螺杆式空压机概述
一、螺杆式空压机简介：
螺杆式空压机成为当今空气压缩机发展的新主流，与同等功率下的活塞式压缩机相比，具有无可比拟的优点，性能优越而可靠。其振动小、噪音低、效率高、无易损件，主副转子间以及转子与机体外壳间的精密配合减小了气体回流泄漏，提高了效率；只有转子的相互啮合，无气缸的往复运动，减少了振源和噪音源；独特的润滑方式带来了诸多优点：
凭借自身产生的压力差，不断向压缩室和轴承注入润滑油，简化了复杂的机械结构。
注入的润滑油可在转子之间形成油膜，主转子可直接带动副转子转动，无需高精密度的同步 齿轮。
喷入的润滑油可增加压缩的气密性。
润滑油吸收大量的压缩热，因此，即使单级压缩比高达16，机头仍然可以控制在一般润滑油的结碳及劣化温度以下，转子与机壳之间也不会因膨胀系数不同而产生摩擦。
润滑油可减低高频压缩所产生的噪音。
皮带螺杆式空压机性能参数：
二、螺杆式空压机机体构造：
本公司生产的螺杆式空压机，是一种双轴容积式回转型压缩机。进气口位于机壳上端，排气口开于下部，两只高精度主、副转子平行安装在机壳内。主转子有五个齿，副转子有六个齿；齿形呈螺旋状，两者相互啮合。主副转子两端均由轴承支承定位。
三、螺杆压缩机压缩原理（参照图3）
1．吸气过程：
当转子转动时，主副转子所形成的齿间容积逐渐扩大，该容积仅仅与吸气口连通，外界空气被吸入齿间容积内。当齿间容积增到最大时，齿间容积与吸气口断开，吸气结束。此为“进气过程”。
封闭及输送过程：
在吸气终了时，主副转子齿峰会与机壳闭封，在齿间容积内的空气即被封闭在由主、副转子及壳体组成的封闭腔内，此即“封闭过程”。两转子继续转动，主副转子齿相互啮合，啮合面逐渐向排气端移动，齿间容积内的空气也跟着向排气端输送，即“输送过程”。
压缩及喷油过程：
在输送过程中，随着转子的旋转，齿间容积由于转子齿的啮合而不断减小，齿间容积内之气体体积也随之减小，气体被压缩，压力升高，此即“压缩过程”。压缩的同时，润滑油因压力差而喷入齿沟内与空气混合。
排气过程：
当转子转到齿间容积与机壳排气口相通时，被压缩之气体开始排出，这个过程一直持续到齿末端的型线完全啮合，此时齿间容积为零，气体被完全排出，即完成“排气过程”。
系统流程及零件功能简介
一、空气系统流程
空气由空气滤清器滤去尘埃之后，经由进气阀进入压缩机机体内进行压缩，并与润滑油混合。与油混合的压缩空气排入油气桶，经油气桶和油细分离器去除油分后，纯净的空气经压力维持阀、后部冷却器，送入使用系统。
气路中各组件功能说明：
（1）空气滤清器
空气滤清器滤芯为一干式纸质过滤滤芯，其主要功能是过滤空气中的尘埃。当控制面板上空气滤清器阻塞指示灯亮时，表示空气滤清器滤芯必须清洁或更换，但压缩机仍继续运转。
空气滤清器外壳为铁质或塑料，内装旋风除尘装置，可去除绝大部分灰尘，大大延长空滤芯的寿命。
（2）进气阀
进气阀是整个空压机空气流程及控制系统中核心元件之一。进气阀的打开或关闭的动作对应着空压机的两种运行状态：（进气阀的打开或关闭是针对阀内的进气口而言，进气阀打开即进气口打开）
重车：进气阀全开，空压机满负荷运转，实现全气量输出。
空车：进气阀全关，空压机无负荷运转，无压缩空气输出。
容调：进气阀部分打开，空压机部分负荷运转，压缩空气输出量在0～100％之间。
11kw～45kw机型采用活塞式进气阀，结构
如图5-1所示，主要由上盖、底座、活塞等部分组成。当空压机运转时，只要管路1无压力输入，微孔2就会泄放掉活塞底部的气压，活塞就会在转子旋转产生的真空吸力下往下运动，进气口打开，空气被吸入，空压机重载运转。当管口1有压力输入时，且此压力足以克服真空吸力，则活塞受气压推动向上运动直至与上盖接触关闭进气口。空压机空载运转。管口1的压力供给与否由泄放电磁阀控制。 图 5-1
| 55kw及以上机型采用蝶式进气阀结构如图5-2所示，
主要由碟片、单摆式止回阀、伺服气缸、壳体等部分
组成。伺服气缸内的活塞上下运动推动碟片轴旋转，
从而带动碟片打开或关闭进气口。
碟片自然状态是关闭的，这使得空压机起动时不带
负荷启动。
当管口1有压力输入，且此压力能克服伺服气缸
内弹簧力时，此气压力将推动伺服气缸内活塞向
上运动，则活塞上的顶杆使蝶片绕其中间的轴
旋转。这时进气阀打开，空压机重车。当管口
的压力泄放掉后，伺服气缸的活塞在弹簧力作用下
恢复到平常处置。蝶片也在其带动下复位，则进气口关闭，空压机空车。
|
当管口1有压力输入但不足以完全克服弹簧力时，活塞会在中间某位置保持平衡，相应蝶片也会稳定在某一角度，使进气阀保持部分打开，空压机容调运转。
管口1的输入压力由三向电磁阀和反比例阀控制。
进气阀的碟片下方还设有单摆式止回阀。当紧急停机时止回阀可防止系统内高压的油气反冲喷出进气阀外。
需要说明的是:空车时仍有少量的空气被机体吸入（蝶式进气阀从蝶片上的防真空孔吸入，活塞式进气阀从系统中的防真空管路吸入），吸入的空气被压缩后通过泄放电磁阀泄放，因为有泄放节流，使吸入的气体与泄放的气体达到平衡，系统内的压力维持在0.2～0.3mpa，以保证润滑油的正常循环。
（3）膨胀接头（55kw以下机型无）
膨胀接头安装于机体排气端至油气桶进气口之间的管路上，用于补偿管路因热膨胀产生的变形及机组振动引起的变形。
（4）油气桶
油气桶的作用有两个：储存润滑油及油气第一次分离。压缩机体排出的油气混合气首先排至油气桶，经油气桶第一次分离，绝大部分油被分离出来，沉降于油气桶底部，参与下次循环，仍含有少量油份的压缩空气将送至油细分离器。
油气桶侧装有观油镜用于观察油位，正常的油位是：机器重车运转时，油位位于油镜两条红线之间。如重车运转时发现油位高于上红线则油位过高，如重车运转时发现油位低于下红线则油位过低。建议此时应立即停机加油。
由于停机后系统内的油回流到油气桶中，使停机时的油位可能位于上红线上方。
油气桶备有加油口，用于添加润滑油。底部有泄油口，用于排放冷凝水及换油时排放润滑油。
（5）安全阀
若系统发生故障使油气桶内压力达到设定排气压力1.1倍以上时，安全阀即会打开，使压力降至设定排气压力以下。安全阀在出厂前已调整好，请勿随便调整。安全阀每半年至少测试一次动作是否正常。
（6）压力维持阀
压力维持阀位于油细分离器出口处，其开启压力一般设定在0.4～0.5mpa。压力维持阀之所以这样设定是由于：
a. 压缩机刚启动时优先建立起系统内润滑油循环所需的最低压力，确保机体良好润滑。
b. 当油气桶内压力超过压力维持阀的设定开启压力时，压力维持阀方开启，允许压缩空气排出，这样就可避免因流过油细分离器的空气流速过快而降低其油气分离效果，也可保护油细分离器避免因内外壁压差过大而受损。
另外，压力维持阀还有止回功能。当空压机空车时，空压机系统内压力较低，用户系统较高的压力因压力维持阀的存在而不会倒流回来。
压力维持阀出厂时已设置好，使用中无需调整。
（7）后部冷却器
二、润滑油系统流程
喷油流程说明
螺杆式压缩机的润滑油循环是靠油气桶内的压力与压缩机体内喷油口处的压力差来自动实现的，无需配备专门的油泵。具体流程如下：高温的润滑油从油气桶出来后，经过热控阀，进入油冷却器冷却，再经过油过滤器去除杂质颗粒。然后分为两路：绝大部分油由机体下端喷入压缩室，参与压缩过程。小部分油则通往机体前后端，用以润滑机体轴承组。润滑轴承油最后回到吸气口同空气一起进入压缩室，参与压缩过程。
与油混合的压缩空气进入油气桶，油气桶分离出绝大部分的油直接沉降于油气桶底部，以备下次循环。空气中剩余的极少量油分经过油细分离器分离出来经回油管、止回阀流回机体吸气端。
油路上各组件功能说明：
（1）热控阀：
水分的产生及其对压缩机的危害之前已有叙述。油路中热控阀能有效地防止冷凝水的大量析出。其功能如下：热控阀总共有三个接口：入油口、出油口和旁通口。旁通口接油冷却器入口，常态时关闭。当入油口的油温较低时（如冷态机组刚起动时），热控阀不动作，油不经过冷却器直接流入油过滤器。当油温渐渐上升到67℃以上时，热控阀开始动作，旁通口渐渐打开，出油口渐渐关闭，一部分油开始进入油冷却器冷却。当油温继续上升至72℃以上时，旁通口全部打开，出油口全部关闭，润滑油全部流经油冷却器进行冷却。这样可以保证排气温度高于70℃，从而避免压缩空气中的冷凝水在机组中大量析出。
11kw～18kw机型无热控阀，通过风扇的启停来控制排气温度。
（2）油冷却器
详见冷却系统说明。
（3）油过滤器
油过滤器是一种纸质的过滤器，其功能是除去油中颗粒杂质。
当控制面板上油过滤器压差指示灯亮时，表示油过滤器阻塞，必须更换，但压缩机仍然继续运转。新机第一次运转1000小时左右的磨合期后即需要更换油过滤器，如更换不及时，将可能导致进油量不足，排气温度过高，同时因油量不足会影响轴承寿命。
（4）油细分离器
油细分离器是喷油式螺杆压缩机的关键元件之一，其芯部是由多层细密的玻璃纤维制成。外边有固定用的铁网保持架以及法兰、外壳等。经油细分离器分离后压缩空气中的含油量可控制在3ppm以下（油细分离器对蒸气状态存在于空气中的油则无能为力，故这部分油会被空气带走）。油细分离器是一次性使用的部件。
正常情况下，油细分离器芯的寿命可达4000小时。但某些因素对其使用寿命影响很大。如：
润滑油的洁净程度。如润滑油中灰尘等杂质很多，油细分离器芯很快会被堵塞。故请特别注意环境的清洁及空气滤清器的保养。
润滑油品质。如润滑油品质不佳或已变质，会严重影响其寿命。
润滑油使用注意事项参见p35说明。
一般而言，油细分离器是否损坏可由以下方法判断：
空气管路中所含的油份增加。
在油气桶与油细分离器间装有一油细分离器压差开关，当油细分离器前后压差超过设定值0.1mpa时，则压差指示灯亮，表示油细分离器已阻塞，应立即加以更换了。
检视油压是否偏高。
电流是否增加。
三、冷却系统
冷却系统是空气压缩机中非常重要的部分之一，因为空气被压缩后释放出大量的热，这些热量都要靠冷却系统作热交换后带走。冷却系统分风冷式和水冷式两大类。
（1）风冷式冷却系统
风冷式冷却系统包含风扇和冷却器两大部件，冷却器采用铝制板翅式换热器，风扇将冷空气强制吹向冷却器，空气在流过冷却器散热翅片时，与压缩空气或润滑油做热交换，将热量带走，达到冷却压缩空气和冷却润滑油的效果。
使用风冷型机组需注意：
冷空气的温度（基本等同于环境温度）很重要，不能过高，建议不超过40℃。
冷却器暴露于空气中，翅片上会沾上灰尘，如聚集灰尘太多，会严重影响冷却器换热效果。故应经常用压缩空气将翅片表面的灰尘吹干净。如情况严重无法吹干净时，必须用清洁剂清洗，清洗机组零部件时，严禁使用易燃易爆、易挥发的清洗剂。
清洁时，可拆开冷却器支架侧面的盖板，使用手持风枪向上吹扫。
（2）水冷式冷却系统
采用管壳式冷却器。一支为后部冷却器用来冷却压缩空气，另一支为油冷却器用于冷却喷入机体前的润滑油。这种冷却器是在管壳中平行排布许多薄壁换热铜管，水走铜管内，热油或热空气走铜管外，通过热交换后，水将油和空气的热量带走。
水冷式冷却器对环境温度条件较不敏感，且较容易控制排气温度。但如果冷却水水质太差，则冷却器容易结垢阻塞，或被腐蚀，导致维护成本增加。甚至造成冷却器严重损坏而报废。建议冷却水至少应达到以下要求：
水压：需≥0.2mpa、≤0.5mpa、进口水温≤32 oc ,水量依机型不同而不同，具体请向本公司技术部门咨询。
在水质较硬的地区，必须在循环水中加入水质软化剂，并定期换水。如水中杂质太多，必须在空压机冷却水进口管路上加装水过滤器。
水冷式机组也会安装一个小型风扇，用于机箱内的散热。
四、控制系统 控制系统包括侦测元件（侦测机组运行状态）和执行元件（执行控制动作），可实现空压机全自动运转，无需专人值守。详见系统流程图。
控制系统主要零部件介绍：
进气阀：详见p18说明。
泄放电磁阀
泄放电磁阀是一个两位两通常开电磁阀，常态下是导通的，当得电时关闭，得电与否信号由cpu给出。其作用是启动、停机以及空车时泄放系统内的压力。当机组在这些状态运转时，此阀断电导通，将系统内压力泄放掉。
当空压机重车时，此阀得电关闭，系统停止泄放。
在45kw及以下机型中，此阀还控制进气阀实现机组空重车运转控制。当需要机组空载运转时，此阀断电导通，气流得以通至进气阀管口1并关闭进气口而实现空车。当需要空压机重车时，此阀得电关闭，进气口打开，开始供气。
三向电磁阀：（仅限55kw及以上机型）
这是一个二位三通常闭电磁阀，常态关闭，得电打开。它与泄放电磁阀同时得电或失电。当需要重车时，此阀得电打开，使系统内的压力可以输至进气阀伺服气缸管口1，从而打开进气阀，实现重车运转。当需要空车时，此阀断电关闭，切断进气阀伺服气缸管口1的压力供应，关闭进气阀，实现空车（此时泄放电磁阀泄放）。
压力控制元件
压力控制元件有两种：压力开关、压力传感器。
如不特别要求，11 kw～22kw机型使用压力开关控制排气压力。压力开关感应到气体压力达到自身设定压力上限时，开关闭合，信号送至cpu，cpu发出信号控制泄放电磁阀断电，机组得以空车。
当用户系统压力下降至设定下限时，压力开关断开，cpu发出信号控制泄放电磁阀得电，机组得以重车。
机组出厂时会根据用户订货时所要求的机组工作压力设定好压力开关上下限。设定上限即客户要求的最高工作压力，设定下限一般为最高工作压力－0.2mpa。用户切莫自行调整。
使用压力开关的机型，控制面板上有压力表用于显示机组系统压力。重车时，此压力等于排气压力。空车时，此压力为机组内部空车循环压力。
压力传感器用于37kw及以上机型。压力传感器感应到气体压力并转换为电流信号送至cpu，cpu再转换为数字信号送至液晶屏显示适时压力值，并根据压力值作出判断送出控制信号。
压力传感器感应的是压力维持阀之后的压力，即用户系统压力。当用户系统压力上升至设定上限时，cpu发出信号控制电磁阀断电，机组得以空车。
当用户系统压力下降至设定下限时，cpu发出信号控制电磁阀得电，机组得以重车。
机组出厂时会根据用户订货时所要求的机组工作压力设定好上下限。设定上限即客户要求的最高工作压力，设定下限一般为最高工作压力－0.15mpa。
温度控制元件
温度控制元件也分为两种，一种是感温棒与温度开关配合使用，用于11 kw～15kw机型；一种是温度传感器，用于30kw及以上机型。
感温棒是一种热电偶，它感应到压缩机体排气温度并转换为电信号送至温度开关。温度开关的作用是：
① 将感温棒送来的电信号转换后显示出来。
② 温度保护功能。在温度开关上可以设定温度保护值，当排气温度达到温度开关保护设定值（100℃）时，则温度开关动作，发出信号给cpu，cpu再送出信号使机组停机。
在失油、风扇故障、环境温度过高等情况下，均有可能会导致排气温度过高。
排气温度保护动作以后，系统启动回路即被切断，此时无法再次启动系统，必须按下紧急停止按钮并复位，使排气温度保护解除后，方可重新起动。
温度传感器感应到系统温度并转换为电流信号送至cpu，cpu再转换为数字信号送至液晶屏显示适时排气温度值，并根据温度值作出判断送出控制信号。
系统可根据机组排气温度控制风扇的起停，详见p42说明。在失油、风扇故障、环境温度过高等情况下，均有可能会导致排气温度过高，当排气温度达到保护设定值（100℃）时，则cpu送出信号使机组停机。
排气温度保护动作以后，系统启动回路即被切断，此时无法再次启动系统，必须按下紧急停止按钮并复位，使排气温度保护解除后，方可重新起动。
容调阀
容调阀的作用是在用气未达到满负载时使机组减小近气量，容调运转，避免较频繁的空重车，并可节约电力。
容调阀分为两种：正比例阀和反比例阀。
正比例阀用于37kw～45kw机型，配合活塞式进气阀使用。其动作如下：当输入压力低于其设定压力（设定压力比机组压力上限低0.02mpa）时，正比例阀不动作，无输出压力。当输入压力大于其设定压力时，阀打开，输出压力通往活塞式进气阀的管口1，使活塞向上运动关小进气口，从而减小进气量。输入压力越高，正比例阀输出压力也越大，进气阀关闭越大，进气量越小。
反比例阀用于55kw及以上机型，配合蝶式进气阀。动作如下：当输入压力低于其设定压力时，反比例阀不动作,输出压力等于输入压力。当输入压力大于其设定压力时，阀开始动作，使输出压力低于输入压力，输入压力越高，输出压力越小。
机组通常将反比例阀动作压力设定为比机组压力上限低0.02mpa。当压力上升到此压力时，反比例阀输出压力减小，使进气阀伺服气缸管口1的压力减小，进气阀略微关闭，机组开始容调。若压力持续上升，反比例阀输出压力持续减小，进气阀也越关越小，此时机组排气量也越来越小。
容调阀出厂时已设定好，请勿调整。
注意：22kw及以下机型无容调阀。
（7）梭动阀（仅限55kw及以上机型）
梭动���有二个气源 入口，一个出口。它只许两个气源中压力较高的一个通过，另一个则被封闭。
它的作用是在不同运转条件下均提供较高的控制气压给进气阀的伺服气缸。这样可使需要空车转重车时，进气阀被快速打开。
（8）止回阀
止回阀位于回油管与机体之间。他允许油细分离器滤出的油单向流入机体，而防止停机后系统压力降为零以前机体内的油倒流回油细分离器（这些倒流回油细分离器的油将使机组耗油量大大增加）。
在使用活塞式进气阀的机型当中（11kw～45kw），有两个止回阀用于防真空管路，防止油倒流。
⑼ 压差开关：
机组中总共有三种过滤元件，分别是空气滤清器、油过滤器、油细分离器，这些过滤元件一旦阻塞将对机组运行造成不良影响，故机组为这三种元件分别配置了压差开关。当这些元件阻塞后使前后压差达到压差开关设定压差值时，压差开关动作，信号输入cpu，则控制面板上相应指示灯亮，表明该元件阻塞，应在最短的时间更换。千万不要有侥幸心理继续使用，这样极易造成机组其他故障或损坏，得不偿失。
压差开关动作发讯时的压差值： 空气滤清器 -0.06 mpa
油过滤器 0.18 mpa
油细分离器 0.1 mpa
11kw～15kw机型无压差开关，控制系统中已设定了滤材使用时间，当到达设定时间时，更换。
五、电气系统
启动盘：
启动盘集中了各种电器元件，具体如下所述
（1）接触器：
11kw～15kw机型为直接启动，启动盘上接触器共2只，m、f，其中f控制风扇运转，m控制主电机运转。主电机启动时，m吸合，主电机为△接法，直接启动。
22kw及以上机型为y-△启动，则启动盘上接触器共4只，m、d、s、f，其中f控制风扇运转，另外三个控制主电机运转。主电机启动时，m、s吸合，主电机为y接法，降低启动电流。数秒后，自动切换为m、d吸合，主电机为△接法。接触器d、s之间有电气自锁设计，确保不能同时吸合。
所有的接触器均接受来自cpu的指令动作。
注意：22kw及以下机型无容调阀。
（2）过载保护器：
机组中共有二个电动机，分别为空压机驱动主电机、风扇电机，电路中分别为这两个电机配置了过载保护器。这是一种热保护器，当电机电流超过保护器的设定保护值，并保持一段时间后，保护器会自动切断主电源，使空压机停机。此时应追查电流过载原因，及时排除故障。保护器一旦动作必须复位，机组才能重新启动。复位时只需按动保护器上的复位按钮即可。
保护器的保护设定值一般是所保护的电机之额定相电流的1.1倍。
（相电流=电机铭牌上的额定电流×0.577）
（3）变压器
启动盘上共有两个变压器pt1、pt2。 pt1为主变压器，为整个电控系统提供电源。pt2为三相变压器，提供三相电源相序信号，用于判断机组转向是否正确。
（4）继电器线路板
继电器线路板作用是中继转换信号。可将来自cpu的较弱控制信号（如泄放电磁阀得失电、接触器吸合信号等）通过继电器转换为大电流信号驱动电磁阀及接触器。还可将来自压差开关、过载保护器的信号转换后提供给cpu。逆相保护器也集成在该线路板中。
（5）cpu
是整台机组的控制中心，各种侦测元件的信号传给它，由它发出各种指令控制整机运转，并通过液晶屏显示各种运行参数及故障信息。