單螺桿壓縮機的案例
單螺桿壓縮機 VS 雙螺桿壓縮機
雖然單螺桿和雙螺桿僅一字之差，很容易讓人聯想到系出同門，讓人誤以為單螺桿與雙螺桿是“近親”。但實際上這兩種類型的壓縮機無論在原理還是結構上都有非常明顯的不同。只是在成套后的結構、布局和工作流程上，大體相同。而且在產品的應用范圍上高度重疊，互為競爭機型。
本期我們就來探討下單螺桿壓縮機和雙螺桿壓縮機的不同
。
（示意圖，不對應文中任何產品信息）
單螺桿壓縮機
1、單螺桿機的基本結構
故名思議，相對于雙螺桿壓縮機，單螺桿壓縮機只有一根螺桿，其螺桿同時與兩個或兩個以上的星輪嚙合。螺桿型面、星輪端面、螺桿兩端蓋板共同圍成若干封閉容積，實現氣體的壓縮。
螺桿和星輪根據其外形可分為圓柱形（C）和平面形（P），這兩種類型可組合成四種形式的單螺桿壓縮機：CP型、PC型、PP型、CC型。
CP型是最常見的單螺桿壓縮機形式，我們在以下的講解中也僅以此種形式的單螺桿壓縮機為例。
CP型單螺桿壓縮機的結構：由一個圓柱螺桿和兩個對稱分布的平面齒輪組成嚙合副，裝在機殼內。螺桿螺槽、機殼(氣缸)內壁和星輪齒構成封閉容積。
展開 技術探討：帶有閃蒸器的單螺桿壓縮機制冷系統
因此，復疊式制冷系統和雙級壓縮制冷系統獲得了很多的關注。
（示意圖，不對應文中任何具體產品）
1. 存儲環節
復疊式制冷系統在實際應用過程中，存在三個方面的缺點:
第一，復疊式制冷系統設計過程較為復雜，初 期投入成本相對較高;
第二，復疊式制冷系統工作過程中的中間溫度很難控制;
第三，壓縮機工作一段時間后，在開始降溫的過程中，系統的 COP變化較為明顯，不利于系統保持在某一最佳工況。
基于低碳的創新理念，需要尋求一種經濟有效的制冷系統來提高制冷效率。在常規的單級壓縮制冷系統中，系統在低溫工況下運行時，壓縮機的排氣溫度會過高，系統的制冷效率較低。
單螺桿壓縮機體積小、重量輕、占地空間小， 在運行的時候較為穩定，整機的易損耗零件非常少、工作效率高，因此單螺桿壓縮機在行業中得到了迅速的發展與應用。但在制冷系統中，通常會加入閃蒸器來提高整個系統的制冷能力。本文，我們就來來探討下這個問題。
2. 閃蒸器補氣增焓系統模型
2.1 熱力學模型
本文以直徑為117mm的單螺桿壓縮機為研究對象，建立了帶有閃蒸器的單螺桿壓縮機制冷機組的補氣增焓EVI數學模型。研究了蒸發溫度為-20℃~-5℃的制冷系統的最佳補氣壓力。分析了-10℃蒸發溫度為，冷凝溫度為45℃工況時制冷系統的性能參數隨補氣壓力的變化情況。
展開 螺桿壓縮機仿真：Simerics 螺桿壓縮機網格模板介紹
螺桿式壓縮機又稱螺桿壓縮機，分為單螺桿式壓縮機及雙螺桿式壓縮機。由于其結構簡單、易損件少，能在大的壓力差或壓力比的工況下工作，排氣溫度低，對制冷劑中含有大量的潤滑油不敏感，有良好的輸氣量調節性，螺桿式壓縮機廣泛地應用在冷凍、冷藏、空調和化工工藝等制冷裝置上。此外，以螺桿式壓縮機為主機的螺桿式熱泵廣泛應用在采暖空調方面，有空氣熱源型、水熱泵型、熱回收型、冰蓄冷型等。
其中，單螺桿壓縮機主要由一個圓柱形螺桿、兩個平面星輪和機殼組成的。螺桿和星輪組成嚙合副裝在機殼內，由螺桿槽、星輪、機殼組成密封容積變化的氣腔。當螺桿主軸在外部電機的驅動下運轉時，星輪也隨著螺桿運轉。兩個星輪將螺桿分成對稱獨立的封閉空間，當螺桿轉動時,星輪在螺旋槽內相對運動，改變星輪、螺旋槽、機殼組成的密封空間的大小，實現吸氣、壓縮、排氣的過程。
圖1 單螺桿壓縮機
單螺桿壓縮機雖然具有零部件少、重量輕、機械效率高、噪聲低和振動小等優勢，但由于其結構緊湊，壓縮機轉子齒頂密封齒與殼體之間的泄露間隙非常小，使得其三維CFD仿真變得十分困難。
展開 壓縮機為什么會有振動噪聲？噴油螺桿、無油螺桿和離心機我們挨個分析
其次，通過試驗研究來驗證并完善流場及聲場的數值模型，分析壓縮機幾何特性對流場及聲場的影響，將結果反饋到壓縮機減振降噪設計上，如轉子/葉輪型線和間隙、吸排氣流道等部件的優化設計，源頭上抑制流致性振動噪聲。最后，針對已經研發定型的空壓機產品，開發氣流脈動衰減腔、聲波干涉器和穿孔管消聲器等，路徑上衰減流致性振動噪聲。
2.1 噴油螺桿空壓機
噴油螺桿壓縮機振動噪聲主要來源于陰陽轉子嚙合過程中產生的機械振動，通過齒輪、軸承和殼體向外傳遞振動，輻射噪聲。壓縮機屬于容積式壓縮機，存在內壓縮過程，不可避免的產生氣流脈動，通過吸氣孔口和排氣孔口向外輻射。隨著機械加工裝配精度的提升，機械性振動噪聲得到控制，流致性振動噪聲成為制約著壓縮機振動噪聲的主要因素。噴油空壓機噪聲以低頻為主，主要集中在陰陽轉子嚙合頻率的前6倍頻，尤其是前4倍頻更為顯著。
根據噴油螺桿機振動噪聲的特點，基于聲波干涉技術，在排氣端面上設計一款氣流脈動衰減裝置，即利用旁支流道與主流道的流程差，產生兩路幅值相等、相位相反的氣流脈動，相互抵消，從排氣源頭上衰減排氣氣流脈動，如圖2所示。通過壓縮機的振動噪聲測試分析，結合理論研究，設計出一套定制化的減振降噪技術方案，使200kW機組法蘭面振動下降到10m/s^2以內，改善了50%，空壓機遠場1m距離處噪聲改善5.0dBA，降低到80dBA以內。
2.2 無油螺桿空壓機
相對于噴油壓縮機，無油壓縮機采用同步齒輪驅動，轉子間不接觸，避免了轉子嚙合過程中機械振動噪聲的產生，以氣動噪聲為主。但無油空壓機缺少了潤滑油對波長較短的中高頻聲波的衰減，導致中高頻噪聲突出，噪聲頻帶寬，整機噪聲偏大，壓縮機近表噪聲甚至超過120dBA。
展開 
雙螺桿壓縮機流固共軛傳熱CFD分析 附基于SCORG和Simerics MP 的CFD雙螺桿泵數值模
概述
雙螺桿壓縮機是一種做回轉運動的容積式氣體壓縮機械，隨著螺桿轉子的轉動，陰陽轉子間的齒間容積沿轉子軸線從吸氣端運動到排氣端，且齒間容積由小到大再變小，發生周期性的變化，完成吸氣、壓縮和排氣過程。
有限元仿真在螺桿壓縮機應用研究
[2] 吳寶志.螺桿式制冷壓縮機[M].北京：機械工業出版社，
1998.[3] 張天翼，湯雁翔.基于有限元分析的螺桿壓縮機殼體結構[J].壓縮機技術，2017，（04）：16-19.
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[5] 徐鵬，鐘檢長.船用螺桿壓縮機轉子受力有限元分析[J].機電設備，2015，（05）：77-80.
[6] 王軍利，李托雷，雷帥，任志貴，薛旭東，魏萬行援流熱固耦合下的雙螺桿壓縮機轉子結構特性研究[J]援機床與液壓.
[7] 李托雷，王軍利，雷帥，張文升，李志峰，馮博琳.流固耦合下雙螺桿壓縮機轉子結構特性研究[J].壓縮機技術，2019，(05)：05-11.
[8] 饒靜，張國海，周斌，楊宗浩，張重陽.某型號螺桿壓縮機建模及流場仿真分析[J].機電技術，2019，(03)：50-54.
[9] 黃蘭.雙螺桿壓縮機內部流場分析及噪聲控制[J].陜西:陜西理工大學，2016.
作者簡介：李日華（1987-），男，本科，主要從事螺桿壓縮機和智能裝備研發。
E-mail：lrhua16@163.com
文章來源：壓縮機技術
展開 Simerics | 雙螺桿壓縮機流固共軛傳熱CFD分析
雙螺桿壓縮機是一種做回轉運動的容積式氣體壓縮機械，隨著螺桿轉子的轉動，陰陽轉子間的齒間容積沿轉子軸線從吸氣端運動到排氣端，且齒間容積由小到大再變小，發生周期性的變化，完成吸氣、壓縮和排氣過程。
壓縮機內溫度的變化對壓縮性能和效率有著至關重要的影響，為了準確地預測壓縮機的熱動力學特性，在CFD模擬中需要對金屬部件與工作流體之間的傳熱進行適當的分析與評估。
本文基于Simerics-MP+軟件，利用混合時間尺度耦合法求解不同介質間耦合傳熱的問題。該方法可以解決熱傳播的時間尺度差異問題。通過比較在有和沒有考慮共軛傳熱情況下的模擬結果，評估流固共軛傳熱對雙螺桿壓縮機性能的影響。結果表明本文所使用的方法是有效、快速和友好的，可以很容易地應用于工業壓縮機系統。
展開 考慮流動損失的螺桿壓縮機容積效率計算研究
吳霞俊
（神鋼無錫壓縮機股份有限公司，江蘇無錫２１４１４５）
［摘 要］：容積效率的準確計算是螺桿壓縮機熱力計算的重要組成部分。現有的半經驗法根據低馬赫數工況下的實驗數據提出了考慮泄漏、進氣溫度修正和充氣修正的方法。隨著螺桿壓縮機設計和制造技術的進步，螺桿壓縮機趨向大型化和高速化，原有的計算方法在高馬赫數的工況下，不能很好的吻合實驗數據。
作者基于Ｌ林德的半經驗容積效率計算方法提出了考慮流動損失的容積效率計算方法，取得了較好的效果。
［關鍵詞］：螺桿壓縮機；容積效率；流動損失；馬赫數；修正
１ 引言
螺桿壓縮機因兼顧活塞式壓縮機和離心式壓縮機的優點，其使用領域不斷擴大。容積流量作為螺桿壓縮機最重要的指標之一，其計算的準確性直接關系到螺桿壓縮機的正常使用以及系統的能耗。容積效率的正確計算是螺桿壓縮機熱力學計算的重要組成部分。
目前有關螺桿壓縮機容積效率的計算，主要有經驗法、半經驗法和數值模擬法。數值模擬法主要應用于理論研究中，經驗法和半經驗法主要用于工程實際中。經驗法需要計算者擁有豐富的螺桿壓縮機設計經驗和歷史數據積累。理論和經驗相結合的半經驗法則對計算者的經驗要求可以大大降低。邢子文［１］、彭學院［２］、Ｎ.Ｓｔｏｓｉｃ［３］等對噴油螺桿壓縮機的工作過程進行了大量的研究，在容器效率方面的研究重點為轉子內部的壓縮過程中的泄漏研究，深入研究了潤滑油的分布和對間隙泄漏的影響。邢子文［１］分析了影響螺桿壓縮機容積效率的因素和基于經驗的容積效率取值范圍和取值方法。國內黃忠［４］等基于制冷噴油螺桿壓縮機的研究，提出了考慮泄漏和進氣溫度影響的容積效率的半經驗法的計算方法（Ｈ法），李慶剛［５］等基于實驗數據對Ｈ法進行了修正，得到了比較理想的計算制冷螺桿壓縮機螺桿效率的方法。
展開 雙螺桿壓縮機CFD模擬，這樣做才專業！
1 背景介紹
螺桿式壓縮機具有尺寸小、重量輕、易維護等特點，是制冷壓縮機中發展較快的一種機型。隨著工作可靠性的不斷提高，螺桿式壓縮機在中等制冷量范圍內已逐漸替代往復式壓縮機，并占據了離心式壓縮機的部分市場。
壓縮機內部的溫度變化對其壓縮性能和效率有著至關重要的影響。固體受熱膨脹會導致金屬部件發生過度磨損，從而造成泄露間隙的改變，進而對產品的性能產生影響，為了準確預測壓縮機的熱力學特性，兼顧產品研發周期和經濟性，通常采用CFD技術對壓縮機的流固共軛傳熱（CHT）問題進行研究。但是，由于固體的傳熱速度要比壓縮氣體的慢得多，如果利用CFD技術直接對固體結構和氣體介質進行耦合傳熱模擬，可能需要計算足夠多的壓縮機旋轉數后才能得到一個穩定的CHT解，那么模擬的運行時間可能就變得不切實際。因此，尋求一種先進的方法解決流固共軛傳熱問題迫在眉睫。
2 難點分析
目前，利用CFD技術進行螺桿壓縮機流固共軛傳熱分析存在以下問題：
間隙設計是螺桿壓縮機中的重要問題，間隙必須足夠小以提高容積效率，同時又必須有足夠的間隙來防止轉子干涉。
展開 螺桿壓縮機因缺油損毀嚴重
事故過程
螺桿壓縮機有五路油供油，運行夜班在早上07：30發現機組只有一路有油壓，四路為零。此時操作人員未及時停機，在07：55時通知值班人員。值班人員在08：20通知了檢修，檢修人員到主控制室時已08：40。此時機組發出異常振動和噪音，外操緊急停止設備。
壓縮機已無法盤車，拆解壓縮機后，發現一副同步齒輪燒毀，機封泄漏，軸承損壞。潤滑油全部污染。
事故原因
機封動環脫落、同步齒輪噴油管堵塞是主要原因，油泵入口濾網堵塞，導致油壓過低，油路缺油。運行人員未發現時未及時停止設備。
拆開后的油管和雜物
檢修課堂丨橡膠運行部·螺桿式壓縮機的結構及操作介紹
油在壓縮機中的作用是潤滑、冷卻密封和消聲。
潤滑油和高壓氣體混合后排出壓縮機。油進入分離系統，經過冷卻、過濾、加壓后循環使用。為了防止制冷系統中的雜質隨吸氣進入壓縮機對轉子、機體造成磨損，必須設置吸氣過濾器。
制冷劑流程
從低壓系統來的低溫蒸汽經吸氣過濾器后進入油分離器，在油分離器內經過油氣分離后排出。
帶經濟器的機組，從貯液器來的高壓液體進入經濟器殼程，引出一路經節流降壓后進入經濟器的管程，蒸發 后進入壓縮機壓縮，剩余部分過冷后供液給蒸發器。
【Simerics技術分享】雙螺桿壓縮機注油過程3D動態仿真
雙螺桿壓縮機注油過程3D動態仿真
除潤滑齒輪外，不同類型的容積式壓縮機普遍采用噴油來冷卻壓縮氣體、密封泄漏間隙提高壓縮機氣體流量和效率。
本文將詳細介紹雙螺桿壓縮機注油過程的3D全瞬態CFD仿真，采用體積分數(VOF)法對氣液兩相流動進行模擬，通過對比有油和無油情況下的模擬結果，對注油冷卻和密封效果進行評價。
通過該算例Simerics MP+ 軟件VOF模型的有效性、強大性及計算速度得到了有效地驗證。
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雙螺桿壓縮機基本原理
雙螺桿壓縮機是一種做回轉運動的容積式氣體壓縮機械，隨著螺桿轉子的轉動，陰陽轉子間的齒間容積沿轉子軸線從吸氣端運動到排氣端，且齒間容積由小到大再變小，發生周期性的變化，完成吸氣、壓縮和排氣過程。
除潤滑齒輪外，不同類型的容積式壓縮機普遍采用噴油來冷卻壓縮氣體、密封泄漏間隙提高壓縮機氣體流量和效率。
本文將詳細介紹雙螺桿壓縮機注油過程的3D全瞬態CFD仿真，采用體積分數(VOF)法對氣液兩相流動進行模擬，通過對比有油和無油情況下的模擬結果，對注油冷卻和密封效果進行評價。
通過該算例Simerics MP+ 軟件VOF模型的有效性、強大性及計算速度得到了有效地驗證。
展開 螺桿、離心、往復活塞式三種壓縮機比較
對于往復式制冷壓縮機來說，影響它的壓力損失與泄漏損失的主要原因是氣閥的質量與氣閥關閉時的密封性。這是因為吸氣閥開啟時要克服彈簧阻力（壓縮 彈簧）以及氣體流過氣閥時，由于通過截面較小，流動速度較高，故產生一定的流動阻力，因此，往復式制冷壓縮機在吸氣過程中氣缸內氣體的壓力恒低于吸氣管中 的氣體壓力；同理，往復式制冷壓縮機在排氣過程中氣缸內氣體的壓力恒高于吸氣管中的氣體壓力。如果氣閥的通道截面越小，則阻力損失就越大。如果閥片的重量大，氣閥的彈簧力也大，則阻力損失也增大，這樣壓力系數值就降低。
對于螺桿式制冷壓縮機來說，影響它的壓力損失與泄漏損失的主要原因是氣體的流速。
在螺桿式制冷壓縮機中，螺桿的性能好壞是個關鍵。如果螺桿的齒型為對稱的圓弧型，那么它的制造簡單。如果螺桿的齒型為非對稱線型，那么它的輸氣螺 量大，效率高。如果減小螺桿的長徑比，就可以使螺桿具有良好的強度，增加螺桿式制冷壓縮機運轉的可靠性，并且有利于使螺桿式制冷壓縮機向高壓力比的方向發 展。
在螺桿式制冷壓縮機中，直徑和長度尺寸相同的的兩對螺桿，轉子面積利用系數值大的一對，其排氣量大。從表面上看，轉子面積利用系數越大，對于螺桿式制冷壓縮機的性能越好。但是，如果轉子面積利用系數過大，則會降低螺桿的強度與剛度。
在螺桿式制冷壓縮機中，減少螺桿的齒數，可以增大螺桿的齒間面積，提高螺桿式制冷壓縮機的排氣量。從表面上看，螺桿的齒數越少，對于螺桿式制冷壓縮機的性能越好。但是，如果螺桿的齒數過少，則會降低螺桿的抗彎強度和剛度。
在螺桿式制冷壓縮機中，提高螺桿的圓周速度，就可以使螺桿式制冷壓縮機中的外型尺寸和質量等到減小，氣體通過螺桿式制冷壓縮機中的間隙的相對泄漏 量就會減少，有利于提高螺桿式制冷壓縮機的容積效率和熱效率。從表面上看，螺桿的圓周速度越快，對于螺桿式制冷壓縮機的性能越好。
展開 雙螺桿壓縮機大內容積比錐形轉子的設計與性能研究
雙螺桿壓縮機大內容積比錐形轉子的設計與性能研究
任純吉１，趙 鑫１，王 君*１，武 萌１，王增麗１，耿茂飛２
（１.中國石油大學（華東）新能源學院，山東青島２６６５８０；
２.壓縮機技術國家重點實驗室，合肥通用機械研究院有限公司，安徽合肥２３００３１）
［摘 要］：內容積比是雙螺桿壓縮機的重要性能指標，為了最大限度地提高其內容積比，設計了交叉軸錐形螺桿轉子，實現了雙螺桿壓縮機內容積比較大程度的提高。從容積變化和泄漏通道長度方面分析了雙螺桿壓縮機錐形螺桿轉子的工作性能，并與傳統等徑螺桿轉子進行對比。結果表明：在轉子旋轉軸夾角為１０°～２０°時，內容積比的提高幅度可達２４.６％ ～４７.５％。錐形螺桿轉子對端面泄漏有較大的改善，力學性能方面有顯著優點。
［關鍵詞］：雙螺桿壓縮機；錐形轉子；內容積比；性能分析
中圖分類號：ＴＨ４５ 文獻標志碼：Ａ
文章編號：１００６－２９７１（２０２２）０２－００１５－０６
１ 引言
雙螺桿壓縮機是一種容積式壓縮機，具有內壓縮的特點，因其結構簡單、可靠性高、適應性強等優點，廣泛應用于冶金、化工、食品、制藥等行業，近年來受到越來越多的關注［１～２］。內容積比是衡量螺桿壓縮機工作性能的重要參數，雙螺桿壓縮機的增壓部件是一對相互嚙合的陰陽螺桿轉子，轉子型線和螺桿的幾何特性直接影響雙螺桿壓縮機的工作性能，因此改進螺桿轉子的結構對提升雙螺桿壓縮機的壓縮性能及改善泄漏具有重要意義。
邢子文，等［３～５］在雙螺桿壓縮機的轉子型線方面做了大量的工作，提出了計算轉子接觸線長度的方法，并研發了螺桿轉子的設計軟件。文獻［６～７］提出的變螺距螺旋線的雙螺桿壓縮機，提高了螺桿壓縮機的內容積比，增大了壓縮比。
展開 WORKBENCH流固耦合案例#292-螺桿（單）擠出機流場和應力仿真
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WORKBENCH流固耦合案例#292-螺桿（單）擠出機流場和應力仿真
01
案例介紹
如圖所示的螺桿（單）擠出機，擠出量可以設定為800kgh，螺桿轉速340rpm，物料密度700kg/m3，粘度1620Pa.s，物料含水率為30%，要模擬此過程中的流場和螺桿應力分布。
