單螺桿壓縮機

1. 功能及技術參數(shù)

① 開關量:9路開關量輸入，10路繼電器開關量輸出;

② 模擬量:二路pt100溫度輸入，二路4~20mA變送輸入，兩組三相電流輸入(配置CT);

③ 相序輸入電壓:三相380V;

④ 控制器工作電流:220V、50Hz、20VA;

⑤ 相序保護:當保護器檢測到錯相時，顯示器就會報警，無法起動;

⑥ 主控器對主電機和風扇電機均具有五種保護功能，分別為堵轉保護，短路保護，缺相保護，不平衡保護，過載反時限保護特性;

⑦ 溫度保護:當檢測到的實際溫度大于設定溫度時，動作時間≤2S;

⑧ 輸出繼電器觸點容量:250V 5A;觸點壽命5000000次;

⑨ 電流顯示誤差小于1.0%。

2. 控制器接線端子

顯示器與主控器由通訊電纜連接，23、24、25為相序輸入端子;7、9為排氣溫度輸入端子;CT1為主電機互感器;CT2為風扇電機互感器;32為輸出繼電器公共端COM1;27控制主接觸器(KM1);28控制星形接觸器(KM3);29控制三角形接觸器(KM2);30加載電磁閥;31控制電機;34控制卸放閥;37運行指示;42為接地;43、44為220V電源。

螺桿壓縮機是往復式活塞壓縮機換代產品，用螺桿取代活塞式壓縮機是動力用壓縮機發(fā)展趨勢。螺桿壓縮機有雙螺桿和單螺桿兩種。雙螺桿壓縮機全套技術我國已重復引進多套，但一流技術，例如齒形為第二代單邊修正不對稱擺線。也正是這個原因，外商與臺商利用他們第三代星型齒等技術優(yōu)勢搶占中國市場，目前國內廠家很難與他們競爭。單螺桿壓縮機60年代由法國人辛麥恩發(fā)明，七十年代主要用作噴油壓縮機，八十年代技術真正成熟后，其應用范圍才日淅擴大。單螺桿壓縮機雖比雙螺桿壓縮機問世晚數(shù)十年，但因性能優(yōu)異而上升勢頭強勁。

1、工作原理與特點單螺桿壓縮機(見圖1)，主要由一個六頭螺桿和二個十一齒星輪及機體組成。結構簡單，體積小，重量不到活塞式1/6。螺桿轉一圈有十二次吸、排氣。螺桿高速運轉時氣流脈動小、排氣量大。因星輪對稱安裝，螺桿受力完全平衡(見圖2)，振動小，噪聲比雙螺桿式低10dB以上。由于單螺桿的受力平衡，一級壓縮的最高壓力可比雙螺桿大;單螺桿比雙螺桿節(jié)能，軸承尺寸不象雙螺桿式那樣受限制而壽命更長。壓縮機高速運轉時被壓縮氣體會產生大量熱能，須噴油或噴其它液體(水、液態(tài)制冷劑等)冷卻，單螺桿壓縮機一般都采用液體潤滑，但可分為油潤滑、水潤滑以及制冷劑等液體潤滑。與螺桿壓縮機有彎曲變形條件下運轉工況不同，單螺桿壓縮機因螺桿受力完全平衡，能在很小工作間隙下工作，泄漏小、容積效率高。噴油機小間隙下工作時，油液所帶來粘性剪切損失會導致比功率上升。我們研制產品達到小間隙下工作而具有高容積效率同時，具備了降低比功率能力。

2、國外概況目前日、美、英、法和荷蘭等國家引進法國奧費爾公司技術基礎上生產單螺桿壓縮機。 1)單螺桿冷凍(空調)機英國霍爾(Hall)公司將剖分式機體改成整體式，提高了整機剛性與精度，設置進氣線減少了油液粘性剪切損失并提高了進氣效率。生產噴油單螺桿冷凍(空調)機其性能全面優(yōu)于雙螺桿冷凍(空調)機，但水平低于日本。日本大金公司生產單螺桿冷凍機比該公司原生產雙螺桿冷凍機，滿載時效率提高了25%，部分負載時效率提高了40%。八十年代，日本三菱公司創(chuàng)造了自己高精度加工和裝配技術，所生產無油單螺桿冷凍(空調)機減少了油液粘性剪切損失，比噴油單螺桿冷凍(空調)機節(jié)能5%，現(xiàn)水平又有了進一步提高。大型無油單螺桿冷凍(空調)機性能全面達到或超過了最節(jié)能但價格昂貴透平式冷凍(空調)機，成為當代最好冷凍(空調)機，也是冷凍(空調)機發(fā)展方向，市場前景良好，目前僅日本能生產。其成本遠低于透平式而售價卻較高，單螺桿冷凍(空調)機附加值很高，經濟經益和社會效益很好。 2)工藝用單螺桿壓縮機單螺桿壓縮機綜合性能，尤其是可靠性好、易于電腦控制等原特別適用于工藝流程，用于天然氣集氣、煤層除氣、陸注氣、酸氣壓縮、燃氣輪機增壓、蒸氣回收等和各種化工生產工藝流程中壓縮各種氣體。美國德萊塞--蘭德公司曾購買日本三井精機公司螺桿、星輪組裝整機，但目前已經停產。 3)噴油單螺桿空氣壓縮機該產品是螺桿壓縮機中產量最大，用途最廣產品，以日本三井精機公司水平最高。該公司從三十年代開始制造壓縮機，七十年代引進了單螺桿壓縮機后，研制了螺桿、星輪專用高精度機床，掌握了加工和裝配技術，采用整機機體，產品用電腦控制。除生產單螺桿壓縮機外，還向歐、美、日等廠家提供螺桿、星輪或主機供生產單螺桿壓縮機。盡管噴油單螺桿壓縮機國際市場上售價比雙螺桿壓縮機高，但仍占50%市場。 4)噴水單螺桿空氣壓縮機醫(yī)藥、食品、電子、新材料及高科技產品等對壓縮空氣要求提高以及環(huán)保意識增強，對無油空氣壓縮機需求越來越大。噴水單螺桿壓縮機因避免了油污染，能提供清潔壓縮空氣(空氣中本來就含有水)，同時大大減少了噴油所帶來粘性剪切損失，節(jié)能效果特別好;美國九十年代成立格里邁而施密特公司所生產噴水單螺桿壓縮機一級壓縮時比兩級壓縮雙螺桿壓縮機節(jié)能20%。噴水單螺桿壓縮機需求量越來越大。美國海軍對十幾種壓縮機進行了大量實驗論證后認為:單螺桿壓縮機是潛水艇等艦船用最佳壓縮機，高壓、無油壓縮機來說是唯一選擇。噴水單螺桿壓縮機售價遠高于噴油式，但經濟效益、社會效益和市場前景都十分看好。各種用途單螺桿壓縮機都有卓越性能，廣闊市場與良好效益，收費高昂單螺桿壓縮機發(fā)明專利又已過期，一些國家正加緊研制。

3、國內概況北一通是國內最早研制單螺桿壓縮機廠家，76年研制出樣機，當時嚙合副壽命僅數(shù)十小時。該廠長期未能突破各項關鍵技術，曾經與美國CP公司達成引進單螺桿壓縮機全套技術協(xié)議，但后來美國單方面中止了合同。北一通僅到產品樣機與不齊全圖紙(缺最關鍵螺桿與星輪圖紙)。之后該廠又多方努力尋求引進，迄今毫無結果。溫嶺化工機械廠和蘇北冷凍機廠先后與西安交大合作研制單螺桿壓縮機均長期未能解決嚙合副加工技術而放棄了研制工作。武漢空氣壓縮機廠和西安交大合作研制壓噴油單螺桿空氣壓縮機，為86年國家科委重點項目，此外七○四所艦船用噴水單螺桿空氣壓縮機系國防科工委重點項目，研制情況不明。國內其他單位到北一通退休職工轉讓技術所生產樣機，其水平北一通之下。關鍵技術單螺桿壓縮機生產中最大困難，即關鍵技術螺桿、星輪參數(shù)設計及其優(yōu)化，兩嚙合齒面齒廓精度(加工精度和裝配精度)。解決了這兩個問題，就能大批量生產各種用途單螺桿壓縮機。 1、螺桿和星輪參數(shù)優(yōu)化星輪和螺桿嚙合時，星輪工作齒面每一瞬時共軛接觸線，星輪一條直母線q外，還有因二次包絡而形成另一條軛接觸線。這些瞬時接觸線對應星輪齒一定區(qū)間的有效轉角φ范圍內，形成一個連續(xù)曲面S。曲面S一半母線q之上，另一半母線q之下。曲面S一大部分，只某一瞬時，即某一轉角φ時，實現(xiàn)螺桿和星輪共軛接觸。之后(或之前)，它卻侵入了螺桿實體而發(fā)生實體干涉。S曲面這一部分是不可用。曲面S形狀及特性和嚙合副參數(shù)設置有密切關系。我們面臨了一個"最優(yōu)化"課題，它"目標函數(shù)"是如何有效轉角范圍內最大限度令S曲面處可用區(qū)間，以增加星輪齒側曲面嚙合面積。有效延長嚙合副壽命。2、高精度專用機床高精度專用機床是加工優(yōu)質螺桿、星輪必不可少設備，是整個項目關鍵，也是國外對我國封鎖重點。一些專家過去認為專機傳動鏈精度要求太高，國內不可能達到。當前數(shù)控伺服系統(tǒng)廣泛應用情況下，制造由最短傳動鏈和超高精度傳動元件組成專機是可以實現(xiàn)。 3、刀具國外直線包絡是單螺桿壓縮機唯一型線。這種型線螺桿齒面不可展，不能用磨削方法加工。采用指形銑刀作為粗加工，車削用于精加工，是唯一可行加工方法。星輪加工是我國二十多年來一直未能解決問題。現(xiàn)我們從理論和實踐上解決了這一難題。星輪設計中盡一切可能增加嚙合副整個嚙合轉角區(qū)間內接觸面積。我們計算到星輪齒面三維坐標和它一階，二階微分鄰域特性，設計了高效率剃刀，可以沒有理論誤差條件下，加工出精密星輪齒曲面。

4、加工技術與裝配技術加工技術是單螺桿壓縮機技術核心，掌握了它就能自行研制高精度專機而不必依賴進口。否則，有了高精度專機能生產高品質壓縮機。加工精度多高，不能正確裝配，以前一切努力將前功盡棄。加工與裝配精度高低集中體現(xiàn)齒面嚙合情況上。嚙合副應沒有跑合情況下，實現(xiàn)嚙合區(qū)內全部齒面同時嚙合，每個齒面嚙合總面積不低于90%。產品用途與市場單螺桿空氣壓縮機主要用于石油、化工、能源、交通、機械、冶金、礦山、建筑、醫(yī)藥、食品等領域。如氣動工具、氣動夾具、自動控制、精密測量、噴砂、噴漆、散狀物料(水泥、煤粉、藥粉等)氣力輸送等。其中無油單螺桿壓縮機因能提供潔凈能源節(jié)能，市場需求越來越大。工藝用單螺桿壓縮機用來壓縮除空氣以外各種氣體，主要用于化工生產工藝流程中。也用作煤氣、天然氣輸送等。單螺桿壓縮機是冷凍(空調)機最佳機種，軍事上如潛水艇和導彈發(fā)射等也有重要用途。西方發(fā)達國家，螺桿式壓縮機基本上取代了活塞式，市場占有率近80%，瑞典阿特拉司公司每年約生產雙螺桿壓縮機1.8萬臺，美國I-R公司每年約產0.9萬臺。國內1986年螺桿式僅為2%，近年來約占30%，市場潛力大。如前所述:外商、臺商利用技術等方面優(yōu)勢搶占中國市場，銷售情況良好。而國內廠家則銷售欠佳。銷售情況是商業(yè)秘密，難于收集，但從生產能力可見一斑;新成立柳州富達機械有限公司，(中意合資)年生產能力為:雙螺桿壓縮機0.5萬臺，產值逾2億元。全國雙螺桿空氣壓縮機年生產能力估計2萬臺以上。2002年上海復盛公司生產螺桿壓縮機產值達1.5億元，英格索蘭空壓機廠產值達5億元，國家經濟迅速發(fā)展，單螺桿壓縮機需求量將會日趨增大。幾點說明單螺桿壓縮機是技術密集型兼勞動力密集型產品，國外引進技術且外購螺桿、星輪條件下生產整機也能盈利，我國用自己全套技術生產，質量不低于國外水平、價格上有明顯優(yōu)勢，一旦開拓了國際市場，產量與效益將更為可觀，能帶動相關產業(yè)，如:電子、儀表、電器發(fā)展，此外，本項目投產無污染公害。單螺桿壓縮機有CC、CP、PP、PC四種類型，其中以最后問世PC型最節(jié)能，被單螺桿壓縮機發(fā)明人譽為理想冷凍(空調)機，PC型生產技術最困難，目前兩家公司能生產該型空氣壓縮機。PC型問世淘汰了CC型。此外，將CP型螺桿外形由圓柱變?yōu)閳A錐，將形成一種新機型。正象PC型優(yōu)于CC型一樣，新機型比CP型更節(jié)能。

控制器上電后有3秒自檢，按啟動鍵不能起動。自檢結束后，按起動鍵主機開始起動;出現(xiàn)故障，按急停鍵按鈕。主機起動過程為:KM3、KM1得電→Y形起動狀態(tài)→延時時間到(Y/△轉換時間)，KM3失電(KM2、KM3互鎖)，KM2得電→電機△形起動。電機起動到△狀態(tài)后，延時一段時間后，加載電磁閥得電，空壓機開始加荷。當氣壓升高超過設定高限壓力時(卸載壓力值)，加載電磁閥失電，空壓機空車運行，在空車時間內，壓力沒有降到低限壓力，控制器將自動停止電機工作，實現(xiàn)空車過久自動停機。為了防止頻繁起動控制，按停機鍵，空車過久停機。故障停機使電機停轉時不能馬上起動電機，需有一段延時。本控制器在各種停機狀態(tài)下時間顯示窗口倒計時顯示剩余延時時間(如90秒)，只有延時時間為零時才能起動電機。

單螺桿壓縮機目前最關鍵的瓶頸應該是星輪片的磨損問題。涉及面廣，與材料、潤滑、加工、運行等均相關。國內多年來一直在前述幾方面努力，所取得的成績很好，但仍然不夠。

根據(jù)最新研究成果，星輪片的磨損機理和磨損原因尚需要進一步研究:一、目前市場上大部分單螺桿壓縮機型線仍然是直線包絡;二、傳統(tǒng)理論認為，運行過程中，是由螺桿推動星輪運行的。這可能有所偏差。根據(jù)最新研究成果，壓縮腔內的壓縮空氣和潤滑油在星輪齒側的作用力，既是在沒有加工誤差的情況下，作用在星輪圓周方向的扭矩也可以達到0.7Nm之多，因此星輪實際上是緊貼著螺桿，"推動"螺桿在運動。這一點可以與實際產品前齒側磨損遠遠比后齒側磨損厲害獲得印證。三、星輪與螺桿加工中，刀具受熱變形對加工精度的影響的研究，目前好像還是空白。必須展開這方面的研究，以確定加工精度的可控程度。

當然，這里說到的是關鍵、核心問題。后續(xù)產品、配套，維護等方面技術含量相對要小一點。

1960年法國辛麥恩(B.Zimmern)提出了單螺桿壓縮機的構想，并獲得專利權，1962年試制出第一臺樣機，70年代初期由法國標致汽車公司正式生產投放市場。70年代末期，荷蘭、英國和日本等國家先后開發(fā)生產制冷、空調用單螺桿壓縮機，其形式有開啟式和半封閉式兩種。80年代末又推進技術，發(fā)展制造出石油、化工、礦山等行業(yè)用的壓縮各種氣體(包括空氣、易燃易爆及有毒氣體)的單螺桿壓縮機。世界上已有英、法、美、日、荷蘭等國家的廠商可以生產出不同規(guī)格單螺桿壓縮機。

國外生產單螺桿壓縮機的主要廠商有:

1.日本

三井精機公司(MITSURSEIKI)

小松制作所(KOMATSU)

大金工業(yè)公司(DAIKININDUSTRIES)

三菱電機公司(MITSUBISHIELECTRIC)

巖田涂裝機工業(yè)公司(IWATAAIRCOMPRESSORMGT)

2.美國

德萊塞-蘭德公司(DRESSER-RAND)

格里邁爾斯密特公司(GRIMMERSCHMIDT)

芝加哥風動公司(CHICAGOPNEUMATIC)

美國海軍(USNAVY)

3.法國

標致汽車公司(PEUGOT)

克利貝里公司(CREPLLE)

4.英國

APV公司(APVHALLPRODUCTS)

5.荷蘭

格拉莎公司

顧名思義，氯乙烯壓縮機就是壓縮氯乙烯氣體借以提高氯乙烯氣體壓力的壓縮機，從用途來分它屬于工藝壓縮機的范疇。

工藝壓縮機常見的有:往復式壓縮機、螺桿式壓縮機、離心式壓縮機等。

而螺桿式壓縮機又可分為單螺桿壓縮機和雙螺桿壓縮機兩種。目前單螺桿壓縮機僅在制冷和小氣量空氣壓縮機上應用。

雙螺桿壓縮機屬于容積式壓縮機的范疇，是利用改變氣體的容積而提升氣體壓力的原理。其主要部件包括:一對相互嚙合的陰陽轉子和機殼，以及附屬的部件。雙螺桿壓縮機以其結構簡單，易于安裝，便于維護，穩(wěn)定性好，使用壽命長而在空氣壓縮領域、工藝壓縮領域得到普遍的應用。

雙螺桿氯乙烯壓縮機是目前最先進的氯乙烯壓縮機之一，正逐步替代往復式氯乙烯壓縮機。

單螺桿壓縮機由一個圓柱螺桿和兩個對稱布置的平面星輪組成嚙合副，裝在機殼內。螺桿螺槽、機殼(氣缸)內壁和星輪齒構成封閉容積。動力傳到螺桿軸上，由螺桿帶動星輪旋轉。氣體(工質)由吸氣腔進入螺槽內，經壓縮后通過排氣孔口和排氣腔排出。星輪的作用相當于往復活塞壓縮機的活塞，當星輪齒在螺槽內相對運動時，封閉容積逐漸減小，氣體受到壓縮。

單螺桿壓縮機的螺桿具有6個螺槽，星輪有11個齒，相當于6個氣缸，兩個星輪同時與螺槽嚙合，因此，螺桿每旋轉一周相當于12個氣缸在工作。

單螺桿壓縮機卓越的性能除了具有回轉壓縮機的結構簡單、體積小和無氣閥組件等特點外，還具有獨特的優(yōu)點。

1、結構合理，具有理想的力平衡性。

由于星輪在螺桿兩側對稱配置，作用于螺桿上的徑向氣體互相抵消，同時作用于螺槽內的氣體軸向負荷也互相抵消，另外在螺桿的兩端面間有引氣通道，故作用在螺桿兩端面上的氣體力也自行抵消。因此螺桿不承受任何徑向或軸向氣體力，星輪齒上所受的氣體力很小，只及活塞式壓縮機或雙螺桿壓縮機的1/30左右。

2、高效節(jié)能。

單螺桿壓縮機工作時，蝸桿每轉一周，每一蝸槽均工作兩次，使蝸槽空間得以充分利用，與其它回轉式壓縮機相比，其結構尺寸要小，此外蝸桿的蝸槽深度隨壓縮腔壓力的增大而變淺，在排氣結束時為零，在理論上不存在余隙容積，其容積效率高。單螺桿壓縮機具有完整的控制系統(tǒng)，具有伺服式無級自動調節(jié)氣量，自動卸載與負載轉換，自動停機與自動啟動等功能，以滿足用戶不同用氣量的需求，節(jié)能顯著，空載運行時，其動耗可減少60%。

3、低震動，噪音小。

由于壓縮機主機設計合理，高速輕載，嚙合副線型設計先進。蝸桿每旋轉一周產生12個壓縮循環(huán)，每分鐘排氣達35280次，排氣基本沒有脈動現(xiàn)象，因此振動極小，加之采用了消音，隔音裝置，故噪音很低，能保持較安靜的工作環(huán)境，由于上述原因，壓縮機滿負荷運轉時，一枚硬幣直立在機身上也不會倒下。

4、壽命長。

單螺桿壓縮機主機結構新穎。蝸桿桿沒有軸向力和徑向力的負荷，處于受力完全平衡狀態(tài)，軸承壽命長達100000小時，克服了雙螺桿空壓機軸承易損的缺點，其耐用度超過了他類型空壓機。

5、高可靠性。

FHOG壓縮機設計上的科學技術領先，精良的生產工藝，高精度的專用設備，使產品質量得以確保，日常運行中僅需定期更換空氣濾精芯、油過濾芯、油氣分離精濾芯和壓縮機油，使維修費用降到最低程度，整機布局緊湊合理，體積小巧美觀，箱罩拆卸，更換零部件十分快捷方便，安裝快速，不需安裝基礎一旦安放就位即可使用。

6、安全運行裝置。

操作控制面設有監(jiān)控裝置，顯示各種有關參數(shù)與工況，運行狀況、故障顯示一目了然，精心設置了超壓保護、超溫保護、電機過載保護、斷水保護，斷相及相充保護，油濾器堵塞燈光報警等。緊急停車時，超溫保護、過載保護等均附加了互鎖保護功能。另外PLC控制，人機界面，多機聯(lián)控，運程和網(wǎng)上監(jiān)控等，多種控制模式可供用戶選擇。

單螺桿空壓機的主要缺點是中、高頻率的噪聲較大，嚙合副與機殼的幾何形狀和相互位置精度要求高。另外，在壓縮機起動和停機過程中，由于轉速過低，建立流體動力潤滑的條件受到破壞，會使螺桿和星輪齒受到一定程度的磨損，從而導致壓縮機的性能隨運行時間延長而降低，需要定期維修或更換星輪。