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空气压缩机基础知识 李俊 空气压缩机 空气压缩机定义 中文名称 空气压缩机生产高压空气的机械 英文名称 aircompressor空气压缩机是气源装置中的主体 它是将原动机 通常是电动机 的机械能转换成气体压力能的装置 是压缩空气的气压发生装置 空气压缩机的分类 空气压缩机的种类很多 按工作原理可分为容积式压缩机 往复式压缩机 离心式压缩机 容积式压缩机的工作原理是压缩气体的体积 使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力 往复式压缩机 也称活塞式压缩机 的工作原理是直接压缩气体 当气体达到一定压力后排出 离心式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度 使气体分子具有的动能转化为气体的压力能 从而提高压缩空气的压力 压缩机的专业术语 空压机的工作压力 工作压力 国内用户常称排气压力 工作压力是指空压机排出气体的最高压力 以大气压力为零点测得的压力我们称为表压力 以绝对真空为零点的压力我们称为绝对压力 通常在压缩机铭牌上给出的排气压力为表压力 单位为mpa或bar 常用的工作压力单位为 bar或mpa 1bar 0 1mpa 一般性 用户通常把压力单位称为 kg 公斤 1bar 1kg 压缩机的专业术语 空压机的容积流量 容积流量 国内用户常称排气量 通常表示空气在 空气压缩机吸气状态 下的容积流量 容积流量是指在所要求的排气压力下 空压机单位时间内排出的气体容积 折算到进气状态的量 容积流量在我国又被称为排气量或铭牌流量 单位为m3 min或用nm3 min或用nm3 h来表示 国家标准gb3853对一般容积式空气压缩机的吸气状态规定为 空气温度t 20 绝对压力p 0 1mpa 相对湿度 0 标准状态 此标准状态与我们通常所指的气体标准状态不同 要注意区分 为了与空压机配套 压缩空气干燥机和过滤器等后处理设备的处理能力都是以空气标准状态下的流量来标注的 单位中的n就是表示标准状态 不过n常常被省略 空压机的功率一般性 空压机的功率是指所匹配的驱动电机或柴油机的铭牌功率 功率的单位为 kw 千瓦 或hp 匹 马力 1kw 1 333hp 压缩机的专业术语 气体含油量 单位体积的压缩空气中所含的油 包括油滴 悬浮粒子 油蒸气 的质量 换算到绝对压力0 1mpa 温度20 和相对湿度65 标准大气条件下的值 单位mg m3 ppm 一种表示微量物质在混合物中的含量的符号 指每一百万份中的份数或百万分率 分重量比ppmw和体积比ppmv 通常我们所说的ppm为重量比 1kg的百万分之一为毫克 1ppmw 1 2mg m3 pa 0 1mpa t 20 65 露点温度湿空气在等压力下冷却 使空气里原来所含未饱和水蒸汽变成饱和水蒸汽的温度 或者说 当空气的温度降低到露点时 空气里原来所含未饱和水蒸汽就达到了饱和状态 即水蒸汽开始液化 有液体凝结出来 压缩机主要部件 入口过滤器空气含有中含有大量的的固体颗粒 即粉尘 油泥等 为避免压缩机内部件过量损耗 压缩机进气口处必须提供合适且有效的过滤器 以防止由于空气中的粉尘颗粒造成的磨擦而引起压缩机的损坏 过滤器不需太细密 因为压缩机的效率随空气阻力的增加而减少 因此 要选择高效率的过滤器 并且要有足够的阻力差 吸气口应设置和尽可能远离粉尘较多的场所 应该设置在上风处 干净干燥的空气向上流动 进气管的直径足够大以避免过大的压力 压缩机主要部件 润滑系统为压缩机提供良好的润滑 保证机械运动部件不被磨损 其中包括油泵 主油泵和辅助油泵 油冷却器 油过滤器和油管路系统 空气冷却器用来冷却被压缩后的高温空气 其中多级压缩的空压机还有中间冷却器和后冷却器电气和仪控系统用来控制压缩机的启动和停止 监视和连锁保护压缩机的排气温度 排气压力 油温和油压以及冷却水的供应情况 压缩机管理现状 空压制氮站中使用的有三种类型的压缩机 即 往复式 活塞式 螺杆式和离心式 也叫透平式 压缩机 下面就这三种类型的压缩机分别进行简单介绍和了解 活塞式压缩机 活塞压缩机 单级 只由一个过程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力 活塞下移 体积增加 缸内压力小于大气压 空气便从进气阀门进入缸内 在冲程未端 活塞向上运动 进气阀门被打开 输出空气进入储气罐 活塞压缩机 双级 在单级压缩机中 若空气压力超过6巴 产生的过热将大大地降低压缩机的效率 因此 工业中使用的活塞式压缩机通常是两级的 由两级三个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力 如果最终压力为7巴 第一级通常将它压缩到3巴 然后被冷却 再输送到第二级气缸中压缩到7巴 压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降 再进入第二级气缸 因此 相对于单级压缩机提高了效率 最后输出的温度可能在120 c左右 所以在压缩机出口增加后冷却器 以降低空气出口温度 往复式压缩机 螺杆式压缩机 螺杆式压缩机工作原理螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气 压缩 排气三个过程 当螺杆在壳体内转动时 螺杆与壳体的齿沟相互啮合 空气由进气口吸入 同时也吸入机油 由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送 在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小 油气受到压缩 当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时 较高压力的油气混合气体排出机体 和活塞式压缩机相比 此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气 螺杆式压缩机 螺杆压缩机的基本结构 在压缩机的机体中 平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子 螺杆式压缩机 通常把节圆外具有凸齿的转子 称为阳转子或阳螺杆 把节圆内具有凹齿的转子 称为阴转子或阴转子 一般阳转子与原动机连接 由阳转子带动阴转子转动 转子上的最后一对轴承实现轴向定位 并承受压缩机中的轴向力 转子两端的圆柱滚子轴承使转子实现径向定位 并承受压缩机中的径向力 在压缩机机体的两端 分别开设一定形状和大小的孔口 一个供吸气用 称为进气口 另一个供排气用 称作排气口 螺杆式压缩机 螺杆式压缩机 螺杆式压缩机 工作原理 螺杆压缩机的工作循环可分为进气 压缩和排气三个过程 随着转子旋转 每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环 1 进气过程 转子转动时 阴阳转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时 其空间最大 此时转子齿沟空间与进气口的相通 因在排气时齿沟的气体被完全排出 排气完成时 齿沟处于真空状态 当转至进气口时 外界气体即被吸入 沿轴向进入阴阳转子的齿沟内 当气体充满了整个齿沟时 转子进气侧端面转离机壳进气口 在齿沟的气体即被封闭 螺杆式压缩机 2 压缩过程 阴阳转子在吸气结束时 其阴阳转子齿尖会与机壳封闭 此时气体在齿沟内不再外流 其啮合面逐渐向排气端移动 啮合面与排气口之间的齿沟空间渐渐件小 齿沟内的气体被压缩压力提高 3 排气过程 当转子的啮合端面转到与机壳排气口相通时 被压缩的气体开始排出 直至齿尖与齿沟的啮合面移至排气端面 此时阴阳转子的啮合面与机壳排气口的齿沟空间为0 即完成排气过程 在此同时转子的啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长 进气过程又再进行 从上述工作原理可以看出 螺杆压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械 气体的压缩依靠容积的变化来实现 而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳内作回转运动来达到 螺杆式压缩机 螺杆压缩机的优点 1 可靠性高 螺杆压缩机零部件少 没有易损件 因而它运转可靠 寿命长 大修间隔期可达4 8万小时 2 操作维护方便 操作人员不必经过专业培训 可实现无人值守运转 3 动力平衡性好 螺杆压缩机没有不平衡惯性力 机器可平稳地高速工作 可实现无基础运转 4 适应性强 螺杆压缩机具有强制输气的特点 排气量几乎不受排气压力的影响 在宽广范围内能保证较高的效率 5 多相混输 螺杆压缩机的转子齿面实际上留有间隙 因而能耐液体冲击 可压送含液气体 含粉尘气体 易聚合气体等 螺杆式压缩机 螺杆压缩机的缺点 1 造价高 螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面 需利用特制的刀具 在价格昂贵的专用设备上进行加工 另外 对螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求 2 不适合高压场合 由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制 螺杆压缩机只能适用于中 低压范围 排气压力一般不能超过3 0mpa 3 不能制成微型 螺杆压缩机依靠间隙密封气体 目前一般只有容积流量大于0 2m3 min 螺杆压缩机才具有优越的性能 离心式压缩机 离心式压缩机的结构 主要零部件 结构 离心式压缩机转动的部件统称为转子 不能转动的零部件称为静子 压缩机的级由叶轮及其相配合的固定元件组成 气体压缩过程中的中间冷却 需要将压缩机分为多段 每个机壳所包括的机器本体称为缸 离心压缩机的工作原理 离心式压缩机用于压缩气体的主要工作部件是高速旋转的叶轮和通流面积逐渐增加的扩压器 简而言之 离心式压缩机的工作原理是通过叶轮对气体作功 在叶轮和扩压器的流道内 利用离心升压作用和降速扩压作用 将机械能转换为气体压力能的 更通俗地说 气体在流过离心式压缩机的叶轮时 高速旋转的叶轮使气体在离心力的作用