基本知識:螺桿空壓機

1. 螺桿空壓機的基本資訊

螺桿空壓機已經成為當今空壓機發展的主要趨勢。與同等功率的活塞式空壓機相比,螺桿空壓機具有無可比擬的優勢,包括穩定的效率和良好的耐用性。該設備運行平穩,震動小,噪音低,效率高,並且不像其他類型的壓縮機那樣存在易損部件。螺桿和壓縮機殼體的精確配合有效地減少了氣體洩漏現象,提高了運行效率。由於螺桿之間的配合運行,而不像活塞壓縮機那樣有活塞的往復運動,這減少了震動和噪音來源。獨特的潤滑方式給這類壓縮機帶來了許多優點。

螺桿空壓機

螺桿空壓機是一種容積式旋轉壓縮機,兩個螺桿齒輪相互啮合,減少啮合點的容積並壓縮氣體,然後將其排出。螺桿空壓機中的螺桿部件是利用CNC磨削機和先進的激光技術製造的,確保了在生產過程中的極高精度。由於其高可靠性和高效能,螺桿空壓機幫助降低了整個使用周期中的運行成本。

整個螺桿空壓機的運行過程包括以下幾個系統:氣源供應系統、主機的工作過程、氣油分離系統、潤滑油冷卻循環過程和氣體供應系統(參見壓縮機流程圖)。

2. 空壓機工作過程

螺桿空壓機主要由兩個正負螺桿和壓縮機殼體組成(見圖4)。其工作原理類似於活塞式壓縮機,屬於容積式壓縮機,但不同的是,螺桿式空壓機利用螺桿的旋轉運動代替活塞的往復運動。如果將螺桿的齒隙和壓縮機殼體看作活塞壓縮機的氣缸,則螺桿的螺旋運動可以比擬為活塞的往復運動。

主機的工作過程可以分為三個階段:

  1. 吸氣階段:

    當螺桿的齒輪相互啮合時,氣體開始被吸入。當螺桿旋轉時,這一啮合點會逐漸延伸至氣體排放端,從而增加吸入的氣體量。吸氣階段結束於正螺桿的齒輪脫離吸氣點。

    基本知識:螺桿空壓機
    吸入過程
  2. 壓縮階段:

    當螺桿旋轉時,負螺桿、正螺桿與壓縮機殼體之間的密閉空間將繼續向排氣端推進,這樣會減少容積並對氣體進行壓縮。在這一過程中,潤滑油會被噴入密閉空間,以幫助冷卻並潤滑機內部部件。

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    壓縮過程
  3. 排氣階段

    當正螺桿的齒輪接近排氣口時,密閉空間的容積達到最小,壓縮過的氣體和潤滑油會被排出。這些氣體會通過防回流閥進入氣油分離系統,在這裡,油會被從氣體中分離並返回油循環系統,而壓縮氣體則會通過排氣口排出。

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    放電過程

從這一過程可以看出,螺桿空壓機結構簡單,並且不會有活塞那樣的往復運動。由於螺桿持續高速旋轉,氣體排放穩定且不會有波動,因此噪音和震動非常低。然而,需要注意的是,螺桿空壓機的壓縮過程是特別設計的(第二階段),並且排氣壓力是預設的。螺桿空壓機需要在規定的排氣壓力範圍內運行;若超出這一範圍,機器的效率將顯著降低。

3. 排氣過程

壓縮的氣體和潤滑油會從主機排出,通過防回流閥進入氣油分離系統。這一過程稱為排氣過程,排氣系統包括防回流閥和管道。防回流閥的作用是防止在壓縮機停機後,氣體再次進入主機,防止螺桿逆向旋轉並將潤滑油噴出吸氣口。與防回流閥相關的故障可能包括閥門卡住、彈簧損壞或密封材料老化。

4. 氣油分離系統

壓縮氣體進入氣油分離系統,這裡會將氣體中的油分離出來並提供給使用者,而油則會進入冷卻系統。氣油分離系統包括壓縮機外殼、分油部件、油管和最小壓力閥。

  • 外殼: 用於儲存油和氣體。 
  • 分油部件: 當壓縮氣體通過分油部件時,大油滴會附著在分油部件的表面並掉入外殼底部,而小油滴則會繼續被分離並掉入分油部件的底部。 
  • 油管: 被分離出來的油會通過油管流回壓縮機的進氣端。如果油管不通暢,將會導致輸送的氣體含油量過高,並且油的消耗會增加。 

最小壓力閥: 油循環系統包括分油部件、油冷卻系統、溫度控制閥和油過濾器。

5. 油循環系統

  • 這款空壓機不使用機油泵,潤滑油的循環是依靠油氣分離器與壓縮主機噴油口之間的壓力差來實現的。潤滑油是空壓機中極為重要的工作介質,必須在寬廣的溫度範圍內保持穩定的品質。潤滑油不僅需要具備低黏度以便流動,還必須具備良好的潤滑、冷卻及密封效果。
  • 潤滑功能:對齒輪、軸承、轉子及機械密封部件進行潤滑。
  • 冷卻功能:冷卻壓縮過程以及齒輪、軸承等運動部件的熱量。
  • 密封功能:在轉子之間以及轉子與機殼之間形成密封,減少內部洩漏,提升容積效率。
  • 油氣分離器的排氣口上裝有一個最小壓力閥。這個閥門的作用是確保油氣分離器內部始終保持一個最低壓力,以建立潤滑油的循環通路。同時,它還具有防止回流的功能,阻止系統管道中的壓縮空氣倒流回油氣分離器。此外,在空壓機開始載運作時,該閥門會讓油氣分離器內的壓力維持在高於大氣壓的水平,藉此降低氣流速度,提升油氣分離效果。此閥門的額定開啟壓力約為 4 bar

5.1. 溫度控制閥

  • 溫度控制閥負責控制噴入壓縮主機的潤滑油最低溫度。如果噴油溫度過低,將導致壓縮主機的排氣溫度下降,進而使油氣分離器內出現冷凝現象,造成水氣凝結,降低潤滑油品質,縮短使用壽命。
    當溫度控制閥確保噴油溫度始終高於某一特定值時,氣油混合物的溫度將維持在露點之上,從而避免凝結產生。 
  • 該閥會根據油溫自動調整部分油量繞過油冷卻器,以保持油溫在適當範圍內。當空壓機剛啟動時,系統尚未升溫,一部分潤滑油會繞過冷卻器直接回流;隨著溫度上升,當超過閥門設定值時,全部潤滑油便會經過油冷卻器冷卻。在高溫環境下,所有潤滑油將完全經由冷卻器進行降溫。

5.2. 油冷卻器

油冷卻器是空壓機冷卻系統中不可或缺的組件。在機器運行過程中產生的大部分熱量,會由潤滑油帶走,並透過風冷式強制對流的方式將熱量散至外部環境。

5.3. 油濾清器

油濾清器安裝於油冷卻器與溫控閥之後。其主要功能是過濾潤滑油循環過程中的灰塵、雜質與沉澱物,確保壓縮主機轉子穩定運轉,並防止油冷卻系統內部管道出現積垢。
該濾清器具備 10μm 的過濾精度,濾芯可單獨更換。當濾芯堵塞時,進出口之間的壓差會增加,若壓差超過最大允許值 1.80 bar,控制面板上的警示燈會亮起,發出警報信號。

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