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樂科雙螺桿工藝壓縮機

1、雙螺桿工藝壓縮機原理及特點
雙螺桿壓縮機是容積式壓縮機的一種，即其通過不斷縮小的工作容積實現(xiàn)其中的氣體壓力升高，工作原理決定了雙螺桿壓縮機具有動力平衡性好、適應(yīng)性強的特點。使用變頻調(diào)節(jié)的雙螺桿工藝壓縮機，可以實現(xiàn)接近線性的流量調(diào)節(jié)性能。在壓比變化時，其具有自適應(yīng)壓比和強制輸氣的特征，不影響設(shè)備的正常運行，同時，壓縮過程允許多相混輸，允許帶液運行。雙螺桿壓縮機具有內(nèi)壓縮過程，使其運行平穩(wěn)性和工作效率遠高于羅茨式壓縮機，當(dāng)壓比較高時優(yōu)勢尤為明顯。

目前，國內(nèi)市場上雙螺桿空氣壓縮機和制冷壓縮機已有廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)制造的廠家較多，能效比較高，性能可靠。但這兩種雙螺桿壓縮機均采用向壓縮腔內(nèi)噴油的結(jié)構(gòu)型式，以大大減小設(shè)計、制造難度。用于化工行業(yè)的工藝壓縮機，其輸送介質(zhì)往往具有腐蝕性，不允許輸送介質(zhì)含油，對安全性、平穩(wěn)性要求較高，因此雙螺桿工藝壓縮機與傳統(tǒng)意義上的雙螺桿空氣壓縮機、制冷壓縮機等具有本質(zhì)不同。其在結(jié)構(gòu)上，不允許轉(zhuǎn)子間直接接觸（因為不噴油），需要引入同步齒輪精確控制轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)；由于沒有潤滑油密封各個工作間隙，對其設(shè)計、制造精度有更高的要求，否則會因為內(nèi)漏氣而導(dǎo)致性能急劇下降；輸送流量遠大于普通螺桿壓縮機，以滿足工藝需要，轉(zhuǎn)子直徑普遍達到400mm以上，遠大于常規(guī)噴油壓縮機的350mm以下；對安全性要求較高，廣泛采用雙端面干氣密封等密封元件，因此要求壓縮機整機振動控制比較嚴(yán)格，防止密封損壞等惡性事故。

2、樂科公司專用雙螺桿工藝壓縮機
2.1總體特點
為滿足公司節(jié)能產(chǎn)品的定制化需要，我司專門研發(fā)了針對自回?zé)峋s、乏汽增壓等節(jié)能系統(tǒng)產(chǎn)品的專用雙螺桿工藝壓縮機。
該型壓縮機采用自研的第三代不對稱型線，具備從幾何特性到結(jié)構(gòu)強度、轉(zhuǎn)子動力學(xué)等不同層面的設(shè)計能力，具有單級壓比高、流量范圍廣、調(diào)節(jié)能力強、運行穩(wěn)定高的特點。
2.2第三代不對稱型線
根據(jù)不同項目的需要，我司對流量、壓比、壓差、效率等不同層面的要求進行優(yōu)化，基于自研型線庫采用不同的設(shè)計。型線均為點帶狀嚙合，運行平穩(wěn)；利用曲面密封效應(yīng)，有效提高壓縮機容積效率；接觸線、泄漏三角形等泄漏通道幾何尺寸均明顯減??；運行過程中更符合運行流場中的流線，有效減小氣體阻力。

2.3成熟的定制化產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范
1)幾何特性及壓縮機工作過程計算
雙螺桿工藝壓縮機幾何結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，用于節(jié)能產(chǎn)品時，輸送介質(zhì)和運行工況變化范圍均較大。我司具有雙螺桿壓縮機氣動設(shè)計的完整能力，對壓縮機內(nèi)的容積變化、泄漏通道面積變化等均進行精確計算，在此基礎(chǔ)上結(jié)合工質(zhì)的熱物性及工況要求，對其工作過程進行精確的預(yù)測，如下圖是某型壓縮機的內(nèi)部容積變化過程及泄漏通道的分布情況：

下圖所示為某項目中用到的水蒸氣壓縮機內(nèi)部p-V圖計算結(jié)果，其與實際的工程運行情況偏差不超過10 %。

2)結(jié)構(gòu)強度校核
工藝壓縮機的需求是安全性，我司對軸承、轉(zhuǎn)子等重點受力件均進行完善的結(jié)構(gòu)強度校核，這些工作均基于對幾何特性的計算，可精確分析轉(zhuǎn)子上的壓力分布，設(shè)計軸承壽命均超過10萬小時，遠超過國內(nèi)同行1萬小時左右的設(shè)計閾值。
同時，基于對轉(zhuǎn)子熱變形的合理預(yù)測，我司具備完善的定制化機型間隙設(shè)計規(guī)范，在滿足機組安全運行的基礎(chǔ)上，內(nèi)泄漏較小，運行效率高。下圖所示為基于幾何特性計算結(jié)果進行的有限元分析，及轉(zhuǎn)子變形量預(yù)測。

3)轉(zhuǎn)子動力學(xué)
傳統(tǒng)的噴油雙螺桿壓縮機由于尺寸較小，運行過程中遠離一階臨界轉(zhuǎn)速。對于大型雙螺桿工藝壓縮機而言，干氣密封等易損件的使用壽命取決于壓縮機的工作振動值，我司企業(yè)規(guī)范對壓縮機振動限值較為嚴(yán)格，一般要求壓縮機振速小于等于5mm/s。
為此，制定了轉(zhuǎn)子動力學(xué)設(shè)計企業(yè)規(guī)范，對常規(guī)的橫向振動，和大型壓縮機的扭轉(zhuǎn)振動進行全面分析，如下圖所示為同時考慮壓縮機組、增速箱及大型電機的設(shè)計模型：

這套設(shè)計規(guī)范成功運用于海科等項目中的大型螺桿壓縮機機組，均運行平穩(wěn)，驗證了這套設(shè)計方案的可行性和必要性。
4)密封系統(tǒng)
我司與博格曼、成都一通等國內(nèi)外一線密封廠家合作開發(fā)適用于雙螺桿工藝壓縮機的密封方案，小機型中通常采用雙端面機械密封，大機型中根據(jù)介質(zhì)不同選用雙端面干氣密封或碳環(huán)密封。
在設(shè)計中均要求達到：正常使用壽命長（對于干氣密封≥3年）、對泄漏的控制能力和預(yù)警能力強。對密封系統(tǒng)的不同工作狀態(tài)均有自動化預(yù)案。

3、壓縮機參數(shù)
目前我司生產(chǎn)的雙螺桿工藝壓縮機可以達到以下運行參數(shù)：
1)單級壓比可達 8.0
2)理論流量范圍：10 ~ 400 m3/min
3)適用介質(zhì)：水蒸氣，甲醇、乙醇等工藝氣體
4)振速保證在6mm/s以下，整機每年維護一次，十年穩(wěn)定
5)排氣溫度限制：≤ 250 ℃
6)可適配機械密封、碳環(huán)密封或干氣密封，安全性佳
7)絕熱效率：≥ 75% (壓比為3.0)，≥ 70% (壓比為5.5)
8)寬廣的流量范圍調(diào)節(jié)能力，低至20%
型號參數(shù)表如下所示：