第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點(diǎn)
1、定義及性能
中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)是單螺桿壓縮機(jī)的一種，可分為水冷和風(fēng)冷兩種，氣缸的潤(rùn)滑方式分有油、無(wú)油潤(rùn)滑。安裝形式可分為有基礎(chǔ)、撬裝、車(chē)載式三類。機(jī)組由壓縮機(jī)主機(jī)、電機(jī)、聯(lián)軸器、管路系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、電氣設(shè)備和輔助設(shè)備組成。
中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低、操作方便、安全可靠等特點(diǎn)。并具有壓縮機(jī)水壓低可先報(bào)警后自動(dòng)停機(jī)；壓縮機(jī)超壓，可先報(bào)警后自動(dòng)停機(jī)；壓縮機(jī)油壓低，可先報(bào)警后自動(dòng)停機(jī)。
2、應(yīng)用
中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)產(chǎn)品廣泛適用于氣體工業(yè)工藝流程中的增壓、穩(wěn)壓、動(dòng)力及吹掃，例如用于制氮系統(tǒng)中的高純氮?dú)庠鰤海蒲跸到y(tǒng)中氧氣充瓶，為大、小型吹瓶機(jī)組提供氣源，另外中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)也可為電廠、食品 行業(yè) 、醫(yī)藥及實(shí)驗(yàn) 研究 單位提供穩(wěn)定的動(dòng)力源。
第二節(jié) 發(fā)展歷程
20世紀(jì)30年代，瑞典工程師Alf Lysholm在對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行 研究 時(shí)，希望找到一種作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的壓縮機(jī)，要求其轉(zhuǎn)速比活塞壓縮機(jī)高得多，以便可由燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動(dòng)，并且不會(huì)發(fā)生喘振。為了達(dá)到上述目標(biāo)，他發(fā)明了螺桿壓縮機(jī)。在理論上，螺桿壓縮機(jī)具有他所需要的特點(diǎn)，但由于必須具有非常大的排氣量，才能滿足燃?xì)廨啓C(jī)工作的要求，螺桿壓縮機(jī)并沒(méi)有在此領(lǐng)域獲得應(yīng)用。盡管如此，Alf Lysholm及其所在的瑞典SRM公司，對(duì)螺桿壓縮機(jī)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用，繼續(xù)進(jìn)行了深入的 研究 。
國(guó)內(nèi)則于1965年開(kāi)始研制螺桿空氣壓縮機(jī)，70年上海壓縮機(jī)廠研制成功中國(guó)第一臺(tái)螺桿機(jī)銑床，其銑削螺桿的直徑在當(dāng)時(shí)世界上牌領(lǐng)先地位。隨后隨著市場(chǎng)對(duì)空壓機(jī)性能要求的細(xì)化，出現(xiàn)了中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)，其主要用于工業(yè)增壓、穩(wěn)壓、吹掃等。
對(duì)于中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)，自半世紀(jì)前問(wèn)世以來(lái)，一直被公認(rèn)是一種力學(xué)性能最佳的機(jī)型，但是由于加工難度以及國(guó)外技術(shù)保密，國(guó)內(nèi)一直未能較好地實(shí)現(xiàn)該機(jī)型應(yīng)有的性能。至2005年12月底，國(guó)內(nèi)具有單螺桿空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)許可證（或者已有生產(chǎn)資格）的有8家。相信隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)與科研人員對(duì)單螺桿壓縮機(jī) 研究 的深入，以及國(guó)內(nèi)加工能力的提升，在未來(lái)3－5年內(nèi)單螺桿壓縮機(jī)會(huì)有長(zhǎng)足的發(fā)展，將會(huì)搶占一部分往復(fù)與雙螺桿壓縮機(jī)的市場(chǎng)。
第三節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
一、存在問(wèn)題和難題
1、運(yùn)動(dòng)部件較多
中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)有三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，而且螺桿和行星齒輪的剛性相差較大，運(yùn)動(dòng)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(chǎng)上銷售的中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)中行星齒輪均采用非金屬材料，耐磨性較差，在高速工作過(guò)程中，由于磨損較大，造成內(nèi)泄漏增大，因而工作一段時(shí)間后流量有較大衰減，一般經(jīng)過(guò)3000至4000小時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)后，流量平均衰減5~10％。所以中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)在工業(yè)應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性極差。加上變形的不均勻引起的嚙合精度難以保證還會(huì)造成整機(jī)設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性降低，因而故障率高，維修率高，進(jìn)一步限制了它的使用范圍。
2、行星齒輪的材料有待進(jìn)一步改善
行星齒輪作為中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)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(fù)合材料，雖然可以解決上述問(wèn)題，但由于目前的復(fù)合材料強(qiáng)度低，耐磨性差，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的剪切力和機(jī)械磨擦的作用下，不僅很快就會(huì)損壞，造成內(nèi)部泄漏增大，效率下降，而且維修頻繁，增大維護(hù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度和維修成本。
3、螺桿型線有待進(jìn)一步的優(yōu)化。
由于以上兩個(gè)問(wèn)題的存在而且在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)也沒(méi)有很好的解決辦法，從而限制了單螺桿空壓機(jī)的推廣。所以科研機(jī)構(gòu)和各大型空壓機(jī)制造企業(yè)在中高壓?jiǎn)温輻U型線的 研究 上的投入不大，也一直沒(méi)有取得較大的進(jìn)展。如何找到最佳的螺桿型線是大規(guī)模推廣前的又一項(xiàng)重大工作。但由于市場(chǎng)前景較差，各主要廠家的投入也不大，所以短期內(nèi)也難以有根本性的提高。
二、技術(shù)最新進(jìn)展
目前世界上最大排量（42.8m3/min）的單螺桿壓縮機(jī)已在順德正力精密機(jī)械有限公司批量生產(chǎn)。在此之前，單螺桿壓縮機(jī)只有美、日等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能生產(chǎn)，且最大排量?jī)H為32m3/min。近年來(lái)，正力加大了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，不斷優(yōu)化整合技術(shù)資源，研發(fā)目標(biāo)緊盯市場(chǎng)需求，在國(guó)內(nèi)首先突破了單螺桿壓縮機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，此后又發(fā)明了成倍提高壓縮機(jī)壽命的新齒廓，以及進(jìn)一步延長(zhǎng)壓縮機(jī)壽命且大幅降低能耗的技術(shù)，并獲得了中、美等國(guó)的發(fā)明專利，使中國(guó)的單螺桿壓縮機(jī)技術(shù)躋身世界領(lǐng)先水平。
另外為了進(jìn)一步降低單螺桿壓縮機(jī)的能耗， 研究 者把原來(lái)在距螺桿旋轉(zhuǎn)中心較遠(yuǎn)（靜面矩較大）的部位完成的高壓區(qū)段的壓縮與排氣過(guò)程，轉(zhuǎn)移到距螺桿旋轉(zhuǎn)中心較近（靜面矩較小）的部位完成，將螺桿高壓段的直徑減小。這樣大大降低了其工作時(shí)產(chǎn)生的能耗。
三、關(guān)鍵設(shè)備
1、主機(jī)星輪片
單螺桿空壓機(jī)在90年代初期采用“酚醛樹(shù)脂”材質(zhì)作為星輪片，但在使用中效果不太理想，特別是在空壓機(jī)初運(yùn)行的磨合期間星輪片易磨損或松動(dòng)。針對(duì)于這一現(xiàn)象，采取技術(shù)改進(jìn)，選用PEEK材質(zhì)作為星輪片材質(zhì)，在目前此材質(zhì)的使用情況來(lái)看，一般運(yùn)轉(zhuǎn)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?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)電氣控制系統(tǒng)隨著科技和自動(dòng)化的發(fā)展也在不斷改進(jìn)和完善，目前空壓機(jī)可根據(jù)用戶的需求實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，也可以采用變頻調(diào)速控制，變頻控制只是在初期資金投入時(shí)偏大，但在運(yùn)行中電氣及設(shè)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(duì)設(shè)備進(jìn)行選型。
四、現(xiàn)有專利成果及應(yīng)用
1、正力精工“大排量單螺桿空氣壓縮機(jī)”獲得了中、美等國(guó)的發(fā)明專利，并獲得合肥通用機(jī)械產(chǎn)品認(rèn)證中心批準(zhǔn)，成為國(guó)內(nèi)首批獲得通用機(jī)械產(chǎn)品認(rèn)證（GC認(rèn)證）的企業(yè)之一。目前以該發(fā)明專利設(shè)計(jì)的大排量單螺桿空氣壓縮機(jī)已經(jīng)投入生產(chǎn)當(dāng)中。
2、南京尚愛(ài)機(jī)電有限公司研制成功“多邊形筒狀直流閥”并申請(qǐng)了國(guó)家專利。該直流閥突破了技術(shù)難關(guān)，其閥片采用瑞典不銹鋼帶制成。氣閥的壽命可超過(guò)10000小時(shí)。該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)“國(guó)家壓縮機(jī)制冷設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督中心”抽樣檢測(cè)及用戶使用證明，各項(xiàng)技術(shù)性能及可靠性、耐久性，在同類產(chǎn)品中處于世界領(lǐng)先水平，被稱為“精品中的極品”。尚愛(ài)專利“多邊形筒狀直流閥”與“節(jié)能型往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)”被南京市科學(xué)技術(shù)局認(rèn)定為高新技術(shù)產(chǎn)品，同時(shí)公司被認(rèn)定為南京市高新技術(shù)企業(yè)。
第四節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程
中高壓?jiǎn)温輻U壓縮機(jī)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(guò)過(guò)濾后由卸荷閥進(jìn)入壓縮腔，與潤(rùn)滑油結(jié)合并進(jìn)行壓縮，與油結(jié)合的壓縮氣體經(jīng)過(guò)止回閥進(jìn)入油氣分離桶、油氣分離器、水冷卻器、氣水分離器，出空壓機(jī)后經(jīng)儲(chǔ)氣罐、精密過(guò)濾器、冷凍式干燥機(jī)（以下簡(jiǎn)稱冷干機(jī)）進(jìn)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(dāng)空壓機(jī)起動(dòng)時(shí)，空壓機(jī)內(nèi)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(duì)主機(jī)工作腔噴油，對(duì)設(shè)備進(jìn)行潤(rùn)滑的同時(shí)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(dòng)控制，公司采用PLC編程自動(dòng)控制。每臺(tái)設(shè)備自帶監(jiān)控裝置，可實(shí)時(shí)顯示相關(guān)工況參數(shù)、運(yùn)行況態(tài)及故障指示，具有超壓保護(hù)、超溫保護(hù)、電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)、斷水保護(hù)、斷相及相序保護(hù)、油濾氣濾堵塞保護(hù)的基本功能和超溫保護(hù)、過(guò)載保護(hù)互鎖功能。并利用PLC輸出端口聯(lián)接中央控制室施行遠(yuǎn)程控制和網(wǎng)上監(jiān)控，在沒(méi)備本體可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換本機(jī)控制／遠(yuǎn)程控制?？諌簷C(jī)站內(nèi)不用設(shè)置崗位工，只需每天進(jìn)行一次巡檢。
第五節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 分析
隨著新技術(shù)的發(fā)展、新型氣體密封、磁力軸承和無(wú)潤(rùn)滑聯(lián)軸器的出現(xiàn)，中高壓螺桿壓縮機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為：不斷開(kāi)發(fā)高壓和小流量產(chǎn)品；進(jìn)一步 研究 三元流動(dòng)理論，將其應(yīng)用到葉輪和葉片擴(kuò)壓器等元件的設(shè)計(jì)中，以期達(dá)到高效機(jī)組；低噪聲化，采用噪聲防護(hù)以改善操作環(huán)境。
另外螺桿精度的提高也是未來(lái) 行業(yè) 技術(shù)的重點(diǎn)方向。當(dāng)螺桿精度不高時(shí)，星輪的運(yùn)轉(zhuǎn)是不平穩(wěn)的，由此所產(chǎn)生的慣性力作用于星輪齒面，產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，從而造成星輪過(guò)快磨損。因此在用滾齒機(jī)加工螺桿時(shí)，應(yīng)利用專用的高精度專機(jī)，而螺桿設(shè)計(jì)、螺桿加工專機(jī)的技術(shù)改進(jìn)將有助于提高其加工精度。
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