LU系列螺杆式空气压缩机教材.doc

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1、LU系列螺杆式气体压缩机理论、结构学习教材柳州富达机械有限公司概 述 压缩机是一种压缩气体，提高气体压力或输送气体的机器。在采矿业、冶金业、机械制造业、土木工程、石油化工业、电子工业、制冷与气体分离工程及国防工业，压缩机是必不可少的关键设备之一。随着科技的发展和人们生活水平的提高，在制药业、纺织业、食品业，啤酒饮料业以及卷烟和交通建筑等对压缩机的需求也与日俱增。由于气体压缩机被广泛的应用，它也就成为了一种通用机械,就其压缩气体的用途不同可大致分为三种类型:一、 压缩空气作为动力压缩空气供驱动各种风动机械、风动工具，通常使用压力为4-15bar；用于控制仪表及自动化装置压力为4-6bar；酿造业

2、中的搅拌，制药、食品业的包装压力为2-4bar；喷气纺织机中纬纱吹送压力为1-2bar。还有国防、科研某些武器的发射，潜水艇的沉浮以及沉船的打捞，都需要不同的气体压力。二、 压缩气体用于制冷和分离气体经过压缩、冷却、膨胀而液化。用于人工制冷方面（冷冻、冷藏及空气调节，如氨和氟里昂压缩机，其压力通常为8-14bar，这类压缩机称为制冷压缩机。另外，液化的气体若为混合气，可在分离装置中按其不同的气化温度将各组份分别分离出来，得到纯度的各种气体。如空气液化分离后，能得到纯氧、纯氮和纯氙、氖、氩、氦等稀有气体。我国石油化学工业的迅速发展，其原料气石油裂解气的分离，就是先经压缩，然后采用不同的冷却温度，

3、将各组份分别地分离出来。三、 气体输送用于管道输送气体的压缩机，视管道的长短而决定压力，输送煤气压力为3-30bar。用于气体装瓶的压缩机，视其气体的性质而定。一般氧气瓶压力为150bar，乙炔气性质不稳定，装瓶压力为25bar，且由丙酮加以吸附。有些临界温度较高的容易液化的气体，可先压缩，加以冷却后使其液化而装瓶，如氯气装瓶压力为10-15bar，二氧化碳装瓶压力为50-60bar。现在广泛使用的石油液化气装瓶压力为5-15bar。各种型式的压缩机，按工作原理可分为两大类型：即速度型和容积型。 轴流式 速度型 离心式 压缩机 螺杆式 回转式 转子式 容积型 活塞式 往复式 膜 式、速度型压缩

4、机靠高速旋转叶轮的作用下，使气体得到巨大的动能，随后在扩压器（或气腔）中急剧降速，使气体的动能转变为压力能。、容积型压缩机靠在气缸内做往复运动的活塞或回转运动的螺杆使容积缩小而提高气体压力。我国对压缩机的生产最早是以活塞式压缩机为主，随着近年来现代工业、冶金、石油、化工、电子、国防的发展，以及纺织、制药、食品工业、交通等都需要压缩机，且从小流量到大流量压缩机，活塞式压缩机的生产已远远不能满足国内外发展，为适应国内外市场的需要，我国不同厂家竞相从国外引进先进技术，生产比活塞式压缩机更优越的新一代压缩机螺杆式空气压缩机。富达公司就是其中一家佼佼者，该公司引进欧洲先进的设计、制造技术，生产具有世界一

5、流水平的螺杆式气体压缩机、冷冻式气体干燥器、高效气体过滤器三大类。多年来，已先后成功地为国内外许多重点工程提供高品质的螺杆式气体气压缩机及后处理设备。为使更多的用户了解富达产品，用好富达产品，在此更详细地介绍富达产品的工作原理，主要结构及附属设备。 第一章 螺杆气体压缩机的工作原理 LU系列螺杆式空气压缩机是喷油单级螺杆压缩机，采用皮带或直联传动。电动机带动主机进行压缩空气，同时喷油对主机转子进行冷却和起密封作用，压出的混合气（即空气和油）经粗分离和精分离，把气体中的油分离出来供循环使用，再经水分离器分离出水分，最后得到洁净的压缩空气供使用。当压缩机工作时，电动机通过皮带带动主机转动，压缩空气

6、是靠装置于机壳内互相平行啮合的阴阳转子的齿槽间容积的变化而达到。当转子转一周（即360o），就完成吸入、压缩、排出三个工作过程。（如图1-2所示） 吸气 压缩 排气图1-2 压缩机旋转一周的三个工作过程转子在与它精密配合的机壳内转动使转子齿槽间的气体不断的产生周期性的容积变化而沿着转子轴线由吸入侧推向排出侧。这种周而复始的容积变化，实现压缩机压缩气体的工作过程。第一节 压缩机的理论循环我们假设气缸没有余隙容积（注：阴转子的齿槽就相当于一个小气缸），进、排气时没有阻力，没有压力波动，没有热交换，气缸绝对严密，没有泄漏，气体被压缩时按不变的多方压缩指数进行。在这些假设条件下工作的机器称为理想压缩机

7、；转子旋转一周，回到原来的位置，所完成的工作过程称为理论循环。（如图1-3所示） P 排气 P 排气 P2 压 压 缩 P2 缩 吸气 P1 P1 吸气 V V V V1 V2 图1-3 单级理想压缩机指示图 图1-4单级压缩机实际压缩气体的指示图 第二节 单级螺杆式压缩机的实际工作过程其实，气体压缩机的实际压缩过程是不同的，存在着多方面的因素，下面就某些因素来进行分析。 在实际的压缩机中，必须考虑由于配件在制造上存在装配的公差，或是机件受热膨胀要留有间隙公差，这样必然造成气体被压缩时存在泄漏（内泄漏）。而且在压缩机运行过程中，还存在着管路的气体流动阻力损失，压力波动，气体泄漏（外泄漏），以及

8、缸内气体和缸壁气体之间的热交换等，说明实际的压缩机的排气量并不是它当初所吸入的气量，有一小部分损失掉了。可想而知，压缩机实际工作过程的P-V图与理论循环的P-V图不同，如图1-4所示。实际上，螺杆压缩机也存在余隙容积，因为其太小所以忽略不记。从图1-4上看到阴影部分V1为气体泄漏、阻力损失、膨胀、热交换等所占据的容积损失，而泄漏是占据主要的，所以螺杆压缩机的阴阳转子啮合的加工精度以及两转子与机壳配合的加工精度要求极高，使压缩机在工作时尽可能地减少泄漏，提高工作效率，使之更接近理想压缩机。而气体压缩机装配时要求留有间隙，一方面能给压缩机运行时带来安全，保障机械运动由于热膨胀造成无间隙烧损转子，但

9、又不能留得过大，会使泄漏增加，吸气量减少导致压缩机排气量因此而下降。第二章 LU系列螺杆压缩机的主要结构 LU系列螺杆气体压缩机组是由主机、电动机、减荷控制系统、润滑系统、冷却系统、油气分离器、安全阀、气压保护控制器以及电控系统等。1、压缩机主机主机结构布置图 螺杆压缩机主机:由阴转子、阳转子、机壳、轴承、吸气端盖、排气端盖等组成。轴伸端轴封采用进口元件，防止压缩机油泄漏，摩擦力极小经久耐用。主机是螺杆压缩机压缩气体的全部表现，其工作的好坏代表了该设备的排气能力是否满足设计要求，在结构上也是最复杂的机件，它承受着气体压力的变化，要具有足够的强度和刚度。一般材料为合金铸铁，碳素钢。如机壳、端盖为

10、合金铸铁制造，阴、阳转子为45#碳素钢制造。机壳、转子要求加工精度极高，装配时零部件之间的配合不能产生磕碰损伤，防止工作时磨损或烧伤，但又不能产生过大的间隙引起容积效率降低。其进气端装配间隙要求0.35-0.6mm，排气端装配间隙要求0.035-0.06mm,转子与机壳的配合径向间隙为0.11-0.16mm。采用进口SKF轴承，保证转子高速运行的可靠性。当压缩机工作时，阳转子传递功率,同时承受气体的压力，随着压缩机转速的提高，气体被压缩并产生热传递,为保证机件正常运转，故螺杆采用喷油方式使运动机件和轴承得到润滑。油在其中起到冷却作用并带走热量，而且还充当重要的密封作用以减少泄漏，提高压缩机的排

11、气效率。高温的气体经过油分离器分离后，油通过温控阀进入油冷却器冷却，降温后的油再供主机使用。为保障主机的安全工作，防止温升过高烧损机件，在主机排气端设有探温孔，探头直接把温度传递到温控器上显示温度的变化，并设定最高温度不超过115OC。如果温升超标，温控器将发出停机指令，令压缩机停机并显示故障，以便于查找到原因并排除故障。2、 润滑系统压缩机排气端压缩出来的是油气混合体，经油气分离罐分离后，大约90%的压缩机油被截留于油罐内，余下10%左右的润滑油和压缩气体再经油精分离器分离下来。这一小部分油通过插入油精分离器内的小管吸出流入主机低压端，其中装有单向节流阀，它的作用是单向节流，及时地把分离出来

12、的油吸走。另一方面，防止停机时主机内的润滑油倒流入油精分离器内。分离罐内的热油进入温控阀,温控阀內设有温控器,它根据流入油的温度控制开启量流入冷却器和旁通流量的比例，以控制排气温度不至于过低（注：因过低的排气温度会导致压缩气体中的水分在分离罐内被凝析出来，使油发生乳化变质失去润滑作用而不能继续使用），经温控阀的油通过油过滤器后喷入主机。 润滑油的循环机理是由分离油罐与主机低压腔之间建立的压差关系维持，为了在机器运行过程中保持油循环的进行，必须保证分离油罐内始终有0.25Mpa以上的压力，故最小压力阀就是起到这一调节作用的。3、减荷阀控制系统减荷阀集合了排气量比例调节、通断调节、减荷消声降压以及

13、停机放空等功能。减荷阀的开启度决定了进气量的大小，是气量调节的执行机构，当压缩机启动时，减荷阀阀门处于关闭位置，以减少压缩机的启动负荷及空载负荷；当压力接近（可通过螺钉调节）系统设定压力时，比例阀开始工作，减荷阀阀门随压力的升高而逐渐关小，排气量也按比例变小，此过程谓比例调节过程；当压力超过额定工作压力时，减荷阀阀门关闭，使压缩机处于空载状态，直到压力降低到规定值时，阀门打开，压缩机又进入正常运转，此过程谓通断调节。减荷时有小部分的气体通过阀内的小孔放掉，以平衡减荷阀小孔的吸入气量，使分离油罐内的压力保持在0.20.3MPa，维持正常的润滑油循环；回气阀的作用是，减荷时，通过该阀放气，快速地把

14、分离罐内压力降低至0.20.3MPa（可通过螺钉调节），以降低减荷时的功耗；减荷阀的开启关闭动作是由调节系统的压力传感器和装在减荷阀上的比例调节阀和电磁阀自动控制，减荷阀的开启关闭动作是否灵活，对压缩机的可靠性是很重要的，因此，减荷阀应定期保养，以维持良好的工作状态。保养时，须将零件拆下，检查各磨擦表面的磨损情况，特别需注意检查橡胶密封圈表面，如有损坏或裂缝，则须更换新件，在重新安装时，各零件应清洗干净，金属零件的磨擦表面应涂上润滑油。4、冷却器系统 冷却器的作用是冷却压缩机排出的压缩空气及润滑油。本机组中使用的是板翅式冷却器，全部由铝合金材料焊接制成，压缩机产生的绝大部热量由润滑油带走，并在

15、油冷却器中通过强制对流的方式由冷却风（对水冷型为水）带走。在风冷型热交换过程中，空气侧的热阻起主导作用，因此要经常保持散热片和板管表面的清洁，如有大量的油污和尘垢，可用压缩空气清除，冷却器应定时定期进行清洗，清洗外表面时，可用汽油或煤油刷洗，然后用压缩空气吹净。清洗内部表面时，可往冷却器内灌满汽油或煤油，停放46小时后放出，然后用压缩空气吹干净，如油冷却器内油垢太多，应反复清除几次，直至干净为止。5、空气过滤器空气过滤器主要由纸质滤芯与壳体组成。空气经过纸质滤芯的微孔，使灰尘等固体杂质过滤在滤芯的外表面，不进入压缩机主机内，以防止相对运动件的磨损和润滑油加速氧化。因此，应根据使用环境和使用时间

16、，及时予以清洁或更换，其清洁方法，应将滤芯取出轻轻敲其上下端面，即可清洗滤芯上的灰尘污物。切忌用油或水刷洗。如发现滤纸破损或尘污多堵塞严重而清除不净时，则须更换新件。 空气过滤器芯 ：污染造成堵塞 每增加10 mbar 的压力损失 电机功率消耗增加 1%6、 油过滤器油过滤器是由滤芯、壳体集成的高容量旋装式。它的作用实在润滑油的循环过程中，不断地把油中的氧化物、颗粒、粉尘等杂质滤掉截留，以保证提供洁净的润滑油供主机润滑。 油过滤器 ：污染，堵塞 影响油过滤器的过滤效果导致整个油循环系统被污染，影响设备的使用寿命（主要是主机）7、 油气分离罐油分离部分主要由分离罐和油精分离器组成。来自主机排气口

17、的油气混合物进入油分离罐体空间，经过改变方向、转折作用，大部分油聚集于罐体的下部，含有少量润滑油的压缩空气经过油精分离器使润滑油获得充分的回收，油精分离器收集到的润滑油被插入油精分离器内的管子抽出，经节流单向阀流入主机的低压部分。在油分离器上部装有安全阀，当容器内压力过高，通过该安全阀释放空气，确保压缩机的安全使用，油分离器的下部设有加油口和油位指示器，开机后油面必须保持在油位指示器的中间位置。压缩机工作一段时间停机后，空气中的水分会冷凝沉积在分离罐的底部，所以应经常通过装在分离罐底部的排污阀排出水份，延长润滑油的使用寿命。在使用过程中，如出现排气含油量大，就应检查回油管及节流单向阀是否畅通。

18、如确认无问题则拆出油精分离器检查，如有损坏造成过滤短路或堵塞严重，必须更换新品。 8、最小压力阀 最小压力阀由阀体、阀芯、弹簧、密封圈、调整螺钉等组成。装在油精分离器的出口，它的作用是保持油分离罐内的压力不致于降到 0.25MPa以下，这样能使含油的压缩空气在分离器内得到较好的分离，减少润滑油的损耗。同时能保证建立油压所需的气体压力。最小压力阀也有单向阀的作用，防止停机时系统中的压缩空气倒流。最小压力阀的保持压力在出厂时已调整好，如由于使用时间过长，保持压力变化时，可通过该阀上的调整螺钉调节。9、温控阀温控阀控制压缩机的最低喷油温度，因为较低的喷油温度会使压缩机主机的排气温度偏低，而在油气分离

19、器内析出冷凝水，恶化润滑油的品质，缩短其使用寿命。在控制喷油温度高于一定温度时，排出的空气和润滑油的混合气始终会高于露点温度。其工作原理是，由油罐来的油进入温控阀E口，当温度小于70时，油全部旁通进入H口，经过滤后进入主机；当温度大于70时，温控元件3伸长，推动活塞1，开始关闭E-H之间的通道，而逐渐打开E-U之间的通道，两个通道流通面积的比例由进油温度决定的，经U流出的油被冷却后进入R口，与经H旁通过来的热油混合并经过滤后进入主机，当进油温度较高时，E-H之间的通道全部关闭，全部的油都进入冷却器被冷却。10、安全阀安全阀装在分离油罐上，当调节系统万一发生故障，排气压力上升达到安全阀开启压力时

20、，气体顶开阀芯向大气喷射，使分离油罐的压力下降，当压力下降到安全阀关闭压力时，安全阀自动关闭。一般，安全阀开启压力比压缩机的额定压力高0.05-0.1MPa。11、气水分离器气水分离器由壳体、浮筒、粗、细滤网、护罩等组成。压缩空气中的水份经气水分离器分离出后，由装在气水分离器底部的自动排污阀排水。应定期对自动排污阀进行清洗。第三章 压缩机气量控制系统的工作原理 控制系统能根据压缩空气的消耗量来自动控制压缩机的排气量，保持压缩机在预定的最高和最低排气压力范围下工作，控制系统是靠压缩空气的压力变化来达到自动控制。该系统主要由压力开关、减荷阀等组成。 压缩机一经起动，压缩机是处于空载运转（减荷阀处于

21、关闭状态），当排气温度高于环境温度约30时，按下仪表板上的加载开关，压缩机开始吸气工作（减荷阀处于全开状态），分离油罐内的压力逐渐升高，当工作压力大于最小压力阀设定的开启压力时，压缩机排出压缩空气，压缩机处于全负荷运行状态。 当用气量小于额定排气量时，系统压力升高，当系统压力接近（约-0.05MPa）压力开关的调定压力时，首先减荷阀上的比例阀开始动作，此时减荷阀开始逐渐关闭进气口，其关闭量与压力的上升值成正比；当用气量继续减小时，压缩机工作压力达到压力开关调定的上限值，压力开关触点动作，减荷阀吸气口关闭，压缩机卸载运转，如压力下降到压力开关调定的下限值时（上限值与下限值之差为0.150.2MP

22、a），减荷阀吸气口开启，压缩机全负荷运行。ES3000控制器操作说明1：查看压缩机运行总时间 按下按键，控制器面板上的下排数码管显示运行总时间，同时在上排数码管有一亮点出现2：查看压缩机加载总时间 再次按下按键，控制器面板上的下排数码管显示加载总时间，同时在上排数码管右边有一亮点出现。3：查看及重设三滤时间1）同时按下键和 键，直到H指示灯点亮，2）释放两键3）使用，翻页键，寻找需要查看或重设的参数，油过滤、精分器、进气过滤相应的指示灯为H、I、L。4）相应的时间显示在下面的5位数码管，如果只是查看，则可按键退出5）找到需要调整参数，按下确认键，显示的时间闪动，再次按下确认键，参数重设完成，相

23、应的指示灯点亮。6）按下键，从重设状态退出。注：如果面板30秒无操作，则控制器自动从编程状态退出。油过滤器，空气过滤器的整定时间为2000小时，油精分过滤器的整定时间为4000小时。4压力及温度的调整代号及表达的参数：P0表示最高压力（8-10-13），P1表示最底压力（6.5-8.5-11.5）,r2表示最高温度 (100),c5为每小时最高起动次数(10),c6为温度单位的选择(0-,1-),c7为压力单位的选择（0-bar,1-Psi)。控制器面板上行显示参数代号，下行显示参数数值。1） 按下键几秒，直到上行数码管显示参数代号P0出现2） 用，键寻找需设定的参数，3） 按下键确认，参数值

24、开始闪动4） 用，键修改5） 按下键确认，参数值停止闪动6） 按下键退出。5压缩机为节能运行方式，空转几分钟后，自动停机。6设定C5为0,取消减荷延时停机功能(LU30-55E).ES99的控制面板说明指示灯指示灯闪指示灯亮1电机超温保护报警解除2反转、缺相报警转向、三相正常3油温高报警油温重回100度以下4压缩机启动5加载运行6运行中常规报警78停机减荷运行9压缩机得电准备压缩机运行10接通电源11复位按键，按下该键能清除储存的报警信息。按下该键3秒钟以上，中心控制单元自检，所有指示灯必须发亮12启动按键。控制器得电10秒钟后，压缩机才能启动13停止按键。按下该键，压缩机减荷运行，30秒后停机23