滑片式压缩机技术讲座2014.10

1 滑片式压缩机滑片式压缩机 1 1 概述概述 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 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 图 1 1 滑片机的压缩原理图 2 1 2 气流程与油循环过程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压缩空气的流程与气路结构 一 压缩空气的流程一 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 二 气路结构二 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 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 3 空气过滤器 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 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 图 1 4 伺服阀 吸气阀及控制油 路 当机器在伺服阀设定最大压力值 Pservo与 Pservo 0 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 4 空气端 主机 空气端 主机 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 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 图 1 5 MATTEI 滑片机的转子与定子 图 1 6 HYDROVEN 的滑片机转子 5 全一致 使油分内压力迅速上升至 5bar 防止低压高速气体冲击油分芯 并带走大量的润滑油 防止储气罐的高压气体回流 后冷却器 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润滑油的循环过程与油路结构 一 润滑油的循环过程一 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 保证滑片与定子内腔之间的密封 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 带走压缩过程中产生的热量 冷却压缩空气 6 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 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 75 85 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 油过滤器 7 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 电能转化系统电能转化系统 电动机与传动装置电动机与传动装置 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 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 在电机的种类方面 滑片机多采用 4 6 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 IP22 IP55 图 4 7 柔性联轴器 传动装置 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 8 轴承轴承 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 启动按钮 停车按钮 急停按钮 运行模式选择开关 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 9 图 1 8 MICROMAT PLC 控制面板 LCD 显示屏以数字量代替仪表中的指针读数 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 多种语言选择 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 监测并记录电压波动状况 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 可靠性更高 转速低 工作部件最少 可能的故障率相应降低 主机无抱死 束心 现象 10 主机中唯一的益损件 滑片 50 000 小时以内无磨损 不受轴向力 巴氏合金轴承终生免维护 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 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 效率高 运行与维护费用低 其它特点 其它特点 外型尺寸减小 直接安装 无须基础 震动小 无须减震装置 噪音低 出口含油值低于 3ppm 工作温度低 排气含水量少 图 1 9 滑片机 蓝 螺杆机 绿 和 活塞机 红 的维护费用比较图 滑片与定子内腔时时密封 使容 积效率更高 柔性直联提高传动效率 减少维 护量 产生热量少 能耗进一步降低 用油少 约为螺杆机的 1 2 无专用油泵 安全 节能 维护更方便 费用更低 见图 1 9 11 1 6 常规维护常规维护 常规维护前请您仔细阅读本手册 1 6 1 清理清理 更换更换 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 回油滤网回油滤网 12 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 油油 气冷却器气冷却器 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 油气分离器滤芯油气分离器滤芯 以下简称油分芯 13 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 后后处处理理设设备备 2 1 冷冷冻冻式式干干燥燥机机 2 1 1 冷冷冻冻式式干干燥燥机机工工作作原原理理 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 2 10 14 空气出口 空气进口 空气出口压力 空气进口压力 14 11 15 制冷剂低压 制冷剂高压 图二 风冷型 2 1 2 冷冷冻冻式式干干燥燥机机工工作作流流程程和和系系统统构构成成 一一 艺艺流流程程图图 以风冷型为例 见图 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 二二 流流程程介介绍绍 压压缩缩空空气气处处理理部部分分 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 12 13 14 图 2 1 15 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 制制冷冷系系统统工工作作部部分分 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 冷冷冻冻式式干干燥燥机机的的控控制制方方式式 根据配置的硬件不同分为标准式和智能式两种 标标准准式式 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 智智能能式式 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 露点温度和冷却介质温 度六个温度参数 并具有参数设定和超限报警功能 有些配置还具有远传 RS485 或 RS232 通信接口 和连