?1 引言


??螺桿(Screw)壓縮機(compressor)是一種容積式壓縮機，具有可靠 性高、操作控制維護方便以及動力平衡性好等獨特的 優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于空調(diào)制冷、石油化工和空氣動力等工業(yè)領(lǐng)域。昆山空壓機維修工作時，空氣經(jīng)過自潔式空氣過濾器被吸入，通過PLC自動清洗過濾器，空氣在經(jīng)過進口導葉自動調(diào)節(jié)后進入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進入中間冷卻器進行冷卻(水走管內(nèi)，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進入二級壓縮系統(tǒng)壓縮機組中通過(tōng guò)植入變頻器（Variable-frequency Drive)控 制電機轉(zhuǎn)速的方式，可以實現(xiàn)對壓縮機排氣量的 調(diào)節(jié)，從而使螺桿壓縮機性能更加優(yōu)越。螺桿壓縮機在運行時，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腔摩擦增大、粘性剪切和攪拌耗功以及吸氣預熱等方面的損失，增加了壓縮機的功耗，使壓縮機性能受到影響(influence) 。因此從理論上分析(Analyse)，壓縮機應(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運行轉(zhuǎn) 速的變化而變化，同樣影響壓縮機的性能。國內(nèi)外對變頻螺桿壓縮機的研究（research)主要集中在螺桿壓縮機自身型線設(shè)計(design)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能改善、工作過程和壓縮機系統(tǒng)研究中 。而對螺桿壓縮機油路系統(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)等對壓縮機熱力性能的影響 。本文通過改變噴入壓縮機的油量以及噴油螺桿空氣壓縮機的運行頻率(frequency)，由試驗得到了壓縮機熱力性能隨之變化的規(guī)律，為壓縮機更加高效（指效能高的）節(jié)能的運行提供研究基礎(chǔ)。


??2 試驗系統(tǒng)(system)


??噴油量對變頻螺桿空壓機性能影響的試驗(test)系統(tǒng)(system)流程圖如。昆山空壓機是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機，在其中水或其它液體當作活塞來壓縮氣體，然后將氣體排出。空氣通過吸氣過濾器處理之后經(jīng)過吸氣截止閥進入壓縮機，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準(biāo zhǔn)噴嘴流量計后排入到大氣中；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吸氣腔。壓縮機采用壓差噴油系統(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) 的推動力，離心風機安裝(installation)在油冷卻器與空氣冷卻 器之間對潤滑油和壓縮空氣進行強制風冷降溫。通過主變頻器可以對壓縮機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)， 副變頻器可以控制離心風機轉(zhuǎn)速，而通過針型閥 門可以手動改變噴油量。排氣口的傳感器(transducer)可以監(jiān) 測排氣壓力與排氣溫度，容積流量通過標準噴嘴 流量計測出，采用功率（指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少）測量儀可以測出壓縮機輸 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
　　（King View） 完成。試驗用變頻噴油螺桿空氣(Basin air) 壓縮機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，噴油量不同時壓縮(compression)機的熱力性能(property)。昆山空壓機維修工作時，空氣經(jīng)過自潔式空氣過濾器被吸入，通過PLC自動清洗過濾器，空氣在經(jīng)過進口導葉自動調(diào)節(jié)后進入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進入中間冷卻器進行冷卻(水走管內(nèi)，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進入二級壓縮系統(tǒng)例如排氣 壓力為0.8 MPa，壓縮機轉(zhuǎn)速為2600 r/min時改變噴 油量，可以得到不同噴油量下壓縮機的熱力性能 參數(shù)，從而得到噴油量對壓縮機熱力性能的影響； 調(diào)節(jié)主變頻器使壓縮機分別運行在高、中、低3種不同轉(zhuǎn)速下，測量噴油量恒定時壓縮機的性能參數(shù)，即測量壓縮機轉(zhuǎn)速分別為 3000 r/min 與 2800 r/min
　　（高轉(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，額定排氣壓力下壓縮機的容積流量和輸入功率（指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少），從而得到恒定噴油量下轉(zhuǎn)速對壓縮機熱力性能的影響。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機是非常大的應(yīng)用程序。


3.1 噴油量對熱力性能的影響


? 排氣(Exhaust)溫度是衡量壓縮機運行安全性的性能(property)指標，可知轉(zhuǎn)速恒定時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。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機是非常大的應(yīng)用程序。這是因為隨著噴油量的增大，潤滑油與空氣在壓縮腔的換熱量增大，進而降低了排氣溫度。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，轉(zhuǎn)速越高，壓縮機的排氣溫度越高。這是因為壓縮機轉(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間越短，在噴油溫度不變的情況下，換熱效果在低轉(zhuǎn)速時相對更充分。


3.2 轉(zhuǎn)速對熱力性能的影響


? 噴油量恒定時壓縮(compression)機(compressor)排氣溫度（temperature)隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。隨著壓縮機轉(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，壓縮機排氣溫度的均值也就越高。應(yīng)該注意的是當噴油量為 27 L/min 時壓縮機的排氣溫度最高已達 380 K（107℃），溫度過高會降低潤滑油的使用壽命，嚴重時會發(fā)生碳化現(xiàn)象；當噴油量為93 L/min時，排氣溫度最低已至310 K
　?。?7 ℃），溫度（temperature)低于該工況露點溫度時會出現(xiàn)冷凝水，使?jié)櫥?lubricating)油發(fā)生乳化現(xiàn)象。這兩種極端工況，在壓縮機運行時要盡量避 免。


??4 結(jié)論


（1） 通過搭建變頻噴油螺桿(Screw)空壓機(compressor)系統(tǒng)試驗臺，研究了壓縮機(compressor)轉(zhuǎn)速和噴油量對壓縮機熱力性 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，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 度逐漸減小；輸入功率在低轉(zhuǎn)速工況下隨噴油量 增大逐漸減小；比功率隨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)試驗結(jié)果，額定排氣壓力(pressure)下壓縮機 在不同轉(zhuǎn)速運行時最佳噴油量隨轉(zhuǎn)速變化的擬合 曲線；實際應(yīng)用中應(yīng)該在壓縮機油路系統(tǒng)中安裝油量調(diào)節(jié)裝置(Apparatus)控制（control)壓縮機的噴油量。