螺杆泵资料1.docx
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螺杆泵资料1
螺杆式空气压缩机组
培训讲义
石家庄国祥精密机械有限公司
SHIJIAZHUANGGUOXIANGMACHINERYCO.,LTD.
目录
第一章螺杆式空气压缩机概述
概述………………………………………………………………………3
第一节螺杆式空气压缩机基本结构……………………………………3
第二节螺杆式空气压缩机型号含义……………………………………4
第三节螺杆式空气压缩机排量测定条件及允许偏差…………………4
第四节国祥公司螺杆空压机及主要部件技术参数……………………6
第二章螺杆式空气压缩机工作原理
齿形概述…………………………………………………………………8
第一节螺杆式空气压缩机的工作原理…………………………………9
第二节螺杆式空气压缩机喷油特性……………………………………11
第三章螺杆式空气压缩机气、油路系统
第一节气路系统流程工作原理…………………………………………13
第二节气路系统各组件功能……………………………………………13
第三节油路系统流程工作原理…………………………………………15
第四节油路系统各组件功能……………………………………………16
第五节正确选择润滑油…………………………………………………17
第四章螺杆式空压机组的安装使用与调试
第一节机组安装…………………………………………………………19
第二节电路连接…………………………………………………………20
第三节安全操作运用……………………………………………………20
第四节正确使用…………………………………………………………21
第五章维护保养内容
概述………………………………………………………………………23
1.润滑油的保养和更换…………………………………………………23
2.空气滤清器的保养和清洁方法………………………………………23
3.油细分离器的保养和更换……………………………………………24
4.油过滤器的保养和更换………………………………………………24
5.冷却器的保养方法……………………………………………………24
6.安全阀的检测方法……………………………………………………24
7.温控阀的检测方法……………………………………………………24
8.温度开关的检测方法…………………………………………………25
9.压力开关的检测方法…………………………………………………25
10.压力维持阀的检测方法………………………………………………25
11.进气阀的检测方法……………………………………………………25
12.电机的维护保养………………………………………………………25
13.机组日常保养表………………………………………………………26
14.主要零部件定期保养表………………………………………………27
第六章常见故障判断和排除………………………………………………28
第七章附图
1.附图一、TSA-230A压缩机结构……………………………………30
2.附图二、系统流程图…………………………………………………31
3.附图三、空气滤清器组成……………………………………………32
4.附图四、进气阀………………………………………………………33
5.附图五、油细分离器组成……………………………………………34
6.附图六、压力维持阀…………………………………………………35
第八章附录
1.附录一、螺杆式空压机专用润滑油检测标准………………………37
2.附录二、空压机定期放水办法………………………………………38
3.附录三、配件供应……………………………………………………39
4.附录四、元器件原理图…………………………………………………41
5.附录五、售后服务……………………………………………………43
第一章螺杆式空气压缩机概述
螺杆式空气压缩机组是为铁路系统应用而设计，专门用于铁路车辆的电动空气压缩机设备，主要作用是为车辆制动、空气弹簧减振、塞拉门开闭等提供压缩空气。
概述
螺杆式空气压缩机由于结构简单、易损件少、排温低、压比大。
其维护费用低，动转稳定，因此各行业用的螺杆式压缩机，在国内外得到飞速发展。
不论从排量范围，机型多样化，还是从压缩机的性能、技术——经济指标来衡量，螺杆式压缩机正逐渐取代活塞式压缩机。
第一节螺杆式空压机基本结构
TSA系列空压机为需要中等压缩空气量的铁路机车提供压缩空气，其主要特点是效率高、振动小、噪音低、运转平稳、可靠性好、易损件少、维修成本低。
TSA型螺杆式空气压缩机组由四大主要部件构成：
即驱动装置、空气压缩机体和风冷却装置、底座。
它们用螺栓连接在一起，组成一个紧凑的底座支承的机组，由弹性减振器挠性地接到一个共用底座上，共用底座与机车用螺栓刚性连接紧固。
驱动装置：
三相交流电动机、直流电动机法兰式安装。
压缩机机体：
空气压缩机一对螺杆组装配在机头的壳体中，组成空压机机头，机头再装入油气筒中。
螺杆机头与油气筒一体的方式，使其在空间上达到最紧凑的结构。
油气筒组成上还装有油分离系统，这个主要的组件还装有过滤、控制系统的元件。
风冷冷却装置：
基于机车运行振动的情况，采用联轴器传动，并对风机蜗壳、风机后盖、中托架的加工严格要求，止口装配，保证电机、机体刚性连接的同轴度。
一对联轴器分别装配在驱动电机和压缩机体主动转子轴上，电机、中托架、蜗壳、风机后盖在轴向组成了一个刚性很好的结构，这一结构使其具有自支承作用。
蜗壳中容纳了离心式风扇，风扇装在电机端的联轴器上。
蜗壳上部装有扩压器与冷却器相联接。
冷却器分为前后两部分，前部起冷却油的作用，后部起冷却空气的作用。
冷却器借助离心式风扇供给的冷却空气来交换压缩过程所产生的热量。
压缩机机体、驱动装置及冷却装置三大部件是采用弹性减震垫平稳地固定在一个钢制共用底座上，底座下方有4个安装孔用于与机车固定。
共用底座将以上三个部件联成一个整体，便于运输与安装。
针对机车上的控制要求，采用简单可靠的控制系统，易损件更换方便。
采取压力开关、温度开关及安全阀等保护措施，保证了系统的运行安全。
同时对螺杆空压机配置了计时器，记录机器的实际运行时间，以利于用户对机器的维护。
目前螺杆式空压机安装在机车上，与空压机配套的控制按键（开关）安装在机车司机室控制台内，电力机车主电源三相AC380V/50HZ，控制电源DC110V；内燃机车DC110V，均由机车供电，空压机出风口接入机车干燥器管路，再将风送往机车主风缸。
螺杆式空气压缩机组的外形和结构如附图一所示。
第二节螺杆空压机型号含义
螺杆空压机的型号表示及含义如下：
T
S
A
—
230
A
代表设计序号如Ⅱ、Ⅲ
冷却用风出风方向
电机类型代号交流为A
驱动电动机轴功率HP今后改为排量（m3/min）
压缩机头分类代号
A代表空气air
S代表螺杆screw
T代表铁路train
标记示例：
铁路专用，2型螺杆，交流电机功率为30HP（22kW），冷却方式上出风的螺杆式空压机TSA-230A
第三节螺杆空压机排量测定条件及允许偏差
螺杆空压机的名义排量是在如下工况条件下测定的。
大气压为标准大气压即101325Pa
吸气压力（绝对压力）100kPa
吸气温度20℃
相对湿度0
工作压力1000kPa
冷却空气温度为吸气温度20℃时，相对应此处的温度
容积流量≥额定容积流量×95%。
第四节国祥公司螺杆空压机组及主要部件技术参数
机组参数表
型号
TSA-230A
TSA-230AⅡ
TSA-230AV
TSA-230ADIV
TSA-3.0A
TSA-330A
TSA-230D
TSA-230AⅢ
适用车型
SS8、SS4G、SS7A、SS7C、SS7D、SS3、SS6B
SS3B重联车
新SS9
SS4B
DF4D、DF11、DF8CJ、DF8B
DF11、米轨车
SS7E
冷却型式
风冷上出风
风冷下出风
风冷上出风
电源
主回路
三相交流380V，50HZ（劈相机供电）
直流110V
三相交流380V，50HZ（逆变器供电）
控制回路
DC110V
排定排量
2.4
2.2
2.4
2.4
3.0
2.4
2.4
2.4
旋转方向
从电机轴伸端看为顺时针
从电机轴伸端看为逆时针
从电机轴伸端看为顺时针
从电机轴伸端看为顺时针
额定功率
22Kw
30Kw
18.5Kw
22Kw
螺杆组
5：
6齿形转子
压缩方式
连续、单级
工作压力
1000KPa
压缩空气出口温度
环境温度0~40℃时，比环境温度高15℃以下
润滑油牌号
RS32适用-25℃环温，AS32适用-40℃环温
润滑油量
10kg（机线运行时，油位在视油镜上下限之间）
允许工作循环ED=t1/t×100%（t1每循环中的工作时间：
t每循环中的全部时间）
EDmax=100%
EDmax=50%
EDmax=100%
EDmin=30%
EDmin=30%
EDmin=30%
启停机频率
不大于30次启动/小时
空压机高温停机温度
105±5℃（油气筒内排气温度）
压缩空气含油率
5ppm（相当于6mg/m3）
噪声（声压级）
85
88
85
重量
500
590
560
500
主要部件技术参数表
名称
型号
型式
数量
参数
产品编号
生产厂家
转子
螺杆式
1
螺杆组：
5：
6齿形转子压缩方式：
连续、单级
德国
电机
TSA-230A
系列
FS200-2A系列
1
额定电压：
AC380V额定电流：
42.7A
河北电机
TSA-3.0A
FS225M-2Y
1
额定电压：
AC380V额定电流：
55.9A
河北电机
TSA-330A
ZD319A，ZTP-180D
额定电压：
DC110V额定电流：
210A
时代电机西安电机
TSA-230AⅢ
JD336A，FS200-2AB
1
额定电压：
AC380V额定电流：
42.7A
时代电机河北电机
TSA-230D
ZTP-62D2
额定电压：
DC110V额定电流：
245A
西安电机
冷却器
铝制板翅式
1
无锡
冷却风扇
离心
1
山东淄博上海新星
温控阀
3/4CMCV17506
1
76℃时打开85℃时全开
美国AMOTO
压力开关
SNS-C110V
可调式
1
电路断开：
≥0.4MPa，
电路接通：
≤0.3MPa
日本
油细分离器
LB11102/2LB1374/2
1
德国MANN
油过滤器
滤筒型号WD962
1
德国MANN
第二章螺杆式空压机工作原理
齿形概述
齿形前段——端面齿形上前段型线，旋转时在前。
齿形背段——端面齿形上后段型线，旋转时在后。
型线种类：
摆线、园弧、直线（蜕化的摆线）、椭园、抛物线、包络线等，均属二次曲线。
齿形的端面是垂直于螺杆转子轴线的平面，型线在该平面上称为端面型线，由端面型线组成的齿形称为端面齿形，简称齿形。
型面是主、从动转子的凸出和凹入的齿面，为空间曲面。
齿形定义：
型面在垂直于转子轴线平面上（端面）的投影称为齿形。
型线中，将螺杆压缩机中的转子齿形分为单边和双边齿形，对称和非对称齿形。
只在转子节园内或外的一边具有型线，称单边齿形。
而节园内外均具有型线，称双边齿形。
以齿顶中心线为界的两边齿形完全相同的齿形称对称齿形，反之为非对称齿形。
转子齿形，由各线段组成。
型线设计，结构参数的选择目的是气密性好、漏气三角形小、接触线长度短、面积利用系数大、工艺性好、转子刚度及强度大。
（见图）
齿数选择
主动转子（阳转子）齿数为Z1，从动转子（阴转子）齿数为Z2，通常转子齿数Z1、Z2减少，可以增大齿间面积，但是刚性下降。
一般情况齿数增加，机器可达到较高的压力比。
因为此时转子刚度大，允许较大的压力比，当压缩机的吸入压力与压出压力差值较大时，为使主动转子与从动转子有相近的刚性或抗弯强度，从动转子往往采用比主动转子为多的齿数，目前用的最多的齿数比为5:
6，此时主动转子和从动转子刚性接近，螺杆转子与机体内壁间的间隙值可以减小，对机器效率有利。
主、从转子齿数比5:
6的配置，对抗弯强度有利。
由于螺杆空压机的压比范围宽，在排气压力不太高时具有这样齿数配置的螺杆，主动或从动螺杆刚性几乎相等，对机器效率有利，齿数比5:
6的配置，使转子圆周速度更接近最佳圆周速度。
我公司的TSA系列螺杆空压机采用的是国内外先进的单边非对称摆线齿形，主、从转子齿数比为Z1:
Z2=5:
6，经试验证实，非对称齿形的泄漏比对称齿形小，容积效率较高。
第一节螺杆空压机工作原理
本公司的TSA系列空压机是一种双轴回转容积式压缩机。
采用国内外成熟的双螺杆喷油结构。
进气口开于机头上部，排气口开于下部，采用先进的单边非对称摆线齿形，齿数比z1:
z2=5:
6，一对相互啮合，旋向一左一右的高精度主（阳）、从（阴）转子水平平行装于机壳内部，主（阳）转子有五个形齿，从（阴）转子有六个形齿。
主转子直径较大，副转子直径较小。
齿形成螺旋状，环绕于转子外缘，两者齿形相互啮合。
具有非对称的啮合型面。
主、从转子两端分别由轴承支承，进气端各有一只滚柱轴承，排气端各有一只四点轴承及一只滚柱轴承支持。
滚柱轴承承受径向力，四点轴承承受轴向力。
传动方式为直接传动式。
电机通过弹性联轴器直接驱动压缩机主动（阳）转子，由于两转子相互啮合，主动转子直接带动从动转子一同旋转。
利用机组运转使自身产生压力差，在空气被压缩过程中，冷却润滑油通过压缩机机壳下部的喷嘴直接注入转子间啮合部分及轴承部位，并与空气混合，带走因压缩而产生之热量，达到冷却效果，同时形成油膜，防止转子间金属与金属摩擦，油膜能自动封闭转子之间和转子与机壳之间的间隙。
压缩原理
TSA系列螺杆式空气压缩机属于容积式压缩机，这就决定了工作原理。
双螺杆的一对互相啮合的主从（阳阴）转子，其中阴转子的齿是凹型，阳转子的齿为凸型。
如将阳转子的凸齿视作活塞，阴转子的齿槽视作气缸,就如同活塞式压缩机的工作过程。
随着一对转子按一定传动比的旋转运动，转子的基元容积（齿槽与机体内圆柱面，端壁面共同构成的工作容积称为基元容积）由于阴阳转子的齿相继侵入而发生改变。
压缩原理分为四个过程:
一个齿槽容积的工作过程
（a）吸气终了（b）压缩（c）压缩终了（d）排出气体
1吸气过程
在转子机体的一端有吸气口，必须设计得使压缩机可以充分吸气，而螺杆式压缩机，进气只靠进气阀的开启，关闭调节。
当吸气时，气体经吸气口进入基元容积对（阴阳转子各有一基元容积共同组成一对基元容积），当阳转子转动时，转子的齿峰连续地脱离阴转子的齿槽，齿槽空间容积增大，直到容积达最大值时，齿沟空间与进气口空气相通，因排气完了时齿沟处于真空状态，因此进气口外界空气即被吸入，沿轴向流入主从转子的基元容积内。
当空气充满了整个齿沟，吸气终了。
如图a
2封闭及输送过程
这时转子之进气侧端面转离机体的进气口，在基元容积对内的空气与吸气口隔开即被封闭，两转子继续转动，其齿峰与齿沟在吸气端啮合，啮合面逐渐向排气端移动此即输送过程。
3压缩及喷油过程
在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，输送过程即压缩开始。
在压缩过程中基元容积对又逐渐地向排气端推移，齿沟空间（容积）也逐渐的缩小，气体逐渐被压缩、压力提高，此即压缩过程，而压缩同时润滑油因压力差的作用喷入压缩室及轴承与空气混合。
如图b
4排气过程
转子继续地旋转，当转子的基元容积转到与机头排气口相通时压缩终了，如图c（此时压缩气体之压力最高），此刻也即是排气开始被压缩之气体开始排出，直至气体排尽为止，此时齿沟空间基元容积为零，即完成排气过程。
在排气的同时基元容积对在吸气端再次进行吸气，其吸气过程又在进行，接着又压缩、排气，如此循环不息，完成压缩机的吸气、压缩、排气的工作循环。
在螺杆式压缩机中，阴阳螺杆转向互相迎合侧时，气体受到压缩这一侧面称高压力区；相反螺杆转向彼此背离的一侧面，齿间容积在扩大并在吸气阶段，称为低压力区。
两转子轴线所在平面是高低压力区的分界面。
一对转子的空间封闭的啮合接触线使每一对基元容积分成不同的压力腔。
由于啮合接触线的分隔，一个基元容积对可以是气体的吸入——压缩，或压缩——排气，或排气——吸气等。
另外压缩机转子的导程比转子的长度长，同时一对转子旋转速度又高达约3000r/min，（阳转子的齿数即为参加吸气——压缩——排气过程的容积对数），每转一圈可以吸排气5次，因此螺杆式空压机的工作过程可视为连续而脉动小的工作过程。
上述分析可知，阳转子的齿周期性地侵入另一阴转子的齿槽，并且空间接触线不断向排气端推移，其一侧进行压缩或排出而容积减少，另一侧的空间基元容积就增大，进行下一个吸气过程，这样就类似于双作用的往复活塞式压缩机，再加上转速高、齿数多、因此压缩作用是完全连续的，吸气和排气中没有往复式活塞压缩机的脉动现象，也没有离心式压缩机的喘振现象。
第二节螺杆空压机喷油特性
螺杆式空气压缩机由于喷油，使其性能大大改善。
喷油使螺杆式空压机获得下面的好处：
1降温
螺杆式空压机在压缩过程中不断向压缩室及轴承注入润滑油后，油可以吸收大量的压缩热并将其带出机头外，使螺杆压缩机接近等温压缩，排气温度大大降低。
转子与机壳之间不会因热膨胀系数不同而产生摩擦。
2密封
注入的润滑油可在转子之间形成油膜，其阴阳转子的齿面并不直接接触，阴转子可直接由阳转子带动，由于啮合运动中存在着一定间隙，间隙值的大小与啮合接触线长度积称为泄漏面积。
间隙值直接影响气体的泄漏量，因此它对容积效率有直接的关系。
喷入润滑油后，油可以阻尼工质泄漏和充填间隙,起堵塞泄漏的作用，使转子之间，转子端面与端盖之间，转子与机壳之间产生油膜密封，以达到螺杆转子间的密封效果,减少压缩空气内泄漏。
3润滑
油对螺杆式空气压缩机的零件和运动副均有润滑作用，提高了螺杆零部件的使用寿命，达到长期经济运行的目的。
4降噪
喷入润滑油后，由于转子之间有油膜隔开，运转中无金属直接撞击和摩擦，并且油对声波有吸收和阻尼作用。
螺杆式空压机喷油与不喷油，其噪声级别大不相同，一般喷油后可降低10～20dB（A）。
5降低圆周线速度，使机器结构简化。
6冲洗尘埃杂质的作用
喷油有如此多的优点，一般在没有特殊要求的情况下，螺杆式空压机多为喷油式。
喷油螺杆的出现，带来螺杆的大发展。
但由于压缩空气含油，所以螺杆空压机中必须增设油的处理元件。
为此将油的处理辅助元件——油细分离器、油冷却器、油过滤器等与电机、控制保护等其它元件与压缩机共同组成螺杆式空气压缩机机组（见附图一）。
第三章螺杆式空气压缩机气、油路系统
第一节气路系统流程工作原理
空气流程（见附图二、系统流程图）
外界空气由空气滤清器（5）滤去尘埃后，经由进气阀（6）到机头吸气口进入机体压缩室
（1），压缩机内的一对转子由电机带动旋转，润滑油因压力差喷入，此时气与油混合，气油混合物被压缩后从排气口到油气筒（7）进行一次分离。
由于在较大的油气筒中气油混合物突降流速，被筒内挡流板折挡后改变气体运动方向时，与空气混合的油分较重，凝聚成液相油被沉降在油气筒底部，这时气油混合的压缩气体仅含有少量未被分离的油。
经油细分离器（8）再次分离气体中的含油后，纯净的压缩空气经压力维持阀（9）被送至后冷却器（10），冷却后的压缩空气送入使用系统中。
如果空气压缩机在其壳体内空载起动,则压力维持阀将保持闭合,从而帮助在机头内迅速建立起压力。
这一作用的结果是在运动中迅速形成油的循环。
当空压机体内压力达到600KPa时，压力维持阀开启，而使通向车辆压缩空气系统的通道打开。
当压缩空气系统中的压力达到断开压力，而螺杆式空气压缩机停机时，压力维持阀闭合，压缩机体中的压力通过泄压阀泄放，系统压力保持在安全启动压力范围内。
当空压机停机时，在气压控制作用下，压力从压缩机机体内自动卸除。
在空压机停机后，压力维持阀和进气阀关闭。
在进气口中通过从空压机螺杆组的空气回流而使压力接着提高，致使卸荷阀打开，过滤后洁净的压缩空气从压缩机机体经过卸荷阀通道流到空气滤清器卸放,在卸放过程中反吹空气滤清器。
使机体内压力很快下降。
第二节气路系统各组件功能
主气源通路中各组件功能说明
①空气滤清器（见附图三）
空气滤清器为一干式纸质过滤器，过滤纸细孔度约为10μm左右，过滤后的洁净空气进入压缩机。
空气过滤器座上装有一真空指示器（18），如图2所示。
指示器显示红色时，清洁或更换滤清器滤芯。
重新组装后，按下指示器顶端的复位按钮复位。
②进气阀（吸气阀）（见附图四）
该进气阀专门用于间歇工作的螺杆式空压机，主要由两部分组成：
a进气止回阀
当空压机开机时，在上下部压力差作用下克服弹簧力阀板开启,进气通道打开；当空压机停机时，在弹簧力及油气筒压力的作用下，阀板迅速动作关闭阀口,进气通道封闭，防止从油气筒回流至进气阀的含油空气排入大气。
因为停车时，转子前后存在着压差，压差会使气体倒流而致转子倒转，对转子齿形磨损极为严重。
因此进气止回阀装在压缩机体的吸气口上，可最大限度地减少回流容积，使压差迅速得到平衡。
b卸荷阀
当停机后在进气口中，该阀活塞在混合油气回流的压力下克服弹簧力下移，使卸荷阀通道开启，洁净空气经该通道并反吹空气过滤器后卸放至大气中，将油气筒内的压力在很短时间内卸至安全启动压力300KPa以下，保证空压机在安全状态下再次起动，有利电机长期正常地工作。
③温度开关见说明书图4
设定值：
105±5℃断开90±5℃接通。
压缩机机头中气油混合物的温度由油气筒的温度开关探头监控，其目的是防止空压机超过它的停机温度，在失油、油量不足、冷却不良等情况下，均可能导致排气温度过高，当排气温度达到温度开关设定值105±5℃时，则温度开关断开,切断电源而停机。
当温度下降至温度开关设定值90±5℃时，开关接通，空压机重新启动。
④油气筒见说明书图5
油气筒装有油位指示的视油镜，下方装有泄油阀。
当油气混合气体从排气口进入油气筒时，空间突然增大，筒内挡板折流改变空气流动方向后，使油气的流速减小及方向改变，含油气体通过碰撞、拦截及重力作用，绝大部分油滴从空气中分离出来，沉降在油气筒底部，为一次油气分离，此阶段能分离出90%以上的油，剩余含油雾的压缩空气则通至油气筒上部的油细分离器进行再次分离。
⑤油细分离器（见附图五）
分离精度：
颗粒0.1μm,气体含油量≤5PPM
油细分离器滤芯是用多层细密玻璃纤维制成，压缩空气经一次分离后所含雾状油气经过填充物后被精细的过滤，使油再一次进行分离，压缩空气中雾状油气经过油细分离器二次分离后几乎可被完全滤去，油颗粒大小控制在0.1μm以下，分离效果可达到排气含油量不大于5PPM，气体流经滤芯的流速为1～6m/s以下。
油细分离器滤下的
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