?1 引言


??螺桿(Screw)壓縮機(compressor)是一種容積式壓縮機，具有可靠 性高、操作控制維護方便以及動(dòng)力平衡性好等獨特的 優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于空調制冷、石油化工和空氣動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域。昆山空壓機維修工作時(shí)，空氣經(jīng)過(guò)自潔式空氣過(guò)濾器被吸入，通過(guò)PLC自動(dòng)清洗過(guò)濾器，空氣在經(jīng)過(guò)進(jìn)口導葉自動(dòng)調節后進(jìn)入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻(水走管內，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進(jìn)入二級壓縮系統壓縮機組中通過(guò)(tōng guò)植入變頻器（Variable-frequency Drive)控 制電機轉速的方式，可以實(shí)現對壓縮機排氣量的 調節，從而使螺桿壓縮機性能更加優(yōu)越。螺桿壓縮機在運行時(shí)，向壓縮腔中噴入適量的潤滑油，可以在轉子之間形成良好的油膜，及時(shí)有效降低轉子之間的摩擦、冷卻和密封(seal)壓縮氣體。但噴入的潤滑油使壓縮機腔摩擦增大、粘性剪切和攪拌耗功以及吸氣預熱等方面的損失，增加了壓縮機的功耗，使壓縮機性能受到影響(influence) 。因此從理論上分析(Analyse)，壓縮機應該具有最佳噴油量。另外，壓縮氣體的相對泄漏量隨著(zhù)壓縮機運行轉 速的變化而變化，同樣影響壓縮機的性能。國內外對變頻螺桿壓縮機的研究（research)主要集中在螺桿壓縮機自身型線(xiàn)設計(design)、結構設計、性能改善、工作過(guò)程和壓縮機系統研究中 。而對螺桿壓縮機油路系統的研究也主要集中在內部泄漏、冷卻 系統和噴油參數等對壓縮機熱力性能的影響 。本文通過(guò)改變噴入壓縮機的油量以及噴油螺桿空氣壓縮機的運行頻率(frequency)，由試驗得到了壓縮機熱力性能隨之變化的規律，為壓縮機更加高效（指效能高的）節能的運行提供研究基礎。


??2 試驗系統(system)


??噴油量對變頻螺桿空壓機性能影響的試驗(test)系統(system)流程圖如。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中水或其它液體當作活塞來(lái)壓縮氣體，然后將氣體排出?？諝馔ㄟ^(guò)吸氣過(guò)濾器處理之后經(jīng)過(guò)吸氣截止閥進(jìn)入壓縮機，噴油孔噴入的潤滑油與空氣混合成油氣混合物被壓縮后，經(jīng)過(guò)排氣截止閥進(jìn)入油氣分離器；混合物分離后，氣體經(jīng)過(guò)氣體冷卻器后再通過(guò)標準(biāo zhǔn)噴嘴流量計后排入到大氣中；而潤滑油經(jīng)油氣分離器分離后通過(guò)油冷卻器和油濾清器后再次噴入壓縮機中循環(huán)使用。油氣分離器二次回油則經(jīng)過(guò)回油管直接引回壓縮機吸氣腔。壓縮機采用壓差噴油系統，噴油孔口處與排 氣口之間的壓力(pressure)差值是維持油路系統潤滑油循環(huán) 的推動(dòng)力，離心風(fēng)機安裝(installation)在油冷卻器與空氣冷卻 器之間對潤滑油和壓縮空氣進(jìn)行強制風(fēng)冷降溫。通過(guò)主變頻器可以對壓縮機轉速進(jìn)行調節， 副變頻器可以控制離心風(fēng)機轉速，而通過(guò)針型閥 門(mén)可以手動(dòng)改變噴油量。排氣口的傳感器(transducer)可以監 測排氣壓力與排氣溫度，容積流量通過(guò)標準噴嘴 流量計測出，采用功率（指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少）測量?jì)x可以測出壓縮機輸 入功率，所有數據（data)的采集處理最終通過(guò)組態(tài)王軟 件
　?。↘ing View） 完成。試驗用變頻噴油螺桿空氣(Basin air) 壓縮機吸氣壓力為大氣壓力，額定排氣壓力為0.8 MPa，額定轉速(Rotating speed)為3000 r/min，額定排氣量為13.5 m3/min。


??3 試驗結果與分析


??調節(adjust)油量調節閥，測量恒定轉速和排氣壓力 下，噴油量不同時(shí)壓縮(compression)機的熱力性能(property)。昆山空壓機維修工作時(shí)，空氣經(jīng)過(guò)自潔式空氣過(guò)濾器被吸入，通過(guò)PLC自動(dòng)清洗過(guò)濾器，空氣在經(jīng)過(guò)進(jìn)口導葉自動(dòng)調節后進(jìn)入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻(水走管內，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進(jìn)入二級壓縮系統例如排氣 壓力為0.8 MPa，壓縮機轉速為2600 r/min時(shí)改變噴 油量，可以得到不同噴油量下壓縮機的熱力性能 參數，從而得到噴油量對壓縮機熱力性能的影響； 調節主變頻器使壓縮機分別運行在高、中、低3種不同轉速下，測量噴油量恒定時(shí)壓縮機的性能參數，即測量壓縮機轉速分別為 3000 r/min 與 2800 r/min
　?。ǜ咿D速）、2400 r/min與2200 r/min
　?。ㄖ修D速）、1200 r/min和1000 r/min
　?。ǖ娃D速） 時(shí)，額定排氣壓力下壓縮機的容積流量和輸入功率（指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少），從而得到恒定噴油量下轉速對壓縮機熱力性能的影響。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。


3.1 噴油量對熱力性能的影響


? 排氣(Exhaust)溫度是衡量壓縮機運行安全性的性能(property)指標，可知轉速恒定時(shí)排氣溫度隨噴油量的增大逐漸減小，轉速越高，噴油降溫(Cooling)效果越明顯。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。這是因為隨著(zhù)噴油量的增大，潤滑油與空氣在壓縮腔的換熱量增大，進(jìn)而降低了排氣溫度。轉速越高，隨著(zhù)噴油量的增大，潤滑油在壓縮腔內所形成的換熱油膜越均勻，換熱效果越好。還可以看出，同一噴油量時(shí)，轉速越高，壓縮機的排氣溫度越高。這是因為壓縮機轉速越高，轉子之間的摩擦越大，壓縮空氣與潤滑油換熱時(shí)間越短，在噴油溫度不變的情況下，換熱效果在低轉速時(shí)相對更充分。


3.2 轉速對熱力性能的影響


? 噴油量恒定時(shí)壓縮(compression)機(compressor)排氣溫度（temperature)隨轉速變化的關(guān)系。隨著(zhù)壓縮機轉子轉速的增加(increase)，轉子之間的"嚙合（niè hé） "摩擦逐漸增大，壓縮空氣(Basin air)與潤滑油換熱時(shí)間縮短，噴油量與噴油溫度不變的情況下排氣溫度逐漸升高，噴油量越少，壓縮機排氣溫度的均值也就越高。應該注意的是當噴油量為 27 L/min 時(shí)壓縮機的排氣溫度最高已達 380 K（107℃），溫度過(guò)高會(huì )降低潤滑油的使用壽命，嚴重時(shí)會(huì )發(fā)生碳化現象；當噴油量為93 L/min時(shí)，排氣溫度最低已至310 K
　?。?7 ℃），溫度（temperature)低于該工況露點(diǎn)溫度時(shí)會(huì )出現冷凝水，使潤滑(lubricating)油發(fā)生乳化現象。這兩種極端工況，在壓縮機運行時(shí)要盡量避 免。


??4 結論


（1） 通過(guò)搭建變頻噴油螺桿(Screw)空壓機(compressor)系統試驗臺，研究了壓縮機(compressor)轉速和噴油量對壓縮機熱力性 能的影響，得到了排氣溫度（temperature)、容積流量和比功率 隨之變化的一般規律。


（2） 噴油量恒定時(shí)，排氣溫度隨轉速的增加線(xiàn)性增加，噴油量越小，排氣溫度的均值越高；
容積流量(單位:立方米每秒)和比功率均隨轉速的增加線(xiàn)性增大，二者變化速度不同導致比功率變化趨勢也不相同。


（3） 轉速恒定情況下，排氣溫度隨噴油量增大逐漸下降(descend)，轉速越高，噴油降溫效果(xiàoguǒ)越明顯；
容積流量隨噴油量增大逐漸增加，但是增大的速 度逐漸減??；輸入功率在低轉速工況下隨噴油量 增大逐漸減??；比功率隨噴油量增大逐漸減小， 轉速越低，減小的速度越快。


（4） 根據試驗結果，額定排氣壓力(pressure)下壓縮機 在不同轉速運行時(shí)最佳噴油量隨轉速變化的擬合 曲線(xiàn)；實(shí)際應用中應該在壓縮機油路系統中安裝油量調節裝置(Apparatus)控制（control)壓縮機的噴油量。