空压机概述:空压机是各个工厂、企业普遍使用的设备之一,特别是空压机的应用更为广泛。锅炉鼓风、消烟除尘、通风冷却都离不开空压机,在电站、矿井、化工以及环保工程,空压机更是不可缺少的重要设备,正确掌握空压机的设计,对保证空压机的正常经济运行是很重要的。
螺杆空压机设计方案(plan)的选择
螺杆空压机设计(Design)时通常给定的条件有:容积流量(单位:立方米每秒)、全压、工作介质及其密度(或工作介质温度),有时还有结构上的要求和特殊要求等。
对 螺杆空压机设计的要求大都是:满足所需流量和压力的工况点应在最高效率点附近;最高效率值要尽量大一些,效率曲线平坦;压力曲线的稳定工作区间要宽;空压 机结构简单,工艺性好;材料及附件选择方便;有足够的强度、刚度,工作安全可靠;运转稳定,噪声低;调节性能好,工作适应性强;空压机尺寸尽可能小,重量 轻;操作和维护方便,拆装运输简单易行。
然而,同时满足上述全部要求,一般是不可能的。在气动性能(xìng néng)与结构(Structure)(强度、工艺)之间往往也有矛盾(事物属性的对立),通常要抓住主要矛盾协调解决。这就需要设计者选择合理的设计方案,以解决主要矛盾。例如:
随着空压机的用途不同,要求也不一样,如公共建筑所用的空压机一般用来作通风换气用,一般最重要的要求就是低噪声,多翼式螺杆空压机具有这一特点;而要求大流量的螺杆空压机通常为双吸气型式;对一些高压螺杆空压机,比转速低,其泄漏损失的相对比例一般较大。苏州空压机按用途可分为:冰箱压缩机、空调压缩机、制冷压缩机、油田用压缩机、天然气加气站用、凿岩机用、风动工具、车辆制动用、门窗启闭用、纺织机械用、轮胎充气用、塑料机械用压缩机、矿用压缩机、船用压缩机、医用压缩机、喷砂喷漆用。
螺杆空压机设计时几个重要方案的选择:
(1)螺杆型式的合理选择:常见空压机在一定转速下,后向叶轮的压力系数中Ψt较小,则叶轮直径较大,而其效率(efficiency)较高;对前向叶轮则相反。
(2) 空压机传动方式的选择:如传动方式为A、D、F三种,则空压机转速与电动机转速相同;而B、C、E三种均为变速,设计时可灵活选择空压机转速。一般对小型 空压机广泛采用与电动机直联的传动A,,对大型空压机,有时皮带传动不适,多以传动方式D、F传动。对高温(high temperature)、多尘条件(tiáo jiàn)下,传动方式还要考虑电动机、轴承(bearing)的 防护和冷却问题。
(3)蜗壳外形尺寸的选择(Select):蜗壳外形尺寸应尽可能小。对高比转数空压机,可采用缩短的蜗形,对低比转数空压机一般选用标准蜗形。有时为了缩小蜗壳尺寸,可选用蜗壳出口速度大于空压机进口速度方案,此时采用出口扩压器以提高其静压值。
(4) 螺杆出口角的选定:螺杆出口角是设计时首先要选定的主要几何参数之一。为了便于应用,我们把螺杆分类(Classification)为:强后弯螺杆(水泵型)、后弯圆弧螺杆、后弯直螺 杆、后弯机翼形螺杆;径向出口螺杆、径向直螺杆;前弯螺杆、强前弯螺杆(多翼叶)。表1列出了螺杆空压机中这些螺杆型式的螺杆的出口角的大致范围。
(5) 螺杆数的选择(Select):在螺杆空压机中,增加叶轮(指装有动叶的轮盘)的螺杆数则可提高叶轮的理论压力(pressure),因为它可以减少相对涡流的影响(即增加K值)。苏州空压机按用途可分为:冰箱压缩机、空调压缩机、制冷压缩机、油田用压缩机、天然气加气站用、凿岩机用、风动工具、车辆制动用、门窗启闭用、纺织机械用、轮胎充气用、塑料机械用压缩机、矿用压缩机、船用压缩机、医用压缩机、喷砂喷漆用。但是,螺杆数目的增加,将增加叶 轮通道的摩擦损失,这种损失将降低空压机的实际压力而且增加能耗。因此,对每一种叶轮,存在着一个更佳螺杆数目。具体确定多少螺杆数,有时需根据设计(Design)者的 经验而定。根据我国目前应用情况,在表2推荐了螺杆数的选择范围。
(6)全压系数&PHOTOSHOPi;t的选定:设计螺杆空压机时,实际压力(pressure)总是预先给定的。这时需要选择(Select)全压系数Ψt,全压系数的大致选择范围可参考表3。
(7) 离心叶轮进出口的主要几何尺寸的确定:叶轮是空压机传递给气体(gases)能量的唯一元件,故其设计(Design)对空压机影响甚大;能否正确确定叶轮的主要结构,对空压机的性能参 数起着关键作用。它包含了螺杆空压机设计的关键技术--螺杆的设计。而螺杆的设计最关键的环节就是如何确定螺杆出口角β2A。
关键技术的设计分析
在设计(Design)螺杆空压机时,关键就是掌握好叶轮螺杆出口角β2A的确定。
根据螺杆出口角β2A的不同,可将螺杆分成三种型式即后弯螺杆(β2A<90℃),径向出口螺杆(β2A=90℃)和前弯螺杆(β2A>90℃)。
三种螺杆型式的叶轮,目前均在空压机设计中应用。前弯螺杆叶轮的特点是尺寸重量小,价格(price)便宜,而后弯螺杆叶轮可提高效率,节约能源,故在现代生产的空压机中,特别是功率大的大型空压机多数用后弯螺杆。
现代前弯螺杆空压机效率(efficiency),比老式产品已有显著提高,故在小流量(单位:立方米每秒)高压力(pressure)的场合或低压大流量场合中仍广为采用。
径向出口螺杆在我国已不常用,在某些要求耐磨和耐腐蚀(释义:指腐烂、消失、侵蚀等)的空压机中,常用径向出口直螺杆。
螺杆空压机叶轮(指装有动叶的轮盘)设计时还必须考虑到比转速与螺杆型式存在一定的关系,故在确定螺杆出口角的同时,必须综合考虑三种螺杆型式对压力、径向尺寸和效率(efficiency)的影响。常熟空压机是不少企业主要的机械动力设备之一,保持空压机安全操作是非常必要的。严格执行空压机操作规程,不仅有助于延长空压机的使用寿命,而且能确保空压机操作人员安全。
正确确定了螺杆空压机其它主要几何尺寸的确定奠定了坚实的基础,从而对整台螺杆空压机的性能起着关键的作用。