螺杆式空压机方设计方案的选择

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空压机是各个许多行业普遍使用的设备之一。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的选择
    螺杆空压机设计时通常给定的条件有：容积流量、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。在气动性能与结构(强度、工艺)之间往往也有矛盾，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。
    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，而其效率较高；对前向叶轮则相反。
- |* R, C( G7 u* X% r; a    (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、多尘条件下，传动方式还要考虑电动机、轴承的防护和冷却问题。
    (3)蜗壳外形尺寸的选择：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。
- X) M1 L/ V  N; ?  @* r    (5)螺杆数的选择：在螺杆空压机中，增加叶轮的螺杆数则可提高叶轮的理论压力，因为它可以减少相对涡流的影响(即增加K值)。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，存在着一个最佳螺杆数目。具体确定多少螺杆数，有时需根据设计者的经验而定。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Ψt的选定：设计螺杆空压机时，实际压力总是预先给定的。这时需要选择全压系数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能量的唯一元件，故其设计对空压机影响甚大；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。
& {) k( B1 E# M: ]! a    关键技术的设计分析
3 e, X  L4 z$ q7 X    在设计螺杆空压机时，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℃)。
1 h! ^) v3 L- a, s    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。
  g/ P- ]* _; [" s. I$ ~    现代前弯螺杆空压机效率，比老式产品已有显著提高，故在小流量高压力的场合或低压大流量场合中仍广为采用。
% Z" t; S7 y" R! J$ q    径向出口螺杆在我国已不常用，在某些要求耐磨和耐腐蚀的空压机中，常用径向出口直螺杆。
    螺杆式空压机叶轮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、径向尺寸和效率的影响。
    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，从而对整台螺杆式空压机的性能起着关键的作用。

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