杜建平

摘 要：本文對無油潤滑渦旋空壓機(jī)的主要功能部件、工作原理、結(jié)構(gòu)特征、防護(hù)措施等方面簡要分析，并對其冷卻系統(tǒng)及其微機(jī)測控系統(tǒng)進(jìn)行分析，同時提出無油潤滑渦旋空壓機(jī)泄漏的影響因素，以及經(jīng)過驗證的解決方式。

關(guān)鍵詞：無油潤滑 渦旋 空壓機(jī) 研制內(nèi)容

1 引言

無油潤滑渦旋空壓機(jī)是工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，其特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)性好、工作效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、噪音污染小。所以該類型空壓機(jī)被制冷行業(yè)廣泛使用，同時無油潤滑渦旋空壓機(jī)是當(dāng)前空壓機(jī)行業(yè)的主要發(fā)展方向。但是無油潤滑渦旋空壓機(jī)在實際使用中存在泄漏問題，嚴(yán)重影響了制冷和散熱效率。

2 無油潤滑渦旋空壓機(jī)

2.1 主要功能部件

無油潤滑渦旋空壓機(jī)部件包括空氣管道系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、降噪系統(tǒng)、風(fēng)冷設(shè)備、空氣凈化器、離心式風(fēng)機(jī)、進(jìn)氣過濾裝置、壓縮機(jī)、機(jī)架、軸流風(fēng)機(jī)以及電機(jī)等。

2.2 工作原理

無油潤滑渦旋空壓機(jī)的渦旋型線相同，但是相位卻相差半周，動渦旋盤與靜渦旋盤組裝好后與渦旋型線形成容積腔，動渦旋盤被曲柄軸帶動圍繞靜渦旋盤的中心運(yùn)轉(zhuǎn)，此時容積腔產(chǎn)生變化，同時無油潤滑渦旋空壓機(jī)通過容積腔完成氣體的吸入和排出。靜渦旋盤經(jīng)低壓氣體吸入到容積腔中，經(jīng)過壓縮機(jī)將低壓空氣壓縮后從靜渦旋盤排出。

2.3 結(jié)構(gòu)特征

（1）無油潤滑渦旋空壓機(jī)由電機(jī)、無油壓縮機(jī)及空氣干燥凈化等裝置構(gòu)成。

（2）無油潤滑渦旋空壓機(jī)通過偏心軸與電機(jī)形成聯(lián)動，空壓機(jī)和電機(jī)同軸安裝或安裝在同一個底座上[1]。

（3）無油潤滑渦旋空壓機(jī)先使用空氣過濾器將進(jìn)入的空氣過濾，再使用無油空氣壓縮機(jī)在壓縮腔室將空氣壓縮。壓縮腔內(nèi)部存在渦旋盤裝置，渦旋盤的種類分為動渦旋盤和靜渦旋盤，渦旋盤的制作材料為鑄鋁合金，而且渦旋盤的表面必須涂抹防止氧化和耐磨性的漆層。渦旋盤內(nèi)部有散熱裝置，動渦旋盤和靜渦旋盤都可以幫助壓縮機(jī)進(jìn)行散熱。

（4）無油潤滑渦旋空壓機(jī)的動渦旋盤和靜渦旋盤的斷面上存在渦旋狀的槽孔，槽孔中存在無油密封副。無油密封副的材料應(yīng)該使用高分子耐磨材料，而且密封副應(yīng)該在傳動軸的間隙中使用非接觸形式的氣膜密封。

（5）無油潤滑渦旋空壓機(jī)的靜渦旋盤是固定的，該裝置使用定位偏心軸平行移動靜渦旋盤，為提高靜渦旋盤的平衡性可以在定位偏心軸上放置平衡裝置。

（6）無油潤滑渦旋空壓機(jī)的風(fēng)冷系統(tǒng)中通過無油空氣壓縮機(jī)將進(jìn)入的空氣進(jìn)行壓縮，然后通過風(fēng)路管道將壓縮的空氣通過空氣冷卻器中降溫，最后再使用不銹鋼風(fēng)路管道將降溫后的壓縮空氣送入空氣干燥凈化器中，該風(fēng)路管道之間的連接需要使用卡套式接口。

（7）無油潤滑渦旋空壓機(jī)在內(nèi)部使用軸流風(fēng)機(jī)降低空氣的溫度，防止空氣壓縮機(jī)內(nèi)部的空氣溫度過高。

（8）無油潤滑渦旋空壓機(jī)的空氣壓縮機(jī)內(nèi)部設(shè)置了冷卻空氣的管道，最后將管道與離心式風(fēng)機(jī)相互連接，由此裝置排出制冷裝置產(chǎn)生的熱量。

2.4 防護(hù)措施

（1）無油潤滑渦旋空壓機(jī)運(yùn)行中要注意電機(jī)過熱問題，所以必須要設(shè)置過熱保護(hù)裝置，當(dāng)溫度達(dá)到一定數(shù)值時立即停止空氣壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，防止電機(jī)過熱損壞線路和設(shè)備或者引發(fā)火災(zāi)[2]。

（2）無油潤滑渦旋空壓機(jī)運(yùn)行中要注意壓縮腔室過熱問題，所以必須在接近壓縮腔室中心附近設(shè)置一個溫度傳感器，當(dāng)壓縮腔室內(nèi)溫度超過一定數(shù)值時應(yīng)該立即停止壓縮設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，防止電機(jī)過熱，最終損壞制冷裝置或設(shè)備。

（3）無油潤滑渦旋空壓機(jī)在運(yùn)行中要注意安全問題，必須設(shè)置安全保護(hù)裝置，該壓縮機(jī)中經(jīng)常出現(xiàn)的安全問題是由壓力導(dǎo)致的。所以必須在該空壓機(jī)中設(shè)置電壓檢測裝置，當(dāng)該空壓機(jī)壓力超過規(guī)定數(shù)值時立即操控閥門停止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，防止設(shè)備受壓力脈動過高而損壞。

3 無油潤滑渦旋空壓機(jī)的構(gòu)成分析

3.1 冷卻系統(tǒng)

保證該空壓機(jī)能夠可靠穩(wěn)定運(yùn)行。無油潤滑渦旋空壓機(jī)的溫度控制非常關(guān)鍵，冷卻系統(tǒng)中需要注意靜渦旋盤傳熱、軸承油脂吸熱以及電動機(jī)散熱三個方面的問題。

（1）無油潤滑渦旋空壓機(jī)的靜渦旋盤傳熱會導(dǎo)致壓縮腔室內(nèi)部溫度升高，引起渦齒變形量增大，如果變形量超過極限，壓縮機(jī)就不能正常運(yùn)行，工作狀態(tài)不穩(wěn)定導(dǎo)致整個機(jī)組的性能下降。無油潤滑渦旋空壓機(jī)中沒有潤滑油，靜渦旋盤沒有潤滑油輔助降溫極其容易發(fā)生傳熱問題。因此必須加強(qiáng)在靜渦旋盤側(cè)面中心散熱降溫強(qiáng)度，可以采用冷將冷卻水管與靜渦旋盤的側(cè)面相互接觸，方便達(dá)到降溫的目的，原理簡單但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。藍(lán)德華燕經(jīng)過多次試驗，采用一種快速散熱的新材料，結(jié)合固有的風(fēng)冷設(shè)施，效果明顯。

（2）無油潤滑渦旋空壓機(jī)沒有潤滑油會導(dǎo)致熱量散失速度慢，機(jī)組運(yùn)行過程中摩擦系數(shù)大，摩擦導(dǎo)致機(jī)組設(shè)備溫度升高，特別是軸承工作環(huán)境因溫度散熱條件差而失效。因此軸承油脂的選擇非常關(guān)鍵，并根據(jù)大量的試驗獲得驗證。

（3）無油潤滑渦旋空壓機(jī)的電機(jī)溫度過高，溫度高導(dǎo)致熱量升高，電機(jī)的性能受溫度影響而下降，同時電機(jī)的溫度還會影響其他機(jī)組設(shè)備的溫度，最終電機(jī)溫度會影響整個空壓機(jī)的工作效率。所以降低電機(jī)溫度對機(jī)組設(shè)備的影響。

3.2 冷卻系統(tǒng)微機(jī)測控系統(tǒng)

無油潤滑渦旋空壓機(jī)的微機(jī)測控系統(tǒng)先識別到冷卻系統(tǒng)的信號，然后將數(shù)字信號進(jìn)行處理后傳輸?shù)津?qū)動執(zhí)行器中，由執(zhí)行器完成對冷卻系統(tǒng)的自動化控制。微機(jī)測控系統(tǒng)是冷卻系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)將電信號與數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換，可以實現(xiàn)對不同機(jī)組設(shè)備冷卻的控制。

4 無油潤滑渦旋空壓機(jī)的影響因素

4.1 徑向泄漏和切向泄漏對空壓機(jī)的影響

泄漏是影響無油潤滑渦旋空壓機(jī)的因素之一，而泄漏原因又可以分為徑向泄漏和切向泄漏兩種，泄漏現(xiàn)象一般在無油潤滑渦旋空壓機(jī)的外部發(fā)生。

（1）無油潤滑渦旋空壓機(jī)的密封性不足會導(dǎo)致泄漏現(xiàn)象的發(fā)生，泄漏現(xiàn)象比有油潤滑空壓機(jī)還要嚴(yán)重，因為潤滑油脂不但能帶走熱量，同時加強(qiáng)了壓縮空氣的密封性，無油潤滑泄漏會導(dǎo)致散熱效果下降，整個機(jī)組設(shè)備的溫度和工作環(huán)境升高，造成機(jī)組的性能不斷下降。

（2）無油潤滑渦旋空壓機(jī)的渦旋同樣是導(dǎo)致泄漏現(xiàn)象發(fā)生的原因之一，空壓機(jī)的渦旋有單渦旋和雙渦旋兩種，渦齒在壓縮過程中并不接觸，所以必定存在間隙，間隙大泄漏大，泄漏大高溫氣體回流量大，溫度控制就更難。渦旋空壓機(jī)會導(dǎo)致泄漏的地方比正?？諌簷C(jī)更多。所以泄漏現(xiàn)象在該類型的空壓機(jī)中更加難以控制，而且不同位置發(fā)生泄漏會導(dǎo)致不同機(jī)組設(shè)備溫度升高，渦旋空壓機(jī)的泄漏原因更加復(fù)雜[3]。

4.2 徑向間隙和軸向間隙對空壓機(jī)的影響

間隙問題同樣是影響無油潤滑渦旋空壓機(jī)的因素之一，而間隙原因又可以分為徑向間隙和軸向間隙兩種，間隙現(xiàn)象一般發(fā)生在無油潤滑渦旋空壓機(jī)的內(nèi)部。一旦無油潤滑渦旋空壓機(jī)內(nèi)部發(fā)生徑向間隙或者軸向間隙，通常泄漏間隙長度只有幾十μn，肉眼很難發(fā)現(xiàn)。但是內(nèi)部間隙導(dǎo)致的泄漏會對內(nèi)部的壓縮空氣造成影響，壓縮空氣會擾亂內(nèi)部壓縮氣流的正常流動，對無油潤滑渦旋空壓機(jī)的正常工作帶來嚴(yán)重干擾。

（1）無油潤滑渦旋空壓機(jī)中出現(xiàn)間隙泄漏長度即使再小，也會對內(nèi)部壓縮空氣的氣流造成影響，所以工作人員要重視間隙泄漏問題，不可因間隙長度太短而忽略這個問題。軸向間隙基本上采取自浮式密封條克服，目前相當(dāng)成熟。徑向間隙很復(fù)雜，首先是要保正渦盤的加工精度和安裝精度。

（2）無油潤滑渦旋空壓機(jī)中的間隙泄漏表面的粗糙度又叫粗糙元，空氣壓縮機(jī)內(nèi)部氣流的流動影響大小主要受粗糙元影響，粗糙元自身的密度和高度會對空壓機(jī)氣流的流動方向和形式造成不同程度的影響。采取自潤滑涂層可以有效降低表面粗糙度，降低泄漏量。

（3）無油潤滑渦旋空壓機(jī)中粗糙元的高度越大，對空氣壓縮機(jī)中氣體流動的阻力就越大;粗糙元的分布密度與高度對空氣壓縮機(jī)氣體流動的影響類似，均為線性增大關(guān)系。

5 結(jié)語

綜上所述，無油潤滑渦旋空壓機(jī)正常工作必然要對機(jī)組設(shè)備和環(huán)境的溫度進(jìn)行控制，保證冷卻系統(tǒng)對主要機(jī)組設(shè)備進(jìn)行降溫，提高機(jī)組性能的穩(wěn)定性。同時注意外部徑向和切向的泄漏問題以及內(nèi)部徑向和軸向的間隙泄漏問題對空壓機(jī)的影響，保證空氣壓縮機(jī)工作不受泄漏和間隙的干擾。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李曉然，鐘華，杜鑫，楊旭.無油渦旋空壓機(jī)熱力過程數(shù)值模擬及分析[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2020（02）：7-13+44.

[3]張耿. 全無油渦旋空壓機(jī)永磁同步電機(jī)無感控制系統(tǒng)設(shè)計[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2018.