空壓機原理及常見故障分析(附各品牌空壓機資料)

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文章末尾領取下圖空壓機資料

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一、噴油螺杆式空壓機概述

噴油螺杆式空壓機成為當今空氣壓縮機發展的新主流，與同等功率下的活塞式壓縮機相比，具有無可比擬的優點，性能優越而可靠。其振動小、噪音低、效率高、無易損件，主副轉子間以及轉子與機體外殼間的精密配合減小了氣體回流洩漏，提高了效率；只有轉子的相互嚙合，無氣缸的往復運動，減少了振源和噪音源；獨特的潤滑方式帶來了諸多優點。

憑藉自身所產生的壓力差，不斷向壓縮室和軸承注入潤滑油，簡化了複雜的機械結構。

注入的潤滑油可在轉子之間形成油膜，主轉子可直接帶動副轉子轉動，無需高精密度的同步齒輪。

噴入的潤滑油可增加壓縮的氣密性。

潤滑油吸收大量的壓縮熱，因此，即使單級壓縮比高達16，機頭仍然可以控制在一般潤滑油的結碳及劣化溫度以下，轉子與機殼之間也不會因膨脹係數不同而產生摩擦。

潤滑油可減低高頻壓縮所產生的噪音。

二、噴油螺杆式空壓機機體構造 

三、螺杆壓縮機壓縮原理

當轉子轉動時，主副轉子所形成的齒間容積逐漸擴大，該容積僅僅與吸氣口連通，外界空氣被吸入齒間容積內。當齒間容積增到最大時，齒間容積與吸氣口斷開，吸氣結束。此為「進氣過程」。

在吸氣終了時，主副轉子齒峰會與機殼閉封，在齒間容積內的空氣即被封閉在由主、副轉子及殼體組成的封閉腔內，此即「封閉過程」。兩轉子繼續轉動，主副轉子齒相互嚙合，嚙合面逐漸向排氣端移動，齒間容積內的空氣也跟著向排氣端輸送，即「輸送過程」。

在輸送過程中，隨著轉子的旋轉，齒間容積由於轉子齒的嚙合而不斷減小，齒間容積內之氣體體積也隨之減小，氣體被壓縮，壓力升高，此即「壓縮過程」。壓縮的同時，潤滑油因壓力差而噴入齒溝內與空氣混合。

當轉子轉到齒間容積與機殼排氣口相通時，被壓縮之氣體開始排出，這個過程一直持續到齒末端的型線完全嚙合，此時齒間容積為零，氣體被完全排出，即完成「排氣過程」。

四、系統流程及組件功能簡介

（一）、空氣系統流程

  1、流程

      空氣由空氣濾清器濾去塵埃之後，經由進氣閥進入壓縮機機體內進行壓縮，並與潤滑油混合。與油混合的壓縮空氣排入油氣桶，經油氣桶和油細分離器去除油分後，純淨的空氣經壓力維持閥、後部冷卻器，送入使用系統。

      2、組件功能

    （1）空氣濾清器        （2）進氣閥         （3）油氣桶

     （4）壓力維持閥        （5）冷卻器         （6）安全閥

空氣濾清器濾芯為一乾式紙質過濾濾芯，其主要功能是過濾空氣中的塵埃。當控制面板上空氣濾清器阻塞指示燈亮時，表示空氣濾清器濾芯必須清潔或更換，但壓縮機仍繼續運轉。

空氣濾清器外殼為鐵質或塑料，內裝旋風除塵裝置，可去除絕大部分灰塵，大大延長空濾芯的壽命。

進氣閥是整個空壓機空氣流程及控制系統中核心元件之一。進氣閥的打開或關閉的動作對應著空壓機的兩種運行狀態：（進氣閥的打開或關閉是針對閥內的進氣口而言，進氣閥打開即進氣口打開）

重車：進氣閥全開，空壓機滿負荷運轉，實現全氣量輸出。

空車：進氣閥全關，空壓機無負荷運轉，無壓縮空氣輸出。

容調：進氣閥部分打開，空壓機部分負荷運轉，壓縮空氣輸出量在0～100％之間。

活塞式進氣閥，主要由上蓋、底座、活塞等部分組成。當空壓機運轉時，只要管路1無壓力輸入，微孔2就會洩放掉活塞底部的氣壓，活塞就會在轉子旋轉產生的真空吸力下往下運動，進氣口打開，空氣被吸入，空壓機重載運轉。當管口1有壓力輸入時，且此壓力足以克服真空吸力，則活塞受氣壓推動向上運動直至與上蓋接觸關閉進氣口。空壓機空載運轉。管口1的壓力供給與否由洩放電磁閥控制。

蝶式進氣閥結構如圖5-2所示，主要由碟片、單擺式止回閥、伺服氣缸、殼體等部分組成。伺服氣缸內的活塞上下運動推動碟片軸旋轉，從而帶動碟片打開或關閉進氣口。

碟片自然狀態是關閉的，這使得空壓機起動時不帶負荷啟動。

當管口1有壓力輸入，且此壓力能克服伺服氣缸內彈簧力時，此氣壓力將推動伺服氣缸內活塞向上運動，則活塞上的頂杆使蝶片繞其中間的軸旋轉。這時進氣閥打開，空壓機重車。當管口1的壓力洩放掉後，伺服氣缸的活塞在彈簧力作用下恢復到平常處置。蝶片也在其帶動下復位，則進氣口關閉，空壓機空車。

當管口1有壓力輸入但不足以完全克服彈簧力時，活塞會在中間某位置保持平衡，相應蝶片也會穩定在某一角度，使進氣閥保持部分打開，空壓機容調運轉。

管口1的輸入壓力由三向電磁閥和反比例閥控制。

進氣閥的碟片下方還設有單擺式止回閥。當緊急停機時止回閥可防止系統內高壓的油氣反衝噴出進氣閥外。

油氣桶的作用有兩個：儲存潤滑油及油氣第一次分離。

壓縮機體排出的油氣混合氣首先排至油氣桶，經油氣桶第一次分離，絕大部分油被分離出來，沉降於油氣桶底部，參與下次循環，仍含有少量油份的壓縮空氣將送至油細分離器。

油氣桶側裝有觀油鏡用於觀察油位，正常的油位是：機器重車運轉時，油位位於油鏡兩條紅線之間。如重車運轉時發現油位高於上紅線則油位過高，如重車運轉時發現油位低於下紅線則油位過低。建議此時應立即停機加油。

由於停機後系統內的油回流到油氣桶中，使停機時的油位可能位於上紅線上方。

油氣桶備有加油口，用於添加潤滑油。底部有洩油口，用於排放冷凝水及換油時排放潤滑油。

壓力維持閥位於油細分離器出口處，其開啟壓力一般設定在0.4～0.5MPa。壓力維持閥之所以這樣設定是由於：

a. 壓縮機剛啟動時優先建立起系統內潤滑油循環所需的最低壓力，確保機體良好潤滑。

b. 當油氣桶內壓力超過壓力維持閥的設定開啟壓力時，壓力維持閥方開啟，允許壓縮空氣排出，這樣就可避免因流過油細分離器的空氣流速過快而降低其油氣分離效果，也可保護油細分離器避免因內外壁壓差過大而受損。

另外，壓力維持閥還有止回功能。當空壓機空車時，空壓機系統內壓力較低，用戶系統較高的壓力因壓力維持閥的存在而不會倒流回來。

（二）、潤滑油系統流程

1、噴油流程說明

螺杆式壓縮機的潤滑油循環是靠油氣桶內的壓力與壓縮機體內噴油口處的壓力差來自動實現的，無需配備專門的油泵。具體流程如下：高溫的潤滑油從油氣桶出來後，經過熱控閥，進入油冷卻器冷卻，再經過油過濾器去除雜質顆粒。然後分為兩路：絕大部分油由機體下端噴入壓縮室，參與壓縮過程。小部分油則通往機體前後端，用以潤滑機體軸承組。潤滑軸承油最後回到吸氣口同空氣一起進入壓縮室，參與壓縮過程。

2、油路上各組件功能

（1）熱控閥（2）油冷卻器（3）油過濾器

熱控閥

水分的產生及其對壓縮機的危害之前已有敘述。油路中熱控閥能有效地防止冷凝水的大量析出。其功能如下：熱控閥總共有三個接口：入油口、出油口和旁通口。旁通口接油冷卻器入口，常態時關閉。當入油口的油溫較低時（如冷態機組剛起動時），熱控閥不動作，油不經過冷卻器直接流入油過濾器。當油溫漸漸上升到67℃以上時，熱控閥開始動作，旁通口漸漸打開，出油口漸漸關閉，一部分油開始進入油冷卻器冷卻。當油溫繼續上升至72℃以上時，旁通口全部打開，出油口全部關閉，潤滑油全部流經油冷卻器進行冷卻。這樣可以保證排氣溫度高於70℃，從而避免壓縮空氣中的冷凝水在機組中大量析出。

（三）、冷卻系統

1、風冷式冷卻系統

風冷式冷卻系統包含風扇和冷卻器兩大部件，冷卻器採用鋁製板翅式換熱器，風扇將冷空氣強制吹向冷卻器，空氣在流過冷卻器散熱翅片時，與壓縮空氣或潤滑油做熱交換，將熱量帶走，達到冷卻壓縮空氣和冷卻潤滑油的效果。

 2、水冷式冷卻系統

採用管殼式冷卻器。一支為後部冷卻器用來冷卻壓縮空氣，另一支為油冷卻器用於冷卻噴入機體前的潤滑油。這種冷卻器是在管殼中平行排布許多薄壁換熱銅管，水走銅管內，熱油或熱空氣走銅管外，通過熱交換後，水將油和空氣的熱量帶走。

五、常見故障及解決方法

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