基本介紹
- 中文名：雜用空壓機
- 外文名：Miscellaneous air compressor
- 相關辭彙：離心式空壓機、螺桿式空壓機
- 全稱：空氣壓縮機
離心式空壓機,離心式空氣壓縮機原理,離心式空氣壓縮機結構特點,離心式空氣壓縮機的套用,螺桿式空壓機,螺桿式空壓機基本結構,螺桿式空壓機的工作原理,離心式壓縮機的喘振機理,喘振原因分析,故障處理,空壓機使用的注意事項,
離心式空壓機
空氣由自潔式過濾器吸入過濾後，進入離心式壓縮機並將空氣壓縮到設定壓力，然後進入乾燥機進行乾燥後由壓縮空氣母管輸送到煉油事業部。乾燥機由兩個吸附筒組成，一個進行吸附，另一個進行再生，當一個吸附筒吸附飽和後，就切換到另一個再生好的吸附筒進行吸附，兩個吸附筒輪流進行吸附與再生，保證設備正常工作。通過PLC程式對兩個吸附筒進出口閥門的開關控制，實現對吸附筒的切換及乾燥機的工藝程式進行控制。
離心式空氣壓縮機原理
離心式空壓機是由葉輪帶動氣體做高速旋轉，使氣體產生離心力，由於氣體在葉輪里的擴壓流動，從而使氣體通過葉輪後的流速和壓力得到提高，連續地生產出壓縮空氣。離心式空氣壓縮機屬於速度式壓縮機，在用氣負荷穩定時離心式空氣壓縮機工作穩定、可靠。 ①結構緊湊、重量輕，排氣量範圍大； ②易損件少，運轉可靠、壽命長； ③排氣不受潤滑油污染，供氣品質高； ④大排量時效率高、且有利於節能。
離心式空氣壓縮機結構特點
結構簡單，運行可靠 。離心式空氣壓縮機主要構件、空氣動力部分、級間冷卻器、整體傳動裝置、潤滑系統和操作控制項的製造都能夠保證提供可靠的性能； 在壓縮空氣氣道中，離心式空氣壓縮機沒有任何需潤滑部件； 離心式空氣壓縮機精確平衡的撓性碟片式聯軸器，將振動降至最低，並且不需要聯接器潤滑油，也可以提供其它聯接方法；離心式空氣壓縮機緊湊的成套底座，將框架、中間冷卻器和潤滑油箱集成在一起，從而具有出色的扭轉剛度。
離心式空氣壓縮機的套用
離心式空氣壓縮機廣泛套用於汽車、化工、製藥、採礦和空氣分離等行業，離心式空氣壓縮機也在這些行業有著良好的發展前景。
螺桿式空壓機
螺桿壓縮機是由瑞典皇家工學院教授Lysholm於1934年發明的。由於設計、製造水平的限制，六十年代以前螺桿壓縮機發展比較緩慢；六十年代初噴油技術被引入螺桿壓縮機，降低了螺桿轉子型線加工精度的要求，同時對機組的噪聲、結構、轉速等產生了有利影響。噴油螺桿壓縮機已成為空氣動力、製冷空調行業中的主要機型，在中等容積流量的空氣動力裝置及中等製冷量的製冷裝置中，螺桿壓縮機在市場上已占領先地位。
螺桿式空壓機基本結構
螺桿式空壓機的工作原理
螺桿空壓機是容積式氣體壓縮機，空氣的壓縮式靠裝置於機殼內互相平行嚙合的陰陽轉子（即螺桿）、機殼以及適當配置在兩個進、排氣口的排氣閥組成壓縮氣體的工作腔，通過減小工作容積來增加氣體壓力。轉子副在與它精密配合的機殼內轉動使轉子齒槽只見的氣體不斷地產生周期性的容積變化，而沿著轉子軸線，由吸入側推向排出側，完成吸入、壓縮、排氣3個工作過程，如右圖2所示。氣體經吸氣口分別進入陰陽轉子的齒間容積，轉子在旋轉過程中，陰陽轉子齒連續不斷地向對方齒槽中填塞、工作腔的齒槽也不斷向排氣端推進，容積逐步縮小，氣體得到壓縮。當壓縮容積與排氣口相通時，氣體已達到預定的壓力而排出，完成一個工作循環。
吸氣過程
螺桿式的進氣側吸氣口，必須設計得使壓縮室可以充分吸氣，而螺桿式壓縮機並無進氣與排氣閥組，進氣只靠一調節閥的開啟、關閉調節，當轉子轉動時，主副轉子的齒溝空間在轉至進氣端壁開口時，其空間最大，此時轉子的齒溝空間與進氣口之自由空氣相通，因在排氣時齒溝之空氣被全數排出，排氣結束時，齒溝乃處於真空狀態。當轉到進氣口時，外界空氣即被吸入，沿軸向流入主副轉子的齒溝內。當空氣充滿整個齒溝時，轉子之進氣側端面轉離了機殼之進氣口，在齒溝間的空氣即被封閉。
封閉及輸送過程
主副兩轉子在吸氣結束時，其主副轉子齒峰會與機殼閉封，此時空氣在齒溝內閉封不再外流，即[封閉過程]。兩轉子繼續轉動，其齒峰與齒溝在吸氣端吻合，吻合面逐漸向排氣端移動。
壓縮及噴油過程
在輸送過程中，嚙合面逐漸向排氣端移動，亦即嚙合面與排氣口間的齒溝間漸漸減小，齒溝內之氣體逐漸被壓縮，壓力提高，此即[壓縮過程]。而壓縮同時潤滑油亦因壓力差的作用而噴入壓縮室內與室氣混合。
排氣過程
當轉子的嚙合端面轉到與機殼排氣相通時， （此時壓縮氣體之壓力最高）被壓縮之氣體開始排出，直至齒峰與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時兩轉子嚙合面與機殼排氣口這齒溝空間為零，即完成（排氣過程），在此同時轉子嚙合面與機殼進氣口之間的齒溝長度又達到最長，其吸氣過程又在進行。
圖3 空壓機原理圖及轉子運行方式圖
空壓機原理圖及轉子運行方式圖如右圖3，一般陽轉子與原動機連線，由陽轉子帶動陰轉子轉動。轉子上的最後一對軸承實現軸向定位，並承受壓縮機中的軸向力。轉子兩端的圓柱滾子軸承使轉子實現徑向定位，並承受壓縮機中的徑向力。在壓縮機機體的兩端，分別開設一定形狀和大小的孔口。一個供吸氣用，稱為進氣口；另一個供排氣用，稱作排氣口。
離心式壓縮機的喘振機理
離心壓縮機工作的基本原理是利用高速旋轉的葉輪帶動氣體一起旋轉而產生離心力，從而將能量傳遞給氣體，使氣體壓力升高，速度增大，氣體獲得了壓力能和動能。在葉輪後部設定有通流截面逐漸擴大的擴壓元件（擴壓器），從葉輪流出的高速氣體在擴壓器內進行降速增壓，使氣體的部分動能轉變為壓力能。可見，離心壓縮機的壓縮過程主要在葉輪和擴壓器內完成。當離心壓縮機的操作工況發生變動，而偏離設計工況時，如果氣體流量減小則進人葉輪或擴壓器流道的氣流方向發生變化，氣流向著葉片的凸面（工作面）衝擊，在葉片的凹面（非工作面）的前緣部分，產生很大的局部擴壓度，於是在葉片非工作面上出現氣流邊界層分離現象，形成旋渦區，並向葉輪出口處逐漸擴大。氣量越小，則分離現象越嚴重，氣流的分離區域就越大。由於葉片形狀和安裝位置不可能完全相同及氣流流過葉片時的不均勻性，使得氣流的邊界層分離可能先在葉輪（或葉片擴壓器）的某個葉道中出現，當流量減少到一定程度，隨著葉輪的連續旋轉和氣流的連續性，這種邊界層分離現象將擴大到整個流道，而且氣流分離沿著葉輪旋轉的反方向擴展，以至葉道中形成氣流旋渦，從葉輪外圓折回到葉輪內圓，此現象稱為旋轉脫離，又稱為旋轉失速。發生旋轉脫離時葉道中氣流通不過去，級的壓力突然下降，排氣管內較高壓力的氣體便倒流回級里來。瞬間，倒流回級中的氣體補充了級流量的不足，葉輪又恢復正常工作，重新把倒流回來的氣體壓出去。這樣又使級中流量減小，於是壓力又突然下降，級後的壓力氣體又倒流回級中來，如此周而復始，在系統中產生了周期性的氣流振盪現象，這種現象稱為“喘振”。
喘振原因分析
離心式空壓機產生喘振的原因主要有以下幾種：（1）機組內部流通面積減小或堵塞，（2）機組出氣口堵塞，（3）機組後部瞬時壓力或流量波動較大。
由於離心式空壓機是新設備，而且採用的是進口的離心式空壓機，事業部也有類似機型在使用，所以原因（1）的可能就基本不存在。所以需要查找問題的關鍵就在於原因（2）和（3）上了。情況一的現象，由於是離心式空壓機在開機過程中發生的現象，和喘振原因（3）就基本沒有什麼關聯了，主要的還是由喘振原因（2）造成。根據在現場反覆的觀察、試驗後，發現乾燥機每次停運後，所有閥門全部回到關閉狀態，且乾燥機的進口閥門為氣動閥門，需要離心式空壓機啟動後給它提供氣源後才能開啟，這就導致離心式空壓機在剛剛開機的時候，乾燥機閥門往往因為不能夠及時打開，而造成設備間管路憋氣，使機組出氣口堵塞，導致離心式空壓機喘振，經過向廠家技術人員的詢問後，確認乾燥機閥門的初始狀態為關閉狀態，而且每次停運後，所有閥門全部回到初始狀態。情況二的現象，主要是在乾燥機切換時產生的，而且此時設備的運行工況都十分正常，所以基本可以肯定是喘振原因（3）造成的。
針對這個現象，所要做的就是查找可能引起機組後部瞬時壓力或流量波動的原因。經過在現場多次的排查後，最終將主要問題確認為二點：
（a）離心式壓縮機與乾燥機之間的距離太近，管線太短，且中間無任何緩衝設備，導致這兩個設備之間稍微一有波動就可能造成離心式壓縮機後部壓力的急劇變化，從而引起空壓機喘振。
（b）反覆觀察乾燥機切換的情況後，發現乾燥機在兩個吸附筒切換時，閥門的動作是同時進行的，而不是以先開後關的方式進行的，經過和乾燥機廠家的交流後，確認乾燥機的確是以這樣的一種方式切換的。那就很有可能是由於乾燥機切換時閥門同時動作導致兩個設備間管網的壓力波動，影響到離心式空壓機的正常運行，導致喘振保護。另外，由於是原裝進口設備，廠家對離心式空壓機各項保護比較全面且安全係數選用較高，喘振保護範圍設定的也比較寬，在以上兩種情況下，發生喘振保護的機率就提高了很多。
故障處理
分別對兩種可能造成喘振的原因分析後，發現主要問題還是集中在乾燥機的閥門狀態和閥門切換順序以及乾燥機與離心式空壓機之間管線距離問題。針對上述進行了以下的調整。
（1）由於場地限制以及設備安裝結束，所以不可能對離心式空壓機與乾燥機之間的管網作出太大的改變，只是在離心式空壓機出口與後部管網之間加裝了一路旁路。一是避免在乾燥機出現故障的情況時，離心式空壓機無法正常運行；二是可以在離心式空壓機開機前提前將旁路閥門打開，待後部管網壓力穩定後，再開啟乾燥機，保證乾燥機儀表氣源的穩定，避免乾燥機閥門因儀表氣源問題引起故障。
（2）通過和廠家技術人員的協調後，將乾燥機閥門在乾燥機停運時的狀態作出調整，使其在乾燥機停運後閥門位置保持在停運前的狀態，不回歸到初始狀態，保證離心式空壓機開啟時後部管路暢通，避免因閥門開啟緩慢憋氣而引起的喘振；
（3）由於是原裝進口設備，離心式空壓機的喘振保護範圍設定的比較寬，所以和廠家技術人員協調後，將離心式壓縮機的喘振保護範圍在不影響設備正常保護的前提下適當縮小，減少因後部管線短引起的波動造成的離心式壓縮機喘振的可能；
（4）要求廠家技術人員將乾燥機的切換方式作出調整，將閥門的開關順序分為先後進行，先開再關，保證離心式空壓機後部管網的穩定，避免波動造成的離心式壓縮機喘振。
空壓機使用的注意事項
（1）在室溫可能低於 0℃的情況下，空壓機停止使用時，將冷卻器、油氣分離器及管 路中的水排盡，避免發生“冰堵”現象和冷卻器凍裂。
（2）開機前應確認機組內無人，並檢查是否有遺留物品和工具，關上機門。開機時， 應通知機組周圍人員注意安全。 第一次開機或電源線變動時，必須注意機組轉向是否按箭頭指示方向運轉。
（3）不得在高於空壓機銘牌所規定的排氣壓力下工作，否則會導致電機過載而燒壞。 在空壓機發生故障或有不安全因素存在時，切勿強行開機，此時應切斷電源，並 作出顯著標記。
（4）手指和衣服要遠離旋轉的風扇、驅動聯軸器和發熱的零部件如油氣分離器、管路 等。
（5） 機器運行時不得拆除各種蓋帽，零部件，機器中的高溫液體和壓力空氣會造成嚴 重的人身傷害，甚至死亡。 有關維護 警告 有關維護 維護和檢修機組時，必須注意機組的尖銳部位，以免劃傷身體。
（6）禁止以壓縮機主機以及管路作為人體的支撐點， 不注意該警告， 可能會損壞設備。 機組維護和檢修完畢後，務必清掃機組內部和周邊的垃圾和灰塵，避免影響空氣 質量。
