空气压缩机的基本知识.docx

1、空气压缩机的基本知识空气压缩机的基本知识一 空压机的相关知识1 空气压缩机简称空压机。1 1 什么叫空气？什么叫湿空气？答：地球周围的大气，我们习惯上称它作空气。 自然界中的空气是由多种气体 （Q、N2、CO 等）混合而成的，水蒸气是其中的一种。 含有一定量水蒸气的空气叫湿空气，不含水蒸气的 空气叫干空气。 我们周围的空气都是湿空气。 在一定海拔高度下， 干空气的组成部分及比例 基本稳定不变，它对整个湿空气的热工性能无特殊意义。湿空气中的水蒸气含量虽然不大， 但含量的变化对湿空气的物理性质影响很大。 水蒸气含量的多少决定了空气的干燥和潮湿程 度。冷干机的工作对象就是湿空气。1 2 什么叫饱和空

2、气？答：在一定的温度和压力条件下， 湿空气中水蒸气的含量 （即水蒸气密度） 是有一定限度的； 在某一温度下， 所含有水蒸气的量达到最大可能含量时， 这时的湿空气叫饱和空气。 水蒸气 未达到最大可能含量时的湿空气就叫未饱和空气。1 3 未饱和空气在什么条件下成为饱和空气？ 答：在含水量不变的情况下， 通过降低未饱和空气的温度可使之成为饱和空气。 未饱和空气 在成为饱和空气的瞬间，湿空气中会有液态水珠凝结出来，这一现象称之为“结露” 。1 4 什么是大气压？什么是绝对压力？什么是表压力？答：包围在地球表面一层很厚的大气层对地球表面或表面物体所造成的压力称为 “大气压”，绝对压力值以绝对真空又叫相对

3、压力） ，“表压符号为B;直接作用于容器或物体表面的压力，称为“绝对压力” 作为起点，符号为 PABS;用压力表、真空表、 U 形管等仪器测出来的压力叫“表压力”力”以大气压力为起点，符号为 Pg。三者之间的关系是： PABS=B+Pg压力的法定单位是帕（Pg）,大一些单位单位是兆帕（ Mpa 1Mpa=10Pa21 kgf/cm 2=0.098 Mpa 。1 标准大气压 =0.1013 Mpa 在旧的单位制中,压力用 kgf/cm 2（公斤 / 平方厘米）作单位,15 什么叫温度？常用温度单位有哪些？ 答：温度是物质分子热运动的统计平均值。绝对温度：以气体分子停止运动时的最低极限温度为起点的

4、温度,记为 T。单位为“开（开尔文） ”,单位符号为 K。摄氏温度：以冰的融点为起点的温度，单位为“摄氏度” ，单位符号为C此外英美国家还经常用“华氏温度” ,单位符号为 F。温度单位之间的换算关系是： T （K） =t （C） +273.16 t （ F） =1.8 t （C） +3216 湿空气中水蒸气分压力指的是什么？答：湿空气是水蒸气与干空气组成的混合物, 在一定体积的湿空气里的水蒸气所占的份量 （以 重量计）通常比干空气要少得多,但它占有与干空气相同的体积, 也具有相同的湿度。 湿空气所具有的压力是各组成气体 （即干空气与湿空气） 分压力的和。湿空气中水蒸气所具有的压力，称为水蒸气分

5、压力，记作 Ps。其值反映了湿空气中水蒸气含量的多少，水蒸气含量越 高，水蒸气分压力也越高。饱和空气中水蒸气分压力叫水蒸气饱和分压， Psb。1 7什么叫空气的湿度？湿度有几种？答：表示空气干湿程度的物理量叫“湿度” 。常用的湿度表示方法有“绝对湿度” 、“相对湿度”和“含湿度”。在标准状态下，1m3容积中湿空气含有水蒸气的重量称为“绝对湿度” ，单位是g/m3。绝对湿度只表明单位体积湿空气中，含有多少水蒸气，而不能表示湿空气吸收水蒸气的能力， 即不能表示湿空气的潮湿程度。绝对湿度也就是湿空气中水蒸气的密度。湿空气中实际所含的水蒸气量与同温度下最大可能含有水蒸气量的比值称为“相对湿度“，相对湿

6、度0在0 100%之间。o值越小，空气越干燥，吸水能力越强。 o值越大，空气越潮湿，吸水能力越弱。1 8什么叫含湿量？含湿量怎样计算？答：在湿空气中，1kg干空气含有水蒸气的重量叫做 “含湿量”，常用d来表示，单位：g/kg干空气。含湿量的计算公式是：PS 0 Psbd=622 或 d=622P-Ps P-0 Psb式中：P空气压力（Pa）, Ps水蒸气分压力（Pa）, Psb饱和水蒸气分压（Pa）, 0 相对湿度（）。从上式可以看出，含湿量d几乎同水蒸气分压力 Ps成正比，而同空气总压力 P成反比。 D确切反映了空气中含有的水蒸气量的多少。由于在某一地区，大气压力基本上是定值，所 以空气含湿

7、量仅同水蒸气压力 Ps有关。1 9饱和空气中水蒸气的密度取决于什么？答：空气中水蒸气的含量（水蒸气密度）是有极限的。在气动压力（ 2Mpa）范围内，可认为饱和空气中水蒸气的密度只取决于温度的高低而和空气压力大小有关， 温度越高，饱和水蒸气的密度越大。譬如，在 40C时1m3空气，不论其压力是 0.1Mpa还是1.0Mpa，它的饱和水 蒸气密度都是51g。1 10空气在加压状态下（即压缩空气）的相对湿度及含水量是怎样确定？答：从题1 8中知道，当压力 P提高后，空气中饱和含湿量将减少。压缩空气的相对湿度 0/及实际含水量p / s由下式确定：Pb-PPz b- P3p / s= 0 / p /

8、b (kg/m )式中：P Pz压缩前、后空气的绝对压力（ Pa）Pb Pb /压缩前、后与各自温度下的饱和水蒸气分压（ Pa）0 压缩前空气的相对湿度（ % 0 / 压缩后空气的相对湿度（ %p b/压缩后与其温度相对应的饱和水蒸气密度（ g/m3）若0 / =100%则压缩空气处于饱和状态。压缩空气的饱和水蒸气分压:(Pa)该式可用来确定压缩空气的“压力露点”与常压露点的对应换算关系。1 11什么是空气的标准状态？答：在温度t=20 C,绝对压力P=0.1Mpa,相对湿度0 =65%寸的空气状态叫空气的标准状态。 在标准状态下，空气密度是 1.185kg/m 3。（空压机排气量、干燥机、过

9、滤器等后处理设备的 处理能力都是以空气标准状态下的流量来标注的， 单位写作Nrmin，也可在nVmin后加ANR实际空气状态与标准状态通过状态方程进行转换。状态方程有多种形式，其中一种形式是：P1V1 _ FbV0T1 To式中：P气体的绝对压力（Pa）, V气体的比容（nf/kg ）, T气体的温度（K）（单位符号带脚标 0的是标准状态参量，带 1的是实际状态参量）因为加压前后空气质量是不变的，利用状态方程可以计算出加压后空气的体积：P0V0V = （假定 T1=T0）P11 12什么是热量？答：热量是能量的一种形式。在物理学中用“比热”来计算热量，即 Q=G- c （11-t 2）,式中：

10、C热量，G物体的质量，c物体的比热，t1、t2物体的初温和终温。热量单位是 J（焦耳）。热量是依靠温差（即 t1-t 2）传递的能量，没有温差就无所谓热量传递。 根据热力学定律，热量能通过对流、传导、辐射等形式，从高温端向低温端自发传递。在没有外功耗情况下，热量永远不可能作反向传递。1 13什么是显湿？什么是潜热？答：物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量， 称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。 （如将水从20C的升高到80 C所吸收到的热量，就叫显热。）在物体吸收或放出热量过程中，其相态发生了变化（如气体变成液体） ，如

11、温度不发生变化，这种吸收或放出的热量叫“潜能” 。“潜能”不能用温度计测量出来，人体也无法感受到，但可通过实验计算出来。饱和空气在吸收一定冷量（即放出热量）后，一部分水蒸气会相变成液态水，而此时 饱和空气温度并不下降，这部分放出的热量就是“潜能” 。1 14什么是空气的焓值？怎样计算？答：空气的焓值是指空气所含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准。焓用符号 i表示，单位是kj/kg干空气。湿空气焓值等于 1kg干空气的焓值与dkg水蒸气焓值之和。湿空气焓计算公式为：i=1.01t+ （2500+1.84t ） d 或 i= （1.01+1.84d ） +2500d （kj/kg 干空气）、

12、式中：t 空气温度Cd 空气的含湿量 g/kg 干空气1.01 干空气的平均定压比热 kj/ （ kg K）1.84 水蒸气的平均定压比热 kj/ （kg K）2500 0 C时水的汽化潜能 kj/kg由上式可以看出： （0.01+1.84d ） t 是随温度变化的热量，即“显能” ；而 2500d 则是 0C时dkg水的汽化潜能，它仅随含湿量而变化，与温度无关，即是“潜能” 。上式经常用来计算冷干机的热负荷。115 什么是压缩空气？怎样计算？ 答：空气具有可压缩性， 经空气压缩机做机械功使本身体积缩小、 压力提高后的空气叫压缩 空气。压缩空气是一种重要的动力源。与其他能源比，它具有下列明显的

13、特点：清晰透明， 输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作， 空气在地面上到处都有，取之不尽。116 压缩空气里含有哪些杂质？答：空压机排出的压缩空气里含有很多杂质：水，包括水雾、水蒸气、凝结水；油，包 括油污、油蒸汽；各种固态物质如：锈泥、金属粉末、橡胶细末、焦油粒及滤材、密封材 料的细末等；此外还有多种有害的化学异味物质等。117 什么是气源系统？答：由产生、 处理和储存压缩空气的设备所组成的系统称为气源系统。 典型的气源系统由下列几部分组成：空气压缩机、后部冷却器、过滤器（包括前置过滤器、油水分离器、管道过 滤器、除油过滤器、除臭过滤器、灭菌过滤器等

14、等） ，稳压储气罐，干燥机（冷冻式或吸附 式）、自动排水排污器及输气管道、管路阀件、 仪表等。上述设备根据工艺流程的不同需要， 组合成完整的气源系统。118 为什么必须对气源系统进行处理？ 答：从空压机输出的压缩空气中含有大量有害杂质， 不通过适当的方法清除这些杂质， 会对 气源系统造成很大的危害：变质的润滑油（油分）会使橡胶、塑料、密封材料变质、堵塞小孔、造成阀类动作失 灵，污染产品；水分和粉尘会造成金属器件、管道生锈腐蚀，造成运动部件卡死或磨损，使气动元件 动作失灵和漏气， 水分和尘土还会堵塞节流小孔或过滤网； 在寒冷地区， 水分结冰会造成管 道冻结或冻裂。由于空气质量不良，使空气系统的可

15、靠性和使用寿命大大降低，由此造成的损失往往 大大超过气源处理装置的成本和维修费用，故正确选用气源处理系统是绝对必要的。119 气源质量的标准有哪些？答：不同用户对气源质量有不同要求。 国家标准GB/T13277 91一般用压缩空气质量等级（等效采用ISO8573）就是为此而制订的。该标准对压缩空气中固体粒子、水分及含油量作 出了量的规定。从更广的意义上讲，一个良好的气源还应当在使用过程中压力是稳定的，对周围环境造 成的污染是最小的。1 20 压缩空气干燥方法有哪几种？ 答：压缩空气可以通过加压、降温、吸附等方法来除去其中的水蒸气，可通过加热、过滤、 机械分离等方法除去液态水分。冷冻式干燥机就是

16、对压缩空气进行降温来排除其中所含水蒸气，获得相对干燥压缩空 气的一种设备。二 空气压缩机的分类1、按结构型式分有回转式、活塞式、膜片式。 其中，活塞式和回转式中的螺杆式、滑片式三种形式为多见。国内活塞式占了产量的75%，而国外螺杆式则占 90%以上，这三种空压机各有其优缺点。 螺杆压缩机由于转子型线复杂，制造成本较高，但体积小、重量轻，零件小是其优点。相同排气量的情况下，螺杆式压缩机要比活塞式价格高，其维修必须要专门的知识和经验。 一般来讲，由于活塞式压缩机为往复式机器，都有一定的震动，2、根据原动机的不同分类：有电动机驱动方式， 柴油机驱动方式。 大型电动式配有配电柜， 柴油驱动式由电瓶起动

17、， 两种压缩机均有直联、皮带传动。3、按润滑方式分： 无油式和有油润滑式。4、按地基基础分：固定式、有基础式、无基础式、移动式。空压机是指压缩介质为空气的压缩机， 它广泛地应用于各行各业， 量大面宽， 就专业压缩机 制造厂家来言， 空压机种类繁多，型式多样， 小到汽车 拖拉机用的气泵，大到开山 挖矿用 的大型空压机， 价值由几千元到几十万元不等。 对广大用户而言， 如何对空压机进行选型和 购置， 不仅仅是一个合理使用资金问题， 对日后空压机正常运转的经济性、 可靠性也有直接 联系。三螺杆式空气压缩机选购指南一、 压力的决定1、压力越高，耗电越大。须考虑配管尺寸的大小及长度所造成的压力降，加上使

18、用压力即 为最下限压力。2 、列出各种机种的使用压力， 如使用压力相差太多时， 则须购置不同压力的空压机或 使用增压机，不可降低压力使用，增加电费支出。二、场地1 、须宽阔采光良好的场所，以利操作保养。2 、温度低、灰尘少、空气清净且通风良好的场所。三、机型选择1 、计算出总实际使用风量再加上裕量为宜。32 、注意耗能比值，以求省电。即实际排气量 (m3/min) 除以实耗马力 (HP) ，值越大越省电。四、压缩空气品质与需求 压缩空气中含有大量水份，它对精密仪器、气动工具、气动设备、阀、仪表、管路等 造成莫大的伤害，因为水份会造成锈蚀、 堵塞仪器、降低成品品质、损坏设备而且损失大量 的金钱用

19、于修理维护工作，所以加装压缩空气清净系统确有其必要。如下图：选择空压机的基本准则是经济性、可靠性与安全性。一是应考虑排气压力的高低和排气量大小。 一般用途空气动力用压缩机排气压力为 0. 7MPa老标准为0 .8MPa。目前社会上有一种排气压力为 0.5MPa的空压机，从使用角度看是不合理的，因为对风动工具而言其压力余量太小，输气距离稍远一些就不能使用。另外， 从设计角度看， 这种压缩机设计为一级压缩， 压比太大， 易引起排气温度过高，造成气缸积 炭，导致事故发生。如果用户所用的压缩机大于 0.8MPa, 般要特别制造，不能采取强行增压的办法，以免造成事故。排气量是空压机的主要参数之一，选择空

20、压机的气量要和所需的排气量相匹配，并留 有 10的余量。如果用气量大而空压机排气量小，风动工具一开动，会造成空压机排气压 力的大大降低， 而不能驱动风动工具。 当然盲目追求大排气量也是错误的， 因为排气量越大 压缩机配的电机越大，不但价格高， 而且浪费购置资金， 使用时也会浪费电力能源。另外，在选排气量时还要考虑高峰用量和通常用量及低谷用量。如果低谷用量较大， 而通常用量和高峰用量都不大， 国外通常的办法是以较小排气量的空压机并联取得较大的排 气量，随着用气量增大而逐一开机，这样不但对电网有好处，而且能节约能源。二是要考虑用气场合和条件。如用气场地狭小 （ 船用、车用 ） ，应选立式；如用气场

21、合 有长距离的变化 （ 超过 500 米），则应考虑移动式；如果使用场合不能供电，则应选择柴油 机驱动式；如果使用场合没有自来水，就必须选择风冷式。在风冷、水冷两种冷却方式上，用户常有错误的认识，认为水冷好，其实不然。国内 外小型压缩机中风冷式大约占到 90以上，这是因为在设计上风冷简便，使用时无需水源。而水冷式压缩机的致命缺点有四：必须有完备的上下水系统，投资大；水冷式冷却 器寿命短；在北方冬季还容易冻坏气缸；在正常的运转中会浪费大量的水。三是要考虑压缩空气质量。一般空压机产生的压缩空气均含有一定量润滑油，并有一 定量的水， 有些场合是禁油和禁水的， 这时不但对压缩机选型要注意， 必要时要增

22、加附属装 置。解决的办法：一是选用无润滑压缩机。这种压缩机气缸中基本上不含油，其活塞环和 填料一般为聚四氟乙烯。 但这种机器也有缺点，润滑不良，故障率高； 聚四氟乙烯也是一种 有害物质， 食品、制药行业不能使用； 无润滑压缩机只能做到输气不含油， 不能做到不含水。 第二种也是常用的方法， 是将空压机 （ 无论哪种 ）再加一级或二级净化装置或干燥器。 这种装 置可使压缩机空气既不含油又不含水，使压缩空气中的含油水量在 5ppm以下，可满足工艺要求。四是要考虑压缩机运行的安全性。空压机是一种带压工作的机器，工作时伴有温升和 压力，其运行的安全性要放在首位。国家对压缩机的生产实行规范化的“两证”制度

23、，即压 缩机生产许可证和压力容器生产许可证 （储气罐 ） 。因此， 在选购压缩机产品时， 要严格审查 “两证”。通常有证厂家的产品质量保证系统是完善的，不会出现大的质量问题， 即使出现一些问题，也会由厂家负责三包。四. 螺杆式空气压缩机的发展和应用 螺杆式压缩机的设计和制造可以追溯到二十世纪四十年代， 1943 年西德阿尔琛（Aeren）公司制造出第一台螺杆压缩机， 1946年瑞典SRM公司设计了新的圆弧型线。 当时仅有为数不多的螺杆式压缩机用于干式压缩化学工业气体。 喷油螺杆压缩机于五十年代中期出现， 主要用于压缩空气。 这一发明简化了螺杆压缩机结构设计， 使压缩机的性能大大 提高，转子圆周

24、速度降低，噪声减少。近二十年来，螺杆压缩机新的转子型线不断出现，辅 助设备日趋完善，加工精度不断提高，比功率降低。近年来， 各主要工业国螺杆压缩机市场销售比例逐年上升。从七十年代开始至今已上升到 90%。在国内也逐步为各行业所认识，应用越来越广泛。螺杆压缩机将以其独特的优势，正在逐步取代传统的活塞式压缩机。螺杆压缩机具有易损件少，维修简单，体积小，噪音低，无振动，长时间连续运行等特点。广泛应用于钢铁、电力、冶金、造船、纺织、电子、化工、石油、矿山、 轻工业、机械制造、造纸印刷、交通设施、食品医药、铸造喷涂、海运码头、军工科技、汽 车工业、航空航天、基础设施等领域：1.机械制造业： 如加工中心程

25、序控制、 组合机床程序控制、 零件检测、 设备检测、 汽车组装、 制氧制氮设备的配套、生产流水线、喷涂、充气及工业机器人等等；2.冶金工业：如金属的冶炼、烧结、冷轧、热轧、线材板材的打捆包装、连铸连轧的生产线3.轻工业：如纺织、家用电器、皮鞋服装、印刷、包装、家具、卷烟、食品、药厂、玻璃、 建材等等；4.电子、实验、精密仪器行业：对于一些高精度的电子产品的生产、实验试验过程、精密仪 器的控制、检测起到很大作用；5.在化工、军工企业中，对于化工原料的输送、有害液体的灌装、炸药的包装、鱼雷的自动 控制装置、舰艇的自动化设备、石油钻采等设备上已有大量应用；6.在电力行业中，电厂的辅机设备控制、 燃煤

26、的输送、除灰、 工业水处理的配套等等应 用必不可少；7.在交通运输业中， 列车的制动闸、 铁轨的变道装置、车辆门窗的开闭、地铁的自动化 控制、 轮船的自动化设备、飞机的维修、 汽车气垫船的充气、 码头的装卸输送等等气动装置 的应用很广；8.在航天工业中，因气动装置除能承受辐射 . 高温外还能承受大的加速速度，所以在近 代的飞机、火箭、导弹的控制中逐渐得到广泛应用；9其它行业：如汽车维修、飞机场、医院、大型游乐场所等等。表1-9压缩机用途一览表用途气体工作压力/: MPa/（表 压）用途气体工作压力/ : MPa/（表压）:合成氨氮、氢混合气15, 20, 32, 60催化裂化裂解气0.95循环

27、气升压34空气0.250.4空气3.5 , 7.0石油重整烃2.75氮气2.53.5炼制脱硫氢7, 11, 167.08.0加氢精制氢2.63.6 , 79氨气1.5 , 3.515, 32合成尿素二氧化碳15, 20采油钻井空气8合成甲醇氮、氢、氧5, 32油田注气二氧化碳，空气 :513二氧化碳气态管道输送甲烷79制取乙烯、丙烯裂解气3.7多种成分烃1.6 , 2.5 , 4乙烯气1.9城市煤气0.3 , 0.5丙烯气1.8气态装瓶甲烷，稀有气体22, 24高压聚乙烯乙烯一次1525气体氧、氮15二次150,320输送二氧化碳78化学工业氯乙烯乙烯、氧1.0乙炔2.1合成气0.5丙烷1.6

28、丙烯腈丙烯气2.0氨1.5空气0.2氯1.21.5合成橡胶丙烯气2.0气体分离空气0.50.8 ,生成气1.6气体2.5 , 22合成纤维乙炔1.2分离焦炉气氢分焦炉气1.2空气0.351.2二氧化碳0.4制冷空调、冷冻氟里昂0.81.8正丁醛合成气3冷藏氨0.81.4水压机空气15 , 35空气（脱钴）3风力器械空气0.71.2空气 动力仪表控制空气0.40.6醋酸乙烯乙烯、氧车辆制动空气0.40.60.60.8喷涂、喷雾空气0.10.3（乙烯气相法）内燃机起动空气3.03.5武器系统空气150300五单螺杆空气压缩机的特点及工作原理一. 单螺杆压缩机特点1.结构合理，具有理想的力平衡性。2

29、.单机容量大，无余隙容积。3.噪声低、振动小。4.比功率小、能耗低。5.维修周期长，维护及运行费用低。二 工作原理 螺杆有六个螺槽，每个星轮齿将它分割成上、下两个空间，各自实现压缩机的工作过 程。由于有两个星轮，因此单螺杆压缩机相当于一台六缸双作用的活塞式压缩机。1.吸气过程：空气经空气滤清器、卸载阀进入工作腔，螺杆螺槽在星轮尚未啮入前与吸气 腔相通，处于吸气状态；当螺杆转到一定位置，星轮将螺槽封闭，吸气过程结束。2.压缩过程：随着螺杆继续转动，星轮齿推进使封闭的工作容积逐渐缩小，当工作容积与 排气孔口连通时，压缩过程结束。3.排气过程：工作容积与排气孔口连通后，被压缩气体由排气孔口排出，直至星轮齿槽脱 离螺槽为止，完成一个工作循环。这种循环在螺杆每旋转一圈时发生两次，也就是说主 机的排气量是上述一个循环的两倍。六 螺杆式空气压缩机的发展趋势螺杆空压机有高效的油气分离系统和过滤设备， 无磨损件， 供气品质高耗油 量很低。正是基于以上情况，国家有关部门曾于 2000 发文，要求国内企业在中低压空压机 的使用上，逐步淘汰运行费用高可靠性低的活塞式空压机，用高效的螺杆压缩机取而代之， 在发达的国家已成为一种现实， 那么在中国已经是一个必然趋势 总结其原因主要有以下几 点：八、01螺杆机的维护成本低；O 2 螺杆机的运行成本上低（耗电少、节能） ；0 3售后与零配件供应比较完善；7.