雙螺桿壓縮機(jī)常見(jiàn)故障分析及處理

羅玉林，郭貝貝，軒露

（1.五邑大學(xué)智能制造學(xué)部，廣東 江門(mén) 529020；2.湖北省工業(yè)自動(dòng)化技師學(xué)院，湖北 石首 434499）

雙螺桿壓縮機(jī)目前被眾多學(xué)者所研究，通常被稱(chēng)為螺桿壓縮機(jī)，和其他類(lèi)型壓縮機(jī)相比，其是一種比較新穎的容積式壓縮機(jī)。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好及操作維修方便等，被大范圍使用在制冷行業(yè)、空氣動(dòng)力、石油化工、建筑、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。雙螺桿壓縮機(jī)作為各大中型公司中重要的動(dòng)力輸出機(jī)械裝置，其運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的好壞將直接影響公司的生產(chǎn)狀況。如果螺桿壓縮機(jī)在維護(hù)維修方面出現(xiàn)問(wèn)題，其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)發(fā)生各種故障和異?，F(xiàn)象，這樣會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)組的使用壽命以及公司的生產(chǎn)效率造成嚴(yán)重的影響。

1 雙螺桿壓縮機(jī)的簡(jiǎn)介

1.1 雙螺桿壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

雙螺桿壓縮機(jī)是由一對(duì)相互嚙合的陰陽(yáng)螺桿平行地放置在“∞”型殼體中。其中，陽(yáng)螺桿是指在節(jié)圓外具有凸齒的轉(zhuǎn)子；陰螺桿是指在節(jié)圓內(nèi)具有凹齒的轉(zhuǎn)子。一般在壓縮機(jī)殼體的吸、排氣兩端面處，會(huì)分別布置大小合適且形狀適宜的孔口，一個(gè)用作吸氣，另一個(gè)用作排氣。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 雙螺桿壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

1.2 雙螺桿壓縮機(jī)的工作原理

雙螺桿壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，一般要經(jīng)過(guò)吸氣、壓縮和排氣三個(gè)循環(huán)過(guò)程。其工作原理是：兩個(gè)相互嚙合的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子根據(jù)設(shè)定的傳動(dòng)比在殼體內(nèi)以相反的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)子的不停轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而達(dá)到縮小工作空間的目的，最終會(huì)對(duì)吸入的氣體或氣液混合體進(jìn)行壓縮。當(dāng)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)子齒的一端從彼此嚙合到相互脫離嚙合，就產(chǎn)生了型的齒間容積。

隨著齒距容積的不斷增大，齒間容積也逐漸增大，當(dāng)達(dá)到最大值時(shí)，吸氣過(guò)程結(jié)束。達(dá)到壓縮過(guò)程時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)子的繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，螺桿轉(zhuǎn)子齒繼續(xù)嚙合，此時(shí)，工作容積逐漸減小，齒間容積里的氣體也會(huì)相應(yīng)減小，使氣體壓強(qiáng)增大，這就實(shí)現(xiàn)了氣體的壓縮。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，雙螺桿壓縮機(jī)依次完成吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過(guò)程。

1.3 雙螺桿壓縮機(jī)的分類(lèi)

雙螺桿壓縮機(jī)的分類(lèi)方法有多種。其中，按運(yùn)行方式不同可以分為無(wú)油壓縮機(jī)和噴油壓縮機(jī)；按被壓縮氣體的種類(lèi)和用途不同可以分為空氣壓縮機(jī)、制冷壓縮機(jī)和工藝壓縮機(jī)；按結(jié)構(gòu)形式不同又可以分為移動(dòng)式和固定式、開(kāi)啟式和封閉式等。常見(jiàn)的分類(lèi)方法如圖2所示。

圖2 雙螺桿壓縮機(jī)的分類(lèi)

1.4 雙螺桿壓縮機(jī)的特點(diǎn)

（1）雙螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。雙螺桿壓縮機(jī)是一種通過(guò)改變工作容積來(lái)實(shí)現(xiàn)的容積式壓縮機(jī)，同時(shí)，具有往復(fù)式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：第一，可靠性高。螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要工作零部件較少，沒(méi)有像氣閥、活塞等容易磨損的零部件，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠度高，運(yùn)行時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)4～8萬(wàn)個(gè)小時(shí)。第二，動(dòng)力平衡性好。螺桿壓縮機(jī)所受的慣性力都是平衡的，整個(gè)機(jī)組運(yùn)行比較穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且它的體積小、重量輕、放置需要的空間少。第三，運(yùn)行速度快。雙螺桿壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，它的齒頂線速度很大，每分鐘轉(zhuǎn)速可高達(dá)一萬(wàn)轉(zhuǎn)，和其他類(lèi)型的壓縮機(jī)相比，它的排氣脈沖也相對(duì)較低。第四，適應(yīng)性強(qiáng)。螺桿壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，不管排氣量大還是排氣量小，它都能保持較高的工作效率，能夠在復(fù)雜的環(huán)境下運(yùn)行。第五，單級(jí)壓力高。螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面間存在間隙，對(duì)吸入的氣體或液體有很好的耐沖擊性，在相同的壓力下，螺桿壓縮機(jī)的排氣溫度比活塞式壓縮機(jī)要低。

（2）雙螺桿壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)。第一，造價(jià)貴。雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面是空間曲面，加工這種齒面需要用到特制的刀具和專(zhuān)用的機(jī)械加工設(shè)備，加工難度大，制造成本高。第二，不適用于高壓環(huán)境。雙螺桿壓縮機(jī)在高壓環(huán)境下工作時(shí)，隨著環(huán)境壓力的不斷增大，轉(zhuǎn)子和軸承也會(huì)逐漸磨損，這樣就會(huì)使轉(zhuǎn)子的剛度大大降低，也會(huì)影響其他構(gòu)件的使用壽命。通常情況下，雙螺桿壓縮機(jī)需在排氣壓力不高于1.6MPa的環(huán)境下使用。第三，只適用于排氣量大的情況。當(dāng)吸入的氣體進(jìn)入陰陽(yáng)螺桿轉(zhuǎn)子的齒間容積時(shí)，齒間間隙會(huì)對(duì)氣體進(jìn)行密封和壓縮，所以雙螺桿壓縮機(jī)在容積流量大于2m3/min的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)才會(huì)平穩(wěn)。第四，噪聲大。在運(yùn)行過(guò)程中，雙螺桿壓縮機(jī)會(huì)進(jìn)行吸氣、排氣過(guò)程，氣體循環(huán)往復(fù)地高速通過(guò)吸、排氣孔口，這樣就使整個(gè)機(jī)組產(chǎn)生較大的噪聲，影響周?chē)h(huán)境。

2 雙螺桿壓縮機(jī)的常見(jiàn)故障分析

表1 雙螺桿壓縮機(jī)常見(jiàn)故障及原因分析

表2 雙螺桿壓縮機(jī)常見(jiàn)故障對(duì)應(yīng)的處理方法

雙螺桿壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作零部件較少等特點(diǎn)，其主要由一對(duì)相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子、機(jī)體、軸承及軸封、密封裝置和同步齒輪等組成。雙螺桿壓縮機(jī)在工作過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的故障及原因分析如表1所示。

3 雙螺桿壓縮機(jī)常見(jiàn)故障的處理方法

通過(guò)對(duì)雙螺桿壓縮機(jī)的常見(jiàn)故障及原因分析，給出如下相對(duì)應(yīng)的處理方法，如表2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

雙螺桿壓縮機(jī)在許多企業(yè)中都得到了廣泛的使用，其運(yùn)行情況是否穩(wěn)定很關(guān)鍵。本文介紹了雙螺桿壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、分類(lèi)及優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)雙螺桿壓縮機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的故障及發(fā)生故障的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并針對(duì)各種故障分別列出了相對(duì)應(yīng)的處理方法，對(duì)雙螺桿壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、維護(hù)和保養(yǎng)具有可靠的參考價(jià)值。但同時(shí)也要不斷改進(jìn)整個(gè)機(jī)組的維護(hù)技術(shù)，完善相關(guān)保養(yǎng)制度，并及時(shí)檢查壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，做到提前預(yù)警。