(1)无气阀:螺杆压缩机依靠转子旋转实现进、排气,无需气阀,可靠性高。 (2)容积效率高:螺杆转子间、端面间间隙小,泄漏损失小,容积效率高。 (3)平衡性好:螺杆转子受力均匀,重力和惯性力矩平衡,振动噪音小。 (4)结构紧凑:两螺杆同轴布置,径向尺寸小,机组布置灵活。 (5)过载能力强:螺杆压缩机可在较宽的工况范围内稳定运行,适应性强。 螺杆转子的型线设计是压缩机效率提升的关键。型线参数直接决定了压缩腔的几何特性,影响吸气量、泄漏量、压缩功等性能指标。目前,非对称型线、大容积比型线、多齿形线等已成为型线优化设计的主流方向[5]。 导程是指螺杆转子轴向单位长度的旋转角度。导程设计直接影响螺杆压缩机的容积利用系数、泄漏特性和加工精度。恒导程设计因其加工简单、制造成本低,成为螺杆压缩机的主导结构形式。但恒导程设计也存在容积利用系数低、泄漏量大的缺点[8]。 螺杆转子表面涂层可显著降低泄漏损失和摩擦损失,提升压缩机效率和可靠性。涂层材料需同时满足耐磨、导热、粘附、抗腐蚀等性能要求。目前,高速电弧喷涂、等离子喷涂、HVOF喷涂等成为螺杆涂层的主要制备工艺[11]。 润滑油在降低摩擦、密封泄漏、冷却散热、清洁防腐等方面发挥着不可替代的作用。选用与压缩机匹配的润滑油,对提高效率至关重要。矿物油因其成本低、工艺成熟,是应用最广泛的螺杆压缩机润滑油。近年来,合成油、半合成油凭借优异的高低温性能和热氧化安定性,在高端螺杆压缩机中得到推广应用[14]。 螺杆压缩机在变工况运行时,频繁启停、空载运行等低效状态严重影响系统效率。变频调速可根据负荷需求,无级调节压缩机转速,始终保持在高效运行区域。 补气是在压缩后期向压缩腔注入高压冷媒气体,降低排气温度,减小功耗的一种节能方法。补气不仅可提高压缩机效率,还能防止排气温度过高引起的润滑油劣化等问题。目前,经济补气、完全补气、过量补气是应用较多的三种补气方式[17]。 [1]中国制冷学会.中国制冷空调行业"碳达峰、碳中和"行动方案[R].北京:中国制冷学会,2021. [2]W. P. Brown. Efficient, oil-free rotary screw compressors for energy savings[C]//8th International Conference on Compressors and their Systems. London: City University London, 2013: 19-26. [3]R. Korfitsen, A. Kristoffersen. Clean and energy efficient compressed air systems[J]. Compressed Air Best Practices, 2019(6): 24-28. [4]刘华,薛新刚,张海波.螺杆压缩机原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2021. [5]B. Sangfors. Analytical modelling of helical screw machines for analysis and performance prediction[J]. Proceedings of Institution of Mechanical Engineers, 1984, 213(3): 118-126. [6]K. C. Laney, C. H. Wu. Rotor profiles of twin screw compressors[J]. [8]T. Harada, H. Matsuura. Performance analysis of oil-injected screw compressors using a geometrical model[J]. International Journal of Refrigeration, 2018,85(1):70-83. [9]C. F. Hsieh, S. W. Hwang, Y. H. Huang. Study on high-efficiency profile design of screw rotor for screw compressor[J]. Applied Sciences, 2020,10(7): 2476. [10]D. Ziviani, V. Gusev, S. Lecompte, et al. Non-linear twin-screw compressor model derived from computational fluid dynamics[C]// International Compressor Engineering Conference. West Lafayette, USA: Purdue University, 2020: 1116. [11]K. Vinnakota, N. R. Hota. A review on thermal spray coating processes and technologies[J]. Materials Today, 2020, 27(2): 121-126. [12]陈烨,陈照,刘伟涛,等.陶瓷涂层在螺杆压缩机上的应用与展望[J].机械工程学报,2021,57(18):1-12. [13]徐鸿儒,黄兴宇,孟凡栋,等.梯度Mo/NiCrBSi涂层的制备及其摩擦磨损性能[J].表面技术,2019,48(11):107-113. [14]沙文兵,张帅.润滑油品在螺杆压缩机上的应用研究与展望[J].润滑油,2016,31(5):1-6. [15]王子龙,唐华锋,熊聪颖.螺杆压缩机用离心式油气分离器的分离特性[J].化工学报,2017,68(S1):159-165. [16]S. I. Nekhaev, V. B. Zdalinsky, A. A. Sherstynov. Energy-efficient variable frequency drive for oil and gas screw compressor[C]//IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Tomsk, Russia: IOP Publishing, 2020, 862(5): 052029. [17]A. Fabris, A. Kovacevic. Screw compressors with variable volume ratio[J]. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017, 232(1): 012006. [18]U. Katra, V. Yelchuri, S. K. Chaudhry. Performance analysis of oil injected twin screw compressor with economizer injection[J]. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, 954(1): 012007. |
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