螺杆机与活塞机.doc

螺杆式空压机与活塞式空压机优势比较活塞式空气压缩机(以下简称活塞机)的工作原理是靠其在气缸内做往复运动的活塞 ，使容积缩小而提高气体压力。属容积型往复式压缩机，其结构由机体 、曲轴、连杆 、活塞 、活塞环和气阀组件等组成。螺杆式空气压缩机 ( 以下简称螺杆机) 的工作原理是靠一对平行排列、相互啮合 的螺杆转子与机壳形成压缩腔 ，通过螺杆转子齿间容 积的变化而提高气体压力。属容积型回转式压缩机，其结构由一对螺杆转子 、一个机壳与一对端盖组成。螺杆机和活塞机虽同属于容积型压缩机 ，但前 者 比后者 的结构要简单的多。螺杆机是作为替代中低压活塞机的一项新技术进入我 国的。其相对于活塞机具有能耗低、出气品质高(含尘含油量底 ，排气温度低) 、排气压力稳定 、脉动很小 、故 障率低 、可靠性好 、效率高、噪声低、振动小、无维修工况 和实现 自动化控制 等显著优 点。国家有关部门曾于2000年发文，要求国内企业在中低压空压机的使用上，逐步淘汰运行费用高、可靠性低的活塞机，用高效安全可靠的螺杆机取而代之。螺杆机在发达国家已普遍使用。目前 ，我 国矿山空气动力用的压缩机 ，仍 以活塞机为主 ，而螺杆机的使用则 较少。这主要是 由于历史原 因造成的 ：活塞机价格便宜 ，长期使用积累了一定的经验，培养了一支熟练 的操作 、维修 队伍；螺杆机售价高，对螺杆机的性能、特点不太了解。然而 ，长期 的使用习惯及 观念 ，使我们缺乏对 2 种机型的全面认识和客观评价，本文仅就 2 种机型的一些基本概念以及技术经济指标加以比较 。2基本概念及技术经济指标比较21 比功率从理论上讲 ，螺杆机 的比功率要略高于活塞机。螺杆式空压机与活塞式空压机的技术经济指标比较对同为新机的能效对 比而言 ，螺杆机并不占优势 ，因为新活塞机的技术参数 (排气量、排气压力和 比功率等)比新螺杆机还好。但随着磨损的增加，新活塞机的效率会明显下降 ，螺杆机的优势方能显现出来。22稳定性 、可靠性与效率活塞机因结构复杂且具有诸多易损件和复杂的管路系统 ，因此连续运行的稳定性 和可靠性差。这一方面会影响生产造成损失 ；另一方面也会增加维修和管理等的费用。螺杆机因结构简单合理无易损件 ，亦无复杂的管路系统 ，因此具有较高的稳定性 和可靠性 。可大大降低 因维修影 响生产而造成的损失 ；具有很 高的性价比。与螺杆机相比，活塞机不仅稳定性和可靠性差 ，而且效率低 ，特别是在长期连续运行工况时 ，其技术经济性更差。由于活塞机的压缩腔内很多都是易损件(即使保养到位，也会随时发生故障)，其磨损和损坏都将造成气体压缩时的更大泄漏 ，最终导致气量减少和效率降低。尤其是冷却系统因水的原因或结垢严重时，将导致机体和排气高温，甚至会造成机体和排气管路发生燃烧与爆炸事故 ( 时有发生 )。另外 ，大中型活塞机停机后再启动 ，需人工放净气体后才能重启动。螺杆机中不存在影响效率的易损件，进行压缩的一对螺杆转子及机壳之间并不直接接触 ，因而不会产生磨损。虽然螺杆转子存在较大的轴 向力和径向力 ，但这不是致命的。螺杆机的寿命取决于轴承寿命 ，目前市场上各种品牌 的螺杆机均通过安装推力轴承来抵消轴 向力，同时采用精度较高的SKF 轴承，轴承寿命均在6 12 万小时以上。螺杆机只要保养到位，定期更换“三滤”和润滑油，一般不会发生故障。因此长期连续运行的稳定性、可靠性与效率要远远优于活塞机。23振动、噪声与脉动活塞机为往复式运动机构，其存在着不可消除的惯性力 ，因此运行时振动大 ，噪声高 ；所以活塞机安装时必须做钢筋混凝土基础；另外 ，由于是往复间断性供气，所以气流脉动较大 ，故需安装较大的储气罐。螺杆机为回转式运动机构，其平衡性好，振动小 、噪声低 ，无需安装基础；另外，其输气平稳，气流脉动很小，如生产工艺无特殊要求，可不用安装储气罐，能够满足要求较高气质气量用户的需求。虽然从本质上讲，活塞机的噪声比螺杆机低 ，但由于活塞机体积庞大，而螺杆机体积较小，故前者大多采用机组敞开式结构，而后者则普遍采用机组全罩式隔音箱体结构。因此，螺杆机装置目前通常被称为“低噪声”压缩机。24自动化控制活塞机基本没有自动化控制系统 (有机站进行自动化控制系统改造后，效果亦不理想)。设备只能在满载、半载和空载3种状态下运行(老设备只有满载和空载2 种状态)。而我们知道，一般空压机站的设计会预留20余量，即实际用气量一般在空压机站能力的80 状态。活塞机在用气量波动大的工况下，不能按实际用气量供气，这时机站的某台设备(多台联动时)就会产生频繁的满载、半载或空载变换。老设备则只能在满载和空载状态变换。或停机 (系统长时超压空载)、再启动(系统欠压) 。但频繁的开机对电网冲击较大；同时，反复的停机、开启对机器的使用寿命亦影响较大；再者，如前所述，停机后再启动，需人工放净气体后才能重启 ，十分麻烦。螺杆机具有完善的自动化控制与保护系统，属于机电一体化产品 ，便于设备的维护与管理。螺杆机在较宽的排气量、排气压力和转速范围内，效率变化不大，并可保持较高数值，比功率变化亦很小。螺杆机可在50左右工况下运行，在用气量波动大的工况下避免频繁停机。螺杆机还可进行无人值守自动控制，根据用气量大小自动加载、卸载、停机、启动多台设备。螺杆机具有活塞机无可比拟的自动化控制水平。25设备安装活塞机安装时必须做钢筋混凝土基础 ，大中型机的基础十分庞大复杂 ，还要预埋固定设备的地脚螺栓和3次基础养生，制作若干组支撑设备的垫铁等安装备件，制备冷却系统和润滑系统管路等构件，现场组装机组 (供货时机组被拆分为若干部件) ，调试试车。同时还需一个月左右的安装 时间，并且安装工艺复杂、工序较多、时间较长，尤其是对设备的安装精度和安装质量要求较高 (排气量愈大要求愈高)。螺杆机放置于水泥平地即可，运行中仅有因电动机引起的极小振动，无需固定。安装工作也只需将风水管路联接即可。26耗油量与压缩气体品质活塞机供气品质差耗油量大。活塞机由于活塞环的磨损，运行时尽管活塞上有刮油环，但仍会有不少的润滑油窜到气缸中，并随气体排出，这一方面影响了气体的品质，另方面也增加了耗油量。同时，由于润滑油不可避免的外漏，又增加了耗油量，还污染了机体和周边环境。螺杆机因有高效的油气分离系统和过滤装置，无磨损件，因此，供气品质高耗油量很低。27维修费用活塞机 由于结构复杂，气阀组件和活塞环等易损零部件较多，造成运行的可靠性差，因而维修频繁，维修费用很大。螺杆机因结构简单无易损件，所以维修极少，只要日常维护到位 ，定期更换“三滤”和润滑油，基本上无需维修。我公司坑口空压机站于2008年6月投入运行一台SA一375W螺杆机，排气量62 m。m in ，排气压力08 M Pa，每日开机2次共135 h(65 h + 7 h )，自运行后只进行正常的维护保养(定期更换“三滤”和润滑油)，迄今运行正常。该机站另有4台D一1008一e2(g)型和 1台14082 型的活塞机，其维修频繁(平均总有一台处于维修状态)，维修费用很大。28节能节能即增效。以排气量20 mmin，排气压力08MPa的2种空压机为例：螺杆机装机功率110kW，排气量206 m rain；活塞机装机功率132 kW ，排气量20mrain。则每小时可节电22 kWh(尚未考虑多出的排气量06 m。m in)。若每天开机按15h、每年按330 天计算，每年可节电费：22 kW 15h 330 064 Tvkwh = 69 696 元河北省目前工业电价为：峰价085 Yv_kW h，其中非生产电费2按122 TckWh计算；平价063 _kWh ，其中非生产电费2按081kwh 计算；谷价043Yr_kw h。式中，064元kWh ：(085 +043 )元kWh 2。另外，螺杆机在空载时可节电60以上，而活塞机仅节电 10左右，若每天开机仍按15 h、每年仍按330天，空载率按0375 计算，每年可节电费：110 037515330 x (60 一1O) 064 Tri kWh = 65340元。以上两项合计，每年可节电费135036元。朱日和铜业有限责任公司空压机站共有6台4L一208的空压机，生产工况时，一般开动23台，若改为相同排气量的螺杆机，仍按上述方法测算，则每年可节电费270072405108 元。若选用40 mrain一08 M Pa的机型：螺杆机装机功率250kW，排气量43mmin；活塞机装机功率250 kW，排气量40mmin。虽然多出的3mmin排气量仍相当于每小时节电 22 kWh，但经概算(计算过程略)，更新1台43 mmin与更新2台206m。min的方案比较，其综合技术经济指标明显更好。29环保如前所述，活塞机不仅振动大、噪声高，还存在内、外泄油，所以耗油量很大，加油频繁。尤其使用到一定时间后，机身底部会一片油污黑垢，周围空气中亦含有大量的油气。既污染 了环境破坏了环保，又使机房文明生产费力耗时。由于结构原因，螺杆机不仅振动小、噪声 低，而且内、外永远是干净的。螺杆机排出的空气油量仅有2 10不到，是活塞机的180，达到了国际ISO8573标准。210购机费用、安装费用与使用费用许多企业在选购空压机时，往往只注重购买时的价格。但排气量40 mmin以上的大中型活塞机，购机后至试车时需投入(以排气量100m。m in的机型为例)的钢筋混凝土基础、安装材料备件、调试试车和安装人工费等总费用将达到购机费的13左右。而螺杆机仅需一块水泥平地放置即可。即 ，螺杆机购机时虽投资较高 ，但活塞机若计算安装费用，则两者投入的费用相差无几。若对长期(尤其中、后期)的使用费用 比较，螺杆机的平均使用费用却远远低于活塞机。实践证明，活塞机是使用成本最昂贵的空压机。所以，现在绝大部分大 、中型企业和有条件的企业都在选购螺杆机。3结语伴随着社会进步和科技创新