空氣壓縮機工作原理圖文版

1、滑片式空氣壓縮機節(jié)能探索與研究（上）    前言：空氣壓縮機是工業(yè)現代化的基礎產品，常說的“電氣自動化”里“氣”就有氣動的含義，而空氣壓縮機就是提供氣源動力，是氣動系統(tǒng)的核心設備。一臺空氣壓縮機在壽命周期內，其初期購置成本僅占運行電費的1/201/15，其是否節(jié)能直接導致用戶能否降本增效。而且我國是一個能耗大國，能源供應十分緊張，節(jié)能減排任務十分艱巨，推廣應用節(jié)能新技術或節(jié)能產品也符合國家的大政方針。本文深入分析比較各類型空氣壓縮機的結構和工作原理，以及在工業(yè)運用中跟蹤檢測能耗情況，得出的實際節(jié)能比例讓事實說話，供各位領導及同行參考。  

2、60; 一、 空氣壓縮機的分類。    空氣壓縮機是機械工業(yè)的基礎產品，其廣泛應用于各行業(yè)?？諝鈮嚎s機是將驅動機（電動機或柴油機）輸出的旋轉機械能轉換為氣體的壓力能，為氣動系統(tǒng)（或氣力吹掃點）提供動力的核心設備。空氣壓縮機（以下簡稱空壓機）分類，按結構和工作原理不同，可分為活塞式空氣壓縮機（簡稱活塞機）、螺桿式空氣壓縮機（簡稱螺桿機）、滑片式空氣壓縮機（簡稱滑片機）、離心式空氣壓縮機（簡稱離心機）、渦旋式空氣壓縮機（簡稱渦旋機）五類；按工作壓力等級，可分為低壓（供氣壓力1.3MPa）、中壓（供氣壓力為1.34.0MPa）、高壓（供氣壓力為4.040MPa

3、及以上）三類；按壓縮氣體的形式，可分為容積式和速度式兩種；按氣體壓縮過程是否與潤滑油混合，可分為有油潤滑和無油潤滑兩種空壓機；按使用過程是否需要移動分為固定式和移動式空壓機，移動式根據動力提供類型分為柴油移動機和電動移動機兩種。    1、 活塞機簡介。    活塞機的電動機驅動曲軸產生旋轉運動，曲軸帶動連桿使活塞產生往復運動，引起氣缸容積變化。由于氣缸內壓力的變化，空氣經過空氣濾清器（消聲器）和吸氣閥進入氣缸，在壓縮行程中，隨著氣缸容積的縮小，產生壓縮空氣。    主要運轉零件較多，有曲軸（1

4、件）、曲柄（2件）、連桿（2件）、活塞（2件）、吸排氣閥（閥片、彈簧若干）、軸承（2件）等。    單臺產氣由一般為0.15100m3/min，主電機功率由2.2kw550kw。    活塞機運轉部件較多，吸排氣閥片及彈簧容易磨損和疲勞損壞，導致壓縮效率降低，能耗增大，維修工作量大。但其價格低廉，國內有大量廠家可自主生產，屬于低端高耗產品，市場在逐漸淘汰。    2、 螺桿機簡介。    螺桿機又分為單螺桿和雙螺桿，其工作原理是旋轉的相互嚙合的螺桿，將油和空氣從進氣

5、端一起吸入，隨著螺桿的旋轉和輸送，嚙合容積逐漸減小，在螺桿的另一端壓縮出油氣混合物。油氣混合物經過油氣分離后，排除可用的壓縮空氣。                                        

6、    螺桿機的主要運轉零件也較多，如圖1所示，直連驅動的有主被動齒輪1對（皮帶傳動的還要增加皮帶輪2件、皮帶3條）、軸承（6件）、陰陽轉子（1對）等。    螺桿機單臺產氣量一般為0.860m3/min，主電機功率為5.5kw355kw。    螺桿機目前是空壓機市場的主流，國內已經有大量的廠家能自主生產，在中小型用氣量的空壓站或單體設備配置中，占有主要地位。缺點是主機陰陽轉子磨損后產氣量衰減較大，加卸載越來越頻繁，能耗損失越來越大，機頭裝配精密度高、用戶現場無法修復等。  

7、0; 3、 滑片機簡介。      滑片機工作原理，如圖2所示，電機直接連接到主機內偏心安裝的轉子軸上，轉子上開有徑向滑槽，轉動時滑片沿徑向滑動，與定子形成密封腔。隨著轉子轉動，滑片與定子間的密封腔容積變化，將油氣混合物吸入和壓縮，經過油氣分離器后產生壓縮空氣。     滑片機主要運轉部件最少，僅有一個轉子和滑片。     產氣量一般由0.16440.860m3/min，主電機功率為1.5kw250kw。    滑片

8、機的優(yōu)點是滑片具有自補償性，壓縮容積和效率不會隨著使用時間增加而衰減，產氣量始終如一，具有顯著的節(jié)能效果，運行費用低，主機現場拆卸檢修非常方便，可維修性強，轉子轉速低，無滾動軸承而使用軸瓦，主機壽命長等。其缺點是制造技術和材質要求高，單機產氣量較小僅達44m3/min以下，國內還不能自主生產，只能組裝90kw以下機型，價格比螺桿機稍貴。    滑片機幾乎與螺桿機同時問世，起源于上世紀三十年代意大利一名叫瑪泰（Mattei）先生的艱苦奮斗。早期滑片機進入國內是在鋁行業(yè)，1981年隨著大型預焙陽極電解槽ECL多功能機組的進口而引入貴州鋁廠（當前叫中國鋁業(yè)股份有限公司貴

9、州分公司），19871988年購置的瑪泰C260型55kw滑片空壓機，至今還在多功能機組上承擔著主力機型的任務，運行良好。經過長期的工業(yè)實踐檢驗，瑪泰機被公認是最適于高溫、高氧化鋁粉塵、強磁場、振動、移動、氟化氫氣體腐蝕等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。因此，世界各知名鋁業(yè)均在使用瑪泰滑片機作為多功能機組配套設備，已經成為鋁行業(yè)的明星品牌。    隨著技術發(fā)展和國內節(jié)能減排力度的加大，在中小型空壓站建站和單機配置中，因其節(jié)能降耗效果顯著，有逐漸替代螺桿機的趨勢，目前在沿海發(fā)達城市的中小企業(yè)已經大量使用滑片機。     4、 離

10、心機簡介。    離心機的工作原理，如圖3的所示，電機直接驅動主動大齒輪，帶動錐狀的葉片（葉輪）高速旋轉（葉輪軸轉速可達40000rpm）將空氣向離心方向加速，從而產生壓力。一般需要經過三級壓縮葉輪加壓，才能產生0.40.8MPa的壓縮空氣。 離心機的結構復雜，運轉部件較多，有主動齒輪（1套）、一至三級葉輪（3套）、滾動軸承（8付）等，體積也較大。     單臺離心機的產氣量一般為26530m3/min，主電機功率為130kw4200kw。    離心機適于大型企業(yè)集中建站，投資巨大，運行費用昂

11、貴，國內沒有自主品牌，基本上都是國外品牌在中國建立合資企業(yè)進行組裝。    5、 渦旋機簡介。    渦旋機是由兩個雙函數方程型線的動、靜渦盤相互嚙合而成。在吸氣、壓縮、排氣工作過程中，靜盤固定在機架上，動盤由偏心軸驅動并由防自轉機構制約，圍繞靜盤基圓中心，作很小半徑的平面轉動。氣體通過空氣濾芯吸入靜盤的外圍，隨著偏心軸旋轉，氣體在動靜盤噬合所組合的若干個月牙形壓縮腔內被逐步壓縮，然后由靜盤中心部件的軸向孔連續(xù)排出。    渦旋機是近年來開發(fā)出來的最新型的空壓機，它與傳統(tǒng)空壓機相比，具有結構新穎

12、、體積小、重量輕、噪音低，輸氣平穩(wěn)連續(xù)，操作簡便， 維護費用少等一系列優(yōu)異的技術性能。其缺點是產氣量和裝機功率較小，一般在37kw以下，國內無組裝廠，價格昂貴，市場基本上處于培育狀態(tài)。    二、滑片空壓機與螺桿空壓機的性能對比。    1、滑片機與螺桿機工作原理及傳動效率。    滑片機的工作原理。如圖46所示.               &#

13、160;                                                 &#

14、160;        轉子在電機的帶動下旋轉，由轉子、定子、大小端蓋、滑片所構成的封閉腔的容積，隨著滑片滑出量的多少發(fā)生由小到大和由大到小的變化，油氣混合物在容積腔變大的時候吸入，變小的時候壓縮。隨著轉子的持續(xù)旋轉，從而完成空氣持續(xù)吸入和壓縮的過程。壓縮后的高溫油氣混合物經過油氣分離器，把氣體和油分開，潤滑油經過油冷卻器冷卻循環(huán)回到主機，氣體經風冷卻器冷卻后供出。    瑪泰滑片機的油分離器與機殼是連接在一體的，集成化加工技術確保外露管件少。進氣伺服閥也安裝在機頭上，安裝全閥是內置的，最小壓力

15、止回閥安裝在油分離器內，保證了集成度，整機體積和重量較螺桿機小。                                            

16、0;                                螺桿機的工作原理。    電機驅動軸電機軸頭上的齒輪，與陽轉子端頭上的被動齒輪形成傳動組合并將陽轉子的轉速提高約3000rpm，陽轉子與陰轉子相互嚙合對轉，隨著嚙合線的移動，陰陽轉子間隙逐漸變

17、小，中間的間隙就將油和空氣壓縮與輸送。壓縮后的油氣混合物經過分離、冷卻后，油循環(huán)回到主機，壓縮氣體送出。     圖8是螺桿機頭返廠大修后等待安裝的照片，圖中清楚地看到陽轉子上的齒輪和陰轉子軸上的滾動軸承。 傳動效率。滑片機的運轉部件最少，電機軸通過聯軸器直接驅動轉子，機械阻力和傳動效率比螺桿機要高很多。也因其轉子與電機軸直接連接，所以電機的轉速就是機頭轉子的轉速，比經過齒輪傳動增速的螺桿機轉子效率要高得多。    2、滑片式空壓機與螺桿式空壓機性能對比。序號對比項目機型瑪泰滑片機雙螺桿機1運轉部件數1（轉子）10

18、（陰陽轉子1對、齒輪1對、滾動軸承6付）2轉子運轉速度10001500rpm3000rpm3運動形式單一回轉，無軸向力，使用軸瓦支撐陰陽轉子相互嚙合，有較大的軸向推力，需要安裝軸向推力軸承及滾動軸承4軸承壽命使用軸瓦，可達10萬小時以上使用滾動軸承，一般為24萬小時。5軸承受力種類只受徑向力軸向力與徑向力均存在6故障率機殼為的機頭和控制管路集成制造，外露管件少，故障和泄漏少機頭內就裝配陰陽轉子，所有管路外部安裝和控制7進氣調節(jié)控制由機頭內置油路反饋對進氣伺服閥組自行控制，伺服閥開口可隨著出氣端用氣量大小自動調節(jié)。外置加卸載翻板閥的氣缸由電磁閥控制，要么打開、要么關閉，加卸載頻繁。8油耗低(55

19、KW油容積為24升)高(55KW油容積為40升)9主機裝配精密度裝配要求較低裝配精密度很高10現場維修主機在現場拆裝方便用戶現場無法拆裝機頭11產氣量穩(wěn)定性滑片具有補償性，容積效率始終如一，產氣量持續(xù)平穩(wěn)。適合24小時連續(xù)運轉陰陽轉子相互嚙合，一旦進灰或磨損，無法補償，產氣量隨著運行時間增長而衰減。適于間隙工作。12容污能力（抗灰塵的磨損性）容污能力較強，滑片與腔壁磨損后具有補償性陰陽轉子裝配精密度高，陰陽轉子磨損后間隙無補償性，容污能力差13抗振動偏心轉子由軸瓦支撐，具有較好的搞振性陰陽轉子需要齒輪傳動，有振動時對滾動軸承及陰陽轉子產生較大的沖擊，加劇陰陽轉子磨損14抗磁場干擾機頭為鋁合金材

20、料，抗磁場干擾能力高，強磁場環(huán)境下運轉平穩(wěn)機頭運轉部件較多，機頭為鋼材，抗磁場能力較弱。15主機壽命長達10小時以上（12年以上）一般為2到5年。    3、滑片機性能優(yōu)勢。     滑片機的容積效率始終如一，產氣量不隨運轉時間增加而減少。    容積效率是實際排氣量和理論排氣量的比值。螺桿機屬于速度型密封，通過轉子高速旋轉實現密封。但由于轉子間、轉子與殼體間有一定的間隙，對注油螺桿機來說，泄漏三角形是泄漏量最大的，在螺桿式壓縮機設計原理上它必然存在，而且無法被油有效密封。所以會產生一定的回流量導致容積效

21、率降低。同時，相互嚙合的陰、陽轉子運行一段時間后會有一定的磨損，回流量大導致容積效率下降。    滑片機屬于主動型密封?；谶\行時依靠離心力被甩出，而定子中噴入的潤滑油使滑片與定子之間產生了一層油膜，它主要起密封作用，防止氣體從高壓側向低壓側回流?；L時間運行后雖然會有一定的磨損，但滑片是主動甩向定子的，能自動補償，所以滑片式壓縮機容積效率始終如一。     滑片機的運轉效率高，節(jié)能效果顯著。氣量調節(jié)系統(tǒng)使用伺服閥，負荷可隨著出口用氣量的大小自動調節(jié)，這是螺桿機難以比擬的技術優(yōu)勢。    &

22、#160;滑片機的主機集成化制造，體積小重量輕。其油分離器與機殼是連接在一體的，集成化加工技術確保外露管件少。進氣伺服閥也安裝在機頭上，安裝全閥是內置的，最小壓力止回閥安裝在油分離器內，保證了集成度，整機體積和重量較螺桿機小。    螺桿機的油分離器與主機是分離的，期間靠管路連接，最小壓力止回閥及安全閥是外露安裝的，     滑片機的裝配精密度低，用戶在設備安裝現場維護檢修方便。    滑片機滑動軸瓦壽命長，主機耐用，容污性及抗腐蝕性均比螺桿機好。    三、瑪泰滑

23、片式空壓機的工業(yè)應用情況。    1、滑片式空壓機的生產商及組裝商。    國外有兩大產生商，分別是意大利瑪泰有限公司研發(fā)生產的瑪泰滑片式空壓機和康普艾公司生產的風霸系列滑片式空壓機。    2、 瑪泰滑片式空壓機的工業(yè)應用。    1981年隨著中國首條160kA大型預焙陽極電解槽引進，先進的鋁電解技術裝備同時引入中國。瑪泰滑片機作為法國的ECL電解多功能機組配套元件，進入中國貴州鋁廠，后在全國鋁行業(yè)大量使用，10多臺于19881992年購置的55kw瑪泰C260

24、型號滑片機至今仍在正常運行。    1992年開始，國內有銷售商開始銷售代理瑪泰滑片機，先后有江西瑪泰機電有限公司、安徽合肥馬泰機電有限公司、北京瑪泰機電有限公司、沈陽偉納通設備有限公司、沈陽艾爾壓縮機有限公司等。    在2000年左右，康普艾滑片機開始進入中國市場。康普艾公司的主要是生產螺桿機，其生產和研發(fā)的滑片機屬于小機型，單機裝機功率為55kw以下。    3、 瑪泰與康普艾滑片式空壓機技術性能參數對比。    結構對比。