螺杆式压缩机的基本结构及工作原理

螺杆式压缩机是用途比较广泛的回转式压缩机，属于容积式压缩机的一种。它具有在较低压力下，流量幅度较宽的操作特性。在石油化工生产中，常常用于天然气集输，燃料气的增压、冷冻、压缩（丙烷/丁烷），放火炬气体压缩以及空气压缩等场合。螺杆式压缩机常用的有无油螺杆式压缩机和喷油螺杆式压缩机，无油螺杆式压缩机通常用在排气量为3~1000m3/min、排气压力小于1.0MPa情况下，喷油螺杆式压缩机通常用在排气量为5~100m3/min、排气压力小于1.7MPa情况下。

和往复式压缩机相比，螺杆式压缩机有以下特点：

1）结构简单，运动部件少，没有往复式压缩机需要经常维修的气阀、活塞环、填料密封等零部件，维护简单，费用较低，使用寿命较长；
2）减少或消除了气流脉动；
3）能适应压缩湿气体以及含有液滴的气体；
4）在有冷却润滑剂连续流动的情况下，允许的单级压力比要高得多（可高达20~30），并且排气温度较低；
5）由于不存在往复惯性力，可在高转数、高压比下工作，特别是喷油或喷液的螺杆式压缩机，由于压缩气体内冷效果好于往复式压缩机的外部冷却，因而功率利用充分；
6）转子型线复杂，加工要求高，不适于作高压压缩机用，特别是干式螺杆压缩机为了减少内部温度的上升，必须用增速齿轮提高其转数，因此机械损失大，运行中气流噪声较大。

01 螺杆式压缩机的分类和基本结构

螺杆式压缩机可分为干式（无油润滑）螺杆压缩机和湿式（喷油或喷液式）螺杆压缩机两类。干式（无油润滑）螺杆式压缩机为了保障转子间必不可少的间隙，通常采用同步齿轮。干式螺杆压缩机中阳转子（主动转子）靠同步齿轮带动阴转子（从动转子），转子啮合过程中互不接触，靠有一定间隙的一对螺杆高速旋转，达到密封气体和压缩气体的目的。干式螺杆压缩机的气缸上带有冷却水套，用来冷却被压缩的气体。其基本结构包括气缸、阴转子、阳转子、同步齿轮、轴承、密封装置以及气量调节装置等主要部件。

无油润滑螺杆式压缩机

1—阴螺杆；2—阳螺杆；3—啮合齿轮；4—机壳；5—联轴器

常见的喷油式螺杆制冷压缩机的基本结构

常见的喷油式螺杆制冷压缩机的基本结构

1—机体；2—阴、阳转子；3—吸气端座；4—平衡活塞；5—滑阀；6—排气端座；7—主轴承；8—径向止推轴承；9—轴封；10—联轴器

喷油式螺杆压缩机通常不设同步齿轮，阳转子直接带动阴转子，并且靠喷入的润滑油在转子间形成油膜，起到密封、润滑和冷却的作用。

喷液式螺杆压缩机是靠喷入制冷剂或喷水起到冷却和密封的作用。它改变了单纯喷油（喷油量甚至高达机器容积排量的1%）而必须增加庞大的油处理、回收系统。但是喷液也不宜全部代替喷油，油的润滑作用是制冷剂所不能取代的。

02 螺杆式压缩机的工作原理

通常螺杆式压缩机的主动转子节圆外具有凸齿，从动转子节圆内具有凹齿。如果将阳转子的齿当做活塞，阴转子的齿槽视为气缸（齿槽与机体内圆柱面及端壁面共同构成工作容积称为基元容积），这就如同活塞式压缩机的工作过程，随着一对螺杆旋转啮合运动，转子的基元容积由于阴、阳转子的相继侵入而发生改变。在吸气端设置同步齿轮，由厚齿和薄齿叠合在一起，通过调整厚齿和薄齿的相对位置，可以调整阴、阳转子间的啮合间隙，保障阴、阳转子即使在反转时也不接触，减少了磨损，提高了使用寿命。为螺杆式压缩机的工作原理示意。

螺杆式压缩机的工作原理

螺杆式压缩机的吸、排气口分别位于机体两端，呈对角线布置。气体经吸入口进入基元容积对（阴、阳转子各有一个基元容积组成一对基元容积），由于转子的回转运动，转子的齿连续地脱离另一个转子的齿槽，齿槽的空间容积不断增大，直到最大时，吸气终了，基元容积对与吸入口隔开，开始压缩。压缩过程中，基元容积对逐渐推移，容积在逐渐地缩小，气体被压缩，。转子继续旋转，在某一特定位置（根据工况确定的压力比而求取的转角位置或螺杆某一长度），基元容积对与排气口连通，压缩终了。排气过程如图。直到气体排尽为止。基元容积由于空间接触线分割，排气的同时，基元容积对在吸气端再次吸气，接着又是压缩、排气。