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三十六.如何有效利用螺杆压缩机
三十六.如何有效利用螺杆压缩机

螺杆压缩机具有可靠性高、操作维护方便、动力平衡性好、适应性强的优点,成为矿山钻机设备上凿岩和排渣的首选风源,涉及制造难度(螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面,需利用特制的刀具,在价格昂贵的专用设备上进行加工,其高压铸造缸体的加工精度也有较高的要求)和市场数量(受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制,螺杆压缩机只能适用于中、低压范围,排气压力一般不能超过3.0MPa,因此不适合高压场合;另外螺杆压缩机依靠间隙密封气体,目前一般只有容积流量大0.2m3/min,螺杆压缩机才具有优越的性能,决定了不能制成微型)的原因,国产化率并不高,多数国产钻机设备也选配价格较为昂贵的进口螺杆压缩机。根据螺杆压缩机的工况分析和实际使用经验,能够实现故障隐患的提前检测并及时检修,避免故障报废,单台设备能够节约备件成本数十万元。

 
螺杆压缩机的工作原理:

1.进气过程:转子转动时,阴阳转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时,其空间最大,此时转子齿沟空间与进气口的相通,因在排气时齿沟的气体被完全排出,排气完成时,齿沟处于真空状态,当转至进气口时,外界气体即被吸入,沿轴向进入阴阳转子的齿沟内。当气体充满了整个齿沟时,转子进气侧端面转离机壳进气口,在齿沟的气体即被封闭。

2.压缩过程:阴阳转子在吸气结束时,其阴阳转子齿尖会与机壳封闭,此时气体在齿沟内不再外流。其啮合面逐渐向排气端移动。啮合面与排气口之间的齿沟空间渐渐变小,齿沟内的气体被压缩压力提高。

3.排气过程:当转子的啮合端面转到与机壳排气口相通时,被压缩的气体开始排出,直至齿尖与齿沟的啮合面移至排气端面,此时阴阳转子的啮合面与机壳排气口的齿沟空间为0,即完成排气过程,在此同时转子的啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长,进气过程又再进行。

从上述工作原理可以看出,螺杆压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械。气体的压缩依靠容积的变化来实现,而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳内作回转运动来达到。运转时螺杆与螺杆的曲面之间、两螺杆的四个端面与壳体之间都是非接触的,直接接触的是非动力输入端轴向受力的推力轴承和动力输入端径向受力的向心滚柱轴承。

螺杆压缩机的使用磨损年限与系统压力成反比,例如在压缩机油不受污染和正常换油的情况下,风压0.35MPa的KY250牙轮钻机排渣压缩机可正常使用3万小时而未出现故障现象,而风压2.2MPa的Atlas860型高风压潜孔钻机的压缩机在7000小时即出现了螺杆轴端断裂现象。通过故障机解体发现螺杆端面有磨损,一螺杆轴断,轴向力承重推力轴承辊子部分点蚀,轴承外套断裂并且内侧严重磨损。分析认为,由于高风压造成螺杆轴端推力轴承受压力较大,造成疲劳磨损,磨损的轴承轴向长度损失造成螺杆沿受力方向串动,使压缩机缸体与螺杆端面0.2~0.3mm的间隙消失产生摩擦,螺杆扭矩增大断裂后,温控器报高温故障停车。

对于上述损坏螺杆压缩机,我们采取了断轴修复措施,但不仅不能保证焊接强度,即使安装时必须是同轴度也不能保证,再加上端面铸铁壳体磨损难于修复,只能采购近20万元新备件。根据损坏原因分析,我们在更换上述压缩机后对另外一台同型钻机的压缩机进行了解体检查,发现造成上述故障的推力轴承也发生了点蚀,及时采购新轴承予以更换,包括较不容易损坏的仅受轻微径向力的向心滚柱轴承。
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