螺杆式制冷压缩机的润滑系统是保障设备高效、稳定运行的核心组成部分,其主要功能包括润滑摩擦部件、密封间隙、冷却高温部件、清洁杂质等。以下从系统构成、工作流程、关键部件作用及润滑原理等方面详细解析其工作机制:
一、润滑系统的核心构成
螺杆式制冷压缩机的润滑系统通常由以下关键部件组成,各部件协同配合完成润滑任务:
润滑油箱 / 油分离器
油箱是存储润滑油的容器,部分压缩机将油分离器与油箱集成,减少系统体积。
油分离器的核心作用是从压缩机排出的高压制冷剂 - 油混合气体中分离出润滑油,避免润滑油随制冷剂进入冷凝器、蒸发器等设备,影响换热效率。常见分离方式包括离心分离、重力沉降、过滤分离等。
油泵
提供润滑油循环的动力源,通常为齿轮泵或转子泵,由压缩机主轴通过联轴器驱动,或采用独立电机驱动(大型机组)。
油泵需保证在压缩机启动时快速建立油压,确保关键部件提前润滑。
油过滤器
过滤润滑油中的杂质(如金属碎屑、灰尘、油泥等),保护轴承、转子等精密部件免受磨损。分为粗过滤器(前置过滤大颗粒)和精过滤器(过滤微小杂质,精度通常为 10~25μm)。
油冷却器
降低润滑油温度:压缩机运行时,润滑油吸收摩擦热和制冷剂高温,若油温过高会导致粘度下降、润滑效果减弱。油冷却器通常采用水冷式(通过冷却水换热)或风冷式(风扇强制冷却),将油温控制在 40~60℃(不同制冷剂对应最佳油温不同)。
油压调节阀 / 溢流阀
控制润滑油的工作压力:通过调节回油量,将供油压力稳定在设定范围(通常比排气压力高 0.15~0.3MPa),确保润滑和密封效果的同时,避免压力过高导致能耗增加或部件损坏。
油路管道与喷嘴
管道将润滑油输送至各润滑点,喷嘴则将润滑油精准喷射到转子啮合区、轴承、轴封等关键部位,部分喷嘴设计为雾化喷射,增强润滑和冷却效率。
二、润滑系统的工作流程
螺杆式制冷压缩机润滑系统的运行流程可分为 “供油 - 润滑 - 分离 - 冷却 - 循环” 五个核心环节,具体如下:
润滑油储存与初步分离
润滑油存储在油箱中,压缩机运行时,排气口排出的高压制冷剂气体携带大量润滑油进入油分离器。
油分离器通过离心力、重力或过滤作用,将 95% 以上的润滑油从混合气体中分离出来,分离后的润滑油靠重力或压差流回油箱,制冷剂气体则进入冷凝器继续循环。
油泵加压与过滤
油箱中的润滑油被油泵吸入,经油泵加压后首先进入油过滤器,去除杂质。过滤后的洁净润滑油分为两路:
一路流向压缩机的轴承、轴封等旋转部件,润滑滚动轴承的滚子与滚道、滑动轴承的摩擦面,以及轴封的密封面,减少机械磨损。
另一路通过喷嘴直接喷射到转子啮合区(阴阳转子的齿间间隙),这是润滑的核心环节。
关键部位润滑与密封
转子啮合区润滑:润滑油喷射到转子间隙后,形成油膜,不仅润滑转子齿面的相对滑动摩擦,还通过油膜填充间隙,增强压缩机的密封性(阻止高压侧制冷剂向低压侧泄漏),提高容积效率。
轴承与轴封润滑:润滑油通过油路进入轴承腔,在轴承内外圈之间形成油膜,支撑转子旋转并降低摩擦阻力;同时润滑轴封,防止制冷剂泄漏和外界空气渗入。
润滑油的冷却与压力调节
完成润滑任务后,润滑油携带热量(摩擦热、制冷剂传导热)汇集,部分直接流回油箱,部分进入油冷却器降温。
冷却后的润滑油流经油压调节阀,多余的油通过溢流阀回流至油箱,确保供油压力稳定在设定值,合格压力的润滑油则继续参与循环。
持续循环与补充
分离、冷却、过滤后的润滑油再次被油泵吸入,重复上述流程,形成闭环循环。系统运行中若润滑油损耗(如微量随制冷剂流失),需通过加油口定期补充,确保油位在油箱刻度范围内。
三、润滑系统的核心作用原理
润滑减摩
螺杆压缩机的阴阳转子高速啮合旋转(转速通常为 1500~9000r/min),转子齿面、轴承滚子与滚道之间存在剧烈摩擦。润滑油在摩擦表面形成一层油膜,将金属表面分隔开,将干摩擦转化为油膜内的流体摩擦,显著降低摩擦系数和磨损率。
密封防漏
转子与气缸壁、转子与端盖之间存在微小间隙(通常为 0.05~0.1mm),若间隙无密封,高压侧制冷剂会向低压侧泄漏,导致压缩效率下降。润滑油填充间隙并形成油膜密封,利用油的粘度阻止制冷剂泄漏,提升压缩机容积效率。
冷却降温
压缩过程中,制冷剂温度升高(尤其是排气温度),同时转子摩擦产生热量。润滑油通过直接接触高温部件(如转子、气缸壁)吸收热量,并通过油冷却器将热量转移,避免部件因高温变形或失效(如转子热膨胀导致间隙异常)。
清洁与防腐
润滑油在循环过程中冲刷摩擦产生的金属碎屑、油泥等杂质,通过过滤器将其截留,防止杂质划伤精密表面;同时,润滑油中的添加剂(如防锈剂)可在金属表面形成保护膜,防止部件生锈腐蚀。
四、不同工况下的润滑系统适配特点
低负荷启动时:油泵随压缩机同步启动,快速建立油压(通常要求启动后 30 秒内达到最低供油压力),优先润滑轴承和转子,避免干摩擦。
高负荷运行时:油冷却器和油压调节阀自动调节,通过增加冷却水量或风扇转速降低油温,同时提高供油压力以增强密封,适应高排气压力下的润滑需求。
停机时:油泵随压缩机停止运行,部分系统设计有 “延时供油” 功能,确保转子和轴承在惯性旋转阶段仍有润滑油保护。
五、润滑系统常见问题与维护要点
油压异常:若供油压力过低,可能是油泵故障、过滤器堵塞或调节阀失效,需检查清理过滤器、更换油泵或校准调节阀;压力过高则可能导致油冷却器负荷增加,需检查溢流阀是否卡滞。
油温过高:油冷却器结垢(水冷式)、风扇故障(风冷式)或制冷剂排气温度过高均会导致油温上升,需定期清洗冷却器、检修风扇,同时排查压缩机是否存在异常磨损(摩擦热增加)。
润滑油乳化或变质:若制冷剂(如氨、氟利昂)混入润滑油,或水分侵入系统,会导致油乳化、粘度下降,需检查油分离器效率、轴封密封性,并定期更换润滑油(通常运行 1000~2000 小时更换一次,具体按厂家要求)。
总结
螺杆式制冷压缩机的润滑系统通过 “分离 - 加压 - 过滤 - 冷却 - 喷射 - 循环” 的闭环流程,实现了对关键部件的润滑、密封、冷却和清洁,是压缩机高效稳定运行的 “血液系统”。其设计需根据压缩机功率、制冷剂类型、运行工况等参数优化,而日常维护中对油压、油温、油质的监控,则是保障系统寿命和制冷效率的核心环节。