螺杆压缩机的基础知识螺杆压缩机分为单螺杆压缩机、双螺杆压缩机和三螺杆压缩机，最早由德国人H.Krigar于1878年提出，直到1934年瑞典皇家理工学院A.Lysholm才奠定该项技术，并开始在工业上应用，取得迅速的发展。制冷空调领域最常用的螺杆压缩机形式为双螺杆压缩机。
双螺杆压缩机基本结构
通常我们所说的螺杆压缩机即指双螺杆压缩机，它的基本结构如上图所示。在压缩机的主机中平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子，通常把节圆外具有凸齿的转子（从横截面看），称为阳转子或阳螺杆；把节圆内具有凹齿的转子（从横截面看），称为阴转子或阴螺杆。一般阳转子作为主动转子，由阳转子带动阴转子转动。转子上的球轴承使转子实现轴向定位，并承受压缩机中的轴向力。转子两端的圆锥滚子推力轴承使转子实现径向定位，并承受压缩机中的径向力和轴向力。在压缩机主机两端分别开设一定形状和大小的孔口，一个供吸气用的叫吸气口；另一个供排气用的叫排气口。
工作原理
螺杆压缩机的工作循环可分为吸气过程（包括吸气和封闭过程）、压缩过程和排气过程。随着转子旋转每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，为简单起见我们只对其中的一对齿进行研究。
吸气过程
（a）吸气过程 (b) 封闭过程
随着转子的运动，齿的一端逐渐脱离啮合而形成了齿间容积，这个齿间容积的扩大在其内部形成了一定的真空，而此时该齿间容积仅仅与吸气口连通，因此气体便在压差作用下流入其中。在随后的转子旋转过程中，阳转子的齿不断地从阴转子的齿槽中脱离出来，此时齿间容积也不断地扩大，并与吸气口保持连通。随着转子的旋转齿间容积达到了最大值，并在此位置齿间容积与吸气口断开，吸气过程结束。
吸气过程结束的同时阴阳转子的齿峰与机壳密封，齿槽内的气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的空间中，即封闭过程。
压缩过程
随着转子的旋转，齿间容积由于转子齿的啮合而不断减少，被密封在齿间容积中的气体所占据的体积也随之减少，导致气体压力升高，从而实现气体的压缩过程。压缩过程可一直持续到齿间容积即将与排气口连通之前。
排气过程
齿间容积与排气口连通后即开始排气过程，随着齿间容积的不断缩小，具有内压缩终了压力的气体逐渐通过排气口被排出，这一过程一直持续到齿末端的型线完全啮合为止，此时齿间容积内的气体通过排气口被完全排出，封闭的齿间容积的体积将变为零。
从上述工作原理可以看出，螺杆压缩机是通过一对转子在机壳内作回转运动来改变工作容积，使气体体积缩小、密度增加，从而提高气体的压力。
主要缺点：不能用于超高压场合，由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆机只适用于低、中、高压范围，排气压力一般不超过10MPa，超高压还是由往复机占主导地位。
螺杆压缩机性能分析螺杆压缩机分类
开启式螺杆压缩机
半封闭螺杆压缩机
全封闭螺杆压缩机
单螺杆压缩机
开启与封闭电机
开启式电机
封闭式电机
1
靠空气冷却电机
靠制冷剂冷却电机
2
电机与压缩机通过齿轮连接
电机与压缩机直联
3
轴承为滑动轴承
轴承为滚动轴承
4
外置油冷却器、油泵
不需要
吸气和排气冷却电机的区别
(冷水机组制冷量 与吸排气口压降的关系 (蒸发温度：42F)
(数据来源： “HVAC Systems andComponents Handbook”)
吸、排气压降
制冷量 (%)
无压降
100
吸气2F压降
95.7
排气2F压降
97.4
吸气4F压降
92.2
排气4F压降
96.8
油分效果
开启式
半封闭式
全封闭式
位置
外置
内置
内置
效果
较差
差(一次碰撞)
较好(两次碰撞)
以下视频为半封闭螺杆压缩机回油过程
螺杆布置方式
滑阀装置
不同型式压缩机滑阀装置特点对比
开启/半封闭螺杆
单螺杆
立式全封闭螺杆
滑阀数量
1
2
1
磨损程度
容易磨损
容易磨损
不容易磨损
轴封结构
不同型式螺杆压缩机轴封对比
开启式螺杆
半封闭/单螺杆
立式全封闭螺杆
结构
最复杂
较复杂
简单
泄漏
情况
防止泄漏，但无法避免，维护成本高
防止泄漏，一旦“泄露”电机烧毁
部分泄漏
轴承润滑方式
不同型式螺杆压缩机轴承润滑方式对比
开启式螺杆
半封闭/单螺杆
立式全封闭螺杆
方式
油泵强制冷却
压差供油
下部轴承整体浸泡在油槽内，上部轴承采用压差供油。
效果
有效润滑轴承，但机组机构复杂、初投资和运行成本增加，泄漏问题无法避免。
对系统压差要求较高，无保护功能，一旦压差无法建立，机器必须停机。
对系统压差要求较低，有紧急情况下，轴承润滑保护功能，避免轴承缺油润滑，有利于过渡季节机组的开启。
螺杆压缩机主要特点
螺杆式制冷压缩机作为回转式制冷压缩机的一种，同时具有活塞式和动力式（速度式）两者的特点。
1、与往复活塞式制冷压缩机相比，螺杆式制冷压缩机具有转速高，重量轻，体积小，占地面积小以及排气脉动低等一系列优点。
2、螺杆式制冷压缩机没有往复质量惯性力，动力平衡性能好，运转平稳，机座振动小，基础可作得较小。
3、螺杆式制冷压缩机结构简单，机件数量少，没有像气阀、活塞环等易损件，它的主要摩擦件如转子、轴承等，强度和耐磨程度都比较高，而且润滑条件良好，因而机加工量少，材料消耗低，运行周期长，使用比较可靠，维修简单，有利于实现操纵自动化。
4、与速度式压缩机相比，螺杆式压缩机具有强制输气的特点，即排气量几乎不受排气压力的影响，在小排气量时不发生喘振现象，在宽广的工况范围内，仍可保持较高的效率。
5、采用了滑阀调节，可实现能量无级调节。
6、螺杆压缩机对进液不敏感，可以采用喷油冷却，故在相同的压力比下，排温比活塞式低得多，因此单级压力比高。
7、没有余隙容积，因而容积效率高。
水冷螺杆式机组对比分析各主流品牌水冷螺杆机组产品冷量范围比较
以上数据出自某品牌厂商的2010年对比资料，具有一定的倾向性，仅供参考。
各品牌风冷螺杆机组对比
以上数据出自某品牌厂商的2010年对比资料，具有一定的倾向性，仅供参考。
单螺杆与双螺杆的对比分析单螺杆压缩机的结构特点及与双螺杆压缩机的比较
单螺杆压缩机由一个圆柱螺杆和两个对称布置的平面星轮组成啮合副，装在机壳内。螺杆螺槽、机壳(气缸)内壁和星轮齿构成封闭容积。动力传到螺杆轴上，由螺杆带动星轮旋转。气体(工质)由吸气腔进入螺槽内，经压缩后通过排气孔口和排气腔排出。星轮的作用相当于往复活塞压缩机的活塞，当星轮齿在螺槽内相对运动时，封闭容积逐渐减小，气体受到压缩。
单螺杆压缩机的螺杆具有6个螺槽，星轮有11个齿，相当于6个气缸，两个星轮同时与螺槽啮合，因此，螺杆每旋转一周相当于12个气缸在工作。
众所周知，螺杆压缩机(包括双螺杆和单螺杆两种)在回转压缩机中所占比重最大。从国际市场来看，1963年到1983年这20年间，全世界螺杆压缩机销售量每年增长率为30%。目前，日本、欧美等国在中等气量的压缩机中，双螺杆压缩机占80%。作为同样工作范围内的单螺杆压缩机和双螺杆压缩机，相比较而言，双螺杆以其加工工艺性好、可靠性高等特点，在整个螺杆机市场上占到80%以上的份额，单螺杆压缩机仅占不到20%。以下对两种压缩机作一简要比较。
1. 结构
单螺杆压缩机的螺杆与星轮属于一对球面蜗杆副，螺杆轴和星轮轴必须保持空间垂直；双螺杆压缩机的阴、阳转子相当于一对齿轮副，阴、阳转子轴保持平行位置。从结构上而言，单螺杆压缩机螺杆与星轮之间的配合精度难以保证，故整机运行可靠性较双螺杆为低。
2. 驱动方式
两种压缩机均可与电机直联或通过皮带轮传动，当双螺杆压缩机转速较高时，需要加增速齿轮。
3. 冷量调节方法
两种压缩机的气量调节方法基本相同，均可以采用滑阀连续调节或柱塞有级调节。当采用滑阀调节时，双螺杆压缩机需要一个滑阀，而单螺杆压缩机则同时需要两个滑阀，故结构上变得复杂，可靠性亦下降。
4.制造成本方面
单螺杆压缩机：螺杆和星轮轴承可选用普通轴承，制造成本较低。
双螺杆压缩机：由于两螺杆转子负荷比较大，要求选用精度较高的轴承，制造成本较高。
5.可靠性
单螺杆压缩机：单螺杆压缩机的星轮是易损部件，除对星轮材料有较高要求外，星轮还需定期更换。
双螺杆压缩机：双螺杆压缩机中没有易损件，无故障运行时间可达4～8万小时。
6. 装配及维修
由于单螺杆压缩机螺杆轴和星轮轴必须保持空间垂直，其轴向和径向位置精度要求很高，故相对双螺杆压缩机其装配和维修方便性降低。
单螺杆压缩机存在的问题
目前国内外双螺杆压缩机所占市场份额远大于单螺杆压缩机，这是因为生产双螺杆压缩机的技术条件已相当成熟，而单螺杆压缩机由于结构上的特点导致其加工工艺性、性能及可靠性下降。总结国内外研究、开发情况和有关技术资料，发现当前单螺杆压缩机存在的关键问题主要有以下几个方面。
1 啮合副型线的设计及其制造工艺
螺杆、星轮啮合副是单螺杆压缩机的心脏，其型线设计及加工工艺性的好坏直接关系到整机的性能和可靠性。与双螺杆压缩机转子型线相比，螺杆、星轮型线较复杂，而且加工工艺性较差，生产效率低。这样螺杆与星轮之间的配合精度难以保证，压缩机的寿命和可靠性下降。
2.泄漏
单螺杆压缩机采用间隙密封，由于螺杆、星轮啮合副的几何形状复杂，其形成的配合间隙较多，因而气体泄漏通道多，根据文献介绍，单螺杆压缩机共有9条泄漏通道，故有可能造成运行中制冷工质的外泄漏增加，容积效率降低，制冷系统的制冷量不足等现象的出现。
3.星轮磨损
星轮的快速磨损是单螺杆压缩机失效的最主要形式。压缩机运行中，由于啮合副机加工精度、装配精度及转子的热弹性变形等造成的传动误差，使星轮在螺槽内发生颤振，星轮齿频繁与螺槽发生碰撞，破坏了啮合副间的润滑油膜，严重时造成星轮齿的过度磨损，甚至轮齿折断，从而引起制冷剂的泄漏，降低了制冷系统的效率和可靠性。
综上所述，在目前掌握的单螺杆压缩机技术水平下，其还存在着诸如啮合精度不易保证、装配性较差、泄漏间隙难以控制、星轮齿快速磨损等缺点，故与目前制造技术发展良好的双螺杆压缩机相比较，还缺少强有力的市场竞争实力。
