趙麗娜 張豪豪 高志粉 韓甜甜

摘要：空氣壓縮機(jī)是空分裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，它既是空分裝置生產(chǎn)過程的動力源，又是空氣分離產(chǎn)品生產(chǎn)成本的主要發(fā)生處，因此，在整個空分生產(chǎn)過程中它占有舉足輕重的地位。根據(jù)極端工況確定空壓機(jī)能力，并對空壓機(jī)不同型式組合作能耗成本分析，具有一定的工程應(yīng)用指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：空分裝置；空氣壓縮機(jī)；工作原理；性能特點；比較與選型

1空壓機(jī)結(jié)構(gòu)原理螺桿

空壓機(jī)是由一對相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子在機(jī)體內(nèi)做相對高速旋轉(zhuǎn)運動使陰陽轉(zhuǎn)子齒槽和機(jī)體之間形成的呈“V”字形的一對齒間容積隨轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)不斷產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線方向由吸入端輸送至輸出端，實現(xiàn)螺桿空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過程。

2空壓機(jī)的分類

由于利益等方面的原因，配套的空壓機(jī)不一定完全都很適用（這方面許多單位都有體會），并且基本上全采用活塞式空壓機(jī)。過去那種采用小空分機(jī)組（產(chǎn)氣量幾百立方米），分散供氣的模式如今已被中、大型空分機(jī)組（產(chǎn)氣量上千或上萬立方米）集中供氣的模式所取代。許多單位在定購空分裝置時不再采用“套餐式”，而改用“點菜式”，空壓機(jī)的配置方式也告別了活塞機(jī)一統(tǒng)天下的局面，許多用戶單位開始對螺桿機(jī)和離心機(jī)產(chǎn)生了興趣，有些單位對此已進(jìn)行了嘗試。鑒于空壓機(jī)在整個空分裝置中的重要作用，倘若選型不當(dāng)將會給空分生產(chǎn)帶來許多后遺癥。

各種機(jī)型的工作原理、特點及比較鑒于空分裝置中所配的空壓機(jī)基本上都是活塞機(jī)、離心機(jī)、螺桿機(jī)，下面對這三種機(jī)型進(jìn)行介紹和比較。

2.1按工作原理分

2.2按排氣壓力分

2.3按排氣量分

3工作原理與特點

3.1活塞機(jī)

活塞機(jī)的工作原理是將單位氣體所占據(jù)的容積縮小，使氣體的比容下降，壓力憋高。其工作過程為：回程膨脹—吸氣—壓縮—排氣四個階段。活塞機(jī)是最常見和最傳統(tǒng)的機(jī)型，其排氣壓力寬，可以滿足高、中、低壓的供氣，甚至在超高壓的條件下也能穩(wěn)定運行，這是離心機(jī)和螺桿機(jī)無法做到的。但活塞機(jī)的排氣量主要適用于中、小范圍內(nèi)的供氣，另外對于<1m3/min的微型供氣，活塞機(jī)更能發(fā)揮長處。

3.2離心機(jī)

該機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，使流經(jīng)葉輪的氣體受到慣性力的作用而產(chǎn)生壓力，同時獲得速度，經(jīng)葉輪、擴(kuò)壓器等擴(kuò)張通道提高靜壓的方式達(dá)到氣體壓縮升壓的目的。由于受到加工工藝的限制，葉輪不能做得太小，因而離心機(jī)一般僅適用于中、大排氣量的使用范圍。該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、無振動、運行平穩(wěn)。但是，工作中若調(diào)節(jié)不當(dāng)，排氣壓力突然升高以及轉(zhuǎn)速的變化等均會引起機(jī)器特性曲線的變化而使機(jī)器產(chǎn)生喘振。

3.3螺桿機(jī)

該機(jī)是通過螺桿之間的齒形嚙合而將氣體擠壓出去。由于螺桿機(jī)中只有轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，而這些轉(zhuǎn)子可以調(diào)節(jié)平衡到某一程度，使壓縮機(jī)很少振動，而對于活塞機(jī)來講則很難做到。另外，螺桿機(jī)沒有氣閥、填料、活塞環(huán)等往復(fù)易損件，因此，工作可靠，運轉(zhuǎn)率高，其大修周期與活塞機(jī)相比要長得多，但螺桿機(jī)的有些檢修項目根本無法在現(xiàn)場進(jìn)行，另外它對油質(zhì)要求較高。

4三種機(jī)型各個方面的特性比較

對于高壓供氣的唯一選擇是活塞式壓縮機(jī)；對于大排氣量的唯一選擇是離心式壓縮機(jī)；對于排氣壓力要求不是過高，而排氣量要求又不是太大的情況下，選擇壓縮機(jī)時，則要結(jié)合工藝要求、邊界條件、人員素質(zhì)、資金狀況等因素綜合考慮。對裝配水平上檔次的，自動化程度高的空分裝置，且資金充足而人力較緊的用戶單位可優(yōu)先考慮選用離心式壓縮機(jī)。反之，當(dāng)空分裝置裝配水平要求不高，且資金較緊，但勞動力寬裕時，選用傳統(tǒng)的活塞式壓縮機(jī)，是明智之舉。

需要強(qiáng)調(diào)的是，離心機(jī)的供氣量與氣體密度相關(guān)，所以在選擇離心機(jī)時，要特別考慮到冬、夏之間的溫度差異，購機(jī)時適當(dāng)考慮將離心機(jī)的產(chǎn)氣量放寬裕些，以補(bǔ)償夏季供氣量不足。對螺桿機(jī)而言，主要適用于PSA制氮和空壓站的動力供氣。

另外，對用戶而言，安全可靠性對決定能否選用某種機(jī)型是一個關(guān)鍵條件，這又取決于預(yù)見一些典型設(shè)備故障發(fā)生的范圍和出現(xiàn)的機(jī)率以及它們能否在現(xiàn)場解決。對于一般性的故障，通常均不會因短期停機(jī)而給整個空分系統(tǒng)帶來過多不便，如果發(fā)生破壞性故障，如關(guān)鍵部件損傷，對活塞機(jī)來說可在現(xiàn)場進(jìn)行修理，通常是更換某些關(guān)鍵部件，如：連桿、活塞、襯套、十字頭等。而離心機(jī)或螺桿機(jī)的修復(fù)，有些工作則無法現(xiàn)場進(jìn)行，這是個棘手的問題。因為有些備件如：離心機(jī)、螺桿機(jī)的轉(zhuǎn)子等，其價格昂貴，在整套機(jī)組中所占的金額比例很大，資金占用量高，通常所有用戶單位都不做儲備。相對而言，活塞機(jī)的備件價格要低的多，儲備起來方便，因此，使用起來靈活性更大些。

5結(jié)束語

據(jù)了解，近年來山東某甲、乙兩單位均因空分裝置配套的空壓機(jī)不盡合理而走了很大的彎路，投產(chǎn)后又被迫重新更換空壓機(jī)，由此帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失?？梢娺x擇理想的空壓機(jī)既要考慮產(chǎn)品質(zhì)量、性能指標(biāo)的安全可靠、操作方便、易于安裝維修、價格低廉等，更要考慮系統(tǒng)的運行工況、該投資在項目中所處的地位價值以及其它因素。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：龍蟒佰利聯(lián)集團(tuán)股份有限公司）