1、引言

　　【壓縮機(jī)網(wǎng)】噴油螺桿空氣壓縮機(jī)是一種工作容積作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的容積式壓縮機(jī)。在空壓機(jī)的機(jī)頭腔體中，相互嚙合的一對(duì)螺旋形轉(zhuǎn)子，通過軸向動(dòng)力傳輸，陽轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，形成吸氣、壓縮、排氣三個(gè)基本工作過程，以完成壓縮氣體的輸送。潤(rùn)滑油在整個(gè)壓縮過程中起著重要的作用，包括潤(rùn)滑、密封、冷卻、降噪等。^［1］

　　螺桿機(jī)頭排出的油氣混合物，通過油氣筒中的隔板阻擋和油細(xì)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(rùn)滑油被擋板阻擋后流入油氣筒內(nèi)部，經(jīng)溫控單元、油過濾器和油冷卻器等部件參與主油路循環(huán)，少量潤(rùn)滑油匯集在油細(xì)分離器底部，隨著回油管回流至機(jī)頭腔體內(nèi)。由于油細(xì)分離器對(duì)油氣混合物的分離效率不能達(dá)到100%，空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，一小部分潤(rùn)滑油會(huì)隨著壓縮空氣排出，此部分潤(rùn)滑油被定義為排氣含油量。油氣分離器堵塞、潤(rùn)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(jī)排氣含油量等級(jí)應(yīng)符合ISO8573-1的4級(jí)要求，即不大于5mg/m³。^［3］

　　排氣含油量超標(biāo)是噴油螺桿空壓機(jī)的典型故障，本文通過試驗(yàn)驗(yàn)證噴油螺桿空壓機(jī)回油管與油細(xì)分離器底部不同間隙對(duì)排氣含油量的影響，將會(huì)對(duì)噴油螺桿空壓機(jī)的回油管長(zhǎng)度設(shè)計(jì)給予指導(dǎo)意義。

　　2、螺桿空壓機(jī)的油路循環(huán)系統(tǒng)

　　噴油螺桿空壓機(jī)內(nèi)的潤(rùn)滑油循環(huán)是通過內(nèi)部壓差進(jìn)行，空壓機(jī)加載運(yùn)行過程中，油氣筒內(nèi)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)頭吸氣端和回油端壓力。潤(rùn)滑油首先經(jīng)過油過濾器進(jìn)行過濾，經(jīng)溫控單元循環(huán)進(jìn)入機(jī)體壓縮腔，然后隨著壓縮空氣一起排出。在此過程中，潤(rùn)滑油不僅為壓縮機(jī)體中的軸承和陰陽轉(zhuǎn)子進(jìn)行潤(rùn)滑，同時(shí)可以將整個(gè)陰陽轉(zhuǎn)子壓縮過程中產(chǎn)生的熱量帶走，而且潤(rùn)滑油在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)在機(jī)體中陰陽轉(zhuǎn)子間和轉(zhuǎn)子與機(jī)殼間的間隙形成密封薄膜，降低壓縮空氣過程的內(nèi)漏。

　　噴油螺桿空壓機(jī)中的油路系統(tǒng)主要由潤(rùn)滑油、溫控單元、油過濾器、油冷卻器、壓縮機(jī)體、油細(xì)分離器，回油單向閥等部件組成，其中油路系統(tǒng)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(jī)啟機(jī)進(jìn)行壓縮時(shí)，在壓力維持閥壓力開啟前，油路系統(tǒng)已建立起潤(rùn)滑油循環(huán)的壓力，保證了空壓機(jī)壓縮的可靠性。油氣筒內(nèi)的潤(rùn)滑油經(jīng)過油過濾器過濾后，由于初始潤(rùn)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(jī)體內(nèi)，不會(huì)經(jīng)過冷卻器冷卻，這樣潤(rùn)滑油溫度快速升高；當(dāng)潤(rùn)滑油溫度升至溫控閥高溫區(qū)間開啟溫度時(shí)（溫控閥的開啟溫度通常設(shè)置為83℃），潤(rùn)滑油會(huì)流入冷卻器進(jìn)行冷卻，然后冷卻后的潤(rùn)滑油同樣流入壓縮機(jī)體內(nèi)，這樣的一個(gè)潤(rùn)滑油循環(huán)過程會(huì)保證空壓機(jī)的溫度維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)間內(nèi)。

　　油分回油管路：機(jī)頭壓縮腔內(nèi)的壓縮空氣同潤(rùn)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(rùn)滑油碰撞后流落至油氣筒底部。少量潤(rùn)滑油通過碰撞、攔截附著在油細(xì)分離器內(nèi)壁上，最終流入油細(xì)分離器底部聚集，在壓差的作用下，潤(rùn)滑油經(jīng)過回油單向閥流入機(jī)體中。

　　3、油細(xì)回油管與油細(xì)分離器間隙影響排氣含油量試驗(yàn)

　　選擇一臺(tái)容積流量為2.4m3/min的噴油螺桿空壓機(jī)，油細(xì)分離器為內(nèi)置安裝結(jié)構(gòu)，如圖1所示。彎制不同長(zhǎng)度回油管（回油管內(nèi)徑為4mm），使回油管與油細(xì)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(jī)油位正常的前提下，排氣含油量試驗(yàn)按照ISO8573-2中BII部分流量取樣試驗(yàn)進(jìn)行，如圖3所示。設(shè)置空壓機(jī)排氣壓力10bar，持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)空壓機(jī)30分鐘，測(cè)試不同回油管間隙對(duì)排氣含油量的影響。

　　4、試驗(yàn)結(jié)果分析

　　測(cè)試結(jié)果匯總見表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(nèi)合格。因此，若按照排氣含油量5mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)要求，噴油螺桿空壓機(jī)配裝回油管時(shí)，回油管與油細(xì)分離器的間隙宜控制在2.5mm-6.5mm以內(nèi)。

　　5、結(jié)論

　　本文研究了回油管與油細(xì)分離器的間隙對(duì)噴油螺桿空壓機(jī)排氣含油量的影響。通過彎制不同長(zhǎng)度的回油管，在空壓機(jī)組上進(jìn)行裝機(jī)測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)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(jī)配裝回油管時(shí)，回油管與油細(xì)分離器的間隙宜控制在2.5mm-6.5mm以內(nèi)?？紤]空壓機(jī)服役時(shí)間和油細(xì)分離器的濾紙分離能力降低，回油管與油細(xì)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(xì)分離器的間隙對(duì)排氣含油量的影響，仍然有很多問題值得進(jìn)一步研究，例如排氣壓力、油細(xì)分離器服役時(shí)間、壓力維持閥壓力設(shè)定等對(duì)排氣含油量的影響等問題。

　　參考文獻(xiàn)

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

　?。?］TB/T 2710.2-2015機(jī)車、動(dòng)車組用空氣壓縮機(jī)組技術(shù)條件第2部分：螺桿空氣壓縮機(jī)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(xiàn)就職于石家莊嘉祥精密機(jī)械有限公司，主要從事噴油螺桿空氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、改進(jìn)及檢修。