無油螺杆空壓機幹式與水潤滑

2020年11月24日

近幾十年來, 對無油螺杆壓縮機的研究日趨活躍,很多國家及企業在原有的噴油螺杆壓縮機機型的基礎上,開始不斷探索無油螺杆壓縮機的道路。在用氣品質要求高的領域,如紡織、

冶金、食品、化工、醫藥、石油和空分等各種需要純淨無油壓縮空氣的場所 ,無油螺杆壓縮機能夠提供優質的壓縮氣體滿足各種需求,因此應用前景廣闊。

 

應用領域

在食品製造及包裝行業,  采用噴油螺杆壓縮機製備壓縮氣體時,    生產過程經過多次高溫氧化和冷凝乳化, 壓縮機中潤滑油的性能已大幅度降低,    且呈酸性, 對後續設備不僅起不到潤滑作用,反而會破壞正常潤滑,使用無油螺杆壓縮機可以避免失效的潤滑油對設備的負麵影

響。 在製藥、生物工程中,壓縮氣體中含有細菌和噬菌體的汙染是不容忽視的,無油螺杆壓縮機提供的純淨壓縮氣體,可避免細菌和噬菌體在氣體中滋生。

 

在電鍍行業,生產過程中存在鍍層表麵發花、燒焦、針孔、裂紋等問題,人們采用攪拌來解決此類問題, 攪拌需要壓縮空氣的支持。壓縮空氣質量對電鍍光亮鎳的沉積速度以及電鍍效率影響很大。應用無油螺杆壓縮機,可以有效的避免鍍層表麵發花、燒焦、針孔、裂紋等問題的發生。因此,如今已經開始應用無油螺杆壓縮機製備純淨的氣體進行電鍍。

 

在汽車噴塗行業,不純的氣體往往造成劣質的塗層。如果壓縮空氣中含有油, 塗層表麵出現一些分散或集中的小隆起, 這些水泡一般在麵漆下的某一塗層中產生, 水泡是由於塗層下麵有水汽或汙物而產生的。此外, 含油的壓縮空氣也有可能導致濕塗層表麵出現點狀分布的小

坑洞, 形成火山口狀的矽坑,在坑底有時可見底材,俗稱魚眼。如今汽車噴塗行業已經開始應用無油螺杆壓縮機,以製備用於噴塗的純淨氣體,使得國產汽車的噴塗水平得到提高。

 

在紡織行業, 噴氣織機需要幹燥且無油的壓縮空氣。在生產過程中, 精細噴嘴會將壓縮空氣吹到線束上,形成渦流,從而賦予紗線形狀、 彈力和彈性,無油螺杆壓縮機提供的純淨壓縮空氣可以保證布匹成品的質量。

 

轉子材料與型線轉子材料

在幹式螺杆壓縮機中,由於沒有潤滑油的潤滑及帶走微小顆粒,氣體會對轉子、殼體內壁、

氣道產生腐蝕, 因此在傳統噴油螺杆轉子材料的基礎上,通常會噴塗防腐層, 如噴塗聚四氟乙烯、二硫化鉬、特氟龍等,達到保證轉子不變形,不被腐蝕的作用。

 

在歐拉法噴水螺杆壓縮機中, 由於向壓縮腔內注水, 不但取到了冷卻、 密封和保持氣體的純淨度的作用, 提高了壓縮機的效率, 同時也很好的控製了排氣溫度, 而且不鏽鋼的轉子使得水對轉子等部件沒任何不良的作用, 同時因 304 不鏽鋼材質加工困難, 期望歐拉法研發更新的技術解決貨期長的問題。 除去歐拉法 304 不鏽鋼轉子, 轉子材料的選擇一般有如下幾種:

 

(1) NSB 鋼轉子

轉子采用了NSB 鋼(鍍鎳磷合金,耐火炬氣中、H2、H2S、SO2 的腐蝕)。這類塗層的轉

子,塗層脫落、失效,轉子暴露在空氣中,承受空氣中雜質和溫度變化的影響。最終,導致運行性能的降低,甚至對機器造成損壞。

(2) 高分子聚合陶瓷轉子

也采用高分子聚合陶瓷轉子。其轉子可以精確加工到百分之幾毫米的精度。 長期試驗的結果表明,這種材料耐磨性好,並且具有良好的可靠性和適用性。不適宜采用機床加工, 故采用精密鑄造的方式,而鑄造工藝是其中的難點。一般陶瓷陶瓷製品的氣孔、 裂紋等缺陷,需用顯微對焦的X 射線儀表探測,以及保持陶瓷毛坯密度的一致性,需用超聲波儀器進行監

控。

(3) 工程塑料轉子工程塑料轉子的采用,開辟了螺杆壓縮機轉子材質及加工手段的新經濟途徑,並為噴水螺杆壓縮機的發展提供了良好條件。精密注塑成型的工程塑料轉

子,不鏽、成本低,同時降低了螺杆壓縮機的噪聲和振動。為壓縮腔內采用噴水密封冷卻技術創造了很好的條件。

 

螺杆轉子型線

對於螺杆壓縮機而言,型線設計至關重要,需要綜合考慮轉子型線的齧合要求、 連續的接觸線、加工性能等因素。

 

該型線的特征是雙邊非對稱,所有組成齒曲線均為圓弧或圓弧包絡線, 可降低通過接觸線的橫向泄漏, 提高壓縮機效率。 另外,還改善了轉子的加工性能, 便於采用多種方法進行加工。技術難點

 

幹式螺杆壓縮機的技術難點

(1) 轉子變形

幹式螺杆壓縮機的性能, 很大程度上取決於轉子齧合時的密封間隙。在轉子間、轉子與機殼間存在多條泄漏通道, 流體通過間隙的泄漏直接影響容積效率和總效率。在實際運轉過程

, 轉子在熱、 力邊界條件的作用下發生熱、力彈性變形 , 這就使得實際運行間隙與設計間隙差別較大。間隙過大會造成泄漏增加, 容積效率下降 ; 間隙過小又容易發生燒傷咬死事故.

 

雖然整個轉子的溫差不大, 但是轉子徑向變形沿長度方向依然存在差別。這主要是因為整個

轉子外形複雜 , 齒、槽均為螺旋形, 而非嚴格的軸對稱結構。對陰、 陽轉子沿接觸線徑向變形的分析發現 , 雖然沿軸向長度方向變形量存在差別, 但兩轉子的總變形量基本不變, 而且總變形量隨溫度呈線性變化趨勢。幹式壓縮機排氣溫度往往較高, 為了防止發生轉子咬死甚至轉子齒的嚴重損壞的情況, 應考慮加大設計間隙或者采取適當的冷卻措施。

 

(2) 塗層失效

低劣的轉子塗層運行一段時間後會脫落,轉子暴露在空氣中, 承受空氣中雜質和溫度變化的影響。最終, 導致運行性能的降低,甚至對機器造成損壞。 噴塗防腐塗層的工藝是難點之一。


如今采用較多的是二硫化鉬,聚四氟乙烯,以及鉬-石磨塗層。噴水螺杆壓縮機技術難點

 1陶瓷轉子的製造

 

由於陶瓷材料的耐磨性,不適宜采用機床加工,故采用精密鑄造的方式, 而鑄造工藝是其中的難點。一般陶瓷製品的氣孔、裂紋等缺陷,需用顯微對焦的X 射線儀表探測,以及保持陶瓷毛坯密度的一致性,需用超聲波儀器進行監控。

 

2 水的汙染清理由於水的存在, 必然對螺杆壓縮機主機和冷卻水係統造成一定的腐蝕影

響,更會在管路中形成一定的水垢。水垢在冷卻係統內形成後,將會縮小水流道截麵積, 增加水循環的阻力, 阻礙正常的熱交換, 隨著水垢層的不斷加厚, 將造成設備嚴重的冷卻不良而帶來一連串的惡果,如壓縮機增加功率消耗, 減少吸氣量 , 降低排氣量等, 因此對水垢的處理方式也非常重要。水垢處理的方式一般有化學試劑法、物理法、人工法等。

 

(3) 水潤滑軸承

水潤滑軸承需要改變傳統金屬軸承係統的材質性能和潤滑結構, 將軸承與動密封裝置等部件有機空合為一體,以水作為潤滑介質。目前, 能夠提供水潤滑軸承的廠家相對較少,瑞典的

SKF 公司在積極從事該方麵的研究開發工作。發展趨勢

降噪的研究

 

噪聲作為螺杆壓縮機一個比較明顯的問題被多次提出。在無油螺杆壓縮機中表現的尤為突

出。因此, 對於降低噪聲的研究將成為一個熱點,伴隨著其他機型的噪聲研究,噪聲研究技術將會不斷的發展進步,給無油螺杆噪聲研究提供充足的理論依據和經驗指導。

 

水潤滑技術的研究

隨著噴油螺杆壓縮機在許多領域應用局限性的日益暴露和幹式螺杆壓縮機本身存在的一係

列問題, 水潤滑無油螺杆壓縮機被應時地提出,有很好的前景展望。 隨著塗層工藝和軸承製造業的發展, 一些公司如歐拉法已經采用的水潤滑軸承, 而拋棄原同步齒輪需要油潤滑的局限。再者, 在轉子形線不斷改良的大趨勢下, 可實現轉子之間進行齧合而形成很好的水膜密封,轉子、 軸承、 整個主機均采用304 不鏽鋼材質, 水潤滑無油螺杆壓縮機將不再是一個不切實際的想法。

 

提高壓縮機性能

改進無油螺杆壓縮機轉子的型線是提高壓縮機性能的關鍵。 螺杆壓縮機性能的不斷提高及其市場份額的不斷擴大,是與轉子型線的發展密不可分的。 優化型線的設計方法,將成為研究熱點。


總結

壓縮機作為一種通用機械,在很多領域有很好的應用前景。 無油螺杆壓縮機具有獨特的優點,隨著對其研究的不斷深化和設計技術的持續提高, 無油螺杆壓縮機的性能將進一步改善, 其應用領域會越來越廣泛。在一些醫療等領域,如齒科領域,目前多采用無油活塞式等機型,

將來可能有無油螺杆壓縮機的一席之地。此外在化工, 航天, 航空等其他諸多方麵也將得到更廣泛而深入地應用。

來源:亿万娱乐(蘇州)機械科技有限公司

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