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螺杆式空压机制作人:曹东旭螺杆式空压机空压机结构及原理2气路循环及部件345油路循环及部件电路连接及安全操作螺杆式空压机实验与故障分析1TSA-230A螺杆空压机结构图TSA-230A螺杆式空压机——压缩原理TSA系列螺杆空压机是一种双轴回转容积式压缩机。采用国内外成熟的双螺杆喷油结构。以TSA-230A为例,进气口开于机头上部,排气口开于下部,采用先进的单边非对称摆线齿形,齿数比为z1:z2=5:6,一对相互啮合,旋向相反的高精度主(阳)、从(阴)转子水平平行装于机体内部,主(阳)转子有五个形齿,从(阴)转子有六个形齿。主转子直径较大,从转子直径较小。齿形成螺旋状,环绕于转子外缘,两者齿形相互啮合,具有非对称的啮合型面。凸转子凹转子从出气口端观察TSA-230A螺杆式空压机——压缩原理TSA系列螺杆空气压缩机属于容积式压缩机,这就决定了工作原理。双螺杆的一对互相啮合的主从(阳阴)转子,其中阴转子的齿是凹型,阳转子的齿为凸型。随着一对转子按一定传动比的旋转运动,转子的基元容积(齿槽与机体内圆柱面,端壁面共同构成的工作容积称为基元容积)由于阴阳转子的齿相继侵入而发生改变。传动方式为直接传动式。电机通过弹性联轴器直接驱动压缩机主动(阳)转子,由于两转子相互啮合,主动转子直接带动从动转子一同旋转。利用机组运转使自身产生压力差,在空气被压缩过程中,冷却润滑油通过压缩机机体下部的喷嘴直接注入转子间啮合部分及轴承部位,并与空气混合,带走因压缩而产生之热量,达到冷却效果,同时形成油膜,防止转子间金属的摩擦,油膜能自动封闭转子之间和转子与机壳之间的间隙。TSA-230A螺杆式空压机——压缩原理吸气过程:随着转子的旋转,转子齿的一端逐渐脱离啮合而形成了齿间容积,这个齿间容积的扩大,在其内部形成一定的真空,而此齿间容积仅与吸气口连通,空气在压差的作用下流入其中。随着转子的旋转,齿间容积达到最大之后,齿间容积不再增加,齿间容积在此位置与吸气口断开,吸气过程结束。TSA-230A螺杆式空压机——压缩原理压缩过程:随着转子的旋转,齿间容积由于转子齿的啮合而不断减小。被密封在齿间容积的空气所占据的容积也随之减小,导致压力升高,从而实现对空气的压缩过程,压缩过程可一直持续到即将与排气孔口接通之前。同时,大量的润滑油被喷入齿间容积中,与所压缩的空气混合,起到润滑、密封、冷却和降低噪声的作用。TSA-230A螺杆式空压机——压缩原理排气过程:齿间容积与排气孔口连通后,即开始排气过程。随着齿间容积的不断缩小,具有排气压力的空气逐步通过排气孔口被排出,此过程一直持续到齿末端的型线完全啮合。此时齿间容积内的空气通过排气孔口被完全排出,封闭的齿间容积体积将变为零。随着转子的旋转重新开始新的工作循环。TSA-230A螺杆式空压机——压缩原理螺杆空压机喷油特性TSA螺杆空气压缩机由于喷油,使其性能大大改善。喷油使螺杆空压机获得下面的好处:①降温②密封③润滑④降噪⑤降低圆周线速度,使机器结构简单⑥冲洗尘埃杂质的作用气路流程图气路油路油气混合空气滤清气进气阀温控阀油过滤器电机油冷却器后冷却器接外管路压缩机体油气筒压力维持阀油细分离器安全阀气路流程图压力开关联轴器气路循环及部件气路系统流程工作原理(1)外界空气由空气滤清器滤去尘埃后,经由进气阀到机头吸气口进入机体压缩室,压缩机内的一对转子由电机带动旋转,润滑油因压力差喷入,此时油与气混合,油气混合物被压缩后从排气口到油气筒进行一次分离。由于在较大的油气筒中气油混合物突然降流速,被筒内挡流板折挡后改变气体运动方向时,与空气混合的油分较重,凝聚成液相油被沉降在油气筒底部,这时气油混合的压缩空气仅含有少量未被分离的油。经油细分离器再次分离气体中的含油后,纯净的压缩空气经压力维持阀被送至后冷却器,冷却后的压缩空气送入使用系统中。气路循环及部件气路系统流程工作原理(2)如果空气压缩机在其壳体内空载起动,则压力维持阀将保持闭合,从而帮助在机头内迅速建立起压力。这一作用的结果是在运动中迅速形成的循环。当空压机体内压力达到600kpa时,压力维持阀开启,而使通向机车管路的通道打开。当压缩空气系统中的压力达到设定压力,螺杆空压机停机,压力维持阀闭合,压缩机体中的压力通过泄压阀泄放,系统压力保持在安全启动压力范围内。当空压机停机时,在气压控制作用下,压力从压缩机体内自动卸除。在空压机停机后,压力维持阀和进气阀关闭。在进气口中通过从空压机螺杆组的空气回流而使压力接着提高,致使卸荷阀打开,过滤后洁净的压缩机空气从压缩机体内经过卸荷阀通道流到空气滤清器卸放,在卸放过程中反吹空气滤器。使油气筒内压力很快下降。气路循环及部件气路系统各组件功能①空气滤清器:空气滤清器为一干式纸质过滤器,过滤纸细孔度约为10µm左右,过滤后的洁净空气进入压缩机。空气滤清器座上装有一真空指示器,指示器显示红色时,清洗或更换滤清器滤芯。重新组装后,按下指示器顶端的复位按钮复位。气路循环及部件气路系统各组件功能②进气阀(吸气阀)该进气阀专门用于间歇工作的螺杆空压机,主要由两部分组成:a进气止回阀当空压机开机时,在上下部压力差作用下克服弹簧力阀板开启,进气通道打开;当空压机停机时,在弹簧力及油气筒压力的作用下,阀板迅速动作关闭阀口,进气阀通道封闭,防止从油气筒回流至进气阀的含油空气排入大气。因为停车时,转子前后存在着压差,压差使气体倒流而致转子倒转,对转子齿形磨损极为严重。因此进气止回阀装在压缩机体的吸气口上,可最大限度地减少回流容积,使压差迅速的到平衡。b卸荷阀停机后,在进气口中,该阀活塞在混合油气回流的压力下克服弹簧力下移,使卸荷阀通道开启,洁净空气经该通道并反吹空气过滤器后卸放至大气中,将油气筒内的压力在很短时间内卸至安全启动压力300kpa以下,保证空压机在保证安全状态下再次起动,有利于电机长期正常工作。气路循环及部件气路系统各组件功能③温度开关设定值:105±5℃断开90±5℃接通。压缩机主机排除油气混合物的温度由油气筒的温度开关探头监控,其目的是防止空压机超过它的安全温度,在失油、油量不足、冷却不良等情况下,均可能导致排气温度过高,当排气温度达到温度开关设定值105±5℃时,则温度开关断开,切断电源而停机。当温度开关设定值90±5℃时,开关接通,空压机重新启动。±气路循环及部件气路系统各组件功能④油气筒油气筒装有油位指示的视油镜,下方装有泄油阀。当油气混合气体从排气口进入油气筒时,空间突然增大,筒内挡板折流改变空气流动方向后,使油气的流速减下及方向改变,含油气体通过碰撞、拦截及重力作用,绝大部分油滴从空气中分离出来,沉降在油气筒底部,为一次油气分离,此阶段能分离出90%以上的油,剩余含油雾的压缩空气则通至油气筒上部的油细分离器进行再次分离。气路循环及部件气路系统各组件功能⑤油细分离器油细分离器滤芯是用多层细密玻璃纤维制成,压缩空气经一次分离后所含雾状油气经过填充物被精细的过滤,使油再一次进行分离,压缩空气中雾状油气经过油细分离器二次分离后几乎可被完全滤去,油颗粒大小控制在0.1µm以下,分离效果可达到排气含油量不大于5PPM,气体流经滤芯的流速为1~6m/s以下。油细分离器滤下的油存于底座中央的小圆凹槽内,再用一根回油管引至机体进气口侧,可避免已被过滤的润滑油再随空气排出。分离后的纯净空气经压力维持阀送至后冷却器。气路循环及部件气路系统各组件功能⑥安全阀设定值:1110+40kpa当机车上的主风缸压力开关调节不当或失灵,致使油气筒内排气压力高达1110+40kpa以上时,安全阀内的空气克服弹簧压力顶起阀杆向外界泄压,使压力降至设定的安全排气压力以下。气路循环及部件气路系统各组件功能⑦压力维持阀设定值:开启压力600±50kpa安装于油气筒上方的油细分离器出口处,其主要功能为:a.启动时在短时间内建立起润滑油的循环压力,确保机器的润滑。b.压力超过600kpa之后开启,可降低流过油细分离器的空气流速,除确保油细分离器效果之外,还可保护油细分离器,避免因压差太大而受损。c.逆止功能。当停机后油气筒内压力下降时,防止主风缸内压缩空气倒流。油细分离器气路循环及部件气路系统各组件功能⑧压力开关设定值:400kpa电路断开300kpa电路接通压力开关由进气阀阀座内压力控制,压缩机停机后,油气筒内压力立即传至进气阀阀座内,当压力超过400kpa时,压力开关断开。随着油气筒内压力被进气卸荷阀快速卸放,进气阀阀座内压力随之降低,当压力降至300kpa时,压力开关回复接通,此时压缩机才能再次启动,保证了电机在低负荷下安全启动。压缩机运行时,进气阀腔内压力低于大气压力,压力开关处于接通状态。气路循环及部件气路系统各组件功能⑨后冷却器空气冷却器采用轻便高效的板翅式冷却器,通过离心风扇抽入冷却空气吹过冷却器的散热翅片,与压缩机排出的压缩空气进行热交换后冷却,经冷却后将温度适宜的压缩空气送至机车干燥器进入主(储)风缸。后冷却器油冷却器油路流程图气路油路油气混合空气滤清气进气阀温控阀油过滤器电机油冷却器后冷却器接外管路压缩机体油气筒压力维持阀油细分离器安全阀油路流程图压力开关联轴器需要冷却的高温油不需冷却的低温油油路循环及部件油路系统流程工作原理润滑油系统由油细分离器、温控阀、油冷却器和油过滤器等组成。润滑油是利用压差原理进行循环,无油泵。由于油气筒内存在压力,润滑油从筒内流出,经过温控阀分成二路,当温度低于下限(76℃)时,主通路逐渐打开,部分油到油冷却器冷却,油温高于上限(85℃)以上时,全部经过油冷却器冷却后进入油过滤器,过滤后的油再分成二路,一路由机体下部喷入压缩机,冷却压缩空气、润滑螺杆;另一路通道主机两端,润滑轴承组;而后汇集于压缩室,随压缩空气一起进入油气筒。油路循环及部件油路各组件功能①油冷却器冷却器分为前后两部分,前部为油冷却器,后部为空气冷却器,均采用风冷方式。油冷却器采用板翅式铝合金结构,其冷却方式与空气冷却器相同。用同一冷却风扇进行冷却,其功能是降低润滑油的温度,保证机组的运转润滑可靠稳定。油经分离后集存于油气筒底部,油温接近排气温度,如此高温的油必须进入油冷却器冷却后才能再次循环使用,这就是设置油冷却器的目的。螺杆空气压缩机不但对油温有一定的要求,而且对油的粘度也有要求。油的粘度偏高,增加功率损失,粘度偏低时,密封效果变差,因此,必须控制喷油的温度,粘度适中。油路循环及部件油路各组件功能②油过滤器过滤精度:颗粒大小10µm油过滤器是一种纸质的过滤器,其功能是除去油中杂质如金属微粒,保护轴承及转子,减少转子磨损,延长机器使用寿命。是否更换油过滤器可由其压差指示器来判断,如果压差指示红色,表示油过滤器阻塞,必须更换。更换滤芯后指示器自动复位。若不及时更换,则可导致进油量不足。排气高温跳机。同时因油量不足会影响到轴承寿命。变为红色更换油过滤器,并复位真空指示器专用拆卸工具油路循环及部件油路各组件功能③温控阀设定值:76℃以上冷却通道开启,至85℃以上全开油冷却器前装一温控阀,其功能是维持排气温度在压力露点温度以上,避免空气中的水汽在油气筒内凝结而导致润滑油乳化。刚刚开机时,油温低,此时温控阀会自动开启通往机体的油路,润滑油不经过冷却器而直接进入机体,若油温升高到76℃以上,温控阀逐渐打开通往油冷却器的通路,温度升至85℃以上时,直接通往机体的通路关闭,润滑油全部经过油冷却器,冷却降温后再进入机体循环。电路连接及安全操作电路连接电路连接图将压力开关与温度开关串联后再接入机车电气系统的控制回路中。压力开关温度开关电机吸合线圈计时器电路连接及安全操作电路连接螺杆式空压机安装于机车上的连接图。477号线483号线300号线电路连接及安全操作安全操作①检查各零部件的联接是否有因装卸运输,安装等工序造成的有关部件松动、漏油、漏气等现象出现。如管路接头、电路和连线接头,各处联接螺栓,两端联轴器紧定螺钉和压盖紧定螺钉等。②按要求接好输气管、电源线及地线(接地保护)。③检查油气筒视油镜的油位线,停机时油位略高于油位表;工作时油位应处于油位表上下刻线之间为正常。④若空压机库停时间超过
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