双级压缩空压机即两级完成压缩的压缩机。每级有一个或数个气缸。当制冷系统的蒸发温度要求控制在-30~-40℃以下时，单级压缩机的压缩比及压力差受到一定的限制。采用双级压缩空压机及低温制冷剂后，可获得-65~-75℃的蒸发温度。因此可用在低温箱及其他低温装置中。
    双级压缩空压机的具体操作：
    (1)检查中间冷却器的进出液阀、蛇形管的进出阀是否全部打开。
    (2)检查中间冷却器液面，应保持在浮球中心线高度，其压力超过0.5MPa时，应进行降压。
    (3)双级压缩必须首先启动高压机，当中间压力降至0.1MPa时，方可启动低压机，在启动低压机吸入阀时，应注意中间压力与高压机电流负荷，不得超过规定要求。低压机如有两台以上的，应先启动一台，当运转正常后，再逐台启动。高压机及低压机启动操作方法与单级相同。
    (4)高压级压缩机排气温度达到60℃，开始向中间冷却器供液。
    (5)根据库房热负荷情况，适当开启有关供液阀，如用氨泵供液，应按照氨泵操作步骤启动氨泵，向液体分调节站供液。
    (6)中间压力应与蒸发压力、冷凝压力相适应，它随着高、低压缩机的容积比，冷凝温度和蒸发温度的变化而影响，不得超过0.4MPa。并注意高压机电流负荷，不得超过电机额定电流，电动机温升不得超过规定要求。
    (7)低压机与高压机的排气温度应与蒸发温度、冷凝温度相适应(高压机的排气温度不超过120℃)。否则就是反映操作不正常，应检查原因予以调整。低压机吸气温度与排气温度剧烈降低时，应首先关小低压机吸入阀，再关小高压机的吸气阀，密切注意中间压力不得升高，压缩机的油压不能降低，同时检查中间冷却器的浮球阀是否失灵，液面是否过高，必要时进行排液处理，若湿冲程严重，应紧急停车，但必须先停低压机，再停高压机。
    (8)机组双运转中的压缩机改为单级运转时，必须停车，然后进行管路系统阀门调整后再启动。