毕业设计-螺杆式空气压缩机设计(共49页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上题 目: 螺杆式空气压缩机的结构设计 学 院 专业(层次) 机械工程及自动化 年 级 2012级 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 专心-专注-专业目 录螺杆式空气压缩机的结构设计摘 要空压机是各种工厂、筑路、矿山及建筑行业的必备设备，主要用来提供源源不断的具有一定压力的压缩空气。空压机有很多种类，如螺杆式空压机、活塞式空压机、离心式空压机、涡旋式空压机等等。其中螺杆压缩机是一种比较新颖的压缩机，因其可靠性高、操作维修方便、动力平衡性好、适应性强等优点，而广泛地应用于矿山、建筑、化工、冶金、动力、机械、制冷等工业部门。螺杆压缩机已经超过所有工业压缩机的50%，其市场份额超过80%，今后其市场份额还将继续扩大。可见，研究螺杆压缩机具有十分重要的意义。本课题主要是设计通用的喷油螺杆空气压缩机，完成一台110kW螺杆压缩机的设计工作，了解螺杆式空气压缩机的结构及工艺特点等。首先，通过对螺杆压缩机资料的查阅，深入了解整机部件及工作原理。之后设计系统图，并根据系统图对零部件进行调研、选型、可行性分析、技术设计、三维模型绘制等，逐步完成各个环节的任务，最终通过整机三维模型的建立，设计出一套符合设计要求的整机机组，通过这整个过程，丰富螺杆压缩机的知识，掌握螺杆式空气压缩机的设计。关键词:螺杆压缩机；油回收器；噪音；结构；AbstractAir compressor is all sorts of factories, the necessary equipment, road construction, mining and construction industry that is mainly used to provide a steady stream of compressed air with certain pressure.There are all kinds of air compressor, such as screw air compressor, piston compressor, centrifugal compressor, the vortex type air compressor, etc.The twin-screw compressor is a kind of newly emerging compressor. Because of its high reliability，easy repair, good balance and good adaptability etc, and widely applied to such industrial departments as mine, chemical industry, power, metallurgy, architecture, machinery, refrigeration, etc. Screw compressor has more than 50% of all industrial compressor. The market share of more than 80%.It is very important to design and research a twin-screw compressor in industrial. This topic is mainly design of general injection screw air compressor, completed a 110 kw screw compressor design work, understand the structure and process characteristics of screw air compressor, etc. First of all, based on the screw compressor information consult, in-depth knowledge of the machine parts and working principle.After design system diagram, and according to the system diagram of parts for research, selection, feasibility analysis, technical design, 3 d model drawing, etc., each link of the task step by step, finally through the establishment of the whole machine 3 d model, design a set of comply with the design requirements of the whole machine unit, through the whole process, enrich the knowledge of the screw compressor, master the design of screw air compressor.Keywords A twin-screw compressor；Oil collector；Noise；Structure；绪 论1.螺杆压缩机简介我们所说螺杆压缩机是属于回转式压缩机，是一种工作容积作旋转运动的容积式气体压缩机械。气体的压缩是通过容积的变化来实现，而容积的变化又是借压缩机的一个或几个转子在气缸里作旋转运动来达到。回转式压缩机的工作容积不同于往复式压缩机，它除了周期性地扩大和缩小外，其空间位置也在变更。回转式压缩机靠容积的变化来实现气体的压缩，这一点与往复式压缩机相同，它们都属于容积式压缩机；回转式压缩机的主要机件（转子）在气缸内作旋转运动，这一点又与速度式压缩机相同。所以，回转式压缩机同时兼有上述两类机器的特点。回转式压缩机没有往复运动机构，一般没有气阀，零部件（特别是易损件）少，结构简单、紧凑，因而制造方便，成本低廉；同时，操作简便，维修周期长，易于实现自动化。回转式压缩机的排气量与排气压力几乎无关，与往复式压缩机一样，具有强制输气的特征。回转式压缩机运动机件的动力平衡性良好，故压缩机的转数高、基础小。这一优点，在移动式机器中尤为明显。回转式压缩机转数高，它可以和高速原动机（如电动机、内燃机、蒸汽轮机等）直接相联。高转数带来了机组尺寸小、重量轻的优点。同时，在转子每转一周之内，通常有多次排气过程，所以它输气均匀、压力脉动小，不需设置大容量的储气罐。回转式压缩机的适应性强，在较大的工况范围内保持高效率。排气量小时，不像速度式压缩机那样会产生喘振现象。在某些类型的回转式压缩机（如罗茨鼓风机、螺杆式压缩机）中，运动机件相互之间，以及运动机件与固定机件之间，并不直接接触，在工作容积的周壁上无需润滑，可以保证气体的洁净，做到绝对无油的压送气体（这类机器成为无油回转压缩机）。同时，由于相对运动的机件之间存在间隙以及没有气阀，故它能压送污浊和带液滴、含粉尘的气体。但是，回转式压缩机也有它的缺点，这些缺点是：由于转数较高，加之工作容积与吸排气孔口周期性地相通、切断，产生较为强烈的空气动力噪声，其中螺杆式压缩机、罗茨鼓风机尤为突出，若不采取消音措施，即不能被用户所利用。许多回转式压缩机，如螺杆式、罗茨式、转子式等，运动机件表面多呈曲面形状，以其啮合运动使工作容积改变，这些曲面的加工及其校验均较复杂，有的还需使用专用设备。回转式压缩机工作容积的周壁，大多不是圆柱形，使运动机件之间或运动机件与固定机件之间的密封问题较难满意解决，通常仅以其间保持一定的运动间隙达到密封，气体通过间隙势必产生泄漏，这就限制了回转式压缩机难以达到较高的终了压力。回转式压缩机的形式和结构类型较多，分类也各有不同。按转子的数量区分：单转子和双转子回转式压缩机，个别情况下还有多转子回转式压缩机；按气体压缩的方式区分：有内压缩和无内压缩回转式压缩机；按工作容积是否有油（液）区分：有无油（液）和喷油（液）回转式压缩机。通常都按结构元件的特征区分和命名，目前广为使用的有罗茨鼓风机、滑片式压缩机和螺杆式压缩机。此外，单螺杆压缩机、液环式压缩机、偏心转子式压缩机以及旋转活塞式压缩机等在不同领域内也得到应用。上述各种回转式压缩机，除罗茨鼓风机属无内压缩的机器外，其余均是有内压缩的机器。回转式压缩机大多作为中、小排气量，中、低压压缩机或鼓风机之用。目前，回转式压缩机在冶金、化工、石油、交通运输、机械制造以及建筑工程等工业部门得到广泛的应用；随着人民生活水平的逐步提高，在耐用消费品中也将得到广泛的应用。2.螺杆压缩机的特点和应用前景2.1螺杆压缩机的特点就气体压力提高的原理而言，螺杆压缩机与活塞压缩机相同，都属于容积式压缩机。就主要部件的运动形式而言，又与透平压缩机相似。所以，螺杆压缩机同时兼有上述两类机器的特点。1.螺杆压缩机的优点如下：1）可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔期可达4-8万h.2)操作维护方便。螺杆压缩机自动化程度高，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转。3）动力平衡好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合用作移动式压缩机，体积小、重量轻、占地面积少。4）适应性强。螺杆压缩机具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽广的范围内能保持较高的效率，在压缩机结构不作任何改变的情况下，适用于多种共质。5）多相混输。螺杆压缩机的转子齿面间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可输送含液气体、含粉尘气体、易聚合气体等。2.螺杆压缩机的主要缺点：1）造价高。由于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。另外，对螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求。2）不能用于高压场合。由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆压缩机只能用于中、低压范围，排气压力一般不超过3MPa。3）不能用于微型场合。螺杆压缩机依靠间隙密封气体，目前一般只有容积流量大于0.2m³/min时，螺杆压缩机才具有优越的性能。2.2螺杆压缩机的应用前景（1）喷油螺杆空气压缩机 动力用的喷油螺杆压缩机已系列化，一般都是在大气压力下吸入气体，单级排气压力有0.7 MPa、1.0MPa和1.3MPa（表压）等不同形式。少数用于驱动大型风钻的两级压缩机，排气压力可达2.5MPa（表压）。此类压缩机目前的容积流量范围为0.2-100m3/min，越来越被用到对空气品质要求非常高的应用场合，如食品、医药及棉纺企业，占据了许多原属无油压缩机的市场。（2）喷油螺杆制冷压缩机目前，半封闭和全封闭式螺杆制冷压缩机广泛应用于住宅和商用楼房的中央空调系统，产量远远超过开启式。此外，螺杆制冷压缩机还用于工业制冷、食品冷冻、冷藏，以及各种交通运输工具的制冷装置。在环境温度下工作时，单级螺杆制冷压缩机可达-25的蒸发温度，采用经济器或双级压缩，可达-40的蒸发温度。既能供冷又能供暖的冷热两用螺杆机组，近年发展很快。目前螺杆制冷压缩机标准工况下制冷量范围为10-2500KW。（3）喷油螺杆工艺压缩机 喷油螺杆工艺压缩机的工作压力由工艺流程确定，单级压力比可达10，排气压力通常小于4.5MPa，但可高达9MPa，容积流量范围为1-200 m3/min。（4）干式螺杆压缩机 目前一般干式螺杆压缩机的单级压力比为1.5-3.5，双级压力比可达8-10，容积流量为3-500m3/min。（5）喷水螺杆压缩机 使喷入的水与润滑油隔开，用于一些可能发生聚合反应的气体，向压缩机入口喷入适当的溶剂，以冲掉这些化合物。（6）其他螺杆机械 螺杆压缩机可作为油、气、水多相流混输泵使用，也可作为真空泵使用单级真空度可达98%，能耗较其他类型真空泵低20%-50%。此外，螺杆机械还可作为膨胀机。3.国内外螺杆压缩机的研究进展螺杆压缩机的螺杆齿形发展体现在以下四个阶段：第一代为Lysholm齿形，主要线段由点生成摆线组成，限于当年加工条件，主要用于无油螺杆压缩机；第二代为1964年的对称圆弧齿形，4+6齿，主要线段由圆弧和与之啮合的圆弧包络线组成，动力用螺杆压缩机为主要应用对象；第三代为非对称齿形SRM，4+6齿，主要线段由生成摆线和圆弧包络线组成，其效率较第二代提高10%，广泛用于喷油和无油螺杆压缩机；第四代，1982年后以SRM-D齿形为代表，5+6齿，4+5齿，5+7齿，主要线段为线生成式曲线，无尖点，凡第四代齿形均为节能型。近年来，人们逐渐对内部进行喷油的螺杆压缩机产生了兴趣。由于精密的专用数控转子加工铣床和磨床已经使任何型线的加工变得很方便，大量的研究工作在型线方面。其次阴、阳螺杆齿数从6：4发展到6：5。日本的神钢与日立公司，在将近50年的时间里不断成功地开发出了节能明显的各种系列螺杆压缩机。从某种程度而言，日本的空压机节能技术的发展代表了当今世界空压机技术的发展方向。螺杆压缩机在我国的发展历程较短，是一种比较新颖的压缩机，但其发展很快。目前，我国的喷油内冷却的动力用螺杆压缩机比功率已达5.56KW（ /min），已超过国外产品最好的比功率5.54KW（ /min）。封闭式螺杆空压机噪声可达60-85dB(A),国外螺杆压缩机无故障运行在7* h，国内螺杆压缩机寿命可达4* h。西安交大刑子文教授开发的“SCCAD”螺杆设计计算软件，已转交给多家海内外企业应用。螺杆压缩机在国外占据80%以上移动式空压机市场，国内市场因柴油机方面的原因占份额不大，只有外资产品占有较少市场，螺杆空气压缩机占螺杆压缩机总量的85%，制冷空调方面螺杆压缩机约占12%。可以说，我国的个别企业的螺杆压缩机已经达到国际先进水平。今后螺杆压缩机的市场份额仍将不断扩大，特别是无油螺杆空气压缩机和各类螺杆工艺压缩机，会获得更快的发展。目前，有人开始研究两螺杆啮合过程中磨损问题和润滑油在齿面上的分布，以提高转子寿命。有文献报道已可做到无磨损啮合。在制冷中，对于Co 作制冷剂的跨临界循环，用螺杆压缩机与螺杆膨胀机组成一体的机组已经被开发。未来主要是进一步提高螺杆压缩机的性能，扩大其应用范围。4.本文的主要研究内容本课题主要是设计通用的喷油双螺杆空气压缩机。在深刻理解前人研究的理论基础上，通过设计螺杆压缩机，可以了解螺杆压缩机的发展历程、研究现状和发展方向；深入理解螺杆压缩机的基本结构、特点、主要零部件设计选型、主机结构设计和机组系统设计；重点研究的是螺杆压缩机的零部件特点,内部构造,工作过程。通过设计，能了解设计的一般要求和规则，能将理论知识与生产实际联系起来。通过资料的查阅及学习，试着设计一台110KW的螺杆压缩机机组，按要求设计机组的系统原理图，利用三维软件，完成结构布置，管路设计；完成油气分离设计及油路冷却系统的设计（本次设计采用风冷方式）。通过模型的建立设计出满足要求的整体机组。设计要求：1.排气量为15m³/min。2.排气压力0.7MPa第一章 系统原理图的设计1.1螺杆空气压缩机主要组成及原理整机设计前，先设计机组的的系统原理图，将机组的所有部件及管路系统都表达在原理图中，之后根据系统原理图所表达的内容进行零部件的选择设计。由于原理基本表达了机组所有的部件及管路，所以在设计前需先了解压缩机的主要组成及基本的运行原理。螺杆空气压缩机组是由螺杆压缩机主机、电动机、油气分离器、冷却器、风扇、水分离器、电气控制箱以及气管路、油管路、调节系统等组成。压缩机主机壳体内有一对经过精密加工相互啮合的阴、阳转子。对于直联机组，电机通过弹性联轴器直接驱动阳转子，对于齿轮传动机组，电机通过弹性联轴器驱动齿轮轴，再通过齿轮传动给阳转子。喷入的油与空气混合后在转子齿槽间有效地压缩，油在转子齿槽间形成一层油膜，避免金属与金属直接接触并密封转子各部的间隙和吸收大部分的压缩热量。机组无油泵，靠油气分离器中的气体压力将油压送至各润滑点。从压缩机排出的油、气混合物，经过油气分离器，用旋风分离的方法粗分离出大部分油，剩余的油经过油分离器滤芯作进一步精分离而沉降在滤芯底部。滤芯底部的油利用压差由回油管引入压缩机，在油气分离器上装有油位液面计、最小压力阀和安全阀。油气分离器也兼作油箱和储气罐。1.2风冷与水冷的基本区别螺杆式空气机根据冷却方式分为风冷空压机和水冷空压机，因为冷却方式不同，空压机优势也有所区别。1、风冷空压机与水冷空压机在机器运行数据上没有明显区别，均适合长期连续运转。2、传统观念认为水冷冷却效果优于风冷的效果，是因为在大排量空压机上采用风冷方式的只有一些技术完备，工艺一流的大品牌能作到，而不具备这方面能力的生产厂家长期对客户灌输水冷优于风冷的观念。3、风冷空压机的优势：1）没有水冷却循环系统的前期投资、维护以及对循环系统及水质的长期依赖性。2）不需要定期为空压机的水冷却器进行清洗与维护，减少了因维护而停产的风险。4、风冷空压机应注意的事项：风冷空压机对环境通风要求较高，前期工作是要制作导风罩，将空压机排出的热风导出机房室外，进风口应吸入室外较低温度的空气，可避免高热空气在机房内循环而造成的高温停机。总的的来说，20立方以下的空压机用风冷式的比较多一点，因为中小型空压机用风冷却的效果基本能达到；20立方以上的空气压缩机则采纳水冷式的效果会更好一点，所以说，我们无需去计较和比较到底是水冷的空压机好，还是风冷的空气压缩机好了。1.3系统原理图的设计本次设计主要选择以风冷结构的螺杆式空气压缩机为主进行设计。按风冷结构进行系统图的设计，如下图所示：图1-1 系统原理图后期设计，以此系统图为依据进行主要部件的选择及设计。第二章 螺杆压缩机主机的结构原理及选择2.1基本结构通常所称的螺杆压缩机指的是螺杆压缩机。螺杆压缩机的发展历程较短，是一种比较新颖的压缩机。螺杆压缩机是一种容积式的回转机械。由一对阴、阳螺杆，一个壳体与一对端盖组成。在倒“8”形的气缸中，平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子，分别称为阴、阳转子。它们和机体之间构成一个“V”字形的一对密封的齿槽空间随着转子的回转而逐渐变小，并且其位置在空间也不断从吸气口向排气口移动，从而完成吸气-压缩-排气的全部过程。一般阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子转动。在压缩机机体的两端，分别开设一定形状和大小的孔口。一个供吸气用，称作吸气孔口；另一个供排气用，称作排气孔口。2.2工作原理螺杆压缩机的工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，这里只研究其中一对齿。1.吸气过程图2-1示出的螺杆压缩机的吸气过程，所讨论的一对齿用箭头标出，阳转子按逆时针方向旋转，阴转子按顺时针方向旋转，图中的转子端面是吸气端面。机壳上有特定形状的吸气孔口如图2-1粗实线所示。图2-1 螺杆压缩机的吸气过程a）吸气过程即将开始 b）吸气过程中 c）吸气过程结束图2-1（a）示出的是吸气过程即将开始时的转子位置。在这一时刻，这一对齿前端的型线完全啮合，且即将与吸气孔口连通。随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一定的真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体便在压差作用下流入其中，如图2-1（b）中阴影部分所示。在随后的转子旋转过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿槽中脱离出来，齿间容积不断扩大，并与吸气孔口保持连通。吸气过程结束时的转子位置如图2-1（c）所示，其最显著的特征是齿间容积达到最大值，随着转子的旋转，所研究的齿间容积不会再增加。齿间容积在此位置与吸气孔口断开，吸气过程结束。2.压缩过程图2-2示出螺杆压缩机的压缩过程。这是从上面看相互啮合的转子，图中的转子端面是排气端面，机壳上的排气孔口如图中粗实线所示。在这里，阳转子沿顺时针方向旋转，阴转子沿逆时针方向旋转。图2-2 螺杆压缩机的压缩过程a）吸气过程即将开始 b）吸气过程中 c）吸气过程结束、排气过程即将开始图2-2（a）示出压缩过程即将开始时的转子位置。随着转子的旋转，齿间容积由于转子齿的啮合而不断减少。被密封在容积中的气体所占据的体积也随之减少，导致压力升高，从而实现气体的压缩过程，图2-2（b）。压缩过程可一直持续到齿间容积即将与排气孔口连通之前。3.排气过程图2-3 螺杆压缩机的排气过程a）排气过程中 b）排气过程结束图2-3示出螺杆压缩机的排气过程。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，具有排气压力的气体逐渐通过排气孔口被排出，图2-3（a）。这个过程一直持续到齿末端的型线完全啮合，图2-3（b）。此时，齿间容积内的气体通过排气孔口被完全排出，封闭的齿间容积变为零。根据设计要求，选择一款满足性能要求的主机是最为首要的，其决定了机组的基本性能。选择时需根据设计要求值适当放大。这样才能在机组整机设计完毕后，扣除整体系统部件及管路损失等因数，使性能能达到要求。设计要求值为：1.排气量为15m³/min。2.排气压力0.7MPa根据资料的查阅，上海汉中精密机械股份有限公司有一款较为合适的主机，其性能如下：输出功率（MAX）：110kW最大风量：18m³/min最大转速：4500rpm最高排气压力：1.3MPa根据风量的数据，与设计要求比，有20%的性能余量并且满足压力范围。可以作为本次设计的主机。2.3电机的选择主机确定后，根据其输出功率的要求，基本已经确定主电机的功率选择。根据主机的性能要求，选择110kw电机。由于，主机最大风量下的转速要求为4500rpm，选择2级电机，额定转速为的电机较为合适。更具已选有的的主机及电机，选择两者的连接方式。在一般的螺杆压缩机中，以皮带轮传动，联轴器传动以及齿轮传动较为普遍，此次设计选择齿轮传送，它与其他机械传动相比，具有功率范围大、传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、结构尺寸长、结构尺寸小等一系列特点。齿轮传动有以下优缺点：优点包括：1）瞬时传动比恒定，工作平稳性较高；2）采用非圆齿轮，瞬时传动比可按所需变化规律设计；3）传动比变化范围大，适用于减速或增速传动；4）齿轮的圆周速度范围大。5）传递功率范围大，承载能力高。6）传动效率高，特别是精度较高的圆柱齿轮副。7）结构紧凑，维护简便。缺点包括：1）运转中振动、冲击和噪声，并产生动载荷；2）要求齿轮的切齿精度较高或具有特殊齿形时，需要高精度机床、特殊刀具和测量仪器来保证，制造工艺复杂，成本较高。根据主机转速要求，设计合适的齿轮以及齿轮箱，齿轮的润滑系统可使用机组系统内循环油路，设计相应配管，对齿轮箱进行注油即可。（本次设计主要为整机结构，传动系统不做详细设计说明）。第三章 螺杆压缩机主要零部件的工作原理及选择3.1进气阀、安全阀、保压阀、温控阀的工作原理及选择3.1.1进气阀在螺杆压缩机中,进气阀的控制主要通过电磁阀的动作进行,机组运行过程中,存在加载运行和卸载运行两种主要情况。对于电磁阀的一个总的规律就是：电磁阀得电加载，失电卸载。有时候我们的设备有在卸载的情况下出现电流稍微有点大，例如22KW的机组额定运行时进行卸载电流有31A，那么初步怀疑进气阀没关严，因为在没用气的时候，机器卸载后，压力还会慢慢上升，有时会高压报警停机，而且在停机后，机器内部还有一些残余压力无法卸放，在6公斤左右导致再次启动时，主机过载。当空压机进气阀属于常开式进气阀,压缩机在没有加载时电磁阀是打开的,压缩机加载后电磁阀是关闭的.当电磁阀打开时,会有一路气体去关闭进气阀,但是不能完全关死,还要保留进气空间,以维持压缩机润滑所需要的最小压力,这个压力一般在1.5bar;电磁阀关闭后,压缩机会进入正常工作状态,直至到设定的工作压力,这取决于用户.该进气阀有两路管,一路放空;一路放掉阀中余气,保证压缩机正常加载。卸载时,电流过大,说明罐压较高,进气阀开度梢大,请调整放空螺钉,保证罐压不会太高。空压机停机后,罐压一般在60秒左右就可以完全排空,即压力为0.而你的罐压还有6bar,说明进气阀放空管路存在问题：1.可能是管路直径过细;2.组合阀孔口过小或是否杂物堵塞。 卸载后,压力会有轻微的来回升高,但这个只是平衡需要,而且时间很短.不会上升到高压停机.高压停机应该是空压机电磁阀存在问题,请检查它是否完好,是否可以正常工作.不论什么样的进气阀,都应当在卸载时维持罐压在1.02.0BAR之间.过高对于空压机的能量是很大的浪费。进气阀选择时，主要满足机组的风量要求，使进气压损不能过大。如压损过大，会影响到机组的风量性能。其次，根据压缩机主机的进气口安装尺寸及压缩机的控制系统选择合适的进气阀。3.1.2安全阀安全阀是启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或内的压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀门。安全阀属于类，主要用于、容器和上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。安全阀结构主要有两大类：弹簧式和式。式是指阀瓣与的密封靠弹簧的作用力。杠杆式是靠杠杆和的作用力。随着大容量的需要，又有一种脉冲式安全阀，也称为先导式安全阀，由主安全阀和辅助阀组成。当管道内介质压力超过规定压力值时，辅助阀先开启，介质沿着导管进入主安全阀，并将主安全阀打开，使增高的介质压力降低。此次设计主要选择弹簧式安全阀，弹簧微启式安全阀是利用压缩弹簧的力来平衡作用在阀瓣上的力。螺旋圈形弹簧的压缩量可以通过转动它上面的调整螺母来调节，利用这种结构就可以根据需要校正安全阀的开启(整定)压力。弹簧微启式安全阀结构轻便紧凑，灵敏度也比较高，安装位置不受限制，而且因为对振动的敏感性小，所以可用于移动式的压力容器上。这种安全阀的缺点是所加的载荷会随着阀的开启而发生变化，即随着阀瓣的升高，弹簧的压缩量增大，作用在阀瓣上的力也跟着增加。这对安全阀的迅速开启是不利的。另外，阀上的弹簧会由于长期受高温的影响而使弹力减小。用于温度较高的容器上时，常常要考虑弹簧的隔热或散热问题，从而使结构变得复杂起来。安全阀设计选型：机组理论设计排量为15m³/min，额定排气压力为0.7MPa整定压力设计为1.4倍的额定压力，即0.7×1.41.0MPa选择DN40的安全阀，其内孔口径为28mm安全阀额定排量验算（需满足机组排量）： （2-1）其中：Wr：质量流量额定排量值C：气体特性系数Kd：排量系数A：流道面积Pdr：整定压力M：气体分子量Z：压缩系数T：排放绝对温度0.9：减低系数换算成体积流量： （2-2）其中：p为空气质量安全阀的额定排气量大于机组设计的理论排气量，所以此安全阀选择无问题。3.1.3保压阀保压阀又称最小压力阀，结构上主要由阀体、阀芯、调节螺母、弹簧、密封元件等组成。在螺杆压缩机系统中起着重要作用：1.最小压力阀的作用是缓冲一下，当机器在加载瞬间，我们假设排放到大气中，机器内部分离前与分离后产生的大压差将全部加在分离器上，造成对分离器芯的伤害；2.机器油润滑是靠机器本身的压力差进行，没有额外的油泵辅助，当机器在空载状态时，仍需一定压力维持油循环，所以进气阀门相对关闭，而最小压力阀防止压力泄漏，这样保证润滑油循环。3.最小压力阀主要起建立机组内压，促使润滑油循环、满足减荷阀的工作压力等作用。4.另外最小压力阀也起单向阀的作用，防止机组在卸载运行时储气罐中的压缩空气倒流至空压机。在一般机组运行中，需保持0.5MPa的压力以保证系统循环油路的正常运转，所以选择保压阀的基本参数就是其开启压力要0.5MPa。3.1.4温控阀压缩机中所用的温控阀是控制整个机组系统温度的主要部件，当系统温度（油温）达到一定温控阀设定温度时，温控阀开启，使系统循环油进入冷却器进行冷却。当油温低于温控阀设定温度时，温控阀关闭。由此机组一般稳定运行时能保证系统恒定的工作温度。压缩机机组一般运行时系统温度在80度左右，需保证防止系统内部气体由于压缩而导致冷凝水的析出。选择温控阀时需配合油滤的安装，及管路的布置，综合考虑后即可确定较为合适的温控阀。3.2空滤、油滤、油分芯的作用1、高效滤芯的作用和种类： 根据具体功能，高效滤芯有如下几种(1)除油除尘滤芯：滤除压缩空气中的油、尘和液态水(2)除臭滤芯：滤除压缩空气中的油蒸气及其他异味(3)除菌滤芯：滤除压缩空气中的细菌高效滤芯的材料：(1)除油除尘滤芯：高精度玻璃纤维(2)除臭滤芯：活性碳(3)除菌滤芯：超细硼硅酸玻璃纤维高效滤芯的更换标准：(1)实际使用时间达到设计寿命时间后更换。除油除尘滤芯的设计使用寿命通常为8000小时或1年；活性碳除臭滤芯的设计使用寿命通常为1000小时；除菌滤芯通过蒸气杀菌可再生使用50次。(2)设计使用寿命期限内堵塞报警后立即予以更换，高效除油除尘滤芯堵塞更换标准通常为0.7bar。高效滤芯超期使用的危害：(1)过滤效率差，空气品质无法满足使用要求，导致用气设备不能正常工作或产品合格率大大降低；(2)堵塞后压阻增大，导致机组实际排气压力增大，机组能耗增加，生产成本增高；2、油滤芯的作用：油滤芯的作用是滤除空压机专用油中的金属颗粒、杂质等，使进入主机的油是非常干净的，以保护主机安全运行。油滤芯的材料：高精度滤纸油滤芯的更换标准：(1)实际使用时间达到设计寿命时间后更换。油滤芯设计使用寿命通常为2000小时。到期后必须予以更换。空压机环境状况较差的应缩短使用时间。(2)设计使用寿命期限内堵塞报警后立即予以更换，堵塞报警设定值通常为1.0-1.4bar。油滤芯超期使用的危害：(3)堵塞后回油量不足导致排气温度过高，缩短油和油分芯使用寿命；(4)堵塞后回油量不足主机润滑不足，导致主机寿命严重缩短；滤芯破损后未经过滤的含大量金属颗粒杂质的油进入主机，导致主机损坏。3、空滤芯的作用：空滤芯是空压机的一道重要的保护屏障！(1)滤除空压机吸入的空气中的粉尘杂质，吸入的空气越洁净则油滤芯、油气分离芯和油的使用寿命就能越有保障；(2)防止其他异物进入主机，因为主机的部件是非常精密的，重要的配合间隙为30-150µ，因此异物进入必然会对主机造成损伤，导致主机“抱死”甚至报废。空滤芯的材料：高精度滤纸空滤芯的更换标准：空滤芯的更换标准是根据空滤芯设计使用寿命和空压机环境空气质量状况决定的，因此空滤芯需要更换的情况有以下两种：(1)实际使用时间达到设计寿命时间后更换。空滤芯设计使用寿命通常为2000小时，到期后应该予以更换，如果实际的空气质量较好也可以根据滤芯实际状况延长，但最多延长使用时间不超过1000小时。环境状况较差的应缩短使用时间。(2)设计使用寿命期限内堵塞报警后立即予以更换，空滤芯堵塞报警设定值通常为-0.05bar。空滤芯超期使用的危害：(1)机组排气量不足，影响生产；(2)滤芯压阻过大，机组负荷增大，主机寿命降低；(3)机组实际压缩比增大，主机负荷增大，主机寿命降低；(4)滤芯破损导致异物进入主机，发生主机抱死甚至报废的情况4、油气分离芯的作用：分离压缩空气和油份油气分离芯的材料：高精度玻璃纤维油气分离芯的更换标准：(1)实际使用时间达到设计寿命时间后更换。计使用寿命通常为4000-8000小时，到期后必须予以更换。(2)设计使用寿命期限内堵塞报警后立即予以更换，油气分离芯堵塞报警设定值通常为0.8-1.0bar。油气分离芯超期使用的危害：1、分离效率差，导致油耗量很大及压缩空气含油量，影响后端净化设备运行及用气设备不能正常工作；2、堵塞后压阻增大，导致机组实际排气压力增大，机组能耗增加；3、失效后玻璃纤维过滤分离材料脱落进入油中，导致油滤芯寿命缩短及主机非正常磨损。本体设计，要求机组含油量不超过3PPM。所以必须选择一款油分芯，在机组额定的压力和流量条件下，满足设计要求3PPM。之后结合油气分离器的设计，使油分芯达到的最佳的使用工况。一般来讲，最佳的使用工况为：机组额定压力和流量条件下，其设计流速达到油分芯的要求值。其要求值一般为：0.050.2m/s。油分芯分为内置式和外置式,外置式油分的适用排量偏小,如适用大排量的机组,可能需要安装几个油分,才可满足需求。内置式油分芯适用较大的排量，结构较为简单，但维护上与外置式比较，较为麻烦。本次选用内置式结构，其优点还有可有效降低机组的高度。此种油分芯如图3-1所示：图3-1 内置式油分芯5、空气压缩机专用油（矿物油半合成油 全合成油）产品特性：(1)具有优良的抗氧化性和热安定性。(2)具有优良的高温润滑性，减少空压机的磨损。(3)具有优良的散热效果，有效降低运行过程中产生的高温。(4)具有优良的防锈性、密封性。(5)具有优良的抗乳化性能3.3油气分离器的设计从螺杆空压机主机头压缩出来的压缩空气夹带大大小小的油滴，大油滴通过油气分离器易于分离，而小油滴则必须通过油气分离器的微米级玻纤滤料层过滤。对气中油雾进行拦截，扩散和聚合，效果可达到最佳。小油滴很快聚成的大油滴，在气动和重力的推动下通过滤层，积聚在滤芯底部。这些油通过滤芯底部凹处的回油管进口，不断返回润滑系统。从而使压缩机排出更加纯净，高品质的无油压缩空气。油气分离器是决定喷油螺杆压缩机及浸油滑片压缩机排出压缩机空气质量的关键部件，高品质的油气分离器在正确的安装，使用及良好的维修下，不仅可以确保压缩空气的高品质，且可保证达到可观的使用寿命。设计时，油气分离器需结合油分芯进行最优的结构设计，以满足设计要求。油气分离器设计时，重点解决油分芯的安装及性能要求。其次需满足机组油量管理的要求。 图3-2 油分离器内部与油分芯安装结构设计图1）油分芯进气流速计算（选择油分芯直径270mm，高度为400mm）：油分芯过滤面表面积为：270*3.14*400=.7mm²=0.m²机组排气量为：15m³/min，换算至0.7MPa下，流量约为：15÷7=2.14 m³/min进油分芯的气体约为0.7MPa，此时流速为：2.14÷60÷0.=0.076m/s计算所得流速符合油分芯的流速要求。2）油气分离器进