滑片式压缩机技术讲座2014.10.doc

滑片式压缩机1.1 概述图1-1 滑片机的压缩原理图如图1-1所示，滑片式压缩机的空气端（主机）主要由转子和定子组成，其中转子上开有纵向的滑槽，滑片可在其中滑动；定子为一个气缸，转子在定子中偏心安置。当转子旋转时，滑片在离心力的作用下与定子紧密接触，相临两个滑片与定子内壁间形成一个封闭的空气腔压缩腔。滑片式压缩机有着50多年的生产历史，隶属于容积式压缩机中的单级回转式。它通过转子在定子中的偏心转动来改变压缩腔的容积，从而实现压缩过程。参见图1-2，典型的滑片式压缩机分为主机（空气端）、联轴器、电机、冷却器、排水器、底座和控制柜几大部分。图1-2 滑片机外观部件图结构为功能服务。滑片机之所以采用了这样的结构，完全是为它的油气流程所决定的。1.2 气流程与油循环过程与其它类型的容积式压缩机相同，滑片机的工作过程实际上也是一个把电能转化为压缩能和热能的过程。所有的容积式压缩机都是通过控制油气流程来完成这个能量转换过程的。1.2.1 压缩空气的流程与气路结构一、压缩空气的流程如图1-3所示，空气通过空气过滤器，由吸气阀进入空气端的压缩腔被压缩，其间与润滑油形成油气混合物，经油气分离器与油进行分离，通过后冷却器冷却后，再由排气口排出压缩机。图1-3 滑片式压缩机油气流程图1、 空气过滤器2、 吸气阀/伺服阀3、 油池4、 压缩腔5、 油冷却器6、 油过滤器7、 迷宫式入口8、 压缩空气9、 转子10、油气分离器芯11、回油阀12、最小压力阀二、气路结构如上所述，气路的结构主要包括空气过滤器、吸气阀、空气端、油气分离器和后冷却器等几部分，下面分别加以描述。空气过滤器：与螺杆机一样，滑片机常用的是效率高、容尘量大、阻力小的纸质空滤，工作原理是利用阻隔（过滤）、惯性、凝聚及吸附等方法，保证进入空气端的气体含尘颗粒在0.03mg/m3以内。通常，纸质空滤不能重复使用，在一定时间之后应予以更换。伺服阀与吸气阀：滑片式压缩机的气流量是通过伺服阀控制吸气阀调节的，在自动和连续两种方式下，其工作方式是不同的。在自动方式下，压缩机的启停由用气需求通过压力开关自动调节：达到压力开关上限压力时，在控制气路的作用下，吸气阀立即关闭，压缩机转为空载运行。在连续方式下，压力开关不工作，压缩机仅在操作者按下停机按钮时才会停止。此时，吸气阀的开关是依靠润滑油形成的液压回路所控制的伺服阀完成的（见图1-4）。当机器在伺服阀设定最大压力值Pservo与Pservo0.3bar压差带中运行时，伺服阀可以控制吸气阀从全开到全闭，排气量可调，并在压力达到Pservo时空载。图1-4 伺服阀、吸气阀及控制油路空气端（主机）： 图1-5 MATTEI滑片机的转子与定子 图1-6 HYDROVEN的滑片机转子滑片式压缩机的空气端采用了模组嵌入技术，与其它形式的压缩机主机相比，集成化程度较高，吸气阀、伺服阀、温控阀和安全阀等均已固化在空气端上。下面主要介绍其核心部分：转子与定子。如图1-5所示：定子为一个汽缸，转子在定子中偏心安置，其上开有滑槽，滑片可在其中滑动。当转子旋转时，滑片在离心力的作用下与定子紧密接触，相临两个滑片与定子内壁间形成一个封闭的压缩腔。需要指出的是，每个滑槽中大约有两到三片滑片（见图1-6），这样就避免了单片滑片在旋转中受力过度而弯曲变形。油气分离器与最小压力止回阀：滑片机的油气分离器的大致结构由外壳和滤芯组成，绝大部分的油在进入滤芯之前已经被分离，剩余少量的油随压缩空气进入滤芯，在滤芯中被分离。其油分的入口结构与螺杆机不同：参见图1-2中，被压缩的油气混合物在通过迷宫式入口时，不断变换方向，因为液体和气体分子质量不同，绝大部分的油滴、水滴被分离。滑片机的最小压力止回阀已经固化在空气端上。其主要作用与螺杆机的完全一致：l 使油分内压力迅速上升至5bar；l 防止低压高速气体冲击油分芯，并带走大量的润滑油；l 防止储气罐的高压气体回流。后冷却器：滑片式压缩机的后冷却器置于压缩机后部，多采用板翘式散热器以增大散热面积，用冷却风扇将热风吹出，小型机的风扇没有单独的电机，由主电机驱动；大型机有单独的风扇电机，独立驱动。在后冷却器之前，常常装有自动排水器。常见的自动排水器有两种：液位型与定时型。前者在积液达到一定液位时自动排放；后者由计时器控制定时排放。1.2.2 润滑油的循环过程与油路结构一、润滑油的循环过程在压缩空气的进程中，需要注入一定量的润滑油，其主要作用如下：l 保证滑片与定子内腔之间的密封；l 在滑片与定子内腔之间形成一层油膜，避免两者直接接触，起润滑作用；l 带走压缩过程中产生的热量，冷却压缩空气；润滑油在压缩机中是循环流动的。以压缩腔为参考点：润滑油在油气分离器与空气端压缩腔之间的压力差作用下进入压缩腔与压缩空气形成油气混合物，被压缩后进入油气分离器。绝大部分的油在进入滤芯前被分离，剩余的油被收集并进入滤芯，在凝聚效应的作用下被分离出来。分离后的油有两种途径回到空气端：温度在70以下时，经油过滤器直接返回空气端； 70以上时，先通过后冷却器冷却，再经油过滤器过滤后返回空气端。二、油路结构油路与气路是密不可分的，其结构主要包括空气端、油气分离器、温控旁通阀、油冷却器、油过滤器等几部分。其中空气端和油分已经在气路中介绍过，油冷却器一般与后冷却器连接成一块，所以下面仅对温控旁通阀和油过滤器加以描述。温控旁通阀：温控旁通阀是一个响应温度信号的三通阀，其中连接油分的通路常通，当油温低于70时，连接冷却器的通路被堵死，润滑油直接流向油过滤器；当油温高于70时，连接油滤的通路被堵死，热油通向冷却器。可见，温控旁通阀的作用是使润滑油保持合适的温度（7585），因为温度过低会导致润滑油含水过多而乳化，温度过高又会造成润滑油炭化。少量的油在油分芯中被分离、收集，经过回油管、回油滤网返回空气端。油过滤器：润滑油每循环一次，都要经过油过滤器除掉其中的杂质颗粒，保证润滑油的正常效能。滑片机使用的油过滤器过滤精度一般为10左右，在使用一段时间后应予以更换。一些小型机因为油量较少，以滤网代替了油滤。滤网需定期清洗，长时间使用后才需更换。1.3 电能转化系统电动机与传动装置电能驱动电动机，通过传动装置带动压缩机工作，从而实现其转化过程。在整个工作过程中，约30%左右的电能转化为压缩空气的势能，剩余的70%以热的形式散失。可见，压缩空气的确是一种十分昂贵的能源，提高能量转化系统的效率十分重要。电动机：与活塞式、螺杆式和离心式压缩机相比，目前滑片式压缩机主要集中在小排量的机型上，因此均选用380V低压交流电机，且电机功率较小，如：MATTEI公司最大的滑片机机型电机额定功率为200KW。图4-7柔性联轴器在电机的种类方面，滑片机多采用46级鼠笼式异步电动机，频率50Hz 或60Hz，一般采用Y/启动以降低启动电流。电动机绝缘等级在F级左右，防护等级从IP22IP55。传动装置：滑片式压缩机的电动机与转子之间多采用柔性联轴器直联（见图1-7），既使传动系统简洁、可靠，又保证了99%以上的传动效率。轴承滑片式压缩机的轴承不受轴向载荷，径向载荷也小到可以忽略不计的程度。在此前提下，考虑到工作的稳定性，滑片机采用了滑动轴承。轴承材质为白合金（或称巴氏合金、巴比合金），质地较软，亲和力强，进入少量的灰尘、杂质不会影响其正常工作。由于滑片机的轴承负荷较小，通常终生免维护。1.4 控制系统 CONTROL SYSTEM与其它种类的压缩机相同，滑片式压缩机的控制系统主要也有两种：仪表式与PLC式。在较小的机型上采用仪表控制，其控制面板方便、简洁，很适于工人操作。控制面扳上一般应包括如下组件：l 启动按钮；l 停车按钮；l 急停按钮；l 运行模式选择开关；l 计数器。在大排量机型上，一般采用PLC控制，除仪表控制的基本功能以外，PLC特有的柔性编程功能使控制功能更强大、更加人性化（见图4-8），其特点如下：图1-8 MICROMAT PLC控制面板l LCD显示屏以数字量代替仪表中的指针读数；l 时时监测压力、温度等工作参数，记录工作时数并提示维护时间；l 多种语言选择；l 柔性编程使压缩机可按用气状况随时调整，保持最合适的工作状态；l 监测并记录电压波动状况；l 预留PC接口，可以实现远程控制。1.5 滑片式压缩机的特点滑片式压缩机与其它形式的容积式压缩机最大的差别在于其设计思路的简洁。它所有的特点也都来源于此。可靠性更高：l 转速低；l 工作部件最少，可能的故障率相应降低；l 主机无抱死（束心）现象；l 主机中唯一的益损件滑片，50,000小时以内无磨损；l 不受轴向力，巴氏合金轴承终生免维护；l 集成化设计大幅度地减少了管路和接头，相应地减少了泄漏机会；l 与螺杆机相比，转子加工、装配精度要求较低，所有部件均可单独更换。效率高、运行与维护费用低：l 滑片与定子内腔时时密封，使容积效率更高；l 柔性直联提高传动效率，减少维护量；l 产生热量少，能耗进一步降低；l 用油少，约为螺杆机的1/2；l 无专用油泵，安全、节能；l 维护更方便，费用更低（见图1-9）。图1-9 滑片机（蓝）、螺杆机（绿）和活塞机（红）的维护费用比较图其它特点：l 外型尺寸减小，直接安装，无须基础；l 震动小，无须减震装置；l 噪音低；l 出口含油值低于3ppm;l 工作温度低，排气含水量少。1.6 常规维护常规维护前请您仔细阅读本手册。1.6.1 清理/更换只有按要求对过滤类、冷却类零部件进行必要的清理/更换才能保证空压机正常运行。1.空气过滤器（以下简称空滤）拧下空滤罩紧固螺母1，取下密封垫片2和空滤罩3； 向外拉出空滤4；用压缩空气从空滤内部向外部吹扫（或更换），同时清扫空滤罩内外。清理后按相反顺序安装, 在安装时检查密封垫片2是否损坏，如损坏,必须更换。2.回油滤网按逆时针方向拧开固定回油管的卡套接头2、4，卸下回油管3，按逆时针方向拧下回油接头2、4；按逆时针方向卸下回油滤网5，用清洗剂清洗（或更换回油滤网总成），然后用压缩空气吹干。安装时更换新的O型圈6，按相反顺序安装。3.油/气冷却器用压缩空气以从内到外的方向吹扫，清洁冷却器。4.油过滤器（以下简称油滤）空压机每运行500小时需清洗油滤，每运行2000小时需更换油滤；在清洗或更换油滤前必须首先排掉空压机的全部润滑油（放油方法详见第6项）；按逆时针方向拧下油滤座2的固定螺栓1，将油滤按顺时针方向旋转90度以利于更容易地取出；取出油滤，松开油滤紧固螺栓7、取下垫片6、拉出油滤芯；用清洁的煤油清洗（或更换）油滤芯，清洗后用压缩空气吹干，清洗油滤座2；按相反的顺序安装油滤芯；在安装油滤前，清洁油滤座与壳体的接触面；按相反的顺序安装，并检查盖上的“O”型圈4是否完好，如损坏，必须更换。5.油气分离器滤芯（以下简称油分芯）拧下卸载电磁阀2连接着的铜管的卡套接头；拧下回油接头的卡套、卸下回油管、排气管1，旋松螺纹管7 的螺母5，记下标记位置；取下螺纹管。取下油分盖12。拧下油分芯固定螺母18、取下密封垫17、油分芯压盖16，油分芯15、油分芯密封圈13。更换油分芯，更换垫圈17、O型圈10、11、13、6、9。然后按相反顺序安装所有部件，注意垫圈7保持在正确位置。6.换油密封、冷却和润滑是靠润滑油的循环来保证，同时油也驱动调节、控制设备。我们所使用的润滑油是根据空压机工况的专用配方，非普通的润滑油所能代替的：1.它的闪点要远高出其它油品。2.它的粘度不同于市面上润滑油的粘度指标。3.它在不同压力下的密度变化量远小于市面的润滑油。润滑油在空压机的运行中起着重要的作用，不及时的换油或没有使用原厂专用润滑油将会对空压机造成无法维修的伤害，这种伤害无论是您公司还是我们都不愿看到，所以请您使用艾尔公司专用润滑油。空压机出厂时已注满润滑油。机器运行到首个500小时必须换油。在空压机停机且机内无压力、机体为常温时才能放油。打开放油阀把油排到合适的容器中，直到无油流出时关上阀门。加满新油，并拧紧加油塞。启动空压机运行几分钟，停机，检查油位，如果不够再加满油。废油容易造成污染和引起火灾,必须按照当地的法律和法规进行收集和处理。 后处理设备2.1 冷冻式干燥机2.1.1 冷冻式干燥机工作原理冷冻式干燥机是利用制冷原理降低压缩空气的温度，使压缩空气中的水蒸气在低温下过饱和而冷凝成液体，再通过适当手段将冷凝水（包含部分油和尘）从压缩空气中分离后排出，使压缩空气得到干燥。一般可将压缩空气的压力露点温度降到210。2.1.2冷冻式干燥机工作流程和系统构成一、艺流程图：以风冷型为例，见图2-1：(12)(13)(14) 图2-1图中： 1.预冷器 2.蒸发器 3.旋风分离器 4.自动排水装置 5.制冷压缩机 6.冷凝器 7.热力膨胀阀 8.热气旁通阀 9.高低压力控制器 10.冷凝压力控制器 11.干燥过滤器 12.制冷剂加注阀 13.电磁切断阀 14.截止阀二、流程介绍压缩空气处理部分：压缩空气处理部分由预冷器、蒸发器、旋风分离器和自动排水装置组成；从空压机系统输出的湿热压缩空气到冷干机，先进入预冷器同从旋风分离器出来的低温的干燥压缩空气进行热交换，湿热的压缩空气温度逐渐降低，其中有一部分水蒸气由于过饱和并连带部分油雾和尘粒被冷凝出来；预冷后的压缩空气再进入蒸发器，同制冷剂进一步进行剧烈热交换，压缩空气被急剧冷却到所需的露点温度值，从而产生大量的冷凝液体，这部分冷凝液体连同在预冷器中所产生的冷凝液体，通过自动排水装置被排除掉，压缩空气得到初步干燥；然后低温压缩空气进入旋风分离器，压缩空气中带有的小颗粒冷凝液体通过强制导流旋风的作用被分离出来，并通过自动排水装置排除掉，这时压缩空气达到了所需的干燥程度；干燥后的低温压缩空气回到预冷器中同湿热压缩空气进行热交换，温度被回升到常温，最后输送到下游管线。制冷系统工作部分：制冷系统主要由制冷压缩机、冷凝器、热力膨胀阀和蒸发器四个基本部件组成，其他是辅助部件；制冷剂被制冷压缩机压缩成高温高压的气体状态输出，进入冷凝器被冷却成常温高压的液态，同时向外排出热量，再通过热力膨胀阀节流膨胀变成低温低压的气液混合物后，进入蒸发器内同压缩空气进行热交换，制冷剂吸收压缩空气中的热量而汽化成低温低压的过热气态，最后制冷剂被吸入制冷压缩机重新压缩循环；其中热气旁通阀的作用是根据压缩空气的负荷变化来控制制冷剂的循环量，使制冷系统的制冷量与压缩空气的负荷量相适应，从而确保稳定的压缩空气品质。该阀在压缩空气负荷变化大时需手动调节。高低压力控制器的作用是保护制冷压缩机在规定的性能范围内工作。冷凝压力控制器的作用是控制风冷凝器的冷凝压力不得低于规定的设定值，其在冷干机出厂时已全部设置。干燥过滤器的作用是清洁制冷剂，主要除去制冷剂中带有的微量水分、杂质和酸性物质；水冷式冷干机有水量调节阀，它的作用是根据制冷压缩机的排气压力来调节冷却水量的大小，从而维持正常的冷凝压力。该阀在压缩空气负荷变化大时或冷却水温度和压力变化大时需手动调节；制冷剂加注阀的作用是冷干机装配或维修后加注制冷剂用。电磁切断阀的作用是当冷干机停机时，切断制冷系统的高压侧和低压侧，使高压侧和低压侧压力缓慢达到平衡。截止阀为维修用阀门；2.1.3 冷冻式干燥机的控制方式根据配置的硬件不同分为标准式和智能式两种。标准式：采用机械仪表，可显示的参数包括：空气进口压力、空气出口压力、制冷剂低压、制冷剂高压、空气进口温度和工作电流。智能式：采用PLC控制系统，可显示和监测空气进口压力、空气出口压力、制冷剂低压和制冷剂高压四个压力参数，用液晶屏显示和监测空气出口温度、空气进口温度、制冷剂排气温度、制冷剂吸气温度、露点温度和冷却