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什么是高压空压机

高压空压机是将自由状态下的空气,压缩至表压为10MPa(兆帕)以上的压缩空气的机器,流经机组中的分离器与过滤器后,脱除了含在高压空气中的水、油份和杂质,使排出的气体清洁无味,气体质量符合GB18435-2001《潜水呼吸气体》标准,是值得信赖、安全可靠的呼吸空气和高压气源供给系统。

高压空压机的结构与工作流程:

高压空压机组主要由压缩机主机,驱动机(电动机),级间冷却器,压缩空气分离、净化等处理装置,以及压力显示、调控和安全装置所组成。下图是它的工作流程。当驱动机通过三角皮带驱动压缩机工作时,自由状态的空气经过进气滤清器被吸至一级气缸(I)内,压缩至一定压力,排出至一、二级间冷却器和分离器内,经冷却和油气分离后进入二级气缸(Ⅱ),被进一步压缩至更高压力后排出至二、三级间冷却器和分离器进行冷却和滤去压缩空气中的油与冷凝液,再进入三级汽缸(Ⅲ)压缩至最终所需压力,之后进入分离器过滤净化器进一步除去压缩空气中的油、冷凝液和油蒸汽,从而获得冷却、洁净无味的高压空气充入合格的高压钢瓶内提供使用。从各级气缸后的分离器中被分离和滤去的油与冷凝液,通过排污阀定期排出机外或收集在污物罐内。在压缩机工作流程中还设有压力显示、调控和超压保护装置。

高压空压机的压缩主机:

压缩机主机系三级压缩、V型结构型式,由曲轴箱、曲轴、连杆、活塞、气缸及气阀等基本零件所组成。曲轴箱由铝合金铸造;曲轴为单曲拐结构;连杆系整体式;活塞结构为级差式,其中一、二级为整体式,一、三级为组合式;一级和二级活塞上装有活塞环,三级活塞上不装活塞环,与气缸之间采用迷宫槽密封;一、二级气缸和一、三级气缸均为整体式,采用优质铸铁铸造,外部铸有散热片,气阀系环状阀结构。
压缩机主机由电动机通过三角皮带驱动,主机皮带轮上装有大风量冷却风扇,对压缩机外表和各发热部件进行强制冷却。压缩机采用飞溅润滑,它借助于安装在连杆大端上的打油针,在曲轴旋转时激溅曲轴箱内油面所造成的油滴、油雾,使各摩擦机件得到充分润滑。本机的润滑用油推荐N100、N150往复压缩机油(GB12691-1990),在使用环境低于5℃时,可选用N68往复压缩机机油(GB12691-1990)。不同牌号的润滑油不能混合使用。

高压空压机的工作原理:

空气压缩机有很多种类,不同种类的工作原理不同。三种主要类型压缩机的工作原理如下:

一、活塞式压缩机的工作原理

活塞式压缩机属於最早的压缩机设计之一, 但它仍然是最通用和 非常高效的一种压缩机。活塞式压缩机通过连杆和曲轴使活塞在气缸内向前运动。 如果 只用活塞的一侧进行压缩,则称为单动式。 如果活塞的上、下两侧都用,则称为双动式。
活塞式压缩机的用途非常广泛。 它可以压缩空气,也可以压缩气体,几乎不需要作任何改动。 活塞式压缩机是唯一一种能够将空气和气体压缩至高压,以适合 诸如呼吸空气压缩机 等用途的设计。 活塞式压缩机的配置可包括从 适用於低压/小容量用途的单缸配置,到能压缩至非常高压力的多级配置。 在多级压缩机中, 空气被分级压缩,逐级增大压力。

压缩能力: 一些牌子的压缩机系列的功率范围为 0.75 kW 至 420 kW (1hp 至 563hp),所产生的工作压力为 1.5 bar 至 414 bar (21 至 6004psi)。 其典型用途是: 气体压缩(CNG、氮气、惰性气体、填埋气体) 高压空气(水中呼吸器钢瓶的呼吸用空气、地震勘察、气动回路等) PET 吹瓶、发动机起动、工业。

二、旋转螺杆式 空气压缩机的工作原理

螺杆式 空气压缩机属於容积式压缩机,其活塞采用螺杆的形式; 这是现今使用的最主要压缩机类型。 螺杆压缩元件的主要部件是凸形转子和凹形转子, 这两个转子相互靠近移动,使它们之间及腔内的体积逐渐减小。 螺杆式的压力比取决於螺杆的长度和 外形以及排气口的形状。 螺杆元件没有装备任何阀门,不存在产生不平衡的机械力。
因此可以在 高的轴速下工作,而且可以兼顾大流量和小的外部尺寸 压缩能力: 旋转螺杆式压缩机系列的功率范围为 4 kW 至 250 kW (5 至 535 hp), 所产生的工作压力为 5 bar 至 13 bar (72 至 188 psi)。 其典型用途是: 食品、饮料、酿造 军事、航天、汽车 工业、电子、制造、石化 医疗、 医院、制药 仪表空气。

三、旋转滑片式 空气压缩机的工作原理

滑片式压缩机采用传统的、已经得到验证的技术, 以非常低的速度(1450rpm)直接进行驱动,具有无与伦比的的可靠性。 转子是唯一连续运行的部件, 上面有若干个沿长度方向切割的槽, 其中插有可在油膜上滑动的滑片。 转子在气缸的定子中旋转。在旋转期间, 离心力将滑片从槽中甩出,形成一个个单独的 压缩室。旋转使压缩室的体积不断减小,空气压力不断增大。 通过注入加压油来控制压缩产生的热量。 高压空气从排气口排出,其中残留的油通过最终的油分离器予以清除。

高压空压机的优势:

通常功率在250kW以上的空压机用户往往都会选择高压电源驱动,特别是多台空压机的供气系统选择比例更高。高压电源空压机采用的电压有3kV、6kV、10kV等,3kV电压国内很少用,它是美国、日本等国家的高压电源标准,通常为进口设备引进时采用(比如上海宝钢),国内空压机常用高压电源电压是6kV与10kV。

为什么高压电源空压机主电机绝大多数采用高压电源而不采用常用的380v电源?先来看看高压电源空压机采用高压电源驱动有何好处?我们知道电动机的启动瞬间电流是其额定电流的5-8倍,例如一台25OkW电动机在380V电压下启动,其额定电流为450A,启动倍数若为7,则启动电流450*7=3150A。如此大的电流对电网冲击非常大,对用户的电网质量就有很大危害,另外,连接到高压电机的导线电压损失也会很大。假设电动机导线阻抗为0.02Ω,在电源电压380V时,则启动瞬间电源电压损失为0.02*3150=63V,此时电网电压到电动机接线端仅剩317V,电动机处在低电压状态下启动,致使电流增加,造成电动机温度升高,长期如此会造成电动机绝缘老化至损坏。电机功率是电压和电流的乘积之比,380V电机功率增大到一定程度,大电流会使导线允许的承载能力受到限制,很难做成大功率,为此大功率电机采用高压电源来驱动自然就成为最佳的选择。

当然,380V大功率电动机的启动方式不会采用直接启动,在空压机行业通常采用星三角启动、软起动器启动、变频启动等方式。变频器是通过改变频率与电压来启动的,U/F之比是常数,为此磁通基本恒定,启动力矩较大,所以启动电流小,当然变频器还有节能、恒压供气的优点。软起动器通过晶闸管的导通角来改变启动电压(电压的调节是无极的),即用一种降压启动方式来减低电动机的启动电流。星三角是最简单的降压启动,通过三只接触器的转换来实现,启动时电压220V,启动后运行电压380V。空压机启动时不是真正的空载状态,进气阀上有个微孔,它要建立一个初压力,至少要提供给加载时进气阀的气缸能量,所以要比空载电流大一些。为此软起动器的启动电流倍数大约在2.5倍(450×2.5=1125A),星三角启动电流大约在3.5倍(450×3.5=1575A),可见实际启动电流还是不小,对电网还存有一定的影响。

高压空压机的安装:

在压缩机安装中,必须保障轴承与曲轴油路清洁,在紧固曲轴堵油螺塞与平衡铁锁紧装置的过程中,让轴承与轴瓦钢壳紧密粘合,并且没有哑声与脱壳的现象;轴瓦座与轴瓦背面紧密贴 合的同时,让接触面积适中都在70%以上;为了满足轴向间隙、主轴径向与轴瓦之间的技术规定,对于开式后壁轴颈与下瓦接触弧面必须大于900,接触面积在接触弧面的70%以上。对于四开式轴瓦,侧瓦、下瓦、轴颈接触面积必须在瓦面积的70%以上。对于大头瓦,一般不采刮磨的方式;对于链接十字头销与小头衬 套的面积必须高于小头面积的70%以上。在曲柄与大头瓦径向间隙中,必须根据设备文件进行设计安装;对于十字头销与小头衬套之间的间隙必须满足技术规定; 对于螺母与螺栓,则根据技术文件相关要求,将力矩拧紧。在这过程中,需要注意的是:滑道与十字头滑履的接触面积必须大于相关面积的60%以上;对于滑道与 十字头滑履间的间隙,在不同的行程位置,都必须以技术文件为标准,将机身与平衡压缩机进行对称运动。因此,在安装过程中,必须以制造商标号为基准,根据安 装要求进行精细化安装,从源头上避免安装错误对活塞轴心以及滑道轴心造成的影响。在锁紧设施以及十字头螺栓中,在安装中必须锁牢、拧紧。

在安装填料中,必须对气孔、水孔、油道进行清洗,在保障通畅度的同时,从根本上避免填料盒端面与环端面之间的接触面积始终在70%以上,填料、刮油器以及活 塞杆接触面积始终在组环面积的70%以上。在油器安装中,刮油的刃口绝对不能出现任何倒圆;当填料与刮油器安装完毕后,必须将不同间隙的设备文件控制在对应的标准内。

高压空压机的注意事项:

整个运行过程在无负荷运行时,必须先将各级排气阀、吸气阀拆下,当压缩机启动后,应该立即停止运作,检查各个部位是否存在不良反应,然后再次 运转5min、30min或者4到8个小时,在运转前,都必须认真检查压缩机润滑情况;并且运转中的高温、油压以及摩擦部位的压缩机润滑状况都必须正常工 作,并且运转中没有任何不良反应,没有松动现象。在压缩机空气负荷运转中,也必须先安装空气滤清器,对起动压缩机进行吹洗。从整个吹洗过程开始,应该采用 逐级联通的方式,直到整个空气干净洁净为止,但是每级吹洗时间都必须在半个小时以上;各级压力根据相关规定进行,对于没有规定的状况,一般按照1.5到2 公斤每平方厘米的方式进行。当吹洗完毕后,应该立即拆下排气阀、吸气阀,在检查没有任何损坏的环境下放置到对应的位置。当升压运转到额定压力的四分之一时 运转1个小时。在升压与压缩机运转中,必须没有任何不良反应,才能逐步提高压力,直到达到标准。而压缩介质一般不是压缩机,而是利用空气进行运转,并且最 高的排气压力满足设备要求,没有规定时,也必须控制在250公斤每平方厘米。

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