新型喷水压缩设施的研讨剖析

　　一般的喷油单螺杆压缩机是喷油进入压缩腔， 这油具有润滑与冷却外， 还具有抑制星轮自振作用， 星轮与螺杆的接触面形成油膜， 进行非接触啮合， 使得星轮的寿命大大延长， 再加上星轮材料的改进， 如现使用 Peek 材料， 使得星轮更长寿。

　　在喷水单螺杆压缩机中， 喷进压缩腔的是水， 起到冷却与形成水膜作用， 由于水的粘度远小于油， 阻尼作用与形成水膜作用会降低， 密封效果也下降，泄漏也会增大。因此， 在喷水单螺杆压缩机上还想保持螺杆与星轮啮合副零应力啮合与高密封性， 必须设计合理的啮合副结构与提高啮合副的精度， 这决定了星轮与螺杆的啮合状态， 也直接影响了螺杆压缩机的寿命。

　　2 全无油喷水单螺杆压缩机的结构

　　一般的喷油单螺杆压缩机， 喷进压缩腔的是油， 除了起到冷却外， 还可以润滑螺杆转子与星轮转子上的轴承。而全无油喷水单螺杆压缩机喷进压缩腔的是水， 这样无法为各个转子的轴承直接提供润滑， 这也是喷水单螺杆压缩机需要解决的问题。

　　如所示， 采用机械密封把水介质与轴承隔离， 轴承采用自带润滑脂的密封轴承， 机械密封在泵行业用得很成熟， 也很可靠， 因此这也适合应用在喷水单螺杆压缩机上， 这样可以解决转子的轴承润滑问题。轴承选用自带润滑脂密封轴承，一方面不用设置供油系统来润滑轴承， 简化压缩系统结构； 另一方面， 机械密封出现故障破坏时，轴承中的润滑不会自动流出， 从而防止水被油污染， 确保空气始终无油。由于喷水单螺杆压缩机喷进压缩腔里面是软化处理过的水， 因此与水接触的零件需要采用不锈材料， 保证水与空气不被锈渍污染。同时， 星轮材料也需要用耐水性的PeeK 材料， 且在水中的磨擦力也很少， 保证压缩机的节能与长寿命。 喷水单螺杆压缩机结构全无油单螺杆压缩机属高档压缩机， 为了提高其智能化， 取得较好的保护性能， 可以在机械密封与轴承之间设置一些保护装置与监测系统， 如迷宫密封、螺旋密封、温度传感器等， 用来监测此处是否有水来判断机械密封是否漏， 轴承的温度是否过高， 也可以监测轴承的振动是否大， 这样可以进行自动停机与检修相应的部位。

　　3 喷水单螺杆压缩机对水质的要求

　　喷水单螺杆压缩机在使用中需用水喷进压缩腔， 与压缩腔中的压缩空气产生的热进行热交换，同时起密封作用， 使压缩机的排气温度低， 容积效率高， 以及获得很好的比功率， 因此水的作用非常大。喷水单螺杆压缩机对水质要求主要有两方面：

（ 1）控制水中存在钙镁等离子， 防止在设备中产生水垢；

（ 2）控制水的酸碱性， 以防水对设备的产生腐蚀。喷水单螺杆压缩机使用的水来源于直接采用桶装软水或自来水， 通过加装软水处理装置获得软水， 软水处理装置一般也叫软水器， 它的内部是填充阳离子交换树脂， 利用离子交换原理置换水中的钙镁离子， 降低水的硬度， 有效防止水垢的产生。这种两种方法获得软水成本都是非常便宜的， 因此维护喷水单螺杆压缩机所更换的水的成本远比喷油螺杆压缩机的更换油的成本低， 不但获得低的维护成本， 同时也获得环保， 不使用压缩机油。喷水单螺杆压缩机对水质的一般要求以及影响所示。

　　4 样机试验参数

　　全无油喷水单螺杆压缩机样机于 2007年底开发成功。经过厂内数千小时试验运行， 考核喷水单螺杆压缩机的可靠性、水质变化状况、排量的变化状况等， 并对该样机经过长时间运行后再次进行测试，试验参数非常优越， 优于国家喷油螺杆节能标准。喷水单螺杆压缩具有排气温度低， 且水质优越， 经长久运行后， 排气温升、排量都跟样机原始一样， 管路中与热交换无明显的水垢生成， 总体试验结果良好。

　　由于泵 II的转速相对恒定， 因此， 在整个调节范围内， 非共用阀门调节方式下的并联折算转速随流量变化并不明显， 基本保持恒定。

　　不同调节方式下的并联折算转速综上所述， 在 2种不同调节方式下， 采用额定转速或并联折算转速换算轴功率对问题分析并无实质影响， 因此， 实际工程中， 可采用额定转速对两泵轴功率进行换算后相加再进行比较的方法，来判断其经济运行特性。但并联折算转速这一概念对绘制并联运行下的泵和管路性能曲线以及并联性能曲线却至关重要。

　　5 结语

　　（ 1） 针对并联运行的泵系统， 建立了用于确定联合运行工况点的并联折算转速概念， 在此基础上， 提出采用逆推法确定并联运行特性曲线、管路性能曲线和非共用管路的阻力特性曲线， 明确和简化了各特性曲线的绘制过程；

　　（ 2） 不同节流调节方式下的经济性有所不同， 在本试验系统中， 当负荷低于 85% 时， 非共用阀门调节方式节能， 当负荷高于 85% 时， 共用阀门调节方式节能； 当负荷为 85%时， 2种调节方式效果相同。实际系统中， 应先测定不同方式下的轴功率曲线， 从而选择正确的经济运行方式；

　　（ 3） 采用并联折算转速对轴功率换算的影响在不同调节方式下略有区别， 但对经济性分析无实质性影响。共用阀门调节方式下的并联折算转速随流量增大而减小， 呈线性关系， 而非共用阀门调节方式下的并联折算转速随流量变化基本保持不变。