螺桿式空氣壓縮機和活塞式空氣壓縮機使用體會

王春梅，孟憲超

兗礦集團北宿煤礦，山東 鄒城 273516

空氣壓縮機使用情況簡介：北宿煤礦空壓機房原有的五臺4L-20/8活塞式空氣壓縮機，是1975年建礦時投入使用的，隨著供氣距離的不斷延長和風(fēng)動設(shè)備使用量的不斷增加，已滿足不了用氣量需求，再加上設(shè)備型號較早，關(guān)鍵備件、備品缺乏；設(shè)備老化，故障率高等原因，自2002年起，我礦逐步對活塞式空氣壓縮機進行了更換，換成了由上海英格索蘭公司生產(chǎn)的ML160型螺桿式空氣壓縮機，供氣量28m3/min，冷卻方式為風(fēng)冷。通過這兩種類型的空壓機的使用，筆者有如下體會：

1 組成結(jié)構(gòu)不同

1）4L-20/8型活塞式空氣壓縮機是兩級、雙缸、復(fù)動、水冷、固定式空氣壓縮機。它主要由壓縮機構(gòu)、傳動機構(gòu)、潤滑機構(gòu)、冷卻機構(gòu)、調(diào)解機構(gòu)和安全保護裝置等部分組成。

壓氣流程是：自由空氣→濾風(fēng)器→減荷閥→一級吸氣閥→一級氣缸→一級排氣閥→中間冷卻器→二級吸氣閥→二級氣缸→二級排氣閥→后冷卻器→儲氣罐→使用處。

動力的傳動流程是：電動機→三角皮帶輪→曲軸→連桿→十字頭→活塞桿→活塞。

2）ML160型螺桿式空氣壓縮機主要由油分離器、油過濾器、空氣濾清器、前后冷卻器、主機、主電機、風(fēng)扇電機等部分組成。

壓氣流程式：外界空氣→進氣過濾器→進氣閥→主機→油分離器→冷卻器→儲氣罐→使用處。

動力的傳動流程是：電動機→主機。

從以上所列可以比較出：螺桿式空氣壓縮機比活塞式空氣壓縮機結(jié)構(gòu)更簡單、空氣壓縮過程更直接、動力傳動流程更直接。

2 冷卻介質(zhì)不同

1）4L-20/8型活塞式空氣壓縮機為水冷，在空壓機工作過程中要求必須有溫度合適的循環(huán)冷卻水對壓縮機進行冷卻。這樣，就必須有相應(yīng)的冷卻水循環(huán)管路、涼水塔、晾水池，這些設(shè)備一是需要占用一定面積敷設(shè)管路；二是晾水池安全性不高，要采取防止人員、物品落入池中的措施；

2）ML160型螺桿式空氣壓縮機采用的是風(fēng)冷，除了機身需占用一定空間外，無需其他附屬設(shè)施，占用面積比活塞式空氣壓縮機少。

3 有效容積

1）4L-20/8活塞式空氣壓縮機的做功是由曲軸連桿機構(gòu)帶動活塞在汽缸里往復(fù)運動來實現(xiàn)的，在活塞頂和氣缸的頂部與氣閥所構(gòu)成的壓縮氣室存在著為活塞頂與氣缸上端保留的安全距離所構(gòu)成的死區(qū)，這些空間在壓縮終了時殘留了一部分與排氣壓力相同的壓縮空氣。當(dāng)工作進入下一個循環(huán)，排氣閥關(guān)閉進氣閥打開吸氣時，這部分壓縮空氣膨脹并混入吸入的空氣中，參與下一個壓縮過程。因此，活塞式空氣壓縮機工作時，壓縮過程受壓的空氣存在著沿著活塞環(huán)與環(huán)槽和汽缸壁之間的間隙泄露的問題，還存在著不能完全排凈的壓縮空氣，這就導(dǎo)致空壓機所使用的有效容積降低。對于兩級壓縮的空氣壓縮機，空氣壓縮機先對空氣進行一級壓縮，被壓縮了的空氣又傳遞給一個高壓氣缸進行二級壓縮，兩級壓縮的殘余無效空間構(gòu)成空氣壓縮機的壓縮容積損失；

2）ML-160螺桿式空氣壓縮機的工作方式是單級連續(xù)的。主、從螺桿的溝槽在進入嚙合時，螺桿的齒占據(jù)了溝槽的空間，對充盈在溝槽里的空氣實施壓縮，完美的螺桿齒形以及螺桿副與螺桿式壓縮機殼體加工的精密度保證了它的壓縮過程的有效性。另外，在工作過程中噴入螺桿腔的超級冷卻劑在螺桿之間與機殼之間形成密封用的油膜，也有效地提高了它的容積效率。

4 功率比較

活塞式空氣壓縮機的機械摩擦損失在于活塞及活塞環(huán)與汽缸體在往復(fù)運動中的摩擦損耗、曲軸及連桿用的滑動軸承在運動中的摩擦損耗等；噴油螺桿在工作時主、從螺桿和螺桿與殼體之間不形成機械接觸摩擦。

5 噪聲比較

活塞式空氣壓縮機工作時，最大的噪聲源是壓縮氣缸的氣閥在壓縮空氣和復(fù)原彈簧的作用下交替開閉，將壓縮空氣和外界空氣壓入氣缸或送出氣缸時產(chǎn)生的爆發(fā)聲和嘯叫聲。其次，曲柄連桿機構(gòu)在吸氣過程由曲柄帶動連桿、活塞下行，而壓縮過程則壓縮空氣阻止活塞、連桿和曲柄的上行，兩個過程活塞連桿機構(gòu)的受力完全相反。在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，由于連接間隙的存在，在慣性力和氣體壓力的作用下就會產(chǎn)生沖擊噪聲。

螺桿式空氣壓縮機工作時，在螺桿壓縮機上的排氣噪聲是連續(xù)的氣動高頻噪聲，主機是套在金屬制造的油氣筒里，大大衰減了噪聲的輻射強度，再者它的機身也帶有噪聲消減裝置。

6 機體振動

往復(fù)式空氣壓縮機工作時，曲柄連桿機構(gòu)不平衡的往復(fù)慣性力和氣缸布置產(chǎn)生的不均衡負載形成軸系扭振，并造成壓縮機工作時劇烈振動。

螺桿式空氣壓縮機工作時壓縮機螺桿及相關(guān)零部件沒有移動，加之用于驅(qū)動空氣壓縮機的電動機有切實的動平衡保證，所以振動要結(jié)構(gòu)小于活塞式空氣壓縮機。

7 排氣溫度

活塞式空氣壓縮機的氣缸是風(fēng)冷的，在壓縮機工作幾個循環(huán)后，各個汽缸體的溫度已經(jīng)高達100℃以上，吸進來的外界空氣進入氣缸就被加熱。

螺桿式空氣壓縮機對空氣的壓縮過程中，由于采取了噴油潤滑，較低溫度的潤滑油與壓縮空氣混合降低了壓縮空氣的終了溫度。油氣混合物在經(jīng)過油分離器處理后，除凈了油的空氣和流回底殼油池的超級冷卻劑再分別進入各自的冷卻器，與外界的冷空氣進行熱交換，冷卻后的超級冷卻劑進入壓縮機參與再循環(huán)。

由于冷卻方式不同，螺桿式空氣壓縮機的排氣溫度要比活塞式低得多。

8 故障處理

活塞式空氣壓縮機出現(xiàn)故障，維護者可以從聲音、轉(zhuǎn)動、溫度、器件磨損等方面進行人為判斷，在很大程度上和維修人員水平有關(guān)系；而螺桿型空氣壓縮機自身存在超溫報警、故障提示、空氣濾清器、油過濾器使用狀況列表等系統(tǒng)自帶保護系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)故障，控制面板會有相應(yīng)故障提示，維護人員可根據(jù)提示進行處理，大大提高了故障處理的準(zhǔn)確率，節(jié)省了故障處理時間。

[1]空氣壓縮機司機[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[2]礦井通風(fēng)、排水及壓風(fēng)設(shè)備[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.