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【涨姿势】天津空压机工作原理

【涨姿势】天津空压机工作原理


空气压缩机是工业现代化的基础产品,常说的“电气自动化”里“气”就有气动的含义,而空气压缩机就是提供气源动力,是气动系统的核心设备。一台空气压缩机在寿命周期内,其初期购置成本仅占运行电费的1/20~1/15,其是否节能直接导致用户能否降本增效。而且我国是一个能耗大国,能源供应十分紧张,节能减排任务十分艰巨,推广应用节能新技术或节能产品也符合国家的大政方针。

一、 空气压缩机的分类

空气压缩机是机械工业的基础产品,其广泛应用于各行业。空气压缩机是将驱动机(电动机或柴油机)输出的旋转机械能转换为气体的压力能,为气动系统(或气力吹扫点)提供动力的核心设备。空气压缩机(以下简称空压机)分类,按结构和工作原理不同,可分为活塞式空气压缩机(简称活塞机)、螺杆式空气压缩机(简称螺杆机)、滑片式空气压缩机(简称滑片机)、离心式空气压缩机(简称离心机)、涡旋式空气压缩机(简称涡旋机)五类;按工作压力等级,可分为低压(供气压力≤1.3MPa)、中压(供气压力为1.3~4.0MPa)、高压(供气压力为4.0~40MPa及以上)三类;按压缩气体的形式,可分为容积式和速度式两种;按气体压缩过程是否与润滑油混合,可分为有油润滑和无油润滑两种空压机;按使用过程是否需要移动分为固定式和移动式空压机,移动式根据动力提供类型分为柴油移动机和电动移动机两种。

1.活塞机简介

活塞机的电动机驱动曲轴产生旋转运动,曲轴带动连杆使活塞产生往复运动,引起气缸容积变化。由于气缸内压力的变化,空气经过空气滤清器(消声器)和吸气阀进入气缸,在压缩行程中,随着气缸容积的缩小,产生压缩空气。

主要运转零件较多,有曲轴(1件)、曲柄(2件)、连杆(2件)、活塞(2件)、吸排气阀(阀片、弹簧若干)、轴承(2件)等。

单台产气由一般为0.15~100m3/min,主电机功率由2.2kw~550kw。


活塞机运转部件较多,吸排气阀片及弹簧容易磨损和疲劳损坏,导致压缩效率降低,能耗增大,维修工作量大。但其价格低廉,国内有大量厂家可自主生产,属于低端高耗产品,市场在逐渐淘汰。

2.螺杆机简介

螺杆机分为单螺杆和双螺杆,它的工作原理是螺杆旋转的齿轮,石油和空气一起吸入从入口端,螺杆的转动和输送,啮合容积减少,另一端的螺杆压缩机油气混合物。当石油和天然气混合物被石油和天然气分离时,压缩空气被排除在外。

螺杆机的主要运转零件也较多,直连驱动的有主被动齿轮1对(皮带传动的还要增加皮带轮2件、皮带3条)、轴承(6件)、阴阳转子(1对)等。

螺杆机单台产气量一般为0.8~60m3/min,主电机功率为5.5kw~355kw。

螺旋机现在是空气压缩机市场的主流,已经有大量的国内生产厂家独立生产,在中小型燃气压缩机站或单体设备配置,占主导地位。缺点是在阴和阳衰减后的主机转子磨损较大,而卸料越来越频繁,能量损耗越来越大,鼻装配精度高,用户无法修理等。

3.滑片机简介

滑片机工作原理,电机直接连接到主机内偏心安装的转子轴上,转子上开有径向滑槽,转动时滑片沿径向滑动,与定子形成密封腔。随着转子转动,滑片与定子间的密封腔容积变化,将油气混合物吸入和压缩,经过油气分离器后产生压缩空气。

滑片机主要运转部件最少,仅有一个转子和滑片。


产气量一般由0.16~440.8~60m3/min,主电机功率为1.5kw~250kw。

滑片机的优点是滑片具有自补偿性,压缩容积和效率不会随着使用时间增加而衰减,产气量始终如一,具有显著的节能效果,运行费用低,主机现场拆卸检修非常方便,可维修性强,转子转速低,无滚动轴承而使用轴瓦,主机寿命长等。其缺点是制造技术和材质要求高,单机产气量较小仅达44m3/min以下,国内还不能自主生产,只能组装90kw以下机型,价格比螺杆机稍贵。

滑片机几乎与螺杆机同时问世,起源于上世纪三十年代意大利一名叫玛泰(Mattei)先生的艰苦奋斗。早期滑片机进入国内是在铝行业,1981年随着大型预焙阳极电解槽ECL多功能机组的进口而引入贵州铝厂(当前叫中国铝业股份有限公司贵州分公司),1987~1988年购置的玛泰C260型55kw滑片空压机,至今还在多功能机组上承担着主力机型的任务,运行良好。经过长期的工业实践检验,玛泰机被公认是最适于高温、高氧化铝粉尘、强磁场、振动、移动、氟化氢气体腐蚀等恶劣环境下稳定工作。因此,世界各知名铝业均在使用玛泰滑片机作为多功能机组配套设备,已经成为铝行业的明星品牌。

随着技术发展和国内节能减排力度的加大,在中小型空压站建站和单机配置中,因其节能降耗效果显著,有逐渐替代螺杆机的趋势,目前在沿海发达城市的中小企业已经大量使用滑片机。

4.离心机简介


离心机的工作原理,电机直接驱动主动大齿轮,带动锥状的叶片(叶轮)高速旋转(叶轮轴转速可达40000rpm)将空气向离心方向加速,从而产生压力。一般需要经过三级压缩叶轮加压,才能产生0.4~0.8MPa的压缩空气。

离心机的结构复杂,运转部件较多,有主动齿轮(1套)、一至三级叶轮(3套)、滚动轴承(8付)等,体积也较大。

单台离心机的产气量一般为26~530m3/min,主电机功率为130kw~4200kw。

离心机适于大型企业集中建站,投资巨大,运行费用昂贵,国内没有自主品牌,基本上都是国外品牌在中国建立合资企业进行组装。

5.涡旋机简介

旋涡机由双函数方程和静态旋流的两个函数组成。在抽吸、压缩、排气工作、静止板固定在框架上、由偏心轴驱动的动板和反旋转机构,在定子基圆中心周围,一个非常小的平面旋转半径。气体通过空气过滤器在定子周围的空气过滤器,以偏心轴旋转,运动集中的气体或一系列自噬的新月形压缩腔的组合逐渐被压缩,然后定子中心元件的轴孔连续放电。

涡旋机是近年来研制的一种新型空气压缩机,它与传统的空气压缩机相比,具有结构新颖、体积小、重量轻、噪声小、气体连续稳定、操作简便、维修少、技术性能优良等优点。其缺点是气量和装机容量小,一般在37kw以下,国内组装厂,价格昂贵,市场基本处于栽培条件。

二、滑片空压机与螺杆空压机的性能对比

1.滑片机与螺杆机工作原理及传动效率

●滑片机的工作原理。        


根据电动机的驱动转子旋转,转子,定子、端盖,滑片的一个封闭的腔体积,随着叶片出租车多少的数量变化从小型到大型,从大到小,油气混合物在吸入腔体积大,压缩时小。当转子继续转动时,空气的连续吸气和压缩过程就完成了。通过油和气体分离器,油和气体混合后的高温,将油和油分开,将油和润滑油通过冷却器冷却回路重新回到主机,在风冷却器之后。

玛泰滑片机的油分离器与机壳是连接在一体的,集成化加工技术确保外露管件少。进气伺服阀也安装在机头上,安装全阀是内置的,最小压力止回阀安装在油分离器内,保证了集成度,整机体积和重量较螺杆机小。   


●螺杆机的工作原理

电机驱动轴电机轴头上的齿轮,与阳转子端头上的被动齿轮形成传动组合并将阳转子的转速提高约3000rpm,阳转子与阴转子相互啮合对转,随着啮合线的移动,阴阳转子间隙逐渐变小,中间的间隙就将油和空气压缩与输送。压缩后的油气混合物经过分离、冷却后,油循环回到主机,压缩气体送出。


●传动效率。滑片机的运转部件最少,电机轴通过联轴器直接驱动转子,机械阻力和传动效率比螺杆机要高很多。也因其转子与电机轴直接连接,所以电机的转速就是机头转子的转速,比经过齿轮传动增速的螺杆机转子效率要高得多。

2.滑片机性能优势

●滑片机的容积效率始终如一,产气量不随运转时间增加而减少。

体积效率是实际位移和理论位移的比值。螺旋机属于速度密封,它是通过高速旋转转子来密封的。但由于转子的作用,在转子和壳体之间有一定的间隙,对于螺杆灌装机而言,泄漏三角形是最大的泄漏问题之一,它不可避免地存在于螺杆压缩机的设计原理中,而且不能有效密封油。所以有一定量的回流会导致更低的体积效率。同时,由于旋转阴和阳转子的运行,会有一定的磨损和磨损,这将导致体积效率下降。

滑移机属于活封印。滑片在运行时采用离心力和润滑油,在定子叶片上产生一层油膜,主要起到密封的作用,防止气体从高压侧的低压侧回流。在长时间运行后滑下,会有一定的磨损,但主动将其甩到定子叶片上,可以自动补偿,因此滑叶压缩机容积效率是一致的。

●滑片机的运转效率高,节能效果显著。气量调节系统使用伺服阀,负荷可随着出口用气量的大小自动调节,这是螺杆机难以比拟的技术优势。

●滑片机的主机集成化制造,体积小重量轻。其油分离器与机壳是连接在一体的,集成化加工技术确保外露管件少。进气伺服阀也安装在机头上,安装全阀是内置的,最小压力止回阀安装在油分离器内,保证了集成度,整机体积和重量较螺杆机小。

螺杆机的油分离器与主机是分离的,期间靠管路连接,最小压力止回阀及安全阀是外露安装的,

●滑片机的装配精密度低,用户在设备安装现场维护检修方便。

●滑片机滑动轴瓦寿命长,主机耐用,容污性及抗腐蚀性均比螺杆机好。

三、玛泰滑片式空压机的工业应用情况

1.滑片式空压机的生产商及组装商

国外有两大产生商,分别是意大利玛泰有限公司研发生产的玛泰滑片式空压机和康普艾公司生产的风霸系列滑片式空压机。

2.玛泰滑片式空压机的工业应用

1981年随着中国首条160kA大型预焙阳极电解槽引进,先进的铝电解技术装备同时引入中国。玛泰滑片机作为法国的ECL电解多功能机组配套元件,进入中国贵州铝厂,后在全国铝行业大量使用,10多台于1988~1992年购置的55kw玛泰C260型号滑片机至今仍在正常运行。

1992年开始,国内有销售商开始销售代理玛泰滑片机,先后有江西玛泰机电有限公司、安徽合肥马泰机电有限公司、北京玛泰机电有限公司、沈阳伟纳通设备有限公司、沈阳艾尔压缩机有限公司等。

在2000年左右,康普艾滑片机开始进入中国市场。康普艾公司的主要是生产螺杆机,其生产和研发的滑片机属于小机型,单机装机功率为55kw以下。

3.玛泰与康普艾滑片式空压机技术性能参数对比


●结构对比

玛泰滑片机是典型的便于维护的结构,机头由壳体(油池)、定子(缸体)、转子、大端盖(吸气阀端)、小端盖(连轴器端)、吸气伺服阀组、油分离器等主要部件组成。大小端盖均由螺栓坚固在缸体上,定子总成由大端盖直接用螺栓固定在壳体上,拆卸时将螺栓卸下就可直接从壳体上抽出。所以检修主机非常方便。


康普艾滑片机虽然核心原理都是滑片产气,但其结构设计制造技术与玛泰有很大区别。其主要区别在于机头上与电机的连接端直接与定子加工为整体式,壳体要从吸气阀这边拆下,转子及定子拆卸不方便。

●功率对比

玛泰滑片机地面用箱装机功率由1.5kw到250kw,铝电解多功能机组专用滑片机已经成熟生产到110kw,并广泛应用于世界各大铝业公司。

而康普艾的风霸系列最大功率仅生产到55kw。但为了抢占市场,康普艾也在开发铝行业90kw专用机型。

●润滑油消耗对比

以55kw机型为例。康普艾风霸机油箱容积为37L,与55kw英格索兰机相当,而玛泰2055仅为24L左右。仅油耗指标就可知道玛泰滑片机的优越性了。


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