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【精品】空气压缩机工作原理(图文版)
发表于:2022-02-03 11:28 分享至:

  滑片式空气压缩机节能探索与研究(上)

  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、 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,压缩机为气动系统(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。

  空气压缩机工作原理(图文版)

  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。

  空气压缩机工作原理(图文版) 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 0.8~60m3/min,主电机功率为 5.5kw~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 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。

  空气压缩机工作原理(图文版)

  空气压缩机工作原理(图文版) 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 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

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