?1 引言


??螺桿(Screw)壓縮機(jī)(compressor)是一種容積式壓縮機(jī)，具有可靠 性高、操作控制維護(hù)方便以及動(dòng)力平衡性好等獨(dú)特的 優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于空調(diào)制冷、石油化工和空氣動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域。昆山空壓機(jī)維修工作時(shí)，空氣經(jīng)過自潔式空氣過濾器被吸入，通過PLC自動(dòng)清洗過濾器，空氣在經(jīng)過進(jìn)口導(dǎo)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)后進(jìn)入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻(水走管內(nèi)，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進(jìn)入二級壓縮系統(tǒng)壓縮機(jī)組中通過(tōng guò)植入變頻器（Variable-frequency Drive)控 制電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式，可以實(shí)現(xiàn)對壓縮機(jī)排氣量的 調(diào)節(jié)，從而使螺桿壓縮機(jī)性能更加優(yōu)越。螺桿壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，向壓縮腔中噴入適量的潤滑油，可以在轉(zhuǎn)子之間形成良好的油膜，及時(shí)有效降低轉(zhuǎn)子之間的摩擦、冷卻和密封(seal)壓縮氣體。但噴入的潤滑油使壓縮機(jī)腔摩擦增大、粘性剪切和攪拌耗功以及吸氣預(yù)熱等方面的損失，增加了壓縮機(jī)的功耗，使壓縮機(jī)性能受到影響(influence) 。因此從理論上分析(Analyse)，壓縮機(jī)應(yīng)該具有最佳噴油量。另外，壓縮氣體的相對泄漏量隨著壓縮機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn) 速的變化而變化，同樣影響壓縮機(jī)的性能。國內(nèi)外對變頻螺桿壓縮機(jī)的研究（research)主要集中在螺桿壓縮機(jī)自身型線設(shè)計(jì)(design)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能改善、工作過程和壓縮機(jī)系統(tǒng)研究中 。而對螺桿壓縮機(jī)油路系統(tǒng)的研究也主要集中在內(nèi)部泄漏、冷卻 系統(tǒng)和噴油參數(shù)等對壓縮機(jī)熱力性能的影響 。本文通過改變噴入壓縮機(jī)的油量以及噴油螺桿空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率(frequency)，由試驗(yàn)得到了壓縮機(jī)熱力性能隨之變化的規(guī)律，為壓縮機(jī)更加高效（指效能高的）節(jié)能的運(yùn)行提供研究基礎(chǔ)。


??2 試驗(yàn)系統(tǒng)(system)


??噴油量對變頻螺桿空壓機(jī)性能影響的試驗(yàn)(test)系統(tǒng)(system)流程圖如。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中水或其它液體當(dāng)作活塞來壓縮氣體，然后將氣體排出。空氣通過吸氣過濾器處理之后經(jīng)過吸氣截止閥進(jìn)入壓縮機(jī)，噴油孔噴入的潤滑油與空氣混合成油氣混合物被壓縮后，經(jīng)過排氣截止閥進(jìn)入油氣分離器；混合物分離后，氣體經(jīng)過氣體冷卻器后再通過標(biāo)準(zhǔn)(biāo zhǔn)噴嘴流量計(jì)后排入到大氣中；而潤滑油經(jīng)油氣分離器分離后通過油冷卻器和油濾清器后再次噴入壓縮機(jī)中循環(huán)使用。油氣分離器二次回油則經(jīng)過回油管直接引回壓縮機(jī)吸氣腔。壓縮機(jī)采用壓差噴油系統(tǒng)，噴油孔口處與排 氣口之間的壓力(pressure)差值是維持油路系統(tǒng)潤滑油循環(huán) 的推動(dòng)力，離心風(fēng)機(jī)安裝(installation)在油冷卻器與空氣冷卻 器之間對潤滑油和壓縮空氣進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷降溫。通過主變頻器可以對壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)， 副變頻器可以控制離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，而通過針型閥 門可以手動(dòng)改變噴油量。排氣口的傳感器(transducer)可以監(jiān) 測排氣壓力與排氣溫度，容積流量通過標(biāo)準(zhǔn)噴嘴 流量計(jì)測出，采用功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少）測量儀可以測出壓縮機(jī)輸 入功率，所有數(shù)據(jù)（data)的采集處理最終通過組態(tài)王軟 件
　?。↘ing View） 完成。試驗(yàn)用變頻噴油螺桿空氣(Basin air) 壓縮機(jī)吸氣壓力為大氣壓力，額定排氣壓力為0.8 MPa，額定轉(zhuǎn)速(Rotating speed)為3000 r/min，額定排氣量為13.5 m3/min。


??3 試驗(yàn)結(jié)果與分析


??調(diào)節(jié)(adjust)油量調(diào)節(jié)閥，測量恒定轉(zhuǎn)速和排氣壓力 下，噴油量不同時(shí)壓縮(compression)機(jī)的熱力性能(property)。昆山空壓機(jī)維修工作時(shí)，空氣經(jīng)過自潔式空氣過濾器被吸入，通過PLC自動(dòng)清洗過濾器，空氣在經(jīng)過進(jìn)口導(dǎo)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)后進(jìn)入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻(水走管內(nèi)，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進(jìn)入二級壓縮系統(tǒng)例如排氣 壓力為0.8 MPa，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為2600 r/min時(shí)改變噴 油量，可以得到不同噴油量下壓縮機(jī)的熱力性能 參數(shù)，從而得到噴油量對壓縮機(jī)熱力性能的影響； 調(diào)節(jié)主變頻器使壓縮機(jī)分別運(yùn)行在高、中、低3種不同轉(zhuǎn)速下，測量噴油量恒定時(shí)壓縮機(jī)的性能參數(shù)，即測量壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速分別為 3000 r/min 與 2800 r/min
　?。ǜ咿D(zhuǎn)速）、2400 r/min與2200 r/min
　　（中轉(zhuǎn)速）、1200 r/min和1000 r/min
　?。ǖ娃D(zhuǎn)速） 時(shí)，額定排氣壓力下壓縮機(jī)的容積流量和輸入功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少），從而得到恒定噴油量下轉(zhuǎn)速對壓縮機(jī)熱力性能的影響。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。


3.1 噴油量對熱力性能的影響


? 排氣(Exhaust)溫度是衡量壓縮機(jī)運(yùn)行安全性的性能(property)指標(biāo)，可知轉(zhuǎn)速恒定時(shí)排氣溫度隨噴油量的增大逐漸減小，轉(zhuǎn)速越高，噴油降溫(Cooling)效果越明顯。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。這是因?yàn)殡S著噴油量的增大，潤滑油與空氣在壓縮腔的換熱量增大，進(jìn)而降低了排氣溫度。轉(zhuǎn)速越高，隨著噴油量的增大，潤滑油在壓縮腔內(nèi)所形成的換熱油膜越均勻，換熱效果越好。還可以看出，同一噴油量時(shí)，轉(zhuǎn)速越高，壓縮機(jī)的排氣溫度越高。這是因?yàn)閴嚎s機(jī)轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)子之間的摩擦越大，壓縮空氣與潤滑油換熱時(shí)間越短，在噴油溫度不變的情況下，換熱效果在低轉(zhuǎn)速時(shí)相對更充分。


3.2 轉(zhuǎn)速對熱力性能的影響


? 噴油量恒定時(shí)壓縮(compression)機(jī)(compressor)排氣溫度（temperature)隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。隨著壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加(increase)，轉(zhuǎn)子之間的"嚙合（niè hé） "摩擦逐漸增大，壓縮空氣(Basin air)與潤滑油換熱時(shí)間縮短，噴油量與噴油溫度不變的情況下排氣溫度逐漸升高，噴油量越少，壓縮機(jī)排氣溫度的均值也就越高。應(yīng)該注意的是當(dāng)噴油量為 27 L/min 時(shí)壓縮機(jī)的排氣溫度最高已達(dá) 380 K（107℃），溫度過高會降低潤滑油的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生碳化現(xiàn)象；當(dāng)噴油量為93 L/min時(shí)，排氣溫度最低已至310 K
　　（37 ℃），溫度（temperature)低于該工況露點(diǎn)溫度時(shí)會出現(xiàn)冷凝水，使?jié)櫥?lubricating)油發(fā)生乳化現(xiàn)象。這兩種極端工況，在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)要盡量避 免。


??4 結(jié)論


（1） 通過搭建變頻噴油螺桿(Screw)空壓機(jī)(compressor)系統(tǒng)試驗(yàn)臺，研究了壓縮機(jī)(compressor)轉(zhuǎn)速和噴油量對壓縮機(jī)熱力性 能的影響，得到了排氣溫度（temperature)、容積流量和比功率 隨之變化的一般規(guī)律。


（2） 噴油量恒定時(shí)，排氣溫度隨轉(zhuǎn)速的增加線性增加，噴油量越小，排氣溫度的均值越高；
容積流量(單位:立方米每秒)和比功率均隨轉(zhuǎn)速的增加線性增大，二者變化速度不同導(dǎo)致比功率變化趨勢也不相同。


（3） 轉(zhuǎn)速恒定情況下，排氣溫度隨噴油量增大逐漸下降(descend)，轉(zhuǎn)速越高，噴油降溫效果(xiàoguǒ)越明顯；
容積流量隨噴油量增大逐漸增加，但是增大的速 度逐漸減??；輸入功率在低轉(zhuǎn)速工況下隨噴油量 增大逐漸減?。槐裙β孰S噴油量增大逐漸減小， 轉(zhuǎn)速越低，減小的速度越快。


（4） 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，額定排氣壓力(pressure)下壓縮機(jī) 在不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)最佳噴油量隨轉(zhuǎn)速變化的擬合 曲線；實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該在壓縮機(jī)油路系統(tǒng)中安裝油量調(diào)節(jié)裝置(Apparatus)控制（control)壓縮機(jī)的噴油量。