信息詳細內容一、概述
螺桿膨脹機是依靠氣體體積膨脹，驅動螺桿轉子旋轉，將熱能轉換為機械能的一種熱機。螺桿膨脹機技術的開發符合“低碳經濟”的大趨勢，是實現節能減排、必將在21世紀獲得長足發展的一種新興動力機械，有廣闊的前景，可廣泛應用于工業余熱回收、地熱發電、生物質發電等領域，可直接驅動發電機，也可直接拖動泵、風機等機械設備。
其結構與雙螺桿壓縮機基本相同，并按氣體壓縮的逆原理工作。主要由一對互相嚙合的螺桿轉子和機殼組成，轉子與轉子、轉子與機殼之間以間隙密封，形成容積可連續變化的工作腔，含有熱量的氣態工質進入工作腔絕熱膨脹，驅動轉子旋轉做功，膨脹做功的同時，工質的壓力和溫度降低，以此實現熱功轉換。
二、分類
按低品位熱源是否直接驅動螺桿膨脹機做功，可以將螺桿膨脹機發電系統分為常規循環系統與有機朗肯循環系統。
1、常規循環系統 又稱單循環系統，是將含熱流體直接引入螺桿膨脹機主機，由其推動主機膨脹作功，該類型系統較為簡單，適用于高溫高壓流體的能量回收。受膨脹能力限制，直接驅動螺桿膨脹動力機的熱源應用范圍為低于300℃的0.15～3.0MPa的蒸汽或壓力0.8MPa以上、高于170℃的熱水等。
2、有機朗肯循環系統（ORC） 又稱雙循環系統，是將工質與含熱流體進行熱交換之后，將氣態的工質引入螺桿膨脹機主機，推動主機膨脹作功。對小于的0.1MPa的蒸汽或壓力0.8MPa以下、高于85℃的熱水可以采用二次循環有機工質螺桿膨脹機系統進行余熱回收。而對200度以上的煙氣可采用配余熱鍋爐的螺桿膨脹機組進行余熱回收。
三、工作原理
螺桿膨脹機主機主要由一對螺桿轉子、缸體、軸承、同步齒輪、密封組件以及聯軸節等極少的零件組成，結構簡單，其氣缸呈兩圓相交的“∞”字形，兩根按一定傳動比反向旋轉相互嚙合的螺旋形陰、陽轉子平行地臵于氣缸中。螺桿膨脹機主機是按照螺桿壓縮機的逆原理來工作的，其基本結構和螺桿壓縮機相同，工作過程相反，螺桿轉子可用現有的螺桿壓縮機的生產技術來進行生產，但其制造工藝和控制系統要比螺桿壓縮機復雜的多。
圖1、螺桿膨脹機主機示意圖
圖2、螺桿膨脹機主機實物圖
圖3、螺桿膨脹機工作原理示意圖
圖4、螺桿膨脹機工作過程P-V圖
螺桿膨脹機的工作周期由齒間容積中的吸氣、膨脹和排氣三個過程組成。
1、吸氣過程：有機工質從進氣管中流入齒間容積A（如上圖左圖），吸氣結束時，齒間容積A就形成了一個由轉子和機殼共同圍成的密閉空間；
2、膨脹過程：齒間容積A中的高溫高壓有機工質在齒間容積中有膨脹的力并對轉子施加一個轉矩，推動螺桿轉動，隨著螺桿轉動，齒槽A旋轉到B、C、D逐漸加長、容積增大，壓力和溫度下降，當氣體移到位置D時，膨脹過程結束，這時螺桿齒間容積達到最大；
3、排氣過程：有機工質隨著轉子的不斷旋轉，通過與齒間容積接通的排氣口排出。完成整個膨脹過程。從膨脹的始點到終點，隨著膨脹過程的進行，其中氣體的壓力、溫度和焓值（蒸汽具有的做功能力）下降，比容和熵值增加，氣體的內能轉化為機械能對外做功。上述的氣體吸氣、膨脹、排氣三個過程不斷循環重復，并不斷對外做功。
四、主機內效率
一般用實際焓值降低與理想膨脹過程焓值降低（等熵焓降）的比值來衡量螺桿膨脹機主機的效率，稱為等熵效率或內效率。螺桿膨脹機的內效率與主機型線設計、加工精度、工質、工作狀態穩定性等密切相關，目前螺桿膨脹機主機的等熵效率（又稱內效率）一般可達65%-75%，而開山股份朗肯循環螺桿膨脹發電機主機在一定條件下的等熵效率可高達85%以上。
五、性能特點：
1、優點 與同類型汽輪機相比，有以下不可比擬的優點
（1）、適用范圍廣。適用過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽液兩相、熱水；余熱煙氣、廢氣等。
（2）、結構簡單。主要部件是正反兩根螺桿和外殼，安裝維修容易。
（3）、除機械密封外，無其它磨損件，螺桿轉速不高，機組壽命長，維護費用低，安全可靠。
（4）、對汽水品質要求不高，有自潔能力。
（5）、變工況能力十分優越。從120%~10%負荷變化波動的前提下，不僅運行可靠，而且高效平穩。
（6）、維護費用和使用技術門檻很低，是小型汽輪機的替代產品。
（7）、采用新型微機調速控制裝置，機組啟動和帶負荷很簡單，正常運行可實現全自動無人值班。
2、缺點：
（1）、造價貴。由于需要很小的工作間隙（可達微米級），螺桿轉子齒面是一空間曲面，轉子與轉子、轉子與機殼之間需要很高的配合精度，需用特制的刀具在價格昂貴的專用設備上進行加工，相應的軸承、齒輪、軸封也都需要很高的精度。
（2）、受轉子剛度、軸承壽命等限制，螺桿膨脹機只能適用于中、低壓范圍，承壓一般不超過3MPa、溫度不超過300℃。
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