螺杆式空气压缩机和活塞式空气压缩机使用体会

王春梅，孟宪超

兖矿集团北宿煤矿，山东邹城 273516

空气压缩机使用情况简介：北宿煤矿空压机房原有的五台4L-20/8活塞式空气压缩机，是1975年建矿时投入使用的，随着供气距离的不断延长和风动设备使用量的不断增加，已满足不了用气量需求，再加上设备型号较早，关键备件、备品缺乏；设备老化，故障率高等原因，自2002年起，我矿逐步对活塞式空气压缩机进行了更换，换成了由上海英格索兰公司生产的ML160型螺杆式空气压缩机，供气量28m3/min，冷却方式为风冷。通过这两种类型的空压机的使用，笔者有如下体会：

1 组成结构不同

1）4L-20/8型活塞式空气压缩机是两级、双缸、复动、水冷、固定式空气压缩机。它主要由压缩机构、传动机构、润滑机构、冷却机构、调解机构和安全保护装置等部分组成。

压气流程是：自由空气→滤风器→减荷阀→一级吸气阀→一级气缸→一级排气阀→中间冷却器→二级吸气阀→二级气缸→二级排气阀→后冷却器→储气罐→使用处。

动力的传动流程是：电动机→三角皮带轮→曲轴→连杆→十字头→活塞杆→活塞。

2）ML160型螺杆式空气压缩机主要由油分离器、油过滤器、空气滤清器、前后冷却器、主机、主电机、风扇电机等部分组成。

压气流程式：外界空气→进气过滤器→进气阀→主机→油分离器→冷却器→储气罐→使用处。

动力的传动流程是：电动机→主机。

从以上所列可以比较出：螺杆式空气压缩机比活塞式空气压缩机结构更简单、空气压缩过程更直接、动力传动流程更直接。

2 冷却介质不同

1）4L-20/8型活塞式空气压缩机为水冷，在空压机工作过程中要求必须有温度合适的循环冷却水对压缩机进行冷却。这样，就必须有相应的冷却水循环管路、凉水塔、晾水池，这些设备一是需要占用一定面积敷设管路；二是晾水池安全性不高，要采取防止人员、物品落入池中的措施；

2）ML160型螺杆式空气压缩机采用的是风冷，除了机身需占用一定空间外，无需其他附属设施，占用面积比活塞式空气压缩机少。

3 有效容积

1）4L-20/8活塞式空气压缩机的做功是由曲轴连杆机构带动活塞在汽缸里往复运动来实现的，在活塞顶和气缸的顶部与气阀所构成的压缩气室存在着为活塞顶与气缸上端保留的安全距离所构成的死区，这些空间在压缩终了时残留了一部分与排气压力相同的压缩空气。当工作进入下一个循环，排气阀关闭进气阀打开吸气时，这部分压缩空气膨胀并混入吸入的空气中，参与下一个压缩过程。因此，活塞式空气压缩机工作时，压缩过程受压的空气存在着沿着活塞环与环槽和汽缸壁之间的间隙泄露的问题，还存在着不能完全排净的压缩空气，这就导致空压机所使用的有效容积降低。对于两级压缩的空气压缩机，空气压缩机先对空气进行一级压缩，被压缩了的空气又传递给一个高压气缸进行二级压缩，两级压缩的残余无效空间构成空气压缩机的压缩容积损失；

2）ML-160螺杆式空气压缩机的工作方式是单级连续的。主、从螺杆的沟槽在进入啮合时，螺杆的齿占据了沟槽的空间，对充盈在沟槽里的空气实施压缩，完美的螺杆齿形以及螺杆副与螺杆式压缩机壳体加工的精密度保证了它的压缩过程的有效性。另外，在工作过程中喷入螺杆腔的超级冷却剂在螺杆之间与机壳之间形成密封用的油膜，也有效地提高了它的容积效率。

4 功率比较

活塞式空气压缩机的机械摩擦损失在于活塞及活塞环与汽缸体在往复运动中的摩擦损耗、曲轴及连杆用的滑动轴承在运动中的摩擦损耗等；喷油螺杆在工作时主、从螺杆和螺杆与壳体之间不形成机械接触摩擦。

5 噪声比较

活塞式空气压缩机工作时，最大的噪声源是压缩气缸的气阀在压缩空气和复原弹簧的作用下交替开闭，将压缩空气和外界空气压入气缸或送出气缸时产生的爆发声和啸叫声。其次，曲柄连杆机构在吸气过程由曲柄带动连杆、活塞下行，而压缩过程则压缩空气阻止活塞、连杆和曲柄的上行，两个过程活塞连杆机构的受力完全相反。在状态转换时，由于连接间隙的存在，在惯性力和气体压力的作用下就会产生冲击噪声。

螺杆式空气压缩机工作时，在螺杆压缩机上的排气噪声是连续的气动高频噪声，主机是套在金属制造的油气筒里，大大衰减了噪声的辐射强度，再者它的机身也带有噪声消减装置。

6 机体振动

往复式空气压缩机工作时，曲柄连杆机构不平衡的往复惯性力和气缸布置产生的不均衡负载形成轴系扭振，并造成压缩机工作时剧烈振动。

螺杆式空气压缩机工作时压缩机螺杆及相关零部件没有移动，加之用于驱动空气压缩机的电动机有切实的动平衡保证，所以振动要结构小于活塞式空气压缩机。

7 排气温度

活塞式空气压缩机的气缸是风冷的，在压缩机工作几个循环后，各个汽缸体的温度已经高达100℃以上，吸进来的外界空气进入气缸就被加热。

螺杆式空气压缩机对空气的压缩过程中，由于采取了喷油润滑，较低温度的润滑油与压缩空气混合降低了压缩空气的终了温度。油气混合物在经过油分离器处理后，除净了油的空气和流回底壳油池的超级冷却剂再分别进入各自的冷却器，与外界的冷空气进行热交换，冷却后的超级冷却剂进入压缩机参与再循环。

由于冷却方式不同，螺杆式空气压缩机的排气温度要比活塞式低得多。

8 故障处理

活塞式空气压缩机出现故障，维护者可以从声音、转动、温度、器件磨损等方面进行人为判断，在很大程度上和维修人员水平有关系；而螺杆型空气压缩机自身存在超温报警、故障提示、空气滤清器、油过滤器使用状况列表等系统自带保护系统，当出现故障，控制面板会有相应故障提示，维护人员可根据提示进行处理，大大提高了故障处理的准确率，节省了故障处理时间。

[1]空气压缩机司机[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.