它可将直径大于1μm的油滴采用机械碰撞法被有效地分离出来； 作为空压机润滑油的储油器； 

作为油气分离器滤芯的支撑体，该滤芯可将直径1μm以下的油滴先聚结为直径更大的油滴，然后再分离出来。

离心式压缩机优点  离心式空气压缩机是利用高速旋转的叶轮使空气受到离心力的作用产生压力，同时获得速度，离开叶轮后空气经扩压器等扩张通道将动能逐渐转化成压力能，从而使压力得到提高，一级压缩完成后再进入下一级压缩，至达到额定压力后排出。离心式空气压缩机一般由多级组成，排气压力越高所需级数越多，一般常用压力为三级压缩。多级压缩的目的是降低和控制压缩过程的温升，离心机采用油封和气封，*隔离油气运行，不存在分离耗能损失，确保*无油压缩空气，更洁净更环保

离心压缩机替代螺杆压缩机实践应用

根据上述对比分析，为节省设备运行成本，杭钢集团公司在炼铁烧结空压站空压机更新改造中，尝试采用离心压缩机替代螺杆压缩机。烧结空压站装备有螺杆式空压机6台（40m3/min的2台、60m3/min的4台），正常运行模式为：运行2台60m3/min、1台40m3/min，3台备机。装机容量及运行参数如下。 

60m3/min：335kW、电压380V、电流615A；40m3/min：262kW、电压380V、电流390A、功率因数0.85。  原计划原样更新性能状态较差的6#40m3/min的螺杆式空压机，现更新为170m3/min的离心空压机。装机容量及运行参数：高压850kW、PT=60、CT=150/5，电表读数每天用电量平均10.58kW.h。改造所涉及设备采购费用、配套设施费用合计202万元。改造后运行模式；运行1台170m3/min离心机，5台螺杆机为备机。改造前后效能对比如表2所示。

电量计算（功率因数k）：螺杆机=1.732×U.I.k×8 000=7 250 290kW.h；离心机=表读数.PT.T/24×8 000=6 348 000kW.h。四、节能效益分析 1.电耗节省：725-635万kW.h×0.7元/kW.h=63万元。2.维修费用节省：34.62-3=31.62万元。 3.螺杆机每5万h需对机头进行大修，每台大修费用约35万元，平均每年需大修1台，5台机固定资产折旧费用按3%计提，每年约15万元，使用螺杆机每年运行成本需增加50万元。 4.采用离心压缩机，每年节省运行成本合计：63+31.62+50=144.62万元。按2年成本期、平均电价0.7元/kW.h、年运行8 000h估算，产气成本为0.075元/m3，相比螺杆机单位产气成本节省0.02元/m3。 5.原4台60m3/min螺杆机2开2备，2台40m3/min螺杆机1开1备，总能力320m3/min，实际需求160m3/min，装机容量过剩。采用离心机后，仅需保留3台螺杆机作为备机，至少可削减2台60m3/min螺杆机，对外调拔或转让盘活资产，可回收资金约100万元。本次改造采用离心压缩机替代螺杆压缩机，节能降耗效果明显，年节电约63万元，年维修费用节省约31万元，设备大修与折旧费用节省50万元，处理过剩容量设备回收资金约100万元，总的改造效益244万元。

结论通过上述实践，对常压（1MPa以下）、大气量工况条件下，采用离心机替代螺杆机节能效果明显。下一步杭钢将考虑对电炉区域压缩空气站进行优化改造，电炉区域空压站现有螺杆式压缩机12台，总装机容量3 326kW，公称zui大产气量447m3/min，zui大用气压力0.8MPa。拟采用2台190m3/min、装机容量1 100 kW的离心压缩机替代全部螺杆压缩机，zui大产气量为22 800m3/h，按90%的有效负载计算可产气量为20 520 m3/h。估算年电耗节省约120万元，维修费用节省约100万元。改造总投资约590万元，预期3年可收回投资成本。

螺杆空压机的传动方式介绍

齿轮传动与皮带传动  在空压机的传动系统中，一般可分为直接传动和皮带传动，*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。  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*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。 

齿轮传动与皮带传动的比较 1.效率  优良的齿轮传动效率可达98%-99%，优良的皮带传z0b0e 汉钟空压机 www.hanbellair。。ｃｏｍ  动设计在正常的条件下亦可达到99%的效率，两者的差异并不取决于传动方式的选择，而取决于制造商的设计与制造水平。  2.空载能耗  对于齿轮直接传动方式，空载压力一般要维持在2.5bar以上，有的甚至高达4bar，以确保齿轮箱的润滑。 

对于皮带传动方式，理论上讲空载压力可以为零，因为转子吸进的油足以润滑转子和轴承。一般为安全起见，压力维持在0.5bar左右。  以一台160kw的齿轮传动空压机为例，每年8000小时，其中15%（即1200小时）的时间为空载，这台机器每年将比皮带传动的同功率空压机多消耗（假定两台机器的空载压差为2bar，约15%的能耗差异），*来讲，这将是不小的花费。 

3.失油  有经验的实际使用者都知道，失油状况下zui先受害的将是齿轮箱。皮带传动系统*不存在这种安全问题。 

4.根据用户要求设计压力通常用户要求的压力与制造商之标准机型的压力并不**。例如用户使用要求压力为10bar，依后处理设备状况，配管长度及密封程度不同，要求空压机的压力可能为11或11.5bar。在这种情况下，一般会安装一台额定压力为13bar的空压机并在现场将出口压力设为所要求之压力。此时排气量会基本上保持不变，因为zui终压力虽然降低了但转子的速度并未增加。代表现代技术的皮带传动设计制造商只需简单地改变皮带轮的直径并可将压力设计得与用户要求**，这样用户用同功率的马达却可获得更多的风量。对于齿轮传动，则没有这么方便。 

5.已安装空压机之压力改变  有时由于用户生产工艺条件的改变，原来的空压机之设计压力可能太高或太低，希望能改变，但对于齿轮传动的空压机而言，这项会显得非常困难和昂贵，而对于皮带传动式空压机而言却是轻而易举的事，只须更换皮带轮即可。 

6.安装新轴承  当转子轴承需要更换时，对于齿轮传动的空压机，齿轮箱和齿轮箱主轴轴承需同时大修，其费用让用户难以接受。对于皮带传动空压机，根本不存在这种问

7.更换轴封  任何螺杆式空压机均使用了一种环形轴封，到一定寿命均需更换。对于齿轮传动式空压机，必须先分离马达、连轴器，才能接近轴封，使得这一耗时费力，从而增加维护费用。对于皮带传动式空压机，只需先卸下皮带轮即可，容易得多

8.马达或转子轴承损坏  对于齿轮传动空压机，当马达或转子轴承损坏时，往往会殃及相连重要部件造成直接和间接双重损坏。对于皮带传动空压机不存在这种状况

9.结构噪音  对于齿轮传动空压机，由于马达与转子刚性连接，压缩室转子的振动会传递到齿轮箱和马达轴承，

螺杆式制冷压缩机的特点 

与活塞压缩机的往复容积式不同，螺杆式压缩机是一种回转容积式压缩机。与活塞压缩机相比，螺杆式制冷压缩机有以下优点： 

a.体积小重量轻，结构简单，零部件少，只相当于活塞压缩机的1/3～1/2；

b.转速高，单机制冷量大；

c.易损件少，使用维护方便；

d.运转平稳，振动小； 

e.单级压比大，可以在较低蒸发温度下使用；

f.排气温度低，可以在高压比下工作；

g.对湿行程不敏感； 

h.制冷量可以在10%～*之间无级调节；

i.操作方便，便于实现自动控制；

j.体积小，便于实现机组化。

缺点：  转子、机体等部件加工精度要求高，装配要求比较严格； 油路系统及辅助设备比较复杂；因为转速高，所以噪声比较大

螺杆冷水机组工作原理

螺杆式冷水机因其关键部件-压缩机采用螺杆式故名螺杆式冷水机，螺杆冷水机组主要由螺杆压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀及电控系统组成。 

机组由由蒸发器出来的状态为的气体冷媒；经压缩机绝热压缩以后，变成高温高压状态。被压缩后的气体冷媒，在冷凝器中，等压冷却冷凝，经冷凝后变化成液态冷媒，再经节流阀膨胀到低压，变成气液混合物。其中低温低压下的液态冷媒，在蒸发器中吸收被冷物质的热量，重新变成气态冷媒。气态冷媒经管道重新进入压缩机，开始新的循环。这就是冷冻循环的四个过程，也是螺杆式冷水机的主要工作原理，简单的说就是蒸发器出来的水接空调末端设备，而从末端设备回来的水流经冷凝器进入冷却塔风冷，然后再进入蒸发器，往复循环性能优势 1、相比于单级压缩，萨震两级压缩趋近于zui省功的等温压缩，从原理上，两级压缩比单级 压缩节能10~12％。采用两级压缩主机，就是采用大小不同的两组螺杆转子，实现合理的压力分配，降低了每次压缩的压缩比。低的压缩比还有两个特别的优点：一个是减少了内泄漏，提高了容积效率；另一个是大大降低了轴承的负荷，提高了轴承寿命，延长了主机寿命。 2、配置，彰显品质。  

双级压缩空压机何以比单级压缩节能？

根据压缩机的工作原理知道，等温压缩是zui省功的。右图为压缩过程的示功图，曲线

为等温压缩过程，与纵坐标形成的面积

为等温压缩的指示功。

级压缩过程，与纵坐标形成的面积

为一级压缩的指示功。

为两级压缩过程，与纵坐标形成的面积为两级压缩的指示功。由图示可以看出，等温压缩过程面积（指示功）zui小，但在压缩机实际压缩过程中无法做到等温压缩，一级压缩比等温压缩多出了″面积的功率，而两级压缩则比一级压缩节省了2′23″3面积的功率。

一、气压稳定   

1、由于变频化的螺杆空压机利用了变频器的无级调速特点，通过控制器或变频器内部的PID调节器，能平缓启动;对用气量波动比较大的场合，又能快速调节响应。 

2、与工频运行的上下限开关控制相比，气压稳定性成指数级的提高。  

二、启动无冲击   

1、由于变频器本身含概了软启动器的功能，启动电流zui大在额定电流的1.2倍以内，与工频启动一般在额定电流的6倍以上相比，启动冲击很小。   

2、这种冲击不仅是对电网的，对整个机械系统的冲击，也大大减少。  

三、可变流量控制   

1、工频驱动的空压机只能工作在一个排气量，变频空压机可以工作在范围比较宽的排气量。变频器是根据实际用气量实时调整电机转速，来控制排气量的。   

2、用气量低的时候还可以让空压机自动休眠，这样就大大减少能源的损失。  

3、优化的控制策略，可进一步改善节能效果。  

四、交流电源的电压适应性更好   

1、由于变频器采用的过调制技术，在交流电源电压稍低时仍可输出足够的力矩，驱动电动机工作;对电压稍高时，也不会导致输出到电动机的电压偏高。

在各行业使用永磁空压机由于磁钢退磁引发的永磁空压机功能失效的案例很多，永磁空压机一旦退磁速度是惊人的，而部分退磁后电机的电流会持续增加，能耗上升，使得用户用电成本上升，同时存在电机随时“罢工”的可能性，严重的可能使产品线成品产生报废。  

那引发消磁风险的因素有哪些呢?   

1、永磁电机耐高温等级：永磁电机磁性材料采用钕铁硼磁性材料，作为稀土永磁材料发展的结果，由于其优异的磁性能而被称为“磁王”，成分主要有：稀土金属钕 29%-32.5%、金属元素铁63.95-68.65%、非金属元素硼1.1-1.2%等元素。永磁电机性能还有一个重要的指标即：耐高温等级，超过它的耐温等级，其磁通密度会急剧下降。耐高温等级可分为：N系列，耐80度以上;H系列，耐120度;SH系列，耐150度以上。   

2、电机防护等级：防护等级分为IP23和IP54。IP23由于温度关系所以只能设计成开式电机，空压机很多使用场合比较差，粉尘、潮气、盐雾等腐蚀性气体导致其使用寿命低。尤其是含金属的粉尘进入电机将严重影响磁线分布，造成效率下降。而高防护等级的IP54电机就避免了以上风险。

3、电机散热性：因为永磁电机材质特殊，通常对于电机其怎样保证散热和冷却是关键的一点，现市场上永磁变频空压机主要采用的电机冷却方式，通常有三种方式：风冷、水冷、油冷。   

1.风冷：成本低、散热zui差，维护成本高、体积大。   

2.水冷：散热好，成本zui高(需要配水箱、水泵或水循环系统)，易产生腐蚀铁锈，并对密封性要求zui高。

3.油冷：体积小、散热好、成本低，可以利用空压机润滑油的循环系统。   

近年来，随着国家经济增长速度的减缓和产业发展进入调整变革期，市场对空压机的需求增长速度逐渐放缓，空压机企业之间的竞争加剧。与此同时，在国家节能减排和用户企业降低能耗、压缩成本的形势下，永磁变频空压机的出现，让在激烈竞争中苦苦挣扎的各大空压机厂家抓住了“救命稻草”，都纷纷扑通、扑通纷纷跳进变频空压机的潮流之中。市面上涌现出了越来越多的变频空压机品牌，有些打着国外品牌，取了个洋名，有些打着合资企业、国外技术，都想乘机捞一把。行业因更多人的参与迅速的壮大，但是看似繁荣景象的背后，却隐藏着很多不安定的因素。   

变频空压机近几年发展如此之快，但是成长所带来的阵痛也从未间断。曾爆出空压机质量不合格的新闻，还有空压机爆炸等案例，使得行业外对于产品品质产生担忧。这不仅影响行业的健康发展，也严重影响到客户的利益。 

2、对于自发电的场合，变频驱动更能显示其优点。   

3、根据电动机VF的特性(变频空压机在节能状态都工作在额定电压以下)，对于电网电压低的现场，效果明显。  

五、噪音低   

1、变频系统的大多数工况是低于额定转速下工作的，主机机械噪音和磨损下降，延长维护和使用寿命。   

2、若风机也采用变频驱动，能显著降低空压机工作时的噪音。   

变频和工频的区别显而易见，永磁变频空压机的节能优势和效率优势是取胜市场的必要手段。   

变频空压机虽好，但因其自身构成原理影响，在使用永磁变频空压机过程中用户也要承担一定的风险。其中，zui大的风险就是由于高温而引起的消磁。大家都知道永磁电机里要件是磁钢，而磁钢zui怕的是温度高。永磁变频空压机在长时间高温状态下会逐步退磁，温度越高，退磁的风险越大。