无油螺杆压缩机与喷油螺杆压缩机的选用原则.doc

无油螺杆压缩机与喷油螺杆压缩机的选用原则?l8?压缩机技术2008年第1期(总207期)文章编号:1006-2971(2008)0l-0018-03无油螺杆压缩机与喷油螺杆压缩机的选用原则徐树风(阿特拉斯-科普柯(无锡)压缩机有限公司,江苏无锡214000)摘要:通过对两类压缩机的工作原理,产品结构特点的分析以及压缩空气系统风险和运行成本的比较,阐述了在不同场合对压缩机选用的原则.关键词:螺杆压缩机;除油过滤器;系统风险;运行成本中图分类号:TH455文献标识码:B1前言螺杆压缩机是在20世纪30年代由瑞典工程师ALFLYSHOLM发明.目前广泛应用的主要有无油螺杆压缩机与喷油螺杆压缩机两大类型.其中最先开发并投入使用的是无油螺杆压缩机,约在50年代一些先进国家就已开始使用.随着油气分离技术的发展及日趋成熟,喷油螺杆压缩机于70年代在我国也开始得到应用.至80年代末,随着国外先进技术收稿13期:20071020的引进和螺杆压缩机合资企业在国内的成立,喷油螺杆压缩机得到了迅猛的发展和推广.后又随着压缩空气后处理设备的不断发展,如高精度的除尘除油过滤器产品的推出等,使得喷油螺杆压缩机得到了更为广泛的应用.据数据统计表明,近年来这两类压缩机几乎占了容积式压缩机市场的80%以上.那么什么情况下该选用无油螺杆压缩机,什么情况下该选用喷油螺杆压缩机,这成了广大用户较为关注的问题.因为这直接影响到企业的投资成本及经济收益问题.下面本文将从这两类产品的原理,结构特点以及压缩空气系统的质量对用户产品的影响图4活塞与缸头安装误差引起的摩擦力出口位置焊接外径为中360mm,厚度为90mm的缸箍将压缩机缸头增大配重,并重新了调整活塞和缸头安装精度,使活塞与缸头安装误差引起的摩擦力控制在50kN以下,经开车测试,改造后压缩机振动最大位移为58Ixm,最大降幅达76.8%,符合压缩机振动规范,减振效果非常明显.4结束语本论文对往复压缩机机体振动原因进行了分析,并运用有限元动力学分析方法给出了减振降噪的设计方法,对乙烯超高压二次压缩机机体振动严重的问题,进行了现场数据采集和振动分析,找出了其振动原因,给出了有效的减振处理方案.经过改造后,压缩机半年以来的的稳定运行说明改造方案可行.这种运用有限元动力学设计方法对机体振动进行改造,保证了该装置的长期安全平稳的运行,为设备的减振改造提供参考.参考文献:1美国石油学会.API618石油,化工和气体工业用往复压缩机(第四版)P,1995,14.2顾海明,周勇军.机械振动理论与应用M.南京:东南大学出版社,2007.9699.3戴新西,贺运初,王大勇.大型往复压缩机异常振动原因分析及处理J.石油和化工设备,2006.(3):2629.4钱锡俊,陈弘编.泵和压缩机M.北京:石油大学出版社,2003.258259.5邵蕴秋.ANSYS8.0有限元分析实例导航M.北京:中国铁道出版社,2004.6467.作者简介:赵杰(1976一),女,讲师,2002年毕业于辽宁石油化工大学过程设备设计专业,现在北京石油化工学院从事石油化工设备领域的教学与科研工作.第1期徐树风:无油螺杆压缩机与喷油螺杆压缩机的选用原则和运行成本的比较等几个方面进行详细论述,从而得出科学而合理的选择方案.2压缩机的工作原理和结构特点比较2.1无油螺杆压缩机工作原理压缩机壳体内有一对经过精密加工的阴,阳转子.电机通过传动装置驱动阳转子,再由阳转子另一端的同步齿轮带动阴转子同步齿轮(见图1),使阴阳转子以一定的间隙保持同步旋转.从而使得进入压缩机腔内的空气在齿槽问被有效地压缩.图1喷油螺杆主机结构图壳体带夹层,可使水或油等冷却介质通过夹层降低壳体内气体的温度.压缩机的齿轮与轴承由专用润滑油进行润滑.主机内的油封防止轴承腔内的润滑油进入压缩腔内,保证了输出的空气绝对无油.而气封则防止压缩腔内的空气向外泄漏.2.2喷油螺杆压缩机工作原理喷油螺杆压缩机工作原理基本上与无油螺杆压缩机相同.主要区别在于机壳内喷人了少量的压缩机油,油进入壳体内转化成油雾,然后与壳体内的压缩空气混合后在转子的齿槽问被有效地压缩.压缩后的油气混合物经过下游的油气分离器分离后排出,排出空气的含油量取决于制造厂商的油分滤芯的效果,约为(26)10一.油在机体内的作用主要有:(1)润滑转子,因此阳转子可直接带动阴转子,省去了同步齿轮;(2)密封转子各部的间隙和转子与壳体的间隙,提高产气效率;(3)吸收压缩过程中产生的大部分热量,因而其单级压比较高.2.3结构特点(1)无油螺杆压缩机特点:提供完全无油的压缩空气;单级压比低,一般<3,对于动力用压缩机需2级压缩;系统结构简单,无油气分离装置;制造精度高,制造成本高(如同步齿轮,油封,气封,带夹层壳体等);运行成本低.(2)喷油螺杆压缩机特点:提供的压缩空气含微量的油;单级压比高,最高可达13;系统结构复杂,需配置油气分离装置;制造精度较低,制造成本低(无同步齿轮,无油封,无气封,壳体无夹层等);运行成本高,需定期更换油分滤芯,压缩机油等.3系统压缩空气质量对用户产品的潜在风险比较从上节的分析中我们得知,对于无油螺杆压缩机而言,由于整个压缩过程中空气并未与油接触,因此其排出的压缩空气完全无油,压缩系统空气完全没有被油污染的风险.而喷油螺杆压缩机排出的压缩空气却要经过油气分离器分离后,方可达到基本无油.如要达到或接近与无油螺杆压缩机等同的优质压缩空气,则还需在压缩机后配置各种精度的除油过滤器.对于采用过滤器除油后达到的无油压缩空气,系统将会产生什么样的风险呢?到目前为止,我们对压缩空气的状态如压力,流量,温度等可以通过压力表,流量计,温度计等进行监控,对压缩空气的湿度也可通过露点仪进行监控并调节到所需要求.但却无任何仪表等设施对压缩空气的含油量进行随时监控和调节,所以含油量的多少只能依靠除油装置的质量来保证.由于除油装置中滤芯是易耗件,需定期更换,但更换的依据是滤芯的压降而不是含油量的多少.这样就无法确切知道压缩空气的含油量.此外由于压降的高低与含油量的多少并没有对应关系,尤其在高温下,即使压降不高,油仍然会转化成气态通过过滤器进入下游管路,造成空气含油量超标.这是压缩空气系统质量对用户产品(如药厂的药品,纺织厂的棉纱,电子元件,食品等)的潜在风险.此外,由于用户无法对空气的含油量随时进行监控,往往在最终产品被污染时才得以发现含油量超标,但这时为时已晚,一则因为最终产品被污染而造成直接损失,二则由于空气管道的管壁已经沾满了油,必须进行及时的清洗(但阀门,弯头处很难清洗干净),有些严重的还需更换,这样除了直接损失外还有清洗或更换管道而造成停工停产的问接损失.因此对于使用无油压缩空气的用户而言,直接选用无油螺杆压缩机可完全消除这些潜在风险,是即可靠又安全的方案.?20-压缩机技术第1期4运行成本比较压缩机的运行成本主要有以下4个方面组成:产品采购价格,安装价格,维修保养与备品备件价格和能耗(即电费).对于需要无油压缩空气(如含油量低于0.00310)的用户而言,究竟是无油螺杆压缩机运行成本高还是喷油螺杆压缩机运行成本高呢?我们来分析一下:若采用喷油螺杆压缩机,需配置3级除油过滤器才能满足空气质量要求(如:初级0.110,次级0.0110,末级0.00310).这3级过滤器每个初始压降约为0.007MPa,更换压降约为0.04MPa.平均压降为(0.007+0.04)/2=0.0235MPa.油分滤芯的初始压降约为0.008MPa.,更换压降约为0.08MPa.平均压降为(0.008+0.08)/2=0.044MPa.如果用户实际所需的压缩空气压力为0.7MPa,考虑到过滤器和油分滤芯的累计阻力,即0.02353+0.044=0.1145MPa.因此,为满足压缩空气压力为0.7MPa的要求,压缩机的排气压力必须大于等于0.7+0.1145=0.8145MPa.那么排气压力的提高对压缩机功耗有何影响呢?下式是压缩机的功率计算公式-PsQ.(1)式中77绝热效率77容积效率绝热指数p进气压力p排气量压比(排气压力/进气压力)从公式中参数我们可以看出,实际使用过程中影响压缩机功率的主要因素为排气量和压比的大小,因为压缩机一旦定型后效率和绝热指数等基本上为一常数.红进气压力为一个人气压时,提高排气压力也就是提高了压比.通过计算或试验得出,对动力用空压机,每增加0.1MPa压力就多消耗压缩机功率约6%.由此可知,如果喷油螺杆压缩机系统要得到优质无油空气,需额外增加0.1145MPa压力来克服这些除油装置的阻力,也就是要多增加功耗0.11456=6.8%.下面我们不妨以一台250kW的压缩机举例比较一下两类压缩机的5年运行成本:压缩机额定功率为:250kW,由于克服滤芯阻力(合计阻力0.1145MPa)需增加的功耗:250KW0.068=17kW若每年按8000小时运行,每度电费为0.8元人民币,则运行5年需多耗电费为1780000.85=54.4万元人民币.从上例计算可以看出,一台250kW的喷油螺杆压缩机若需满足无油压缩空气系统的要求,5年需多增加54.4万元电费.由于运行成本由产品采购价格,安装价格,维修保养与备品备件价格和能耗(即电费)4个方面组成,虽然喷油螺杆压缩机的采购成本要远低于无油螺杆压缩机,但需额外增加除油过滤器及配套管路的采购成本和安装成本,此外还要比无油螺杆压缩机多增加滤芯和油的更换成本,再加上由于克服滤芯阻力需增加的功耗费用54.4万元,因此其总成本要远远高于无油螺杆压缩机.5结论(选型原则)通过上述几个方面的分析比较,我们可以得出下列选型原则:(1)对于需要完全无油(或含油量小于0.0110)的压缩空气用户(如纺织,制药,食品,烟草等行业),由于压缩空气中含油量对其产品有着密切关系,因此无油螺杆压缩机应是最佳选择.它不但安全,可靠,而且由于运行能耗低,因此更加节能,更加经济.(2)对压缩空气含油量要求不很高的压缩空气用户(如用于流水线上的气动工具,一般物料的输送等)而言,由于空气中微量含油对其产品无大的影响,无需在喷油螺杆压缩机下游处添加任何除油装置,因此喷油螺杆压缩机应该是最佳选择.其一是采购成本低,因为不需要除油过滤器,而压缩机的价格又远低于无油螺杆压