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什么是螺杆式空气压缩机?

螺杆式空气压缩机能够稳定输出气量,适用于多种工业场景。常见应用包括小型机加工车间、食品与饮料生产、汽车制造、医药行业等。

螺杆式压缩机因其耐用性、运行效率和节能表现,适用于各类工业与商业场景。无论是直联或皮带驱动、定速或变频、低功率或高功率、低流量或高流量,Gardner Denver 都提供多种型号可供选择。

欢迎访问我们的产品页面,了解完整的螺杆式压缩机系列,并获取更多技术信息,以选择最契合您应用需求的解决方案。

螺杆式空气压缩机如何运作?

微油螺杆式空气压缩机是一种用途广泛的工业设备,通过连续的旋转运动,将动力转化为压缩空气。这类设备通常被称为双螺杆压缩机(见图 1),其核心由两个转子组成,每个转子上都带有一组螺旋形齿,安装在各自的转轴上。

其中一个称为阳转子,另一个称为阴转子。不同制造商的阳转子齿数与阴转子的槽数会有所不同。

不过,为提高运行效率,阴转子的槽数通常多于阳转子的齿数。阳转子的齿在旋转过程中类似连续移动的活塞,而阴转子的槽则类似气缸,用于截留空气并在转动中不断缩小空间,从而实现压缩过程。

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图 1:双螺杆压缩机

随着转子旋转,阳转子的前缘齿面逐渐与阴转子槽的轮廓贴合,将已形成的空气腔体封闭。空气随后沿着阴转子槽向前推进,并在容积不断减少的过程中被压缩。当阳转子的齿部到达槽的末端时,被压缩的空气从机头排出(见图 2)。

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图 2

这类双螺杆压缩机可分为无油与微油两种类型。对于微油式压缩机,运行过程中会向压缩腔内喷入润滑油。

润滑油主要承担以下四项功能:

  • 冷却
  • 润滑
  • 密封
  • 降噪


油冷却与油分离

压缩机的作用是将轴功转换为空气流。由于空气在被压缩时会产生热量,这些热量主要保留在压缩腔内,这一过程被称为绝热压缩。如果在压缩过程中有热量被加入或带走,则称为等温压缩。

在微油式螺杆压缩机中,润滑油能够带走大部分压缩产生的热量,使其压缩过程更接近等温状态。

注入压缩腔的润滑油通常保持在约 60–70°C。排气温度需要高于压力露点,以避免水分凝结并与润滑油混合。

温控阀通过调节油液流向油冷却器或旁通管路的比例,使油温在不同环境条件下保持在适宜范围内。

来自主机的压缩空气与油的混合物会进入油气分离系统,其中大部分油通过改变气流方向和速度的方式被分离出去。随后,采用聚结式过滤器进一步去除残余油分,使最终的含油量维持在较低水平(通常约 2–5 ppm)。

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图 3:油冷却与分离系统

后冷却器

除了对润滑油进行冷却外,后冷却器还用于降低排气温度,并协助去除多余水分。

在大多数应用中,设备通常采用散热器式冷却器(见图 4),可将压缩过程产生的热量加以回收,用于场内采暖。此外,多数螺杆式空气压缩机也可配置水冷式换热器,以满足不同使用需求。

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图 4:空气冷却器

压缩机效率

任何空气压缩机的效率都无法达到完全损耗为零的状态。评估压缩效率的常用方法是查看其等熵效率。等熵效率

指理想等熵压缩功与实际压缩功之间的比值,表达式如下:

nc= 理想等熵压缩功(ws)

实际压缩功(wa)

当空气压力升高时,其温度也会上升,流体的熵随之增加。熵体现了能量损失的程度。相比理论压缩机,实际压缩机在将空气压至相同排气压力时,需要投入更多功。然而,压缩效率并不能完整反映压缩机的整体表现。压缩机的能耗不仅取决于主机和压缩腔的效率,还受整机内部其他部件的损失与效率影响(见图 5)。

在实际应用中,需要一个统一指标来比较不同压缩机之间的效率表现。

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图 5:压缩机总耗电量

因此,常用“比能耗”作为衡量依据,它表示在限定时间内(以分钟计),将一定体积的空气(立方米)压缩至设定压力(barg)所需的功。其计量单位为 kW。

比能耗 = 能量 / 单位体积= kW /(m³/min)

比能耗与整机效率受到各组件运行效率以及整个系统压降的影响。压降通常可在进气阀和吸气箱、空气过滤器、管路以及油分离器等部位测得。


螺杆式空压机的主要优势是什么?

效率性:

设备能够提供稳定的压缩空气流量,适用于需要持续供气的应用场景。其结构设计有助于减小压力波动,从而提升使用效率并降低能耗。

持续运行能力:

螺杆式空压机可长时间连续运行,无需频繁启停,有助于延长设备寿命并提升系统可靠性。

适应性强:

设备可在多种工况下运行,包括高负载或低负载环境,并适用于对其他能源形式有安全限制的区域。

维护便利:

内部接触部件较少,使日常维护更加简化,减少磨损、延长保养周期,并降低例行检查和维修的复杂度。

噪声较低:

运行时相对安静,适用于对声环境有要求的场所,例如室内工作区域。


Gardner Denver 螺杆式空压机类型

双级压缩机

双级油润滑螺杆压缩机通过两次压缩实现目标排气压力。第一阶段将大气空气压缩至中间压力;第二阶段再将该空气压缩至目标排气压力。两级压缩能够提升效率,但由于需要额外的转子和结构部件,成本及系统复杂度也有所增加。双级机型一般应用于较高功率范围(100–500 HP),因为在高耗气量场景下,效率提升带来的能耗节省更为显著。

单级压缩机

相比双级机型,单级压缩机的投资回收期可以通过简单计算得出。由于压缩机运行的能耗通常占整体成本的大部分,因此评估双级机型的节能效果对于许多企业来说具有参考价值。

油润滑机型

在 20–500 HP、80–175 PSIG 的工业应用中,油润滑螺杆机长期以来是主流技术。它们具有较强的适应性与灵活性,结构设计支持稳定、持续的压缩空气输出,有助于保持生产流程的顺畅运行。

Gardner Denver 螺杆空压机在多方面展现出可靠的性能。每台设备都经过严格测试,确保性能数据真实、明确、易于理解。如需选择适合的机型,我们的专业团队可以提供针对性的建议,欢迎与我们联系。