螺杆空压机的压缩比是衡量气体压缩程度的核心参数,直接影响设备能效、排气温度及运行稳定性。其定义为排气压力与吸气压力的比值,需结合工况精准匹配,避免因压缩比不合理导致能耗飙升或部件损坏。
一、压缩比的定义与计算
压缩比(ε)=排气压力(MPa绝压)÷吸气压力(MPa绝压)。
压力=表压+0.1MPa(大气压),例如:吸气表压0MPa(即1个大气压,0.1MPa绝压),排气表压0.7MPa(0.8MPa绝压),则压缩比ε=0.8÷0.1=8。
单级压缩:螺杆空压机多为单级压缩,压缩比通常5-10;双级压缩(两级转子串联)可达15-20,适合高压场景(如1.6MPa以上)。
二、压缩比对设备的影响
(一)能效与能耗
压缩比与比功率呈非线性关系:压缩比从8升至10时,双螺杆空压机比功率从6.5kW/(m³/min)增至7.8kW/(m³/min),能耗上升20%。这是因气体分子间摩擦加剧,等温压缩效率下降(偏离理想循环)。
(二)排气温度
压缩比每增加1,排气温度约升高8-12℃。例如:压缩比8时排气温度85℃,升至10时可达105℃(超过螺杆机95℃警戒值),导致润滑油黏度下降、碳化物生成,缩短轴承寿命(每超温10℃寿命减半)。
(三)转子受力
高压缩比会加剧阴阳转子啮合处的径向力(压缩比10时比8时增加30%),长期运行易导致转子轴颈磨损,间隙增大(超过0.15mm会引发泄漏)。
三、单级与双级压缩的压缩比特点
(一)单级压缩
适用于压缩比5-8(排气表压0.4-0.7MPa),结构简单(单对转子),成本低。例如:一般工业气动工具(0.6MPa)常用单级机,压缩比6(0.7MPa绝压÷0.1MPa绝压),能效比双级高3%-5%(低压缩比下单级更高效)。
(二)双级压缩
将总压缩比分配至两级(如总比16,首级8、次级2),中间设冷却器降温(可使次级进气温度降至40℃以下)。相比单级压缩:
排气温度降低30-40℃(同工况下从110℃降至70℃);
比功率降低8%-12%(10m³/min机组年节电约1.5万度),适合高压场景(0.8-1.6MPa)。
四、压缩比的选型依据
用气压力需求:根据设备额定压力计算,如气动阀门需0.6MPa表压(0.7MPa绝压),吸气压力0.1MPa绝压,压缩比需7。
海拔修正:高原地区吸气压力低(如海拔3000m约0.07MPa绝压),需提高压缩比(如目标排气0.7MPa绝压,压缩比=0.7÷0.07=10),建议选用双级机。
流量匹配:压缩比升高会导致实际排气量下降(如10m³/min机组在压缩比10时降至9.2m³/min),需预留10%余量。
五、压缩比的优化与控制
压力调节:通过变频调速或卸荷阀,使实际压缩比接近设计值(偏差≤±0.5),避免“大马拉小车”(如用气0.5MPa却按0.7MPa压缩,比功率增加15%)。
进气优化:保持吸气口通畅(阻力≤0.01MPa),避免因吸气压力降低导致压缩比被动升高(如滤网堵塞使吸气压力降为0.08MPa,排气0.7MPa绝压时,压缩比从7升至8.75)。
级间冷却:双级机需确保中间冷却器换热效率(温差≤8℃),使次级压缩比稳定(波动≤±0.3)。