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所謂二級壓縮就是指壓縮空氣經過一級壓縮以后先進行冷卻，降低溫度，再進行第二級的壓縮。由于中間的冷卻作用，實現同樣的壓縮比，分兩次壓縮比一次壓縮，溫升大大減小，壓縮對應的耗功也會減少。
以110KW、8公斤無油干螺桿為例，其機頭為典型的兩級壓縮?？諝馐紫冗M入一級壓縮轉子，經過壓縮之后進入冷卻器進行中間冷卻，然后經過汽水分離器去除冷凝水之后，再進入二級壓縮轉子進行第二次壓縮。無油干螺桿在壓縮空氣的過程中，單級壓比約為3，溫升約在150℃左右。
還有一種壓縮方式，從結構上看與二級壓縮非常相似，但又有所區別，這就是目前市場上很多宣稱所謂的“噴油螺桿二級壓縮技術”---實質是“二段壓縮”。這些宣稱“噴油螺桿二級壓縮”更加節能的廠家在介紹其節能技術時都會講，因為兩段壓縮比單級壓縮更接近于等溫壓縮，所以更加節能。然而事實果真如此么？
我們知道噴油螺桿壓縮機，由于在壓縮過程中有潤滑油的參與，吸收了大量的壓縮熱，即使壓比超過11，溫升仍可控制在60℃以內。同時由于噴油螺桿壓縮機因為壓縮過程中有潤滑油的參與，機頭排氣端油氣混合物的溫度既不能過高（過高會縮短潤滑油的使用壽命，甚至導致潤滑油結焦），也不能過低（過低會有冷凝水產出，導致潤滑油乳化），噴油螺桿的機頭排氣溫度基本被限制在75-100℃之間。 噴油螺桿壓縮機，不管是單級壓縮還是兩段壓縮，其機頭排氣溫度并無大的差異。因此很多廠家所宣稱的“噴油螺桿二級壓縮技術”比單級壓縮更加接近等溫壓縮說法，在原理上無法立足。目前市面上的“噴油螺桿二級壓縮機頭”要么壓根沒有中間冷卻，要么只是在級間加入油簾，冷卻效果極其有限，實際上應該稱之為“二段壓縮”更為貼切。