空气压缩机工作原理

滑片式空气压缩机节能探索与研究（上）滑片式空气压缩机节能探索与研究（上） 前言前言： 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。本 文深入分析比较各类型空气压缩机的结构和工作原理，以及在工业运用中跟踪检测能耗情况，得出的实 际节能比例让事实说话，供各位领导及同行参考。 一、一、空气压缩机的分类。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≤）、中压（供 气压力为~）、高压（供气压力为~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~100m3/min，主电机功率由~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。 螺杆机又分为单螺杆和双螺杆，其工作原理是旋转的相互啮合的螺杆，将油和空气从进气端一 起吸入，随着螺杆的旋转和输送，啮合容积逐渐减小，在螺杆的另一端压缩出油气混合物。油气混合物 经过油气分离后，排除可用的压缩空 气。 螺杆机的主要运转零件也较多，如图1 所示，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~60m3/min，主电机功率为~355kw。 螺杆机目前是空压机市场的主流， 国内已经有大量的厂家能自主生产，在中小型用气量的空压 站或单体设备配置中，占有主要地位。缺点是主机阴阳转子磨损后产气量衰减较大，加卸载越来越频繁， 能耗损失越来越大，机头装配精密度高、用户现场无法修复等。 3、滑片机简介。 滑片机工作原理，如图2 所示，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~~60m3/min，主电机功率为~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，如图3 的所示，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~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。 涡旋机是由两个双函数方程型线的动、 静涡盘相互啮合而成。 在吸气、 压缩、排气工作过程中， 静盘固定在机架上，动盘由偏心轴驱动并由防自转机构制约，围绕静盘基圆中心，作很小半径的平面转 动。气体通过空气滤芯吸入静盘的外围，随着偏心轴旋转，气体在动静盘噬合所组合的若干个月牙形压 缩腔内被逐步压缩，然后由静盘中心部件的轴向孔连续排出。 涡旋机是近年来开发出来的最新型的空压机，它与传统空压机相比，具有结构新颖、体积小、 重量轻、噪音低，输气平稳连续，操作简便，维护费用少等一系列优异的技术性能。其缺点是产气量 和装机功率较小，一般在37kw 以下，国内无组装厂，价格昂贵，市场基本上处于培育状态。 二、滑片空压机与螺杆空压机的性能对比。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。如图4~6 所 示. 转子在电机的带动下旋转，由转子、定子、大小端盖、滑片所构成的封闭腔的容积，随着滑片滑 出量的多少发生由小到大和由大到小的变化，油气混合物在容积腔变大的时候吸入，变小的时候压缩。 随着转子的持续旋转，从而完成空气持续吸入和压缩的过程。 压缩后的高温油气混合物经过油气分离器， 把气体和油分开，润滑油经过油冷却器冷却循环回到主机，气体经风冷却器冷却后供出。 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，