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螺杆转子空压机结构——6大机组系统

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 螺杆转子空压机结构——6大机组系统

通常喷油螺杆空压机至少包含以下几个系统:

    ①动力系统;②主机;③进气系统;④冷却系统;⑤油气分离系统;⑥控制系统;⑦消音、减震、通风等附件......

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    1.动力系统

    空压机的动力系统是指原动机及传动装置。空压机的原动机主要是电动机以及柴油机。

    通常固定式空压机的原动机为电动机,移动式则电动机和柴油机都有。

    无论从购置费用、效费比还是维护操作来说,电动机都有绝对的优势,所以只有在一些野外施工、矿山等缺乏电源的情况下,才使用柴油机驱动,而且一般只是用在气动工具、设备的驱动上。

    螺杆空压机的传动方式则比较多,有带传动、齿轮传动、直联传动、一体轴传动等。

    带传动(皮带),通常用在小机型上,早期用在90kW以下居多,现在一般只有45kW以下才会采用。特点是简单、经济,改型方便,对制造商的整机设计和集成能力要求不高,缺点是噪音大、皮带易磨损打滑,传动效率较其它的方式低。

    齿轮传动,一般用在需要增速或降速的较大功率的空压机上(110kW以上),它和带传动一样,都是针对要求有速比(传动比)的场合。即电机的转速和机头(阳转子)转速不一样。通常齿轮与主机都布置在一个机壳内。

    直联传动,即电机与主机的轴通过联轴器传动,行业使用的联轴器均为挠性联轴器,即允许两转子对中可有一定的偏差。而型式多种多样,如梅花型、轮胎型联轴器等。

    所谓“1:1直联”,这是一个行业的商业化宣传语,意指传动比为1。也就是说,电机轴通过联轴器联接的是主机阳转子的轴。即主机转速等于电机转速,用来表示主机的转速低,主机规格大,不是小机头拉高速的短命机器,物有所值。

    但是,如果实际上是采用齿轮和直联两种传动方式。由于主机和齿轮是做成一体的,所以看起来也是电机和主机直联。如下图所示,就不能说是1:1直联了。

    一体轴传动,是最近几年随着永磁一体机出现的传动方式,也就是电机的轴和主机的轴是同一根轴,主机的伸出轴就是电机的转子,是完完全全的直接传动。

    相比直联传动尺寸上短了很多,方便了整机的小型化布局。(少了中心托架和联轴器位置)。

    2.主机

    喷油螺杆空压机的主机是整套机组的核心,包括压缩主机及其相关的附件,如断油阀、单向阀等。

    目前市场上的螺杆主机从工作原理上来说分为单级压缩和双级压缩两种。至于说各种集成上创新的机型,如一体机等,本质上工作原理并没有改变。

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    单级压缩和双级压缩在结构上最显著的区别是:单级压缩只有一对阴阳转子,双级压缩则有两对阴阳转子。

    原理上的区别是:单级压缩只有一次压缩过程,即气体吸入到排出由一对转子完成压缩过程。而双级压缩是在第一级压缩主机压缩完成后,对被压缩气体进行冷却,然后再送入第二级压缩主机进行进一步压缩。

    目前市场上的双级压缩主机主要有上下、前后两种结构,其中上下结构最常见。而所谓的两个永磁电机带两个主机的“分体”结构,还需要经受市场的进一步考验。

    3.进气系统

    空压机进气系统主要是指压缩机吸入大气及其相关的控制部件等。通常由进气过滤器单元和进气阀组两部分组成。

    进气过滤器单元相对结构上比较简单,通常由空气过滤器和进气导管(软、硬管都有)组成。一些小型机没有进气导管、甚至空气过滤器外壳都不需要,而直接将空滤芯安装在进气阀上。更大一些流量的机组也会采用多套空气过滤器以获得更好的过滤效果和降低吸入阻力。

    空气过滤器的作用就是字面意思,对压缩机吸入的空气进行过滤,这个过滤主要是指过滤吸入空气中的粉尘、杂物等固态颗粒物。

    空气过滤器的滤芯是易耗品,螺杆空压机保养”三滤一油”即“空滤芯、油滤、油细分离器芯和空压机油”。

    进气阀组安装在压缩机主机上的进气端口上,用来对吸入空气的量进行控制,以达成空压机加载、卸载、比例调节等不同的工作状态。

    进气阀组通常包含阀体、执行元件如气缸及控制元件如电磁阀构成。进气阀的形式多种多样,根据阀体结构常用的为活塞式和蝶式。

    活塞式进气阀利用进气阀内活塞上下或左右动作控制空压机的进气,通常只有开启/关闭两种状态,一般用于小流量场合。

    蝶式进气阀的主体结构就是一个蝶阀,运动部件是一块阀板,由伺服气缸的推杆推动,控制阀板的开启/关闭以及开度就能实现对入口流量的控制。通常用在较大流量场合。

    4.冷却系统

    空压机冷却方式有风冷和水冷两种,风冷和水冷并没有谁好谁坏,只有适用和不适用。

    水冷需要业主企业有冷却水系统,风冷则布置更灵活,但也有安装场所通风良好的要求;

    水冷机型使用中的冷却效果完全依赖于冷却水系统,如果业主企业的冷却水系统运转正常,则冷却效果非常稳定可靠。风冷受环境温度及安装环境的影响较大,但通常制造企业设计时已经考虑到了极端情况,所以按照要求安装,也都能达到满意的冷却效果。

    水冷空压机冷却过程中无需用电设备,不占用空压机本身的能源消耗(业主企业的循环冷却水需要电力另当别论)。而风冷空压机则需要配备冷却风扇,占用的是空压机本体的能源消耗。

    水冷换热效率高,体积小,较风冷结构上更为简洁和紧凑,另外由于风冷有散热风扇,工作时风噪较大,故水冷较风冷型机器整机噪音值为低。

    空压机需要被冷却的介质一是压缩空气,二是冷却油(或称空压机油、润滑油、冷却液都一个意思),其中后者最为关键,它是整个机组能否持续稳定运行的关键所在。

    空压机油需要在机体内无限循环,起到热量搬运工的作用,将主机压缩过程中空气被压缩释放出的热量以及其它热量带到冷却器中,由冷介质(风或水)带走。

    在工程上,风冷空压机几乎都采用板翅式冷却器,通常将空冷和油冷做成一体,一部分冷却压缩空气(空冷)一部分冷却空压机油(油冷)。而水冷的也几乎都采用管壳式(或称列管式),分油冷冷却器和空冷冷却器。

    风冷的板翅式冷却器为铝或铝合金材质钎焊制成,高温的油、压缩空气在冷却器内流动,通过散热风扇强制对流将热量带走。

    水冷的管壳式(列管式)冷却器,热介质为高温的油和压缩空气,冷介质为冷却循环水。通过热交换,将热量由冷却水带走。

    5.油气分离系统

    喷油螺杆空压机空气压缩过程中“喷油”了参与压缩,则必须有一个系统将油和气分离开,把油留在机体内继续循环使用,排出纯净的压缩空气。油气分离系统的作用就在于此。

    正是有油气分离系统的分离效率达到可接受水平,喷油螺杆这一机型才得以大范围应用。

    空压机的油气分离系统主要由储油罐和油气分离器组成。

    工作流程:来自主机排气口的油气混合物进入油分离罐体空间,经过气流碰撞、重力作用大部分油聚集于罐体的下部,再进入油冷却器进行冷却。含有少量润滑油的压缩空气经过油细分离器芯使润滑油获得充分的回收,经节流单向阀流入主机的低压部分。

    6.控制系统

    空压机的控制系统包括逻辑控制器、各种传感器、电控部分以及其它控制元件。形象的说,空压机控制系统是大脑、小脑、神经网络、肌肉肌腱等,没有控制系统的空压机就只是一堆零部件。

    螺杆机的控制器目前大体上有两种(纯仪表的几乎没有了):一种单片机,一种PLC。前者一般由专门的空压机控制器厂生产配套,用于满足空压机控制的通用需求,逻辑程序不可更改。PLC(可编程控制器)是一种通用的工业控制器,需通过自行编程实现空压机控制的功能,也能满足自身产品的独特控制需求(对空压机整机厂而言)。

    传感器在空压机上用到的主要是压力和温度传感器,当然还有一些部位会用到压差开关。

    电机的电控是空压机控制的主要部分,简单来说,就是通过对电机的通/断电操作实现对空压机组的控制。包括各种交流接触器、断路器、互感器、继电器等等,一般将主电机的电控部分称为“启动盘”。

    变频技术在行业的应用越来越广泛,这是对电机启停控制外,另一控制目的:对电机转速的控制。这一部分是由变频器或嵌入式变频组件完成,通常使用变频的空压机电控部分的启/停也一并交由变频器来控制,除非是工/变频双系统的空压机。

    除了电气控制外,空压机上还有不少的机械控制、例如温控阀、最小压力阀等。