螺杆压缩机油冷却优化探究

螺杆压缩机需要润滑油来润滑螺杆转子的运行和密封转子的间隙，还需要利用油压来达到压缩机的上载和卸载。在转子工作容积内润滑油受热温度升高，需要冷却后过滤再次使用，润滑油的冷却对螺杆压缩机的运行很重要。

螺杆压缩机润滑油的冷却基本流程[3]如图3-2所示。

使用油泵^[4]的场合：

1）部分压缩机的设计需要油泵全时间为压缩机运转。

2）一些压缩机只在起动时需要油泵。这种类型的油泵是辅助油泵，压缩机起动后，油泵不运转。

3）如果系统压差太小或把压缩机应用于低压级或者速冻工况时，随着螺杆压缩机的技术发展，在蒸发温度不低于-40℃的情况下，在油分离器的气体排出管上设置压差单向阀。当压缩机起动时，压差单向阀关闭，在压力达到压差单向阀的压力时单向阀开启，这时在螺杆压缩机的排气与回气之间已经建立了压差，利用这种压差可以把油分离器的油供到换热器中进行冷却，然后进入循环。然而在北方地区的冬天，冷凝温度低于某个温度时（例如比泽尔螺杆压缩机，在冷凝温度低于10℃时），压差单向阀无法建立足够的压差，需要在排气管上增设一个单向恒压止回阀（图3-3），同时利用油温三通阀调节供油的温度。

润滑油的冷却一般有以下几种方式^[1]：

1）用换热器的外部冷却，这种冷却方式也有两种方法：①主要是利用冷凝器冷却后的常温制冷剂，采用虹吸冷却形式，把润滑油冷却（图3-2）；②用冷却水或防冻液外部冷却（图3-3）。

2）制冷剂液体直接喷射冷却（图3-4）。

3）当压缩气体与润滑油的混合物离开压缩机时，用变速泵将液体制冷剂与混合物混合再进入油分离器（图3-5）。

在用换热器的外部冷却方式中，第一种方法是最流行的，将在下一节（3.2）详细讨论。

图3-2 螺杆压缩机润滑油的冷却基本流程

现在常用的换热器有三种：管壳式换热器、板式换热器和板壳式换热器。

第二种冷却方法——冷却水外部冷却是用冷却水通过管壳式换热器。图3-3显示了螺杆压缩机油冷却器与油路之间的相对位置。

使用水冷式油冷却器的主要缺点是由于水的问题，容易结垢。最大的优点是，压缩机的部分排热量通过油冷却器的冷却水从冷却塔中排走。因此，冷凝器的排热负荷较小。(www.xing528.com)

这种冷却模式在我国早期的螺杆压缩机中使用比较广泛，但随着热虹吸系统的出现和成熟，该种冷却模式已经退出市场。

制冷剂液体直接喷射冷却，和变速泵将液体制冷剂与混合物混合冷却的原理基本相同。

制冷剂液体喷入油冷却是在压缩机的排出口之前，在螺杆压缩机中注入少量的制冷剂。液态制冷剂蒸发，油和制冷剂的压缩气体混合物被冷却到一个可以接受的温度。被喷射液体的量由恒温膨胀阀（或感温包）控制。

图3-3 没有油泵的润滑油冷却的基本原理

注：油温三通阀用于调节润滑油温度。它把冷却的润滑油和未冷却的润滑油混合到45～50℃，然后再输送到压缩机各个需要润滑的位置。

图3-4 制冷剂液体直接喷射冷却

图3-5 用变速泵送液体制冷剂与混合物混合冷却

使用液体喷射油冷却的优点是低成本和维护的工作不多，缺点是能量和功耗的损失大。一般压缩机制冷量会减少约7%～9%^[4]，也导致功率消耗增加。有时会由于压头低或过高的吸入温度，可能无法应用制冷剂液体喷入法。

这种冷却模式在国产螺杆压缩机上没有应用，在一些引进的设备生产线上有应用。

油分离器是螺杆压缩机的重要组成部分，目前国产螺杆压缩机一般仅装备一级油分离器和二级油分离器。一些发达国家生产的螺杆压缩机，有些甚至装备了四级油分离器，特别是应用在氟利昂制冷系统时，以最大限度减少润滑油进入制冷系统。

油过滤器也是压缩机的重要组成部分，一般采用装备粗过滤器和细过滤器两级过滤的模式。