【壓縮機網】20世紀30年代，瑞典工程師Alf Lysholm在對燃氣輪機進行研究時，希望找到一種作回轉運動的壓縮機，要求其轉速比活塞壓縮機高得多，以便可由燃氣輪機直接驅動，并且不會發生喘振。為了達到上述目標，他發明了螺桿壓縮機。

　　在理論上，螺桿壓縮機具有發明者所需要的特點，但由于必須具有非常大的排氣量，才能滿足燃氣輪機工作的要求，螺桿壓縮機并沒有在此領域獲得應用。盡管如此，Alf Lysholm及其所在的瑞典SRM公司，對螺桿壓縮機在其它領域的應用，繼續進行了深入的研究。

　　1937年，Alf Lysholm在SRM公司研制成功了兩類螺桿壓縮機試驗樣機，并取得了令人滿意的測試結果。1946年，位于蘇格蘭的英國James Howden公司，第一個從瑞典SRM公司獲得了生產螺桿壓縮機的許可證。隨后，歐洲、美國和日本的多家公司也陸續從瑞典SRM公司獲得了這種許可證，從事螺桿壓縮機的生產和銷售。最先發展起來的螺桿壓縮機是無油螺桿壓縮機，1957年噴油螺桿空氣壓縮機投入了市場應用，1961年又研制成功了噴油螺桿制冷壓縮機和螺桿工藝壓縮機。通過隨后持續的基礎理論研究和產品開發試驗，通過對轉子型線的不斷改進和專用轉子加工設備的成功開發，螺桿壓縮機的優越性能得到了不斷的發揮。

　　人機料法環測是工業企業管理中的六個要素，包括：

　　1、人(Man)：操作者對質量的認識、技術熟練程度、身體狀況等，是團隊最寶貴的資源。對于企業來說，不僅需要領袖型人才為技術掌舵，更需要建立延續發展的人才機制。

　　2、機器（Machine）：機器設備、測量儀器的精度和維護保養狀況等。

　　3、材料（Marterial）：材料的成分、物理性能和化學性能等。

　　4、方法（Method）：生產工藝、設備選擇、操作規范等。研發系統的創新，設計計算軟件開發與應用（圖例：SCCAD）

　　5、測量（Measurement）：測量時采取的方法是否標準、準確等。

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

　　螺桿壓縮機基礎理論、設計方法及實際應用：

　　1.轉子型線設計；2.幾何特征計算；3.熱力性能計算；4.工作過程數學模擬；5.轉子受力計算；6.刀具刀型計算；7.典型零件設計；8.主機結構設計；9.機組系統設計。

　　螺桿壓縮機是一種容積式壓縮機，它通過一對相互嚙合的螺旋形轉子來壓縮氣體。其設計理論主要包括以下幾個方面：

　　1.轉子設計：螺桿壓縮機的轉子是其核心部件，其設計需要考慮轉子的幾何形狀、齒形、螺旋角等參數。通過對轉子的設計，可以提高壓縮機的壓縮效率和穩定性。（1.轉子型線設計；2.幾何特征計算）

　　2.（1）氣體熱力學：螺桿壓縮機的設計需要考慮氣體的熱力學性質，如壓力、溫度、體積等。通過對氣體熱力學性質的分析，可以確定壓縮機的壓縮比排氣溫度等參數。

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

　　3.機械設計：螺桿壓縮機的機械設計需要考慮到轉子的受力情況、軸承的壽命、密封件的可靠性等因素。通過對機械設計的優化，可以提高壓縮機的可靠性和使用壽命。（5.轉子受力計算；6.刀具刀型計算；7.典型零件設計）

　　4.控制系統：螺桿壓縮機的控制系統需要考慮到壓縮機的運行狀態、排氣壓力、排氣溫度等參數。通過對控制系統的設計，可以實現壓縮機的自動控制和保護。（8.主機結構設計；9.機組系統設計）

　　一、螺桿機的構成

　　以噴油螺桿壓縮機為例，機組系統包含：電動機、聯軸器、壓縮機、氣路系統、油路系統、容積流量調節系統、冷卻系統、分離系統、隔音罩總成以及控制系統。

　　二、國內螺桿主機近十多年結構上的發展

　　(1)單級螺桿壓縮主機

　　·七大件：進氣端蓋、進氣軸承座、壓縮汽缸、排氣軸承座、排氣端蓋、陰轉子、陽轉子。

　　·六大件：密封端蓋、進氣軸承座、壓縮汽缸、排氣端蓋、陰轉子、陽轉子。

　　結構的變化：不僅降低了采購原材料成本，還降低了加工、裝配等成本，提高了產品的裝配精度。

　　(2)兩級垂直螺桿壓縮主機

　　·單電機垂直雙極

　　·雙電機垂直雙極

　　(3)兩段水平螺桿壓縮主機

　　·單電機水平雙極

　　·雙電機水平雙極

　　(4)永磁一體螺桿壓縮主機

　　·單極永磁一體

　　·雙極垂直一體

　　·雙極水平一體

　　螺桿空壓機單級壓縮和雙級壓縮的區別：

　　1、單級壓縮

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

　　單級壓縮的主要優點是結構簡單，維護成本相對較低。但這種類型的空氣壓縮機的壓縮范圍有限，只能壓縮到一個特定的壓力。當需要高壓空氣時，這種壓縮機就無法滿足要求。因此，許多壓力需求較高的應用需要使用雙級壓縮。

　　2、雙級壓縮

　　螺桿空壓機雙級壓縮由兩個部分組成，每個部分都有一個螺桿壓縮機。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。

　　雙級壓縮相對于單級壓縮的主要優點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的能力相結合，而單級壓縮只有一個壓縮機。

　　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完成對氣體的壓縮，提高了生產效率。但這種類型的螺桿空壓機結構相對復雜，成本也相對高一些。

　　永磁變頻壓縮機和工頻螺桿壓縮機的區別：

　　1.工作原理不同

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

　　2.動力系統不同

　　永磁變頻壓縮機和工頻螺桿壓縮機的動力系統也不同。永磁變頻壓縮機采用永磁同步電機，通過變頻器調節轉速，控制壓縮機的輸出。而工頻壓縮機則通過電機帶動螺桿相對旋轉，提供壓縮機的動力。

　　3.使用效率不同

　　相比之下，永磁變頻壓縮機的使用效率更高。由于采用永磁同步電機作為動力源，可以實現高效的能源利用，有效節約電費。而且在負載波動較大的情況下，永磁變頻壓縮機能夠及時響應調節，確保壓縮機的穩定運行。而工頻螺桿壓縮機在負載波動較大時，需要調整壓縮機的轉速，響應較慢。

　　4.能耗成本不同

　　永磁變頻壓縮機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

　　永磁變頻壓縮機比螺桿壓縮機產生的噪音更低。在永磁同步電機的幫助下，它們運行時比工頻螺桿壓縮機更加平穩，振動更小，噪音也相應較低。

　　從機組的結構上簡述：使用永磁電機作為動力源，與螺桿主機直連，省去了中心托架、聯軸器等配件，縮小了動力系統的整體尺寸并提高了裝配精度，因此機組的整體設計尺寸也隨之減小（隔音罩總成等）。

　　三、主要零部件的發展

　　（1）機體：設計結構的優化，機體材料的優化。（詳見本文第二節）

　　（2）轉子：設計結構的優化，從圓柱體轉子毛坯至螺桿毛坯。

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

　　（4）密封：

　　·軸封：從依賴于圣戈班（Saint-Gobain）至國產化的替代。

　　·端面密封：從O型圈、紙墊密封、膠水密封等優化。

　　（5）傳動結構：從皮帶、齒輪、直連至永磁一體機的發展。

　　四、加工機床、工藝、檢測設備及工具的發展

　　（1）加工機床：

　　·螺桿銑床：QH229半自動銑床、2AC銑床、5AC銑床至自行研發專業螺桿銑床。

　　·螺桿磨床：德國KAPP磨床、英國Holroyd至自行研發專業螺桿磨床。

　　·CNC：從依賴于進口設備至國產設備的替代。

　　（2）加工工藝：隨著工業4.0的發展，加工工藝的優化，機械手的普及替代了人工，提高了自動化程度。

　　（3）檢測設備、工具：

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

　　·檢測工具：專業檢測工具的創新等。如：螺桿嚙合臺，奇數齒外徑千分尺。

　　五、核心技術的發展

　　（1）對稱圓弧型線：應用于初期的螺桿壓縮機；

　　（2）不對稱型線：以瑞典SRM型線系列為主導；

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

　　（4）各公司又開發自己的專利型線。

　　其它產品的發展：無油螺桿鼓風機、螺桿真空泵、雙螺桿移動空氣壓縮機、離心機、渦旋機、冷媒壓縮機、車載壓縮機、噴水單螺桿壓縮機、制氧制氮工藝壓縮機等。

　　To be designed in China：Screw compressors

　　以中國航天技術為榜樣，電車發展的普及趨勢為動力，壓縮機行業在中國速度帶領下將呈現這樣的發展趨勢：應用細分、兩極化、高效、節能、環保、智能化、系統化、信息化、核心技術開發、機器人應用、模塊化設計等，通過綜合實力提升競爭力。

　　路漫漫其修遠，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！

　　筆者從業經驗有限，淺談之處有不妥和錯誤之處懇請批評、指正、指導！文章最后，想向行業的前輩們、老師們、同行們請教三個問題：

　　1.中國螺桿機走出國門的同時，多久的將來會在全球有核心競爭力？

　　2.雙螺桿噴水壓縮機的難點？

　　3.螺桿轉子的型線會不會標準化？

來源：本站原創