螺桿式空壓機的主機結(jié)構(gòu)及工作機理

螺桿式空壓機的主機結(jié)構(gòu)及工作機理

圖2-1 Atlas螺桿式空壓機整機的系統(tǒng)構(gòu)成

（2）每隔一周，對冷卻器吹掃一次；

　　從螺桿式空壓機的主機結(jié)構(gòu)和工作機理不難看出，它的運動零部件較少，只有一對相互嚙合的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子之間存有油膜），沒有類似于活塞機往復(fù)運動的活塞機構(gòu)和復(fù)雜的進出氣閥門機構(gòu)，因而它的磨損很小，運轉(zhuǎn)更為可靠，壽命長。其次其主機的運轉(zhuǎn)類似透平機器，沒有不平衡慣性力，并且氣體壓縮是連續(xù)進行，無沖擊，機器可平穩(wěn)地高速工作，不需要專門的設(shè)備基礎(chǔ)。此外，螺桿機的噪音可以降至較低的水平。

　　通過上述三個維修實例我們可以看到，這三種故障都與空壓機的運行環(huán)境有很大的關(guān)系。因此保持空壓機工作環(huán)境的清潔，定期檢查和更換空氣過濾器、油及油過濾器對保證空壓機的正常運轉(zhuǎn)非常重要。

　　在正常的維護和保養(yǎng)下，該機很少出現(xiàn)故障。在過去一年的使用過程中我們總共遇到了三次故障停機。這三次故障停機都具有一定的代表性，通過這三次的維修經(jīng)歷，使我們對該機整機運行性能有了進一步的了解，同時對日常維護工作的重要性的有了更深刻的認(rèn)識。

（2）噴油系統(tǒng)

（1）空氣流程

　　Atlas螺桿式空壓機的電氣控制系統(tǒng)的一個突出的特點是智能化程度較高，人機界面設(shè)計得簡單友好。它是以一個電腦控制器及其控制面板為控制中心，以壓縮機主機出口溫度傳感器（5）和整機供氣口的壓力傳感器（6）的模擬量信號和電機過載等開關(guān)量信號作為主要的輸入量，通過運行內(nèi)置的控制程序，輸出電信號觸發(fā)常規(guī)電氣控制元件實現(xiàn)對壓縮機的控制。它實現(xiàn)的主要功能有：

（1）控制壓縮機運行；該功能主要包括：控制主電機星形-三角形降壓啟動；利用電磁閥控制壓縮機在設(shè)定的范圍內(nèi)自動加載卸載；為盡量減少功率消耗，當(dāng)氣網(wǎng)耗氣量較小時，它會自動停止壓縮機并適時重新自動起動。

　　冷卻系統(tǒng)包括空氣冷卻器和油冷卻器，它們都是通過電機上帶的風(fēng)扇（FN）冷卻的。對于內(nèi)置冷干機的空壓機，它還配有冷凍系統(tǒng)（見圖2-1中右上部分），對壓縮空氣進行冷凍，使其壓力露點不高于2℃，再排出機器。冷凍系統(tǒng)的工作原理與空調(diào)類似。

３． 電氣控制系統(tǒng)

　　空氣壓力將油從油氣分離器中壓出，流經(jīng)油冷卻器（Co）和油過濾器（OF），zui終到達(dá)壓縮機主機及其潤滑點。

（5）每運行8000小時更換油氣分離器。

（4）每運行4000小時更換油、空氣過濾器、油過濾器；

　　其實故障的原因就是因為空氣中的一部分污物被帶入油中，再通過油路循環(huán)進入了油過濾器中，造成油過濾的阻力較大。油的運動動力來自油氣分離器的氣壓，當(dāng)加載時，由于氣壓較大，油可以克服過濾器中的油阻到達(dá)主機，因此加載時主機溫升范圍比較正常。但卸載時，由于氣壓較小，油克服不了阻力無法到達(dá)主機，自然起不到冷卻的作用。只是由于油冷卻器未到更換周期，所以起初并未引起懷疑。

４． 維護和保養(yǎng)

　　通過對該機加載/卸載控制過程進行分析（如圖2-1），我們發(fā)現(xiàn)，其主要機理是通過控制一個電磁閥（Y1）閥芯的上下動作，將壓縮氣體分別導(dǎo)入進氣閥（IV）的活塞室（UA）或通過打開UV閥排出機體（此時UA中的壓縮氣體從Y1的上端小孔排出），從而使主機處于加載或卸載狀態(tài)。為此，我們先對控制電磁閥的繼電器的觸點進行檢查，看是否因觸點粘住致使電磁閥總處于得電狀態(tài)。排除這一可能后，我們將電磁閥拆開，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部小彈簧因污垢嚴(yán)重?zé)o法恢復(fù)，致使閥芯不能向下運動，從而引起主機只加載不卸載。清理后重新組裝電磁閥，開機檢查故障排除。

　　我們首先排除了安全閥的問題。接著對zui小壓力閥（VP）進行了檢查，懷疑其開啟壓力過大造成油氣分離器內(nèi)部壓力過大，但檢查結(jié)果未見異常。zui終確定為油氣分離器的濾芯因部分堵塞造成流經(jīng)該濾芯的壓縮氣體壓力損失過大，外部壓力與內(nèi)部壓力壓差大，因此當(dāng)與內(nèi)部壓力相通的安全閥動作后，與外部壓力相通的壓力傳感器（6）仍顯示正常值。將油氣分離器的濾芯更換，故障消除。

　　空氣吸入過濾器（AF）后，通過進氣閥（IV）進入壓縮機主機（E）內(nèi)，經(jīng)過壓縮進入油氣分離器（AR）去除壓縮空氣中油分，后經(jīng)過zui小壓力閥（VP）、空氣冷卻器（Ca）排向排氣管（AV）。

　　該機由于具備自動監(jiān)測的功能，其維護工作較為簡單。通過一年的實踐，我們將Atlas螺桿式空壓機主要的日常維護工作總結(jié)為以下幾點：

（3）每隔3個月，檢查一下皮帶松緊狀態(tài)，調(diào)整張緊輪位置；

[維修實例2]1#機因壓力過高造成自動停機。

（4）遙控功能；通過改變控制狀態(tài)選擇器的編碼，可以實現(xiàn)遙控功能，包括遙控開停機，加載/卸載，并將運行狀態(tài)及故障報警信號輸出給外界。

[維修實例3] 2#機開機后不久，安全閥動作，而此時壓力顯示為正常值。

（3）冷卻系統(tǒng)及冷凝水排放系統(tǒng)

　　螺桿式空壓機就是通過陰陽兩轉(zhuǎn)子的相互嚙合達(dá)到壓縮氣體的目的。下面通過轉(zhuǎn)子上一對相互嚙合的螺旋齒的一個工作循環(huán)為例，對其工作原理進行簡要說明。在轉(zhuǎn)子的吸氣端，隨著嚙合的螺旋齒逐漸脫開，在兩齒之間形成了一段容積逐漸在擴大的空腔（簡稱齒間空腔），將外界氣體不斷吸入，直至這對螺旋齒再度嚙合，從而完成了吸氣的過程。當(dāng)該段齒間空腔隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動軸向運行到排氣端時，由于排氣口設(shè)置在一個較小的空間，在與排氣口相通之前兩螺旋齒的不斷嚙合逐漸減小了這段齒間空腔的容積，從而達(dá)到了壓縮氣體的目的，完成了氣體壓縮的過程。zui終這段齒間空腔與排氣口相通，壓縮氣體排出機體，完成一個工作循環(huán)。

（3）監(jiān)測易損件的工作狀態(tài)；通過設(shè)定油、油過濾器、油氣分離器、空氣過濾器的更換周期，當(dāng)超過設(shè)定值后，相關(guān)信息會顯示在控制面板上，以警告操作者更換所顯示的零件。

主機是螺桿機的核心部件，任何品牌的螺桿機其主機結(jié)構(gòu)和工作機理都是相近的。

　　Atlas螺桿空壓機整機的系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計得非常簡單合理，如圖2-1所示可分為三個部分：

　　在壓縮空氣排放口之前還裝有一個氣水分離器（MT），分離器上裝有自動排污閥（Da）和手動排污閥（Dm1），以便在壓縮機運行中自動排放冷凝水或在壓縮機停機后手動排放冷凝水。

（2）保護壓縮機；實時檢測壓縮機主機出口的溫度，如果溫度超過設(shè)定值時，壓縮機將停機，并顯示在控制面板上。當(dāng)壓縮機主電機過載時壓縮機也會停機報警。

圖1-1 螺桿式空壓機主機中的螺旋形轉(zhuǎn)子

　　我們開機觀察，發(fā)現(xiàn)該機只加載不卸載，致使油氣分離器內(nèi)壓力過高引起安全閥開啟，同時系統(tǒng)檢測到壓力超過設(shè)置值，自動停機。

２． Atlas螺桿式空壓機整機的系統(tǒng)構(gòu)成

　　我們首先對油冷卻器冷卻效果不佳造成溫升過快的可能進行了排除。通過進一步對顯示屏相關(guān)參數(shù)的觀察，發(fā)現(xiàn)主機加載時，溫度上升范圍正常，而卸載時，溫度在經(jīng)過短暫的降溫環(huán)節(jié)后急劇攀升，并且注意到卸載時油冷卻器出冷風(fēng)，這說明油在卸載時并未進入冷卻器。我們判斷故障很可能是由于油路不暢造成。首先我們將懷疑的重點放在了油路的旁通閥上，因為旁通閥是切換油路進入油冷卻器的*開關(guān)。在廠家的指導(dǎo)下我們將旁通閥拆開，將其中的彈簧和閥芯位置交換，致使旁通閥處于長開狀態(tài)（即不論油溫是否超過40，都要求油必須經(jīng)過油冷卻器冷卻后方可進入主機）。重新開機，結(jié)果故障仍然存在。我們只得對油路的其它元器件進行排查，經(jīng)過反復(fù)查找，zui后將懷疑的重點放在了油過濾器上，為此我們更換了一個新的油過濾器，經(jīng)開機運行，故障果然得以排除。

（1）每天查看顯示屏上的信息，檢查機器的加載、卸載時間間隔，出口溫度，噪音以及是否有其它提示。

　　在螺桿式空壓機的主機中，平行配置著一對相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子，根據(jù)轉(zhuǎn)子截面形狀的不同，區(qū)分為陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子，如圖1-1所示。一般陽轉(zhuǎn)子與原動機相連，陽轉(zhuǎn)子帶動陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。也有的情況下，兩轉(zhuǎn)子之間并不接觸（如無油螺桿機），而是通過一對同步齒輪的配合實現(xiàn)兩轉(zhuǎn)子的嚙合。在主機機體的左右兩端，分別設(shè)置了一定形狀和大小的孔口，作為吸氣口和排氣口。

[維修實例1] 1#機屏幕顯示因壓縮機機頭出口溫度達(dá)到111℃，超過110℃的設(shè)定值，引起自動停機。而據(jù)我們平時的觀察，正常情況下該機的工作溫度在80℃以下。

　　噴油系統(tǒng)上裝有一個旁通閥（BV）。當(dāng)油溫低于40℃時，油不經(jīng)冷卻器直接進入機體。當(dāng)油溫超過55℃時，該閥關(guān)閉使所有的油通過油冷卻器冷卻后再進入主機。