螺杆压缩机的能级控制之欧阳地创编.docx

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螺杆压缩机的能级控制之欧阳地创编

螺杆压缩机的能级控制

时间：

2021.03.04

创作：

欧阳地

高　　翔 

摘要：

通过介绍螺杆压缩机的滑阀的内部结构，处理压缩机能级控制出现的问题。

关键词：

螺杆、滑阀、能量调节

一、概述：

   螺杆式压缩机是一种高速回转的容积式压缩机，通过工作容积缩小进行气体压缩，除了两个高速回转的螺杆转子外，没有其它运动部件，具有回转式压缩机（如离心式压缩机）和往复式压缩机（如活塞式压缩机）各自的优点，如体积小、重量轻、运转平稳、易损件少、效率高、单级压比大、能量无级调节等，在压缩机行业得到迅速发展及应用。

由于螺杆制冷压缩机单级有较大的压缩比及宽广的容量范围，故适用于高、中、低温各种工况，特别在低温工况及变工况情况下仍有较高的效率，这一优点是其它机型（如吸收式、离心式等）不具备的。

因此，螺杆式制冷压缩机被广泛用于空调、冷冻、化工、水利等各个工业领域，是制冷领域特别是工业领域的最佳机型。

由于螺杆制冷压缩机属于容积式压缩机，它利用一对相互啮合的阴阳转子在机体内作回转运动，周期性地改变转子每对齿槽间的容积来完成吸气、压缩和排气过程。

适用于NH3（氨）、R22（氟利昂）等各种制冷工质，不需要对机器结构作任何改变，所以一般认为螺杆式制冷压缩机不存在困扰制冷界的CFCs工质替代问题。

二、结构分析：

螺杆式制冷压缩机常用滑阀调节能量，即在两个转子高压侧，装上一个能够轴向移动的滑阀，来调节能量和卸载启动。

滑阀调节能量的原理，是利用滑阀在螺杆的轴向移动，以改变螺杆的有效轴向工作长度，使能量在100%和10%之间连续无级调节。

能量调节主要与转子有效的工作长度有关。

图一为滑阀的移动与能量调节的原理图。

图A示出全负荷时滑阀的位置。

当滑阀尚未移动时，滑阀的后缘与机体上滑阀滑动缺口的底边紧贴，滑阀的前缘则与滑动缺口的剩余面积组成径向排气口。

此时，基元容积中充气最大。

由吸入端吸入的气体经转子压缩后，从排气口全部排出，其能量为100%，如图B实线所示。

当高压油推动油活塞和滑阀向排出端方向移动时，滑阀后缘随之被推离固定的滑动缺口的底边，形成一个通向径向吸气口的、可为压缩过程中气体的泄逸通道，如图C所示，减少了螺杆的工作长度，即减少了吸入气体的基元容积，如图B中虚线所示，排出气体减少，一旦吸入的气体，未进行压缩（此时接触线尚未封闭）就通过旁道口进入压缩机的吸气侧，因此减少了吸气量和制冷剂的流量，起到了能量调节的作用。

泄逸通道的大小取决于所需要的排气量大小。

滑阀前缘与滑动缺口形成的排气口面积（即径向孔口）同时缩小，达到改变排气量的目的。

此时，调节指示器指针指出相应的改变排量的百分比。

当滑阀继续向排出端移动时，制冷量随排量的减少而连续地降低。

因而能量便可进行无级调节。

当泄逸孔道接近排气孔口时，螺杆工作长度接近于零，便能起到缷载启动的目的。

能量调节采用油驱动调节，一个能量调节电磁阀组是由四个电磁阀与相应油路连接而成的，选用四个电磁阀可控制供油的流向，从而达到控制油活塞在油缸内的前后移动，这样即可完成滑阀的正反移动从而达到增载、减载的作用。

该系统由三部分构成：

供油、控制和执行机构。

供油机构有油泵及压力调节阀；控制机构有四通电磁阀；执行机构有滑阀、油活塞和油缸等。

其控制系统见图二所示。

减荷时，电磁阀1和4开启，由油泵来的高压油，经电磁阀4被送到油活塞左侧，推动活塞向右移动，带动滑阀向排气端移动，达到减少负荷的目的。

同时，油活塞右移，油缸内的油经电磁阀1被排回油箱。

增荷时，电磁阀2和3开启，油活塞右侧获得高压油，活塞左移，得到增荷调节。

需要滑阀停留在某一定位置时，只要在此位置不接通电磁阀或油分配阀即可。

油缸两边的油即不能流进，也不能流出，滑阀此时不会左右移动而处在一定位置上，即相应某一固定的能量。

滑阀的移动可以调节压缩机的吸气量，从而调节了排气量，滑阀的移动是靠专门设置的油缸、油活塞来推动的。

压缩机运转过程中，通过滑阀向压缩机腔内喷入大约占体积流量0.5～1%的润滑油，这部分润滑油起着冷却、密封、润滑的作用。

三、设备现状：

整个机组由单机双级螺杆压缩机、电动机、油路系统、底座等组成，油路系统主要由油分离器、油冷却器、油过滤、器油泵与油泵电动机、油分配总管组成。

气路系统由吸气过滤器、吸气上回阀、压缩机、经济器、油分离器、气止回阀等组成，控制系统由控制台和启动柜组成。

制冷量-40℃～+40℃205KW      工质　       R22

　主电机型号　　Y315M2－2　　　　　　　　　主电机功率　　132KW

　电源　　　　　380V3P50HZ润滑油　　   N46冷冻油　同步转速　　　2960ｒ/ｍｉｎ               机组重量　　　3600Kｇ

四、故障及处理：

冰机按正常程序开机，低压级能级会很快的自动增载至100%，且高、低压级的能级不能正常增载和减载，造成冰机由于吸气压力过低而跳停，现场分析和处理如下：

   1、能级不能进行调节，通常情况下是由于“电脏”造成的，原因是冰机油路系统不干净，脏东西将电磁阀阀芯卡住或者是阀体内弹簧卡在阀体内腔，使电磁阀不能正常工作，阀芯始终处于常开状态，电磁阀在未动作时油路上不断有油进入油活塞推动其作用，使增载油路始终处于打开状态，能级不断上升直至100%。

此时可将冰机系统内部进行泄压至零，拆卸低压级增减载电磁阀（共四只），将阀芯、阀体、弹簧清洗吹扫，密封面检查清理，检测四组电磁阀是否正常，然后重新装配好后即可。

发生“电脏”现象后，可将油泵前过滤器进行吹扫清洗，定期检测冰机润滑油的油品，如发现油品指标已超范围，则必须更换油品。

  2、经现场对电磁阀组的拆检和清洗重新装回，开机运行后，仍然出现低压级能级自动增载现象。

将油分配总管上供电磁阀组的总供油阀和回压缩机组的回油阀关闭，切断油路的进出，压缩机仍能自动增载，根据以上现象，判定是机组滑阀内部的泄漏。

  3、经确认后“O”型密封圈有损伤，拆缷程序如下：

A、放尽机组内部了气体压力，拆下指示计、缷载盖和相应的控制线，拆下联轴器；

B、拆下固定缷载活塞的锁紧螺母，平衡活塞和缷载油缸将同时被拆下（注意不要将平衡活塞与缷载油缸分开拆，为了避免再装进的麻烦）；

C、拆下低压级的吸气口盖，低压级的喷油管，低压级的排气口盖和主机侧的联轴器，用两只M8螺栓拆出轴封、固定环和骨架油封；

D、更换卸载推杆的“O”型密封圈。

四、结论：

通过以上的处理后，冰机现能正常运行。

通过这次的检修，对能级的失灵的处理有了进一步的认识：

如果发现能级不能正常增减载的时候，首先判断电磁阀组电脏，关闭油路的进出口阀门，对电磁阀组进行清洗，清洗完毕后重新安装即可；当发现能级产生“飘”的现象时，通过拆检油路系统，从气体的压力来进行判断问题的所在，总之，判断问题要认真仔细。

安全、环保、高效的液氯输送技术

于静杰，孙武,邹立莉  

1）屏蔽泵的工作原理

屏蔽泵的泵头和电机都被封闭在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封。

屏蔽泵的叶轮和电动机的转子固定在同一根轴上，利用屏蔽套将电动机的转子和定子隔开，转子在被输送的介质中运转，支撑转子的是两个滑动轴承，靠输送的介质冷却润滑轴承和带走电机产生的部分热量，其动力通过定子磁场传递给转子。

2）结构特点及工艺流程

屏蔽泵在结构上只有静密封而无动密封，因此输送液体时能保证一滴不漏。

和所有的普通离心泵一样，泵选好后，把泵的入口同液氯储槽用合适尺寸管线（比泵入口大一至两个规格）连接上，只要装置的有效汽蚀余量NPSHa大于泵的必须汽蚀余量NPSHr，泵即可工作输送液体。

由于很多液氯生产厂家的液氯储槽刚好放在地面上或比地面高一点，而每种规格泵的汽蚀余量NPSHr是一定的，要想提升装置的汽蚀余量NPSHa以满足使用要求，就必须拉开泵与液氯储槽间的垂直距离，而要抬高所有储槽的高度是比较麻烦的。

修一个3~4米深左右的坑，把泵安装在坑里，问题就可以解决了（文后附图四：

液氯包装及工艺用屏蔽泵安装系统图）。

为了提高运转的安全性，液氯屏蔽泵通常都须设有监控装置：

如德国进口的液位监控器N30（监测泵中有无液氯）和温度监控器T30（监测泵转子腔温度）（专利号02211201.4）等。

3）海密梯克屏蔽泵及其使用特点

a全封闭，无动密封，绝对零泄漏，安全可靠；

b海密梯克泵独特的高压内循环结构（专利号：

02211205.7），保证液氯在泵转子腔内不汽化

c德国进口的哈氏合金屏蔽套，涡流损失小，滚压成型，性能可靠；

d纯晶体碳化硅滑动轴承SSIC（无压烧结的α级碳化硅）（专利号：

02211204.9）。

碳化硅滑动轴承承载能力高，且具有极强的耐冲蚀、耐化学腐蚀、耐磨损和良好的耐热性，使用寿命长；

e轴向力自动平衡，零轴向运转力；

f欧洲优秀的水力模型和高性能电机保证了整机的高效运转；

g设备投资小，无辅助设施，安装费用低；

h结构简单，拆卸维修方便，长期可靠运转，维护费用低；

i适于连续操作，操作简单，流量、压力范围广；

k基本无废气、废渣排放；

l无液氯汽化过程，消除了因NCl3的富集而发生爆炸的隐患；

m海密梯克泵为免维护泵，连续运转寿命一般均在5年以上，无须经常更换备件；

n泵启动前应充分预冷。

屏蔽泵输送液氯，工艺管线很简单、屏蔽泵无动密封（绝对零泄漏）、滑动轴承无需其它介质润滑（靠输送介质，此为液氯）、寿命长、操作和维护很简单、价格相对又比较低等，诸多优点让我们有理由说屏蔽泵输送液氯是目前最好的，尤其是新建和改造项目，旧的液氯输送工艺方法正逐步被替换。

大连海密梯克泵业有限公司作为德国海密梯克公司的合资子公司，秉承了其世界领先的屏蔽泵技术及生产经验，成立近十年以来，已经为近40家氯碱企业提供70余台液氯屏蔽泵及完善的安全保护系统，使用效果都非常好（如：

青岛海晶化工集团有限公司、山东恒通化工股份有限公司、无锡格林艾普化工有限公司、山东诸城泰盛化工有限公司、山东东岳集团、山东农药化工集团、江西星火有机硅厂、陕西神府北元化工有限公司、河北黄骅市金华化工有限公司、湖南南天股份有限公司、陕西省化工总厂、济宁金威煤电有限公司、江苏南通江山农药化工股份有限公司、河南洛阳新安电力集团金属钠有限公司、吉化集团公司四氯化硅厂、吉林化学工业公司电石厂、江苏苏龙化工有限公司、山东新汶矿业有限公司等等）。

从液氯输送的使用情况来看，其一般要求液氯流量为5~20m3/h，扬程为90m左右，温度为-10~-20℃。

大连海密梯克屏蔽泵性能范围如下：

流量     Qmax=800m3/h

扬程     Hmax=600m

系统压力 Pmax=10Mpa

温度     T=-120~400℃

轴功率   P2max=135KW

泵效率   ηmax=80%

磁力驱动泵是无泄漏泵的一种，也可以用于液氯的输送。

国内这些年来只有几家企业使用过磁力驱动泵，但效果不很理想。

原因是：

（1）其安全可靠性不如屏蔽泵。

磁力驱动泵一般只有一层隔离套（单层保护），一旦因机械问题或隔离套自身质量问题而导致其损坏，液氯将直接泄露到大气中。

而屏蔽泵除屏蔽套外还有一层电机外壳静密封（双层保护），一旦屏蔽套损坏，液氯将进入电机腔体内而不会直接露向大气。

这也是为什么在极其危险的介质输送时必须选用屏蔽泵的原因，如核电行业含危险介质的液体、化工行业的光气、环氧乙烷及液氯。

（2）磁力驱动泵故障率较屏蔽泵高很多。

因为磁力驱动泵有6套轴承（2套滑动轴承，4套滚动轴承），且两根轴通过连轴器连接同步运转，故障率一般为20%。

屏蔽泵只有两套滑动轴承和一根轴，运转平稳，故障率一般为7%。

故障率高不仅会造成液氯装置的安全环保隐患，影响正常生产，增加运维成本，还会造成重大安全事故。

（注：

故障率数据来源于德国赫斯特（Hoechst）公司）（3）采用中压法和低压法生产的液氯温度为-10~-20℃，泵外会结冰。

而磁力驱动泵内外磁钢间因有间隙（可进空气）而结冰，导致泵无法运转。

当然有些国外厂家通过进行特殊设计，在内外磁钢间隙充氮气解决这一问题。

时间：

2021.03.04

创作：

欧阳地