巫亮云

（廣西華磊新材料有限公司動(dòng)力廠，廣西 平果 531499）

空氣壓縮機(jī)，簡(jiǎn)稱為空壓機(jī)，其主要將所處環(huán)境之中的空氣作為原料，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的機(jī)械能向氣體壓力能的轉(zhuǎn)換，從而滿足生產(chǎn)工藝全過(guò)程之中所需要的壓力。壓縮機(jī)的種類十分多樣，依據(jù)其具體的工作原理進(jìn)行劃分則可將壓縮機(jī)分成容積式與速度式兩類。而速度型的壓縮機(jī)又可以進(jìn)一步被細(xì)分為離心式和軸流式這兩類。速度型壓縮機(jī)的工作原理是通過(guò)提升氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率，實(shí)現(xiàn)分子動(dòng)能向氣體壓力能的轉(zhuǎn)換，從而加大壓縮空氣的壓力。

1 概述

對(duì)于礦山生產(chǎn)中使用的氣動(dòng)工具而言，空壓機(jī)作為他們的動(dòng)力來(lái)源推動(dòng)這些工具設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，氣動(dòng)工具一般需要0.5MPa~0.7MPa壓力的壓縮空氣，一般情況下整體的耗氣量較小，一般而言，每座日生產(chǎn)力為1000 噸的礦山每一分鐘需要消耗120m3空氣量。當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的空壓機(jī)主要有往復(fù)活塞式空壓機(jī)、滑片式空壓機(jī)、離心式空壓機(jī)和螺桿式空壓機(jī)。如何選擇空壓機(jī)機(jī)型以及選擇哪一類機(jī)型更優(yōu)是需要有關(guān)工作人員仔細(xì)甄別、深入分析才能夠解決的問(wèn)題。

2 空氣壓縮機(jī)的選擇原則

所說(shuō)的合理選擇壓縮機(jī)，主要是指全方面考慮壓縮機(jī)組以及壓縮機(jī)站的投資和日常運(yùn)行產(chǎn)生的費(fèi)用等一系列技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，從而讓壓縮機(jī)的選擇與“經(jīng)濟(jì)、安全、適用”的原則相符合。一般而言，壓縮機(jī)的合理選擇工作包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

（1）必須與生產(chǎn)工藝所需的流量以及壓力要求相符合，也就是要求壓縮機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)處于高效區(qū)間之內(nèi)，當(dāng)滿足這一要求時(shí)，所選擇的壓縮機(jī)不僅節(jié)省動(dòng)力，而且不容易造成機(jī)器構(gòu)件的損壞。

（2）挑選而出的壓縮機(jī)不僅在體積方面應(yīng)該盡可能的小，而且還要滿足質(zhì)輕、造價(jià)便宜的要求，除此之外，其必須滿足工作效率的需要并且擁有良好的功能特性。

（3）具備較好的抗喘振性能，能夠平穩(wěn)地運(yùn)行并且運(yùn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間，短時(shí)間內(nèi)不易損壞。

（4）機(jī)器自身的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能的簡(jiǎn)單，便于操作，配備的零件應(yīng)該易于購(gòu)買、安置、替換。

（5）所選擇的壓縮機(jī)站不需要較大的工程投資，日常運(yùn)行的費(fèi)用不高。

空氣壓縮機(jī)的選擇一般是以啟動(dòng)系的工作壓力與流量作為依據(jù)。氣源的工作壓力應(yīng)該高于氣動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部最高的工作壓力，并且需要對(duì)供氣管道的運(yùn)輸損失以及局部的損失考慮在內(nèi)。如果系統(tǒng)內(nèi)部部分位置的工作壓力的要求低于其他位置，可以考慮采用減壓閥來(lái)進(jìn)行氣體供應(yīng)?？諝鈮嚎s機(jī)的額定排氣壓力主要有四類，第一類是低壓，其壓強(qiáng)范圍為0.7Mpa~1.0Mpa，第二類是中壓，其壓強(qiáng)范圍為1.0Mpa~10MPa，第三類是高壓，其壓強(qiáng)范圍為10Mpa~100Mpa，第四類是超高壓，其壓力高于100Mpa，可以結(jié)合對(duì)實(shí)際需要的考量進(jìn)行合理的選擇。一般而言，企業(yè)采用壓強(qiáng)范圍為0.7Mpa~1.25Mpa的空氣壓縮機(jī)居多。

3 各類常用空壓機(jī)的特點(diǎn)與適用情況對(duì)比分析

3.1 結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)比較分析

對(duì)于冶金礦山而言，常用的空壓機(jī)可以大致上被分成三類：往復(fù)式空壓機(jī)、回轉(zhuǎn)式空壓機(jī)和離心式空壓機(jī)。往復(fù)活塞式空壓機(jī)會(huì)對(duì)連續(xù)氣流的位置進(jìn)行控制，將其限制在氣缸之中，通過(guò)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)壓縮氣體?？諌簷C(jī)工作的過(guò)程之中，曲軸連桿會(huì)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速的加速度會(huì)受到一定程度上的限制，這會(huì)使得機(jī)器變得較為笨重，與此同時(shí)，由這一運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的慣性會(huì)促使機(jī)器進(jìn)行振動(dòng)，從而產(chǎn)生較大噪音，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐闪慵c部件的異常和失靈，因此該種空壓機(jī)的缺點(diǎn)主要有：振動(dòng)頻率大、產(chǎn)出噪聲大、易壞、缺乏可靠性等等。

螺桿式空壓機(jī)與回轉(zhuǎn)式空壓機(jī)緊密聯(lián)系，通常我們認(rèn)為前者是后者下屬分類中的一種。螺桿式空壓機(jī)和往復(fù)活塞式空壓機(jī)一樣會(huì)限制連續(xù)氣流的位置，并將該氣流限制在氣缸的內(nèi)部，不同的是螺桿式空壓機(jī)會(huì)借助旋轉(zhuǎn)元件的強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮，而非借助活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。螺桿式空壓機(jī)在工作的過(guò)程之中不會(huì)出現(xiàn)異常沖擊，因此其穩(wěn)定性高、可靠性強(qiáng)、不容易出現(xiàn)零部件的損壞。螺桿式空壓機(jī)可以被分成單螺桿式與雙螺桿式這兩類，在這之中單螺桿空壓機(jī)相較于雙螺桿空壓機(jī)而言，螺桿的受力更加均衡，軸承也相較而言不易受損，不僅使用壽命更長(zhǎng)，而且產(chǎn)生的噪音更低，整體能耗也更小，總而言之，該空壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下：①運(yùn)轉(zhuǎn)更加具備平穩(wěn)性、振動(dòng)幅度更小，其產(chǎn)生的噪聲低于雙螺桿空壓機(jī)產(chǎn)生噪聲的90%；②蝸桿不會(huì)出現(xiàn)彎曲變形的問(wèn)題，能夠承受高壓的條件，即使在一級(jí)壓縮的前提之下，其內(nèi)部的壓強(qiáng)還是能夠超國(guó)6.6MPa；③即使間隙很小，嚙合幅也能夠正常的工作，極大程度上降低了泄漏的可能，因此工作的效率更高、能量的損耗更少，節(jié)能的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了雙螺桿空壓機(jī)。

滑片式空壓機(jī)同樣為回轉(zhuǎn)式變?nèi)莘e壓縮機(jī)下屬分類中的一種。該類空壓機(jī)的工作原理為：軸向滑片圍繞圓柱缸體偏心轉(zhuǎn)子進(jìn)行徑向滑動(dòng)，使得空氣被截留在滑片中間，空氣在受到壓縮之后會(huì)從滑片中排出，進(jìn)而達(dá)到空氣壓縮的目的，這一類型的空壓機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易被制作而出。其主要缺點(diǎn)在于排氣量不夠大，整體空氣壓縮效率僅為螺桿式空壓機(jī)的90%，僅為往復(fù)式空壓機(jī)的80%。

離心式空壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)則有以下三點(diǎn)：①其葉輪能夠?qū)崿F(xiàn)較高速度的旋轉(zhuǎn)，因此該類空壓機(jī)的流量較大，產(chǎn)生的功率也有了大幅度的增加。②其結(jié)構(gòu)較為緊湊，整體尺寸較小，機(jī)組的占地面積以及機(jī)組的整體質(zhì)量都遠(yuǎn)小于同一氣量的活塞式空壓機(jī)。③該類空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)十分平穩(wěn)，操作更具備可靠性，備用零件的需求使用量較小，后期所需的維護(hù)費(fèi)用以及維護(hù)人員也少于其他類型空壓機(jī)。同時(shí)，其也具備以下三個(gè)方面的不足：①離心式空壓機(jī)在部分情況之下不適用，例如氣量臺(tái)校及壓比高出常態(tài)時(shí)；②離心式空壓機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較為狹窄，盡管調(diào)節(jié)氣量具備一定的便利性，但其不具備較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。③現(xiàn)如今離心式空壓機(jī)的工作效率一半遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于活塞式的空氣壓縮機(jī)。④離心式空氣壓縮機(jī)具備更高的轉(zhuǎn)速，因此機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題是該類空氣壓縮機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。各種壓縮機(jī)的對(duì)比情況見(jiàn)圖l。

圖1 各類壓縮機(jī)熱力性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)比圖

3.2 參數(shù)的對(duì)比分析

上圖2展示了在同等排氣量的情況之下，同樣工作狀況的條件之下各類空壓機(jī)參數(shù)的對(duì)比分析結(jié)果。

圖2 各類空壓機(jī)參數(shù)的對(duì)比圖

3.3 冷卻方式

當(dāng)排氣量超過(guò)10m3的時(shí)候，往復(fù)活塞式空壓機(jī)一般采用循環(huán)水冷卻法進(jìn)行冷卻，同時(shí)在氣缸外部安設(shè)水套，并且配備對(duì)應(yīng)的的冷卻水系統(tǒng)。一些往復(fù)式空氣壓縮機(jī)，特別是功率高于75 kw的機(jī)型會(huì)被設(shè)有多級(jí)機(jī)組。對(duì)于這類空氣壓縮機(jī)而言，其壓縮空氣的過(guò)程也是分級(jí)的，每一級(jí)都具備冷卻的功能，從而實(shí)現(xiàn)空氣的有效降溫。最普通的螺桿式空氣壓縮機(jī)當(dāng)屬單級(jí)噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)，這類空氣壓縮機(jī)一般使用的是油冷的冷卻方式。其采用的油能夠?qū)崿F(xiàn)密封的功能。目前，排氣量在60m3左右的螺桿式空氣壓縮機(jī)大多采用風(fēng)冷或水冷的方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)部冷卻。若工作環(huán)境溫度過(guò)高、空氣壓縮機(jī)的排氣量較大，一般優(yōu)先采用水冷機(jī)組實(shí)現(xiàn)空氣的冷卻。離心式空氣壓縮機(jī)也是采用水冷法。這類空壓機(jī)擁有的較為典型的機(jī)組有：后冷卻器和一些與冷卻過(guò)程有關(guān)的控制設(shè)備。

3.4 安裝和維修

往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)的整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜并且其體積較大，往往需要較大的混凝土基礎(chǔ)才能夠建成，因此其安裝所需要的時(shí)間更長(zhǎng)，整體費(fèi)用也會(huì)更貴；而也正是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，涉及到的零部件更多，出現(xiàn)零部件損壞的可能性也更大，因此該類空壓機(jī)需要更多的維修人員，同時(shí)面臨著更加高昂的后期維修護(hù)理費(fèi)用。螺桿式空氣壓縮機(jī)具備更加簡(jiǎn)單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，體積也顯著小于往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)，因此其安裝起來(lái)也更加不受條件的限制，安裝耗時(shí)也更短。單螺桿空壓機(jī)的星輪較易磨損，通常在后期只需定期更換星輪即可，因此維修起來(lái)更為便捷，維修的費(fèi)用更低，維修的周期更短。雙螺桿式空壓機(jī)的維修則需要更換螺桿與軸承，因?yàn)閷?duì)于這類機(jī)型而言，螺桿和軸承是比較容易出現(xiàn)損壞的部件，有時(shí)甚至還需要將主體部分返廠修理，后期維修的成本較高，維修所需要的時(shí)間也較長(zhǎng)；離心式空壓機(jī)擁有比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，不過(guò)從安裝方面而言，該類空氣壓縮機(jī)同樣受到混凝土基礎(chǔ)條件的限制，故而其安裝過(guò)程較為耗時(shí)，安裝所需要的費(fèi)用較高，后期用于維修的費(fèi)用也不低，不過(guò)需要維修的時(shí)間不長(zhǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過(guò)以上的對(duì)比分析，我們可以得出以下結(jié)論：螺桿式空氣壓縮機(jī)更加適用于冶金礦山的工作情況。而目前，雙螺桿空氣壓縮機(jī)在機(jī)型設(shè)計(jì)和制造生產(chǎn)的技術(shù)兩方面都較為成熟，在各個(gè)行業(yè)之中都受到了高度的認(rèn)可。單螺桿空壓機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)時(shí)間不長(zhǎng)，雖然其擁有部分雙螺桿空氣壓縮機(jī)并不具備的優(yōu)勢(shì)，但其設(shè)計(jì)、制造工藝、零部件的材質(zhì)都有待進(jìn)一步的完善與優(yōu)化。因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程之中，我們具體選用單螺桿空壓機(jī)還是雙螺桿空壓機(jī)往往取決于項(xiàng)目所在的環(huán)境等外部因素，采用靈活的方式，綜合考慮實(shí)際情況進(jìn)行空壓機(jī)的選擇。