螺杆压缩机制冷原理（螺杆式制冷压缩机组结构原理与运行维护）

螺杆式制冷压缩机组包括：螺杆式制冷压缩机、气路系统、油路系统和控制系统，这些设备（除启动柜之外）装在同一公共底座上，构成机组。

气路系统包括：吸气截止阀、吸气过滤器、吸气止回阀、排气截止阀等；

油路系统包括：高效油分离器、油冷却器、油粗过滤器、油泵、油精过滤器、恒压阀、回油过滤器等；

控制系统包括：启动柜、控制台。

螺杆式制冷压缩机组流程图：

​螺杆式制冷压缩机是回转容积型压缩机，依靠气体进入机器后体积的缩小使气体密度急剧增加而使气态制冷剂压力升高。

螺杆式制冷压缩机的机体内装有两只互相啮合的平行转子--阳转子和阴转子。当两转子转动时，两转子的齿部相互插入到对方的齿槽内，随着转子的旋转，插入的长度越来越大，容纳气体槽的容积越来越小，从而达到压缩气体制冷剂的目的。

为使压缩机正常工作，需要向压缩机内喷油。向压缩机工作腔，可以起到密封和冷却的作用；轴承、轴封、平衡活塞的工作也需要提供润滑油。

螺杆式制冷压缩机的工作过程由吸气、压缩、排气三个过程组成，转子的具体工作过程见图：

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单级螺杆式制冷压缩机内装有一对转子，主动转子4个齿，从动转子6个齿。两个转子装入机体中，由主动转子带动从动转子相互啮合而转动。当转子转动时，一对相互啮合的齿槽相通。图（a）表明转子进入吸气状态，当转子继续转动时，如图（b)所示，一对相互啮合的齿槽容积逐渐减少，使压力升高，形成了压缩过程。当压缩的齿槽与排气口相通时，见图（c)，压缩机开始进入排气状态，直到排气完了为止。

阳转子每旋转一圈，压缩机完成4个吸气、压缩、排气过程。

看下视频演示。

螺杆式制冷压缩机由机体、转子、滑阀、轴封和连轴器五个部分组成。

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螺杆式制冷压缩机组的机体：

机体部件由吸气端座、机体、排气端座等组成，这些零件的材料为HT200。吸气端座上设置有轴向吸气口；机体内与两转子配合的内孔加工成“∞”字形，并设置有径向吸气口；排气端座上设置有轴向排气口。

​螺杆式制冷压缩机组的转子部分：

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转子分为主动转子（一般为阳转子）与从动转子（一般为阴转子），均采用QT600-3材料铸造，利用专用设备加工而成。转子采用QT600-3材料有利于吸收噪音。

主动转子直接与电动机相连，转速为2960r/min，从动转子在主动转子的推动下转动，其转速为1973r/min。

螺杆式制冷压缩机组的滑阀部分：

滑阀部件的功能是调节压缩机的输气量。滑阀两圆弧表面上加工出了压缩机径向排气口，滑阀向排气口方向移动可以减载，降低压缩机输气量；滑阀向吸气口方向移动可以增载，提高压缩机输气量。根据使用工况不同（即内容积比不同）分别设置机组滑阀，其上所开径向排气口与各工况的容积比相对应（即与各工况对应），根据用户使用工况将其中一组滑阀装入机器上即可。利用滑阀能够实现制冷量的无级调节，调节范围在10～100%之间。滑阀分组如下：

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能量调节是由滑阀位置的不同来实现的，滑阀的移动由油活塞带动。滑阀部件及能量控制原理见图：

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螺杆式制冷压缩机组的轴封部件：

轴封为机械式密封，轴封的冷却及润滑均由高压油来完成，进入的润滑油压力比排气压力高0.15～0.30MPa。

由于轴封是在较高的压力区工作，所用摩擦材料具有足够的刚性和强度，静环选用耐压强度较高的碳化硅，动环用石墨制成，它的弹性模数较大，其密封口经研磨及抛光加工，可达较高的光洁度。

密封圈为O形环，材料为丁氰耐油橡胶（用于氨机）或氯醇橡胶（用于氟机）。

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螺杆式制冷压缩机组的联轴器部件：

压缩机联轴器分为柱销式联轴器和膜片式联轴器两种，两者均属于挠性联轴器。

柱销式联轴器由两半联轴节和飞轮构成，材料为45号钢，传动芯子为耐油硬橡胶。膜片式联轴器的膜片由特制的高强度不锈钢薄片制成，具有特异的挠性和疲劳寿命，可吸收机组机械不对中、热变形、扭曲、高速、轴位移产生的复合应力。在设计中考虑了联轴器重心位置、转动惯量，制造中经过动平衡校正。联轴器装拆方便，无需移动机器，无需润滑，便于维护检修轴封。

螺杆式制冷压缩机组油路系统：

让我们看下面这个动画视频，了解下螺杆式制冷压缩机回油的完整过程。

单级喷油螺杆式制冷压缩机，向压缩机内喷入的润滑油量为压缩机理论排气量的0.5～1%。润滑油在机器内起润滑、冷却、密封和消音的作用。

油路系统包括：高效油分离器、油冷却器、油泵、油粗过滤器、油精过滤器、恒压阀、平衡管及阀门等等。

油分离器：

作用：分离出压缩机排气中所夹带的润滑油，使进入冷凝器的高压气体制冷剂纯净，减轻润滑油膜对传热的不良影响，降低润滑油的消耗，同时建立必需的油液位差，为油冷正常工作提供保证。

结构：卧式油分，压缩机所排出的高压气体经排气管转向，进入油分空间后进行减速、反向，分离大部分润滑油，这是第一次分离；制冷剂气体经过桶体流向高效油分滤芯时，润滑油微粒与桶壁吸附及重力沉降，完成第二次分离；制冷剂气体进入高效油分滤芯，经吸附、凝聚除去其余的油，这是第三次分离。分离出润滑油的洁净制冷剂最后排出油分离器进入冷凝器。

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油分离器上设有电加热器、安全阀、视油镜、液位开关、放气阀、回油阀、旁通阀以及排污阀。在运行过程中，手动旁通阀应保持开启状态。

注意：电加热器的用途是在油温低时给油加热，当油分离器无油时不能给加热器通电，否则会损坏加热器。运行过程中应确保安全阀之前的截止阀处于开启状态。

回油阀应常开，在回油时利用视油镜之后的通阀开度控制回油量。

油冷却器：

作用：经油分离器分离出的润滑油，处于较高温度状态，无法直接喷入压缩机起冷却、润滑作用。油冷却器的作用就是使这些润滑油冷却下来，以便循环使用。

一般油冷却器采用水冷却方式。油走壳程，水走管程，清洗水路方便。优点是系统简单，油温可以降低至比较低的温度（根据水温而定）；缺点是水侧管路易腐蚀。在冬季等气温较低的情况下，停用冷冻机时，应放出水侧的水，以防冻结，造成损坏。

工质冷却：油走管程，工质走壳程。优点是油冷不易腐蚀，操作维护简单；节省一套水路系统，适用于水质差或供水困难的场合；油温比较稳定。缺点是油温的最低温度受冷凝温度控制，系统需增加辅助贮液器。

在油冷却器中的制冷剂不断蒸发的同时，由于辅助储液器底部的出液管与油冷却器下部相连，在重力作用下，辅助储液器内的液态制冷剂源源不断进入油冷却器，补充蒸发的制冷剂。润滑油的热负荷由于被蒸发的制冷剂所带走，油温稳定在一定的范围内，油温下限始终会高于冷凝温度，上限与该油冷却器的面积大小和压缩机运转工况有关，一般不超过冷凝温度20℃，所以，采用该冷却方式能够很好的将油温控制在高于冷凝温度10～20℃。

油粗过滤器：

作用：清除润滑油中的较大尺寸杂质颗粒，使进入油泵的润滑油相对清洁，同时减轻油精过滤器的负担，以保证油泵及压缩机润滑良好，工作正常，避免磨损。

结构：外壳为无缝钢管，过滤芯为不锈钢丝网制成的圆筒形结构，端盖可拆卸，用于更换、清洗过滤芯。

过滤芯应定期清洗。清洗时，可用压缩空气吹过滤芯，使其附着的杂质颗粒脱落，然后再浸入煤油中清洗，最后用压缩空气吹除干净即可。

清洗工作应在停机时进行。

油粗过滤器上设有放气阀、排污口。示意图见图。其中，在机组形成真空后，可以利用此放气阀加油。

油精过滤器：

作用：进一步清除润滑油中小尺寸的杂质颗粒，最后确保进入压缩机的润滑油非常清洁，以保证压缩机轴承、转子轴封等摩擦点润滑良好，工作正常，减低磨损。

结构：与油粗过滤器相似，但构成过滤器的不锈钢丝网更细密。

过滤芯应定期更换，更换工作应在停机时进行。

油泵

作用：供给各润滑点压力油，润滑个摩擦部件及驱动油压控制系统零部件动作。

结构：转子泵或齿轮泵，自带电动机驱动。

使用：初次启动前应确保吸油管内充满润滑油，检查油泵旋转方向是否正确，可利用点动方法检验。正常工作时油温最高不超过65℃。运转中，若出现噪声过大现象及油压力表指针抖动或摆动过大的情况时，应检查油粗过滤器是否堵塞和吸油管是否有气体存在，如有上述情况应及时排除。

恒压阀

作用：自动调节油泵的排油压力，使油压比压缩机排气压力高0.15～0.3MPa。当油泵压力偏高时，该阀将自动增大流量，使压力降低；反之，当油泵排油压力偏低时，将自动减少流量，使压力升高。

结构：该阀的开关是由阀内部的活塞上下移动来实现的。活塞两端分别感受进口油压与出口油压，活塞在弹簧力的作用下移动，可以改变油的流量，从而保证油泵两端的压差。阀的进口端与油泵的出口相连，出口端与油泵进口相连。

注意：该阀的设定值出厂前已调好，如使用过程中需要另行设定应有专业人员操作。

螺杆式制冷压缩机组气路系统：

机组的气路系统包括：吸气截止阀、吸气过滤器、吸气止回阀、排气接管、排气止回阀、排气截止阀、旁通阀、电磁阀、安全阀等等。

各组成部件的结构及功能如下：

吸排气截止阀--吸排气截止阀有直角式和直通式两种，为钢制法兰截止阀，阀口处镶嵌了聚四氟乙烯密封圈，注意关闭阀门时不要以猛力冲击关闭。

吸气过滤器--壳体由无缝钢管制成，过滤芯以不锈钢丝网制成，气体由网内流向网外，将脏物留在网内，使进入压缩机的气体干净。

吸气过滤器体上设有加油阀，用于在机器运转中加油，加油时应使吸气压力低于大气压力，并控制加油速度不能太快。

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吸排气止回阀--止回阀为立式结构，作用是防止气体倒流。阀芯靠自身重力及软弹簧的弹力压在阀口上，阀口处镶嵌了聚四氟乙烯密封圈。

排气止回截止阀--这是一种组合阀，集合了止回阀和截止阀的功能。当阀门开启时相当于止回阀；当阀门关闭时相当于截止阀。阀体用钢管焊接而成，外观呈角式结构。阀体内的阀口处镶嵌了聚四氟乙烯密封圈。气体流动方向为下进侧出。

旁通管路--旁通管路的作用是在压缩机停机过程中，使压缩机吸气管和排气管短路，平衡吸排气压力，防止压缩机倒转。旁通管路包括压缩机上的手动旁通阀、油分离器上的手动旁通阀及电磁阀，三者之间串联连接，其中两个手动旁通阀常开，电磁阀常闭。在压缩机的停机过程中，是通过打开电磁阀来打开旁通管路的。在压缩机正常运转阶段，电磁阀关闭，即旁通管路关闭。

自动控制及自动保护系统：

机组的自动控制及自动保护系统由压缩机启动控制柜和自动控制台组成，可以实现机组的自动启动、停止、能量调节、安全保护、声光报警计数值显示等。

螺杆式制冷压缩机组第一次开机：

第一次开机必须首先检查机组各部及电气元件的工作情况。检查项目如下：

拆下电动机与压缩机之间的联轴器，检查电动机旋转方向是否正确，从 电机轴端看，电机为逆时针旋转；检查压缩机能否用手盘动（应盘动自如，无卡阻现象），然后重装联轴器。

检查油泵的旋转方向是否正确。

合上电源开关，按报警试验钮，警铃响；按消音钮，报警解除。

按电加热按钮，加热灯亮；确认电加热器工作后，按加热停止钮，加热停止灯亮。

检查水泵的启动、停止按钮及指示灯是否正常。

按油泵启动按钮，油泵灯亮，油压建立在0.5～0.6MPa。能量调节柄扳向加载位置，吸气端能量调节指示表针向加载方向旋转，证明滑阀加载工作正常，然后能量调节柄扳向减载位置，指示表针向减载方向旋转，最后停在“0”的位置上。

注意：机组送电时，严禁接触压缩机联轴器。

检查各自动安全保护断电器，各保护项目的调定值如下：

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在对上述项目进行检查之后，可按以下步骤开车：

打开吸、排气截止阀；

滑阀指针在“0”的位置上，即10%负荷位置；

氟利昂机组按电加热按钮，加热灯亮，油温升至30℃后，按加热停止钮；

按水泵启动钮，为油冷却器供水（油温低时可停止向油冷供水）；

按油泵按钮启动油泵；

5秒到10秒钟后，油压与排气压力压差可达0.15～0.6MPa，按主机启动按钮，压缩机启动；

调节压缩机能量在50%左右位置，油温达40℃后，可增载至100%；压缩机进入运转状态时，油压差应保持在0.15～0.3MPa，如油压差偏离此范围，可以通过恒压阀进行调节（参见恒压阀）；

压缩机运转的压力、温差正常，可运转一段时间，这时应检查各运动部位、测温、测压点密封处，如有不正常情况，应停机检查；

初次运转，时间不宜过长，30分钟左右，然后可以停机。顺序为能量调节柄打在减载位置，使滑阀退到“0”，按主机停机按钮，停主机，停油泵，停水泵，完成了第一次开机过程。

螺杆式制冷压缩机组正常开机：

对于手动制冷机组，开机过程与第一次开机过程相同。

对于自动控制制冷机组，操作步骤请参照操作手册。开机前需人工完成的工作如下：

检查油分离器中油位是否合适（应在上侧视油镜位置）；

打开吸排气截止阀、手动旁通阀；

打开油路系统上除通向大气之外的所有阀门；

向油冷却器供水（油温低时可停止向油冷供水）；

在主电机开始启动运转时，应缓慢增载，调节压缩机能量在50%左右；当油温达40℃后可增载至100%。

螺杆式制冷压缩机组正常停机：

手动制冷机组的停机过程与第一次开机的停机过程相同。

自动制冷机组的停机步骤请参照操作手册。停机后需人工完成的工作如下：

关闭排气截止阀；

关闭油冷却器进出水阀门；切断电源。

螺杆式制冷压缩机组运行过程中注意事项：

观察并记录吸气压力、吸气温度、排气压力、排气温度、油压力、油温度等数据。

如果由于某项安全保护动作自动停机，一定要在查明故障原因后方可开机，绝不能随意采用改变调定值的方法再次开机。

突然停电造成主机停机时，由于旁通电磁阀没能开启，在排气与吸气的压差作用下，压缩机可能出现倒转现象，这时应迅速关闭吸气截止阀。

如果在气温较低的季节开机，应首先开油分离器上的电加热并启动油泵使油循环，然后才能开机。

正常油位-油分离器内的正常油位在上侧视油镜与下侧视油镜之间，每次开机前应保证这一点。开机后油位可能下降，但低到一定程度时，液位开关能给出信号，自动停机。操作者应经常注意油位是否适合，必要时给予补油。

运转中加油--压缩机正常运转过程中，调解吸气截止阀，使吸气压力略低于大气压力。加油管一端接吸气过滤器上的加油阀，另一端插入油桶中，缓慢开启压缩机吸气过滤器上的加油阀，即可进行加油。加油速度必须较慢，注意机器的声音变化，当压缩机出现异常声响或振动时，关小加油阀开启度。

螺杆式制冷压缩机组停机期间保护措施：

如果在气温较低的季节长时间停机，应将油冷却器等用水设备中的存水放净，防止设备受冻损坏。

如果长时间停机，应每周开动油泵10分钟，让润滑油遍布压缩机内部。

每周盘一次联轴器，这将有助于避免轴承的剥蚀。

如果停机超过3个月，除了上述措施外，还要每3个月开动机组一次，运转时间约30分钟。

螺杆式制冷压缩机组常见问题：

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螺杆式制冷压缩机的检修期限：

螺杆压缩机组的检修期限和很多因素有关，如使用条件、日常维护、操作等等，不能作硬性规定，下表所列时间仅供使用单位检修参考。

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本文来源于互联网，暖通南社整理编辑。

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