剖析角度式工藝用壓縮機(jī)十四例（一）

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剖析角度式工藝用壓縮機(jī)十四例（一）

本文薈萃了工藝用角度式往復(fù)活塞壓縮機(jī)范疇內(nèi)，堪稱經(jīng)典之作的國內(nèi)外實(shí)際產(chǎn)品，且仍極富現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。其剖視圖不吝給出的無聲卻邃密之技術(shù)內(nèi)涵，恐好過筆者之剖析矣!十四例中，不乏設(shè)策略劃全面周到、設(shè)計(jì)理念先進(jìn)合理、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)高招迭出、制作工藝性與可維護(hù)性俱佳、技術(shù)參數(shù)及選用材質(zhì)適合國情廠情者，大可師從之。但是，也有雖不失為往復(fù)活塞壓縮機(jī)發(fā)展史上的極致碑記，例如功率450kW級W型、功率730kW級扇型，卻因維護(hù)性、穩(wěn)定性等因素，不一定適合己方狀況?？傊?，以實(shí)事求是的客觀心態(tài)，具體分析，批判性地吸收并應(yīng)用，方能開卷有益。

角度式工藝用壓縮機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)高度緊湊、密集，一致流量、壓力參數(shù)時機(jī)組的體積最小，占地面積最少，所需廠房不高，附屬設(shè)備可都布置在機(jī)身或曲軸箱底面以上的位置，無需兩層樓廠房。當(dāng)然，為改善其維修的易近性，有時尚需設(shè)有操作用扶梯和平臺。角度式工藝用壓縮機(jī)，以V型、L型、W型居多。其各列之間的空間，一般得到充分利用，布置有級間冷卻器、緩沖器、氣液分開器、儀表——操作盤等。這樣布置附屬設(shè)備，各級間的各種管路必然繁雜，但因這都是在地坪以上高度實(shí)施的，故可大大簡化廠房的基建和管道工程。其所得遠(yuǎn)大于所失。

出于適合較大容量和減少氣體外泄的考慮，角度式工藝用壓縮機(jī)采取有十字頭、雙作用且活塞桿以填料密封的居多。

近年出現(xiàn)了角度式、無十字頭、單作用、工藝用中小型壓縮機(jī)的曲軸箱連通一級吸氣管路，能承受并密封高達(dá)1.6MPa～2.0MPa氣壓的設(shè)計(jì)。這樣，盡管提高了對曲軸箱設(shè)計(jì)、鑄造材質(zhì)與工藝及氣密性的要求，卻換得了大大簡化結(jié)構(gòu)(無十字頭)、減小外形尺寸、減少級間氣體內(nèi)泄、杜絕氣體外泄的巨大好處。

國內(nèi)外眾多實(shí)機(jī)的制造與運(yùn)行業(yè)績，雄辯地證明白：在功率315kW級以下范疇、低中高壓的廣闊領(lǐng)域里，角度式較其它結(jié)構(gòu)型式壓縮機(jī)，兼具多方面優(yōu)勢且兼收多重實(shí)效。諸如：壓縮機(jī)組的集成化程度最高，占地面積最小，便于制造且成本最低，安裝就位最簡便，大大簡化壓縮車間廠房基建與管道工程，甚至可以因以橇裝機(jī)組方式露天運(yùn)行而無需廠房，零部件通用化程度最高，維護(hù)簡便，吊裝簡單，運(yùn)輸成本最低。而由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的，曲軸箱更便于承受并密封高達(dá)2MPa氣壓壓縮介質(zhì)的優(yōu)異特性，杜絕了氣體外泄漏。顯然，其環(huán)保效應(yīng)極好，安全性上佳，明顯儉約資源、能源。角度式壓縮機(jī)的這一突出優(yōu)點(diǎn)，為其它結(jié)構(gòu)型式的往復(fù)活塞壓縮機(jī)所難以企及。1.經(jīng)典的緊湊式L型四級壓縮機(jī)

該L型四級空氣壓縮機(jī)，由德國原德馬格(DEMAG)公司研發(fā)，系增壓壓縮機(jī)，吸氣壓力0.588MPa，排氣壓力21.673MPa，供氣量1080Nm3/h，轉(zhuǎn)速485r/min，行程200mm，軸功率248HP，亦可壓縮氮?dú)?。http://.

級在列中的分布：立列為單作用Ⅲ級氣缸Φ75——平衡段——單作用Ⅰ級氣缸Φ245，臥列為單作用第Ⅳ級氣缸Φ50——平衡段——單作用Ⅱ氣缸Φ165。

第Ⅰ及第Ⅱ級氣缸為灰鑄鐵，第Ⅲ及第Ⅳ級氣缸為鍛鋼并壓有干式氣缸套。臥列之二級缸端部設(shè)置搖擺支承。

單獨(dú)鑄制的十字頭滑導(dǎo)，具有帶走十字頭摩擦熱的冷卻水套?；瑢?dǎo)自成一件，就化小了機(jī)身的尺寸，機(jī)身結(jié)構(gòu)亦獲簡化;同時，和十字頭摩擦的承壓面鑄造缺陷報(bào)廢率陡降。裝有油霧捕集網(wǎng)的呼吸器設(shè)在離濃油霧區(qū)稍遠(yuǎn)的立列滑導(dǎo)處，有助于抑制傳動機(jī)構(gòu)潤滑油霧的逸出。

強(qiáng)力曲軸由一只單列滾柱軸承和一只可調(diào)心的雙列球面滾子軸承(動力輸入端)支承。厚寬的平衡重由螺栓徑向固緊，它使壓縮機(jī)的一階往復(fù)慣性力幾近完全平衡。曲軸的非動力輸入端軸頭，驅(qū)動氣缸潤滑用注油器以及傳動機(jī)構(gòu)潤滑油泵。曲軸在近動力輸入端的曲柄至主軸頸段設(shè)計(jì)成漸縮錐臺形(另一端雷同)，從而摒棄了階梯軸方案，更進(jìn)一步加強(qiáng)了曲軸剛性。曲軸通過脹緊套和飛輪聯(lián)接，并由異步電動機(jī)直聯(lián)驅(qū)動。

冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)匠心獨(dú)具。無需設(shè)置諸多暴露的水管，各級氣缸的冷卻水套、十字頭滑導(dǎo)的冷卻水套、潤滑油池蛇形冷卻盤管都巧妙地串接成通暢的水系。這除了在各級氣缸體上鉆出水路通孔外，還需在十字頭滑導(dǎo)水套處鉆孔，并輔以個別內(nèi)置管接頭。

各級冷卻器的布置，不僅充分利用了立、臥列之間寬大的空間，更最大限度地免除了外露的氣管路。一級氣缸排氣口法蘭(右向)聯(lián)接一級冷卻器入口。一級冷卻器由上、下疊置的兩只列管式冷卻器串聯(lián)而成。一級冷卻器排氣管向下后左接二級氣缸吸氣口法蘭。支承在曲http://.

軸箱凸肩和二級氣缸端部的碩大焊接水箱，內(nèi)置第Ⅱ～Ⅳ級蛇形冷卻盤管。第Ⅱ～Ⅳ級冷卻器后，均設(shè)氣瓶式液氣分開器。輕型操作扶梯斜搭在第Ⅰ級冷卻器頂部。

掛有巴氏合金的十字頭以螺紋和活塞桿緊固。第Ⅲ、Ⅳ級活塞皆為組合式。鍛鋼連桿為圓截面。第Ⅲ、Ⅳ級吸、排氣閥皆單獨(dú)布置而未采取同心組合氣閥方案，有助于降低閥隙流速，減少功率消耗，以及排氣對進(jìn)氣的加熱。

2.獨(dú)聯(lián)體工藝用L型302BΠ—5/70型中壓空壓機(jī)組

302ΒΠ—5/70，是在302ΒΠ—10/8型動力用空壓機(jī)組的傳動件基礎(chǔ)上變型而得。其吸氣絕對壓力0.099MPa～0.102MPa，排氣絕對壓力6.865MPa，容積流量5m3/min，軸功率64kW，活塞行程125mm，轉(zhuǎn)速735r/min，四級壓縮。

立列為Ⅰ—平—Ⅲ級，臥列為Ⅱ—平—Ⅳ級，各級氣缸直徑為320/180/95/65mm。驅(qū)動用法蘭電動機(jī)額定功率75kW。

Ⅰ級活塞為焊接結(jié)構(gòu)。Ⅲ級活塞采用下部陰螺紋旋入活塞桿上部陽螺紋的設(shè)計(jì)，從而完成了Ⅰ—平—Ⅲ級活塞組件的固結(jié)。冷卻水套使各必要部位都獲得良好的冷卻。曲軸的旋轉(zhuǎn)方向，顯然是把臥列十字頭向下壓。

強(qiáng)剛性機(jī)身具有多重功能。首先，提供了Ⅰ級冷卻器殼體的作用，同時使Ⅰ級排氣在灰鑄鐵機(jī)身罩殼內(nèi)，通過Ⅰ級冷卻器后流入Ⅱ級氣缸吸氣氣套。有必要指出，鑄鐵材質(zhì)屏蔽氣流噪聲的作用，優(yōu)于鋼板。其次，提供了配套低壓異步法蘭電動機(jī)定子與機(jī)身穩(wěn)固聯(lián)接的充分條件。法蘭電動機(jī)這種驅(qū)動方式，決定了機(jī)身承受“傾覆力矩〞，而不外傳至橇座或混凝土基礎(chǔ)上。第三，將兩列氣缸及傳動部件組合在一起，實(shí)現(xiàn)了一般的機(jī)身之尋常功能。第四，提供了近法蘭電動機(jī)側(cè)的壓縮機(jī)主軸承承載力強(qiáng)的充分條件。法蘭電動機(jī)自身沒有獨(dú)立軸承，其轉(zhuǎn)子懸臂支撐于曲軸的外伸段。http://.

法蘭電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)這樣的機(jī)組結(jié)構(gòu)，造成了壓縮介質(zhì)難免和電動機(jī)方的強(qiáng)電部件親近接觸。因此，法蘭電動機(jī)驅(qū)動最適于空氣壓縮機(jī)，且系中小功率范疇，并使得機(jī)組的緊湊程度達(dá)到極致。

法蘭電動機(jī)的傳動效率達(dá)到100%，和皮帶傳動、聯(lián)軸器直聯(lián)傳動相比，皆明顯節(jié)能，有效地降低了節(jié)能認(rèn)證標(biāo)識考核的“機(jī)組輸入比功率〞。

法蘭電動機(jī)的驅(qū)動方式，既消除了常規(guī)電動機(jī)固有的兩只軸承的機(jī)械損失，又消除了常規(guī)直聯(lián)傳動必然存在的因電動機(jī)軸/空壓機(jī)軸對中欠精準(zhǔn)，而產(chǎn)生的附加功率損失。為避免運(yùn)轉(zhuǎn)時刮蹭和獲得電動機(jī)的高效率，法蘭電動機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙，要求間隙小而且均勻。這就首先要從設(shè)計(jì)上確保定子、轉(zhuǎn)子的強(qiáng)剛性，再嚴(yán)格管控機(jī)械加工各環(huán)節(jié)。至于法蘭電動機(jī)的裝配、定位，自當(dāng)高度精準(zhǔn)，提防有加。當(dāng)下，中等功率PET吹瓶用氣缸無油潤滑空壓機(jī)組中，法蘭電動機(jī)轉(zhuǎn)子、定子間的氣隙值，國際領(lǐng)先水準(zhǔn)為0.5mm!法蘭電動機(jī)是異步電動機(jī)，其軸向流入環(huán)境空氣，徑向排出熱風(fēng)。至于法蘭電動機(jī)的防護(hù)等級，國內(nèi)外皆是IP23。此防護(hù)等級，自當(dāng)和法蘭電動機(jī)驅(qū)動之空壓機(jī)組運(yùn)行環(huán)境相適應(yīng)。

顯而易見，空壓機(jī)轉(zhuǎn)速較高時，其曲軸動力輸入段上懸臂安裝的法蘭電動機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量能夠較輕，利于控制實(shí)際氣隙。眾多實(shí)機(jī)證明，法蘭電動機(jī)驅(qū)動之空壓機(jī)轉(zhuǎn)速，多取8極電動機(jī)之異步轉(zhuǎn)速，即735r/min左右。有采用6極電動機(jī)異步轉(zhuǎn)速的，而尚未見取10極電動機(jī)異步轉(zhuǎn)速者。

3.德國比澤爾公司半封閉制冷壓縮機(jī)

半封閉式制冷壓縮機(jī)的機(jī)體和電動機(jī)外殼連成一體，電機(jī)轉(zhuǎn)子直接裝在曲軸的懸臂部位，不需要軸封和聯(lián)軸器，因此結(jié)構(gòu)更緊湊，密封性好。吸入氣體流過電機(jī)冷卻了繞組，從而提高了電機(jī)的出力。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和開啟式相仿，除曲軸、機(jī)體外，零部件通用，但潤滑油泵必需正、反轉(zhuǎn)均可正常供油。同時要防止吸氣帶回的潤滑油因壓差而滯留在電機(jī)腔內(nèi)。由于電機(jī)繞組和制冷劑直接接觸，因此，僅適用于氟利昂制冷系統(tǒng)，并對電機(jī)的絕緣層和系統(tǒng)的清潔、枯燥提出較高的要求。

如圖3所示，德國比澤爾公司的半封閉制冷壓縮機(jī)適用于多種制冷工質(zhì)：R22、R134a(用特別Ester潤滑油)、R502和R12。供空調(diào)、中溫柔低溫冷卻之用。采用了特別高效閥板，特別抗磨損傳動部件，以及加大鐵芯的電動機(jī)。http://.

4.原XX壓縮機(jī)廠VF—1.25/200型簡移式空氣壓縮機(jī)組(圖4)

此機(jī)組由高度緊湊的風(fēng)冷式高壓空壓機(jī)、電動機(jī)、壓縮空氣枯燥器和簡易走行機(jī)構(gòu)組成，機(jī)組便捷(僅1t)，主要供壓縮空氣充瓶用。該機(jī)容積流量1.25m3/min，最高排氣壓力19.6MPa，含風(fēng)扇之軸功率27kW。

單曲拐V型、氣缸中心線75o夾角布置和兩列均采用級差式筒形活塞，為慣性力平衡、列的氣體力平衡和結(jié)構(gòu)的緊湊，提供了理想的前提條件，故轉(zhuǎn)速得以高達(dá)1470r