螺桿壓縮機如何實現無級氣量調節螺桿壓縮機的特點螺桿壓縮機由一對平行、互相嚙合的陰、陽螺桿構成，廣泛應用于中大型制冷系統或煉化裝置工藝氣壓縮機。螺桿壓縮分單螺桿和雙螺桿兩種，通常說的螺桿壓縮機指的是雙螺桿壓縮機。螺桿壓縮機具有以下特點：（1）螺桿式壓縮機結構簡單，機件數量少，沒有像氣閥、活塞環等易損件，轉子、軸承等，強度、耐磨程度都比較高。（2）螺桿式壓縮機具有強制輸氣的特點，即排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，在小排氣量時不發生喘振現象，在寬廣的工況范圍內，仍可保持較高的效率。（3）螺桿壓縮機對液擊不是很敏感，可以采用噴油冷卻，故在相同的壓力比下，排溫比活塞式低得多，因此單級壓力比高。（4）采用了滑閥調節，可實現能量無級調節。

二、螺桿壓縮機滑閥調節的原理

滑閥是用來對容量進行無級控制的，在正常開機時，該部件不加載，滑閥是由微控制板通過油壓來進行控制的，最終改變壓縮機的工作能力。

容量調節滑閥是螺桿壓縮機中用來調節容積流量的一種結構元件，雖然螺桿壓縮機的容積流量調節方法有多種，但采用滑閥的調節方法獲得了廣泛的應用，特別是在噴油螺桿制冷和工藝壓縮機中，應用尤為普遍。如圖1所示，這種調節方法是在螺桿壓縮機的機體上，裝一調節滑閥，成為壓縮機機體的一部分。它位于機體高壓側兩內圓的交點處，且能在與氣缸軸線平行的方向上來回移動。滑閥調節螺桿壓縮機容積流量的原理，是基于螺桿壓縮機的工作過程特點。在螺桿壓縮機中，隨著轉子的旋轉，被壓縮氣體的壓力沿轉子的軸線方向逐漸升高，在空間位置上，是從壓縮機的吸氣端逐漸移向排氣端。在機體的高壓側開口后，當兩轉子開始嚙合并試圖提高氣體壓力時，其中有些氣體便會通過開口處旁通掉。顯然，旁通的氣體量與開口的長度有關。當接觸線移動到開口的末端時，剩下的氣體就被完全封閉起來，內壓縮過程就從這一點開始。螺桿壓縮機對從開口處旁通氣體所做的功，僅是用來將其排出，因此壓縮機的耗功主要是壓縮最終排出的氣體所做的功和機械摩擦功之和。所以，當用容量調節滑閥調節螺桿壓縮機容積流量時，可使壓縮機在調節工況下保持較高的效率。

在實際壓縮機中，一般并不是在機殼上開一個孔，而是采用多孔結構。滑閥在轉子下面的一個槽中移動，可以對開口的大小實行連續調節。從開口處排出的氣體將重新回到壓縮機吸氣口，由于實際上壓縮機沒有對這部分氣體做功，它的溫度也沒有升高，故在它到吸氣口主流氣體之前也不需要冷卻。

滑閥可以按控制系統的要求朝任一方向移動，其驅動方式有多種，最常見的是采用液壓缸的方式，由螺桿壓縮機本身的油路系統提供所需的油壓。在少數機器中，滑閥是由電機經減速后驅動的。

理論上，滑閥的長度應該同轉子一樣。同樣，滑閥由滿負荷到空負荷所需的移動距離也需同轉子一樣，液壓缸也應有同樣的長度。然而實踐證明，即使滑閥的長度稍微短一些，依然能實現良好的調節特性。這是因為當旁通開口在吸氣端面附近剛開始打開時，其面積很小，此時氣體的壓力很小，而且轉子嚙合齒掃過開口所用的時間也很短，故只會有很少一部分的氣體被排出。所以，實際滑閥的長度可減少為轉子工作段長度的70%左右，剩下的部分做成固定的，這樣便可減少壓縮機的總體尺寸。

容量調節滑閥的特性隨著轉子直徑的不同會有所不同，這是因為由滑閥移動而造成的旁通口面積與轉子直徑的平方成正比，而壓縮腔內氣體的體積卻與轉子直徑的三次方成正比。值得注意的是，壓縮機在壓縮氣體時，同時也把噴入油的壓力提高，并使其最終隨氣體一起排出。為了使油能連續不斷地排出，必須保留一定的排氣容積。否則，在完全空載的情況下，油將在壓縮腔中越積越多，導致空壓機無法持續運行。為了使油能夠被連續地排出，通常至少要有約10%的容積流量。在有的情況下，要求壓縮機容積流量必須為零，此時通常在吸、排氣之間布置旁通管，當需要完全0負荷時，就讓旁通管打開，使吸、排氣連通。

用容量調節滑閥調節螺桿壓縮機的容積流量時，最理想的情況是在調節過程中能保持內壓比與滿負荷時一樣。但是很明顯可以看出，當滑閥移動使壓縮機容積流量變小時，螺桿的有效工作長度變小了，內壓縮過程經歷的時間也變小了，故內壓比肯定要減小。

在實際設計中，滑閥上都開有徑向排氣孔口，它隨滑閥做軸向移動。這樣，一方面螺桿機轉子的有效長度在減小，另一方面徑向排氣孔口也在減小，以延長內壓縮過程時間，加大內壓縮比。當把滑閥上的徑向排氣孔口與端蓋上的軸向排氣孔口做成不同的內壓比時，就可在一定范圍的調節過程中，保持內壓比與滿負荷時一樣。

利用容積調節滑閥同時改變螺桿機的徑向排氣孔口大小和轉子有效工作段長度時，螺桿機的功耗與容積流量的關系，在100-50%的容積流量調節范圍內，螺桿機消耗的功率幾乎可與容積流量的減少成正比例地下降，表明滑閥調節具有良好的經濟性。值得注意的是，在滑閥移動的后一階段，內壓比將不斷降低，直到減少為1。這使得此時的功耗與容積流量曲線同理想情況相比，產生了一定的偏差。偏差的幅度，取決于螺桿機的外壓比大小。如果由運動工況決定的外壓比較小，則螺桿機的空載功耗可能只有滿載時的20%，而外壓比較大時，則可能達到35%。從這里可以看到，采用容量滑閥的一個顯著優點，即螺桿機的啟動功率很小。

采用調節滑閥結構時，滑閥的上表面充當了螺桿壓縮機氣缸的一部分，滑閥上有排氣孔口，其下部還要起軸向移動的導向作用，因此對加工精度的要求非常高，會導致制造成本增加。特別是在小型螺桿壓縮機中，滑閥的加工成本會占有很大的比例。另外，為保證螺桿機的可靠運轉，滑閥與轉子間的間隙，通常要比氣缸孔與轉子間的間隙大一些，在小型螺桿機中，這種加大的間隙也會使壓縮機的性能嚴重下降。為了克服上述缺點，在小型螺桿機的設計中，還可采用幾種形狀簡單成本低廉的調節滑閥。

一種簡單的滑閥設計方案，氣缸壁上開有與轉子螺旋形狀相對應的旁通孔，當這些孔沒有被蓋住時，氣體可以從這些孔中排出。所用滑閥為“轉動閥”，閥體是螺旋形的，當它旋轉時，便可蓋住或打開與壓縮腔相連的旁通孔。由于此時滑閥只需轉動，壓縮機總體長度便可減少很多。這種設計方案可以有效地提供連續的容量調節。但由于其排氣孔口大小不變，故從一開始卸載時，內壓比就要下降。同時，由于氣缸壁上旁通孔的存在，形成了一定量的“余隙容積”。此容積內的氣體將反復經歷壓縮和膨脹過程，從而導致壓縮機容積效率和絕熱效率降低。

三、螺桿壓縮機滑閥調節的過程

通過滑閥的左右移動，增大或減小有效壓縮容積，調節輸氣量大小。當加載時：活塞左移帶動滑閥左移，輸氣量增加；減載時：活塞右移帶動滑閥右移，輸氣量減少。

四、螺桿壓縮機滑閥調節的應用前景

一般無油螺桿壓縮機并不采用調節滑閥的容量調節裝置，這是因為這類壓縮機的壓縮腔不但無油，而且處于高溫之下。這使得調節滑閥裝置的采用在技術上有很多困難。

在噴油螺桿空氣壓縮機中，由于壓縮介質不變和運行工況固定，通常也不采用調節滑閥的容量調節裝置，通常采用變頻電機以使壓縮機結構盡量簡單，適應人批量生產的需要。

值得指出的是，由于