無油幹螺桿和水潤滑螺桿有什麽區別？

近幾十年來，無油螺桿壓縮機的研究日益活躍，許多國家和企業在原有噴油螺桿壓縮機模型的基礎上，開始探索無油螺桿壓縮機之路。在對氣體質量要求高的領域，如紡織、冶金、食品、化工、醫藥、石油和空氣分離等。無油螺桿壓縮機能夠提供高質量的壓縮氣體，滿足各種需求，具有廣闊的應用前景。應用領域在食品制造和包裝行業中，用噴油螺桿式壓縮機制備壓縮氣體時，壓縮機中的潤滑油在生產過程中經過多次高溫氧化和冷凝乳化，性能已大大降低，呈酸性，不僅不能潤滑後續設備，反而會破壞正常的潤滑。使用無油螺桿壓縮機可以避免失效潤滑油對設備的負面影響。在制藥和生物工程中，壓縮氣體中含有的細菌和噬菌體的汙染是不容忽視的。無油螺桿壓縮機提供的純凈壓縮氣體可以防止細菌和噬菌體在氣體中滋生。在電鍍行業，生產過程中鍍層表面存在起霜、燒焦、針孔、裂紋等問題。人們用攪拌來解決這些問題，而攪拌需要壓縮空氣的支持。壓縮空氣的質量對光亮鎳電鍍的沈積速率和電鍍效率有很大影響。無油螺桿壓縮機的應用可有效避免塗層表面起霜、燒焦、針孔、裂紋等問題。因此，無油螺桿式壓縮機已用於制備電鍍用純氣體[1]。在汽車噴塗行業，不純的氣體往往會造成劣質的塗層。如果壓縮空氣中含有油，塗層表面會有壹些分散或集中的小突起。這些氣泡壹般產生在面漆下的塗層中，是由塗層下的水蒸氣或汙垢引起的。此外，含油的壓縮空氣還可能導致濕塗層表面出現點狀分布的小凹坑，形成火山口狀的矽坑，凹坑底部有時可以看到基材，俗稱魚眼。如今，無油螺桿式壓縮機已用於汽車噴塗行業，制備噴塗用純氣體，提高了國內汽車的噴塗水平。在紡織工業中，噴氣織機需要幹燥無油的壓縮空氣。在生產過程中，細噴嘴會將壓縮空氣吹到線束上，形成渦流，從而賦予紗線形狀、彈性和彈力。無油螺桿壓縮機提供的純凈壓縮空氣可以保證成品織物的質量。無油螺桿壓縮機的分類及主要廠家無油螺桿壓縮機包括幹式螺桿壓縮機和噴水式螺桿壓縮機。幹式螺桿壓縮機主要是雙螺桿壓縮機，噴水式螺桿壓縮機包括雙螺桿壓縮機和單螺桿壓縮機。幹式螺桿壓縮機的基本結構如圖1所示。目前國內市場主要有阿特拉斯(AC)、英格索蘭(IR)、首力、博格和神鋼、無錫壓縮機廠和南京壓縮機廠的產品。無錫壓縮機廠，有壹部分用神戶制鋼做主機，也生產主機，比如80立方米每分鐘排氣量的主機，轉子噴塗聚四氟乙烯防腐塗層。但是大排量的壓縮機性能並不理想。比如排氣量大於100立方米每分鐘的壓縮機，有望在大排氣量上得到提升。南京壓縮機廠引進了瑞典SRM公司的專利技術，共同開發了無油螺桿壓縮機。在德國博格，轉子塗層采用鉬石墨材料，轉子設計中軸承可以自行更換，冷卻器設計合理。首力為多種新型紡織機電設備提供優質氣源，密封膠可長期更換。英格索蘭主要采用二硫化鉬轉子塗層，經浸滲工藝處理，其傳動軸輸入端裝有改進的唇形密封。Atlas，轉子采用S-AP線，噴塗特氟龍塗層。氣路系統(高低壓轉子)、油路系統(變速箱、油底殼、油泵、機油濾清器)、冷卻系統(中冷、後冷、油冷)為壹體式結構；齒輪箱采用雙軸承設計，滾珠軸承承受徑向力，滾柱軸承承受軸向力。噴水螺桿式壓縮機噴水雙螺桿壓縮機的流程如圖2所示，更早之前荷蘭就有GrassAir。今天主要是Atlas和CompAir。此外，無錫壓縮機廠也在積極從事這方面的研發。Atlas和CompAir使用陶瓷轉子、水潤滑軸承，沒有同步齒輪。轉子相互嚙合，形成水膜密封。有傅生、三井噴水單螺桿壓縮機，開發小排量水潤滑單螺桿壓縮機。傅生采用三井單螺頭，排氣量12m3/min，最大功率120kW。轉子材料為不銹鋼、銅和陶瓷軸承。由於材料和技術的限制，目前制造大型噴水單螺桿壓縮機相對困難，但小型噴水單螺桿壓縮機效率高，維護成本相對較低。幹式螺桿壓縮機中的轉子材料和型面轉子材料，由於沒有潤滑油潤滑和帶走微小顆粒，氣體會腐蝕轉子、殼體內壁和氣道。因此，在傳統噴油螺桿轉子材料的基礎上，通常噴塗防腐塗層，如PTFE、MoS2、特氟龍等，以保證轉子不變形、不腐蝕。在噴水螺桿式壓縮機中，雖然向壓縮腔內註入水，可以起到冷卻、密封和保持氣體純度的作用，提高壓縮機的效率，很好地控制排氣溫度，但水不可避免地會腐蝕轉子和其他部件，因此需要慎重選擇轉子材料。壹般轉子材料的選擇如下:(1)NSB鋼轉子在上海螺桿壓縮機開發中心制造的LG-30/0.8噴水火炬氣螺桿壓縮機中，轉子采用NSB鋼(鍍鎳磷合金，能抵抗火炬氣、H2、H2S、SO2的腐蝕)。(2)高分子聚合物陶瓷轉子法國阿特拉斯和GVM采用高分子聚合物陶瓷轉子。它的轉子可以精確加工到幾毫米的精度。長期試驗結果表明，該材料具有良好的耐磨性、可靠性和適用性。(3)工程塑料轉子的應用為螺桿壓縮機轉子的材料和加工手段開辟了新的經濟途徑，為噴水螺桿壓縮機的發展提供了良好的條件。本發明的精密註塑工程塑料轉子不銹，成本低，同時降低了螺桿式壓縮機的噪音和振動。這為在壓縮室中使用噴水密封冷卻技術創造了良好的條件。螺桿轉子的型線設計對螺桿壓縮機至關重要，需要綜合考慮轉子型線的嚙合要求、連續接觸線、加工性能等因素。為完成國家“十五”863項目“燃料電池發動機”，Xi交通大學壓縮機研究所研制成功了可用於燃料電池的LG300無油噴水螺桿式空氣壓縮機。根據具體的設計要求，課題組專門開發了如圖4所示的新型旋翼線。該型線具有雙側不對稱的特點，所有部件齒曲線均為圓弧或圓弧包絡，可以減少通過接觸線的橫向泄漏，提高壓氣機效率。此外，轉子的可加工性得到改善，便於采用各種方法進行加工。技術難點幹式螺桿壓縮機的技術難點(1)轉子變形幹式螺桿壓縮機的性能很大程度上取決於轉子嚙合時的密封間隙。轉子之間和轉子與機殼之間有許多泄漏通道，流體通過間隙的泄漏直接影響容積效率和總效率。在實際運行過程中，轉子在熱力和機械邊界條件的作用下，發生熱力和機械彈性變形，使得實際運行間隙與設計間隙相差較大。過大的間隙會增加泄漏並降低容積效率；如果縫隙太小，很容易燙傷和咬傷[4]。雖然整個轉子的溫差不大，但轉子沿長度方向的徑向變形仍然存在差異。這主要是因為整個轉子形狀復雜，齒槽是螺旋形的而不是嚴格的軸對稱。對陰陽轉子沿接觸線的徑向變形分析表明，雖然沿軸向長度的變形存在差異，但兩轉子的總變形基本不變，總變形隨溫度呈線性變化。幹式壓縮機的排氣溫度通常很高。為了防止轉子咬入甚至嚴重損壞轉子齒，應考慮加大設計間隙或采取適當的冷卻措施[5]。(2)塗層失效不良的轉子塗層在運行壹段時間後會脫落，轉子暴露在空氣中，受空氣中雜質和溫度變化的影響。最終會導致運行性能下降，甚至損壞機器。噴塗防腐塗層是難點之壹。目前廣泛使用的有二硫化鉬、聚四氟乙烯和鉬石研磨塗層。噴水螺桿式壓縮機的技術難點(1)陶瓷轉子由於陶瓷材料的耐磨性不適合機床加工，所以采用精密鑄造，鑄造技術是難點之壹。壹般陶瓷制品的氣孔、裂紋等缺陷需要用聚焦X射線儀器檢測，陶瓷坯體密度的壹致性需要用超聲波儀器監測。(2)水汙染清洗由於水的存在，必然會對螺桿式壓縮機的主機和冷卻水系統產生壹定的腐蝕影響，甚至在管路中形成壹定的水垢。水垢在冷卻系統中形成後，會減小水通道的截面積，增加水循環的阻力，阻礙正常的熱交換。隨著垢層的不斷增厚，會造成設備嚴重的冷卻不良，帶來壹系列不良後果，如增加壓縮機的功耗，減少進排氣量等。，所以水垢的處理方法也很重要。水垢處理的方法壹般包括化學試劑法、物理法和人工法。(3)水潤滑軸承水潤滑軸承需要改變傳統金屬軸承系統的材料性能和潤滑結構，將軸承與動密封裝置等部件有機地結合起來，以水作為潤滑介質。目前能提供水潤滑軸承的廠家相對較少，瑞典SKF公司積極從事這方面的研發。降噪發展趨勢研究噪聲作為螺桿式壓縮機的壹個突出問題，已經被多次提出。尤其是在無油螺桿式壓縮機中。因此，降噪研究將成為熱點。隨著其他型號的噪聲研究，噪聲研究技術將不斷發展進步，為無油螺桿的噪聲研究提供充分的理論依據和經驗指導。水潤滑技術的研究隨著噴油螺桿壓縮機在諸多領域應用局限性的日益暴露，以及幹式螺桿壓縮機自身存在的壹系列問題，水潤滑無油螺桿壓縮機應運而生，具有良好的發展前景。隨著塗層技術和軸承制造業的發展，壹些公司，如阿特拉斯，已經使用水來潤滑軸承，並放棄了原來的同步齒輪需要油潤滑的限制。再者，在轉子型線不斷改進的大趨勢下，實現轉子間的嚙合，形成良好的水膜密封，水潤滑無油螺桿壓縮機將不再是不切實際的想法。提高壓縮機性能，改善無油潤滑螺桿壓縮機轉子的型線是提高壓縮機性能的關鍵。螺桿壓縮機性能的不斷提高和市場份額的不斷擴大，離不開轉子型線的發展。優化葉型設計方法將成為研究熱點。壓縮機作為壹種通用機械，在許多領域有著良好的應用前景。無油螺桿壓縮機具有獨特的優勢。隨著對其研究的深入和設計技術的不斷提高，無油螺桿壓縮機的性能將會進壹步提高，其應用領域也會越來越廣泛。在壹些醫療等領域，比如牙科，目前多采用無油活塞等機型，未來可能會有無油螺桿式壓縮機的壹席之地。此外，化工、航天、航空等諸多方面也將得到更廣泛、更深入的應用。