【壓縮機(jī)網(wǎng)】20世紀(jì)30年代，瑞典工程師Alf Lysholm在對燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行研究時，希望找到一種作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的壓縮機(jī)，要求其轉(zhuǎn)速比活塞壓縮機(jī)高得多，以便可由燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動，并且不會發(fā)生喘振。為了達(dá)到上述目標(biāo)，他發(fā)明了螺桿壓縮機(jī)。

　　在理論上，螺桿壓縮機(jī)具有發(fā)明者所需要的特點(diǎn)，但由于必須具有非常大的排氣量，才能滿足燃?xì)廨啓C(jī)工作的要求，螺桿壓縮機(jī)并沒有在此領(lǐng)域獲得應(yīng)用。盡管如此，Alf Lysholm及其所在的瑞典SRM公司，對螺桿壓縮機(jī)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用，繼續(xù)進(jìn)行了深入的研究。

　　1937年，Alf Lysholm在SRM公司研制成功了兩類螺桿壓縮機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)，并取得了令人滿意的測試結(jié)果。1946年，位于蘇格蘭的英國James Howden公司，第一個從瑞典SRM公司獲得了生產(chǎn)螺桿壓縮機(jī)的許可證。隨后，歐洲、美國和日本的多家公司也陸續(xù)從瑞典SRM公司獲得了這種許可證，從事螺桿壓縮機(jī)的生產(chǎn)和銷售。最先發(fā)展起來的螺桿壓縮機(jī)是無油螺桿壓縮機(jī)，1957年噴油螺桿空氣壓縮機(jī)投入了市場應(yīng)用，1961年又研制成功了噴油螺桿制冷壓縮機(jī)和螺桿工藝壓縮機(jī)。通過隨后持續(xù)的基礎(chǔ)理論研究和產(chǎn)品開發(fā)試驗(yàn)，通過對轉(zhuǎn)子型線的不斷改進(jìn)和專用轉(zhuǎn)子加工設(shè)備的成功開發(fā)，螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)越性能得到了不斷的發(fā)揮。

　　人機(jī)料法環(huán)測是工業(yè)企業(yè)管理中的六個要素，包括：

　　1、人(Man)：操作者對質(zhì)量的認(rèn)識、技術(shù)熟練程度、身體狀況等，是團(tuán)隊(duì)最寶貴的資源。對于企業(yè)來說，不僅需要領(lǐng)袖型人才為技術(shù)掌舵，更需要建立延續(xù)發(fā)展的人才機(jī)制。

　　2、機(jī)器（Machine）：機(jī)器設(shè)備、測量儀器的精度和維護(hù)保養(yǎng)狀況等。

　　3、材料（Marterial）：材料的成分、物理性能和化學(xué)性能等。

　　4、方法（Method）：生產(chǎn)工藝、設(shè)備選擇、操作規(guī)范等。研發(fā)系統(tǒng)的創(chuàng)新，設(shè)計(jì)計(jì)算軟件開發(fā)與應(yīng)用（圖例：SCCAD）

　　5、測量（Measurement）：測量時采取的方法是否標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)確等。

　　6、環(huán)境（Environment）：工作地的溫度、濕度、照明和清潔條件等。

　　螺桿壓縮機(jī)基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)方法及實(shí)際應(yīng)用：

　　1.轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)；2.幾何特征計(jì)算；3.熱力性能計(jì)算；4.工作過程數(shù)學(xué)模擬；5.轉(zhuǎn)子受力計(jì)算；6.刀具刀型計(jì)算；7.典型零件設(shè)計(jì)；8.主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；9.機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　螺桿壓縮機(jī)是一種容積式壓縮機(jī)，它通過一對相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子來壓縮氣體。其設(shè)計(jì)理論主要包括以下幾個方面：

　　1.轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)：螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子是其核心部件，其設(shè)計(jì)需要考慮轉(zhuǎn)子的幾何形狀、齒形、螺旋角等參數(shù)。通過對轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)，可以提高壓縮機(jī)的壓縮效率和穩(wěn)定性。（1.轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)；2.幾何特征計(jì)算）

　　2.（1）氣體熱力學(xué)：螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)需要考慮氣體的熱力學(xué)性質(zhì)，如壓力、溫度、體積等。通過對氣體熱力學(xué)性質(zhì)的分析，可以確定壓縮機(jī)的壓縮比排氣溫度等參數(shù)。

　　（2）流體力學(xué)：螺桿壓縮機(jī)的壓縮過程中涉及到氣體的流動，因此需要考慮流體力學(xué)的因素。通過對氣體流動的分析，可以確定壓縮機(jī)的排氣量、排氣壓力等參數(shù)。（3.熱力性能計(jì)算；4.工作過程數(shù)學(xué)模擬）

　　3.機(jī)械設(shè)計(jì)：螺桿壓縮機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)需要考慮到轉(zhuǎn)子的受力情況、軸承的壽命、密封件的可靠性等因素。通過對機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)化，可以提高壓縮機(jī)的可靠性和使用壽命。（5.轉(zhuǎn)子受力計(jì)算；6.刀具刀型計(jì)算；7.典型零件設(shè)計(jì)）

　　4.控制系統(tǒng)：螺桿壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)需要考慮到壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、排氣壓力、排氣溫度等參數(shù)。通過對控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的自動控制和保護(hù)。（8.主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；9.機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)）

　　一、螺桿機(jī)的構(gòu)成

　　以噴油螺桿壓縮機(jī)為例，機(jī)組系統(tǒng)包含：電動機(jī)、聯(lián)軸器、壓縮機(jī)、氣路系統(tǒng)、油路系統(tǒng)、容積流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、隔音罩總成以及控制系統(tǒng)。

　　二、國內(nèi)螺桿主機(jī)近十多年結(jié)構(gòu)上的發(fā)展

　　(1)單級螺桿壓縮主機(jī)

　　·七大件：進(jìn)氣端蓋、進(jìn)氣軸承座、壓縮汽缸、排氣軸承座、排氣端蓋、陰轉(zhuǎn)子、陽轉(zhuǎn)子。

　　·六大件：密封端蓋、進(jìn)氣軸承座、壓縮汽缸、排氣端蓋、陰轉(zhuǎn)子、陽轉(zhuǎn)子。

　　結(jié)構(gòu)的變化：不僅降低了采購原材料成本，還降低了加工、裝配等成本，提高了產(chǎn)品的裝配精度。

　　(2)兩級垂直螺桿壓縮主機(jī)

　　·單電機(jī)垂直雙極

　　·雙電機(jī)垂直雙極

　　(3)兩段水平螺桿壓縮主機(jī)

　　·單電機(jī)水平雙極

　　·雙電機(jī)水平雙極

　　(4)永磁一體螺桿壓縮主機(jī)

　　·單極永磁一體

　　·雙極垂直一體

　　·雙極水平一體

　　螺桿空壓機(jī)單級壓縮和雙級壓縮的區(qū)別：

　　1、單級壓縮

　　螺桿壓縮機(jī)單級壓縮主要是指一臺螺桿壓縮機(jī)完成全部壓縮的過程。在這種情況下，壓縮機(jī)將氣體吸入，將其壓縮并將其排氣到下一個階段。這個過程被認(rèn)為是單級壓縮。

　　單級壓縮的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)成本相對較低。但這種類型的空氣壓縮機(jī)的壓縮范圍有限，只能壓縮到一個特定的壓力。當(dāng)需要高壓空氣時，這種壓縮機(jī)就無法滿足要求。因此，許多壓力需求較高的應(yīng)用需要使用雙級壓縮。

　　2、雙級壓縮

　　螺桿空壓機(jī)雙級壓縮由兩個部分組成，每個部分都有一個螺桿壓縮機(jī)。在第一個部分，氣體被壓縮到一個相對較低的壓力，然后被輸送到第二個部分。在第二個部分，氣體被壓縮到所需的最終壓力，并被輸送到下一個系統(tǒng)。

　　雙級壓縮相對于單級壓縮的主要優(yōu)點(diǎn)是它可以用更少的功率完成更高程度的壓縮。這是由于雙重壓縮將兩個壓縮機(jī)的能力相結(jié)合，而單級壓縮只有一個壓縮機(jī)。

　　同時，雙級壓縮可以處理更大的流量，也就是說，可以在更短的時間內(nèi)完成對氣體的壓縮，提高了生產(chǎn)效率。但這種類型的螺桿空壓機(jī)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本也相對高一些。

　　永磁變頻壓縮機(jī)和工頻螺桿壓縮機(jī)的區(qū)別：

　　1.工作原理不同

　　永磁變頻壓縮機(jī)和工頻螺桿壓縮機(jī)的工作原理不同。永磁變頻壓縮機(jī)利用永磁同步電機(jī)來提供動力，將空氣壓縮到所需的壓力。而工頻螺桿壓縮機(jī)則利用兩個螺桿相對旋轉(zhuǎn)的原理，將氣體逐漸壓縮到所需的壓力。

　　2.動力系統(tǒng)不同

　　永磁變頻壓縮機(jī)和工頻螺桿壓縮機(jī)的動力系統(tǒng)也不同。永磁變頻壓縮機(jī)采用永磁同步電機(jī)，通過變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，控制壓縮機(jī)的輸出。而工頻壓縮機(jī)則通過電機(jī)帶動螺桿相對旋轉(zhuǎn)，提供壓縮機(jī)的動力。

　　3.使用效率不同

　　相比之下，永磁變頻壓縮機(jī)的使用效率更高。由于采用永磁同步電機(jī)作為動力源，可以實(shí)現(xiàn)高效的能源利用，有效節(jié)約電費(fèi)。而且在負(fù)載波動較大的情況下，永磁變頻壓縮機(jī)能夠及時響應(yīng)調(diào)節(jié)，確保壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。而工頻螺桿壓縮機(jī)在負(fù)載波動較大時，需要調(diào)整壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，響應(yīng)較慢。

　　4.能耗成本不同

　　永磁變頻壓縮機(jī)由于具有較高的能源利用效率，因此其能耗成本相對較低。而工頻螺桿壓縮機(jī)則需要較高的能源消耗，能耗成本較高。

　　5.噪音不同

　　永磁變頻壓縮機(jī)比螺桿壓縮機(jī)產(chǎn)生的噪音更低。在永磁同步電機(jī)的幫助下，它們運(yùn)行時比工頻螺桿壓縮機(jī)更加平穩(wěn)，振動更小，噪音也相應(yīng)較低。

　　從機(jī)組的結(jié)構(gòu)上簡述：使用永磁電機(jī)作為動力源，與螺桿主機(jī)直連，省去了中心托架、聯(lián)軸器等配件，縮小了動力系統(tǒng)的整體尺寸并提高了裝配精度，因此機(jī)組的整體設(shè)計(jì)尺寸也隨之減小（隔音罩總成等）。

　　三、主要零部件的發(fā)展

　　（1）機(jī)體：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，機(jī)體材料的優(yōu)化。（詳見本文第二節(jié)）

　　（2）轉(zhuǎn)子：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從圓柱體轉(zhuǎn)子毛坯至螺桿毛坯。

　　（3）軸承：軸承選型的優(yōu)化，從依賴于NSK、FAG、SKF至國產(chǎn)化的替代

　　（4）密封：

　　·軸封：從依賴于圣戈班（Saint-Gobain）至國產(chǎn)化的替代。

　　·端面密封：從O型圈、紙墊密封、膠水密封等優(yōu)化。

　　（5）傳動結(jié)構(gòu)：從皮帶、齒輪、直連至永磁一體機(jī)的發(fā)展。

　　四、加工機(jī)床、工藝、檢測設(shè)備及工具的發(fā)展

　　（1）加工機(jī)床：

　　·螺桿銑床：QH229半自動銑床、2AC銑床、5AC銑床至自行研發(fā)專業(yè)螺桿銑床。

　　·螺桿磨床：德國KAPP磨床、英國Holroyd至自行研發(fā)專業(yè)螺桿磨床。

　　·CNC：從依賴于進(jìn)口設(shè)備至國產(chǎn)設(shè)備的替代。

　　（2）加工工藝：隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，加工工藝的優(yōu)化，機(jī)械手的普及替代了人工，提高了自動化程度。

　　（3）檢測設(shè)備、工具：

　　·三坐標(biāo)測量儀的普及，保證了機(jī)殼與螺桿轉(zhuǎn)子的可靠性。如：三豐（Mitutoyo）、蔡司（Zeiss）、海克斯康（Hexagon）。

　　·檢測工具：專業(yè)檢測工具的創(chuàng)新等。如：螺桿嚙合臺，奇數(shù)齒外徑千分尺。

　　五、核心技術(shù)的發(fā)展

　　（1）對稱圓弧型線：應(yīng)用于初期的螺桿壓縮機(jī)；

　　（2）不對稱型線：以瑞典SRM型線系列為主導(dǎo)；

　　（3）80年代后第三代轉(zhuǎn)子型線：GHH（5：6）型線、X、Sigma(5：7)、日立型線和SRM-D-a、b等型線；

　　（4）各公司又開發(fā)自己的專利型線。

　　其它產(chǎn)品的發(fā)展：無油螺桿鼓風(fēng)機(jī)、螺桿真空泵、雙螺桿移動空氣壓縮機(jī)、離心機(jī)、渦旋機(jī)、冷媒壓縮機(jī)、車載壓縮機(jī)、噴水單螺桿壓縮機(jī)、制氧制氮工藝壓縮機(jī)等。

　　To be designed in China：Screw compressors

　　以中國航天技術(shù)為榜樣，電車發(fā)展的普及趨勢為動力，壓縮機(jī)行業(yè)在中國速度帶領(lǐng)下將呈現(xiàn)這樣的發(fā)展趨勢：應(yīng)用細(xì)分、兩極化、高效、節(jié)能、環(huán)保、智能化、系統(tǒng)化、信息化、核心技術(shù)開發(fā)、機(jī)器人應(yīng)用、模塊化設(shè)計(jì)等，通過綜合實(shí)力提升競爭力。

　　路漫漫其修遠(yuǎn)，相信未來的中國：一定可以從Made in China成為Designed in China！讓Designed in China成為民族驕傲！

　　筆者從業(yè)經(jīng)驗(yàn)有限，淺談之處有不妥和錯誤之處懇請批評、指正、指導(dǎo)！文章最后，想向行業(yè)的前輩們、老師們、同行們請教三個問題：

　　1.中國螺桿機(jī)走出國門的同時，多久的將來會在全球有核心競爭力？

　　2.雙螺桿噴水壓縮機(jī)的難點(diǎn)？

　　3.螺桿轉(zhuǎn)子的型線會不會標(biāo)準(zhǔn)化？

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