1、引言

　　【壓縮機網(wǎng)】噴油螺桿空氣壓縮機是一種工作容積作回轉運動(dòng)的容積式壓縮機。在空壓機的機頭腔體中，相互嚙合的一對螺旋形轉子，通過(guò)軸向動(dòng)力傳輸，陽(yáng)轉子與陰轉子同步旋轉，形成吸氣、壓縮、排氣三個(gè)基本工作過(guò)程，以完成壓縮氣體的輸送。潤滑油在整個(gè)壓縮過(guò)程中起著(zhù)重要的作用，包括潤滑、密封、冷卻、降噪等。^［1］

　　螺桿機頭排出的油氣混合物，通過(guò)油氣筒中的隔板阻擋和油細分離器的碰撞攔截進(jìn)行兩次油氣分離，被分離后的壓縮空氣經(jīng)壓力維持閥和后冷卻器等部件排出。被分離出的大量潤滑油被擋板阻擋后流入油氣筒內部，經(jīng)溫控單元、油過(guò)濾器和油冷卻器等部件參與主油路循環(huán)，少量潤滑油匯集在油細分離器底部，隨著(zhù)回油管回流至機頭腔體內。由于油細分離器對油氣混合物的分離效率不能達到100%，空壓機運轉過(guò)程中，一小部分潤滑油會(huì )隨著(zhù)壓縮空氣排出，此部分潤滑油被定義為排氣含油量。油氣分離器堵塞、潤滑油品質(zhì)、油位超上限和回油管堵塞均會(huì )造成排氣含油量升高^［2］。軌道交通行業(yè)中，噴油螺桿空壓機排氣含油量等級應符合ISO8573-1的4級要求，即不大于5mg/m³。^［3］

　　排氣含油量超標是噴油螺桿空壓機的典型故障，本文通過(guò)試驗驗證噴油螺桿空壓機回油管與油細分離器底部不同間隙對排氣含油量的影響，將會(huì )對噴油螺桿空壓機的回油管長(cháng)度設計給予指導意義。

　　2、螺桿空壓機的油路循環(huán)系統

　　噴油螺桿空壓機內的潤滑油循環(huán)是通過(guò)內部壓差進(jìn)行，空壓機加載運行過(guò)程中，油氣筒內壓力遠遠大于機頭吸氣端和回油端壓力。潤滑油首先經(jīng)過(guò)油過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，經(jīng)溫控單元循環(huán)進(jìn)入機體壓縮腔，然后隨著(zhù)壓縮空氣一起排出。在此過(guò)程中，潤滑油不僅為壓縮機體中的軸承和陰陽(yáng)轉子進(jìn)行潤滑，同時(shí)可以將整個(gè)陰陽(yáng)轉子壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量帶走，而且潤滑油在運轉過(guò)程中會(huì )在機體中陰陽(yáng)轉子間和轉子與機殼間的間隙形成密封薄膜，降低壓縮空氣過(guò)程的內漏。

　　噴油螺桿空壓機中的油路系統主要由潤滑油、溫控單元、油過(guò)濾器、油冷卻器、壓縮機體、油細分離器，回油單向閥等部件組成，其中油路系統可按照回油量大小分為主油路與油分回油管路：

　　主油路：空壓機啟機進(jìn)行壓縮時(shí)，在壓力維持閥壓力開(kāi)啟前，油路系統已建立起潤滑油循環(huán)的壓力，保證了空壓機壓縮的可靠性。油氣筒內的潤滑油經(jīng)過(guò)油過(guò)濾器過(guò)濾后，由于初始潤滑油的溫度比較低，經(jīng)溫控閥低溫回路直接回流到壓縮機體內，不會(huì )經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻，這樣潤滑油溫度快速升高；當潤滑油溫度升至溫控閥高溫區間開(kāi)啟溫度時(shí)（溫控閥的開(kāi)啟溫度通常設置為83℃），潤滑油會(huì )流入冷卻器進(jìn)行冷卻，然后冷卻后的潤滑油同樣流入壓縮機體內，這樣的一個(gè)潤滑油循環(huán)過(guò)程會(huì )保證空壓機的溫度維持在一個(gè)相對穩定的區間內。

　　油分回油管路：機頭壓縮腔內的壓縮空氣同潤滑油混合后一起排到油氣筒中，在油氣筒擋板的阻擋下，大量潤滑油碰撞后流落至油氣筒底部。少量潤滑油通過(guò)碰撞、攔截附著(zhù)在油細分離器內壁上，最終流入油細分離器底部聚集，在壓差的作用下，潤滑油經(jīng)過(guò)回油單向閥流入機體中。

　　3、油細回油管與油細分離器間隙影響排氣含油量試驗

　　選擇一臺容積流量為2.4m3/min的噴油螺桿空壓機，油細分離器為內置安裝結構，如圖1所示。彎制不同長(cháng)度回油管（回油管內徑為4mm），使回油管與油細分離器間隙分別為0mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm，總共15根回油管，如表1所示，回油管間隙如圖2所示。

　　保證空壓機油位正常的前提下，排氣含油量試驗按照ISO8573-2中BII部分流量取樣試驗進(jìn)行，如圖3所示。設置空壓機排氣壓力10bar，持續運轉空壓機30分鐘，測試不同回油管間隙對排氣含油量的影響。

　　4、試驗結果分析

　　測試結果匯總見(jiàn)表2，其中回油管間隙在0mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、7mm、8mm、9mm、10mm，排氣含油量值均超過(guò)5 mg/m3不合格；回油管間隙在2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、5mm、6mm、6.5mm排氣含油量均在5mg/m3內合格。因此，若按照排氣含油量5mg/m3的標準要求，噴油螺桿空壓機配裝回油管時(shí)，回油管與油細分離器的間隙宜控制在2.5mm-6.5mm以?xún)取?/p>

　　5、結論

　　本文研究了回油管與油細分離器的間隙對噴油螺桿空壓機排氣含油量的影響。通過(guò)彎制不同長(cháng)度的回油管，在空壓機組上進(jìn)行裝機測試，試驗結果表明，若按照排氣含油量5mg/m3的控制要求，噴油螺桿空壓機配裝回油管時(shí)，回油管與油細分離器的間隙宜控制在2.5mm-6.5mm以?xún)??？紤]空壓機服役時(shí)間和油細分離器的濾紙分離能力降低，回油管與油細分離器的間隙控制在3mm-5mm最優(yōu)。

　　本文僅初步討論了回油管與油細分離器的間隙對排氣含油量的影響，仍然有很多問(wèn)題值得進(jìn)一步研究，例如排氣壓力、油細分離器服役時(shí)間、壓力維持閥壓力設定等對排氣含油量的影響等問(wèn)題。

　　參考文獻

　?。?］邢子文.螺桿空壓機——理論、設計及應用［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2000.

　?。?］葉剛.噴油螺桿空壓機跑油故障分析及改進(jìn)［J］.機械工程師，2014（8）：234-235.

　?。?］TB/T 2710.2-2015機車(chē)、動(dòng)車(chē)組用空氣壓縮機組技術(shù)條件第2部分：螺桿空氣壓縮機組.

　?。?］ISO 8573-2-2018 Compressed air—contaminant measurement part 2 oil aerosol content.

　　作者簡(jiǎn)介

　　作者簡(jiǎn)介：張金飛（1989-），男，碩士研究生，現就職于石家莊嘉祥精密機械有限公司，主要從事噴油螺桿空氣壓縮機的設計、改進(jìn)及檢修。