第一節(jié) 產品定義、性能及應用特點

1、定義及性能

中高壓單螺桿壓縮機是單螺桿壓縮機的一種，可分為水冷和風冷兩種，氣缸的潤滑方式分有油、無油潤滑。安裝形式可分為有基礎、撬裝、車載式三類。機組由壓縮機主機、電機、聯(lián)軸器、管路系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、電氣設備和輔助設備組成。

中高壓單螺桿壓縮機具有結構簡單、運轉平穩(wěn)、噪音低、操作方便、安全可靠等特點。并具有壓縮機水壓低可先報警后自動停機；壓縮機超壓，可先報警后自動停機；壓縮機油壓低，可先報警后自動停機。

2、應用

中高壓單螺桿壓縮機產品廣泛適用于氣體工業(yè)工藝流程中的增壓、穩(wěn)壓、動力及吹掃，例如用于制氮系統(tǒng)中的高純氮氣增壓，制氧系統(tǒng)中氧氣充瓶，為大、小型吹瓶機組提供氣源，另外中高壓單螺桿壓縮機也可為電廠、食品 行業(yè) 、醫(yī)藥及實驗 研究 單位提供穩(wěn)定的動力源。

第二節(jié) 發(fā)展歷程

20世紀30年代，瑞典工程師Alf Lysholm在對燃氣輪機進行 研究 時，希望找到一種作回轉運動的壓縮機，要求其轉速比活塞壓縮機高得多，以便可由燃氣輪機直接驅動，并且不會發(fā)生喘振。為了達到上述目標，他發(fā)明了螺桿壓縮機。在理論上，螺桿壓縮機具有他所需要的特點，但由于必須具有非常大的排氣量，才能滿足燃氣輪機工作的要求，螺桿壓縮機并沒有在此領域獲得應用。盡管如此，Alf Lysholm及其所在的瑞典SRM公司，對螺桿壓縮機在其它領域的應用，繼續(xù)進行了深入的 研究 。

國內則于1965年開始研制螺桿空氣壓縮機，70年上海壓縮機廠研制成功中國第一臺螺桿機銑床，其銑削螺桿的直徑在當時世界上牌領先地位。隨后隨著市場對空壓機性能要求的細化，出現(xiàn)了中高壓單螺桿壓縮機，其主要用于工業(yè)增壓、穩(wěn)壓、吹掃等。

對于中高壓單螺桿壓縮機，自半世紀前問世以來，一直被公認是一種力學性能最佳的機型，但是由于加工難度以及國外技術保密，國內一直未能較好地實現(xiàn)該機型應有的性能。至2005年12月底，國內具有單螺桿空氣壓縮機生產許可證（或者已有生產資格）的有8家。相信隨著國內技術與科研人員對單螺桿壓縮機 研究 的深入，以及國內加工能力的提升，在未來3－5年內單螺桿壓縮機會有長足的發(fā)展，將會搶占一部分往復與雙螺桿壓縮機的市場。

第三節(jié) 產品技術發(fā)展現(xiàn)狀

一、存在問題和難題

1、運動部件較多

中高壓單螺桿壓縮機有三個旋轉軸，而且螺桿和行星齒輪的剛性相差較大，運動中易變形不均勻，因而相互嚙合精度難以保證，所以容積效率較低。在目前市場上銷售的中高壓單螺桿壓縮機中行星齒輪均采用非金屬材料，耐磨性較差，在高速工作過程中，由于磨損較大，造成內泄漏增大，因而工作一段時間后流量有較大衰減，一般經(jīng)過3000至4000小時的運轉后，流量平均衰減5~10％。所以中高壓單螺桿壓縮機在工業(yè)應用中的經(jīng)濟性極差。加上變形的不均勻引起的嚙合精度難以保證還會造成整機設備的機械穩(wěn)定性降低，因而故障率高，維修率高，進一步限制了它的使用范圍。

2、行星齒輪的材料有待進一步改善

行星齒輪作為中高壓單螺桿壓縮機的核心部件之一，其主要作用是起密封作用。如果選用鋼制的行星齒輪，由于鋼材膨脹系數(shù)大，膨脹量大，所以必須在行星齒輪與螺桿間留較大的間隙，不但泄漏多，效率低，而且容易咬死造成重大故障；如果采用復合材料，雖然可以解決上述問題，但由于目前的復合材料強度低，耐磨性差，在運轉過程中的剪切力和機械磨擦的作用下，不僅很快就會損壞，造成內部泄漏增大，效率下降，而且維修頻繁，增大維護人員勞動強度和維修成本。

3、螺桿型線有待進一步的優(yōu)化。

由于以上兩個問題的存在而且在可以預見的未來也沒有很好的解決辦法，從而限制了單螺桿空壓機的推廣。所以科研機構和各大型空壓機制造企業(yè)在中高壓單螺桿型線的 研究 上的投入不大，也一直沒有取得較大的進展。如何找到最佳的螺桿型線是大規(guī)模推廣前的又一項重大工作。但由于市場前景較差，各主要廠家的投入也不大，所以短期內也難以有根本性的提高。

二、技術最新進展

目前世界上最大排量（42.8m3/min）的單螺桿壓縮機已在順德正力精密機械有限公司批量生產。在此之前，單螺桿壓縮機只有美、日等少數(shù)幾個國家能生產，且最大排量僅為32m3/min。近年來，正力加大了產品結構調整力度，不斷優(yōu)化整合技術資源，研發(fā)目標緊盯市場需求，在國內首先突破了單螺桿壓縮機關鍵技術，此后又發(fā)明了成倍提高壓縮機壽命的新齒廓，以及進一步延長壓縮機壽命且大幅降低能耗的技術，并獲得了中、美等國的發(fā)明專利，使中國的單螺桿壓縮機技術躋身世界領先水平。

另外為了進一步降低單螺桿壓縮機的能耗， 研究 者把原來在距螺桿旋轉中心較遠（靜面矩較大）的部位完成的高壓區(qū)段的壓縮與排氣過程，轉移到距螺桿旋轉中心較近（靜面矩較?。┑牟课煌瓿?，將螺桿高壓段的直徑減小。這樣大大降低了其工作時產生的能耗。

三、關鍵設備

1、主機星輪片

單螺桿空壓機在90年代初期采用“酚醛樹脂”材質作為星輪片，但在使用中效果不太理想，特別是在空壓機初運行的磨合期間星輪片易磨損或松動。針對于這一現(xiàn)象，采取技術改進，選用PEEK材質作為星輪片材質，在目前此材質的使用情況來看，一般運轉30000h后才可能出現(xiàn)星輪片磨損的現(xiàn)象。

2、控制系統(tǒng)

中高壓單螺桿壓縮機電氣控制系統(tǒng)隨著科技和自動化的發(fā)展也在不斷改進和完善，目前空壓機可根據(jù)用戶的需求實行遠程監(jiān)測和控制，也可以采用變頻調速控制，變頻控制只是在初期資金投入時偏大，但在運行中電氣及設備本體的節(jié)能效果顯著，使用單位可以根據(jù)本單位的具體情況對設備進行選型。

四、現(xiàn)有專利成果及應用

1、正力精工“大排量單螺桿空氣壓縮機”獲得了中、美等國的發(fā)明專利，并獲得合肥通用機械產品認證中心批準，成為國內首批獲得通用機械產品認證（GC認證）的企業(yè)之一。目前以該發(fā)明專利設計的大排量單螺桿空氣壓縮機已經(jīng)投入生產當中。

2、南京尚愛機電有限公司研制成功“多邊形筒狀直流閥”并申請了國家專利。該直流閥突破了技術難關，其閥片采用瑞典不銹鋼帶制成。氣閥的壽命可超過10000小時。該項技術經(jīng)“國家壓縮機制冷設備質量監(jiān)督中心”抽樣檢測及用戶使用證明，各項技術性能及可靠性、耐久性，在同類產品中處于世界領先水平，被稱為“精品中的極品”。尚愛專利“多邊形筒狀直流閥”與“節(jié)能型往復活塞空氣壓縮機”被南京市科學技術局認定為高新技術產品，同時公司被認定為南京市高新技術企業(yè)。

第四節(jié) 產品工藝特點或流程

中高壓單螺桿壓縮機按其工藝流程可分為氣路系統(tǒng)、油路系統(tǒng)和電氣單元。

1、氣路系統(tǒng)

氣路工藝流程為大氣經(jīng)過過濾后由卸荷閥進入壓縮腔，與潤滑油結合并進行壓縮，與油結合的壓縮氣體經(jīng)過止回閥進入油氣分離桶、油氣分離器、水冷卻器、氣水分離器，出空壓機后經(jīng)儲氣罐、精密過濾器、冷凍式干燥機（以下簡稱冷干機）進入廠區(qū)壓縮空氣管網(wǎng)。

2、油路系統(tǒng)

油路包括油管、油箱、冷卻器、油濾清器、斷油閥和溫控閥等。當空壓機起動時，空壓機內部接近于全密封狀態(tài)，油路首先建立起壓力，在壓力的作用下，對主機工作腔噴油，對設備進行潤滑的同時起到冷卻、密封和降低噪聲的作用。

3、控制系統(tǒng)

在電氣控制方面根據(jù)客戶的不同需求可以采用PLC或變頻器自動控制，公司采用PLC編程自動控制。每臺設備自帶監(jiān)控裝置，可實時顯示相關工況參數(shù)、運行況態(tài)及故障指示，具有超壓保護、超溫保護、電動機過載保護、斷水保護、斷相及相序保護、油濾氣濾堵塞保護的基本功能和超溫保護、過載保護互鎖功能。并利用PLC輸出端口聯(lián)接中央控制室施行遠程控制和網(wǎng)上監(jiān)控，在沒備本體可調節(jié)轉換本機控制／遠程控制。空壓機站內不用設置崗位工，只需每天進行一次巡檢。

第五節(jié) 國內外技術未來發(fā)展趨勢 分析

隨著新技術的發(fā)展、新型氣體密封、磁力軸承和無潤滑聯(lián)軸器的出現(xiàn)，中高壓螺桿壓縮機的技術發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為：不斷開發(fā)高壓和小流量產品；進一步 研究 三元流動理論，將其應用到葉輪和葉片擴壓器等元件的設計中，以期達到高效機組；低噪聲化，采用噪聲防護以改善操作環(huán)境。

另外螺桿精度的提高也是未來 行業(yè) 技術的重點方向。當螺桿精度不高時，星輪的運轉是不平穩(wěn)的，由此所產生的慣性力作用于星輪齒面，產生較大的接觸應力，從而造成星輪過快磨損。因此在用滾齒機加工螺桿時，應利用專用的高精度專機，而螺桿設計、螺桿加工專機的技術改進將有助于提高其加工精度。

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