了解空壓機的原理和構成(cheng)
2024-12-07
了解空壓機的原理和構造
一般電機功率250KW以下采用380V電機，電機功率超過250KW一般采用6KV和10KV電機。
防爆空壓機是380V/660v,同一個電機接線方(fang)式(shi)不同，可實現380v和660V兩種電壓的選配，防爆機銘牌上標定(ding)的最高壓力為(wei)0.7MPa，國家没有0.8MPa的標準，國家颁发的(de)生產許可證上(shang)注明的是0.7MPa,實际使用中可達0.8MPa。
空壓機配套的只有2極和4極兩種异步電動機。
2極同(tong)步電動機的轉速為(wei)3000r/min,空壓機的异步電動機2極的轉速≥3000×97﹪＝2910 r/min，一般對用戶講是2960 r/min、3%是速差。
4極同(tong)步電動機的轉速為(wei)1500r/min,空壓機的异步電動機4極的轉速≥1500×97﹪＝1455 r/min，一般對用戶講是1480 r/min，3%是速差。
空壓機配(pei)套的電機只有2極和4極的，其轉速也是按(an)國家標準可視為一個常数(shu)（1480 r/min、2960 r/min）。
服務系数：空壓機行業的電(dian)機都是非標電機，是大(da)機小標(biao)的一種現状。服務系数，一般采用1.1～1.2。舉例200kw的空壓機(ji)的電機的服(fu)務系数為1.15，那麼该空壓機電機的最大功(gong)率實际(ji)可達200×1.15＝230kw,給用戶講時是储備了15﹪的功率，屬添工加料。
普通電機(ji)是小機大標的一種現状(zhuang)。舉例：100kw的電機能輸出80%的功率就不错了，通常的說法是功率因数cos∮=0.8，是偷工减料。
防護等級：是指電機的防水，防尘等級，一般的IP23已足够用，但空壓機行業中380V電機基本上選用IP55和IP54的，6KV、10KV電機基本上選用IP23,也有客戶要求選用IP55或IP54。
絕缘等級：是指電機(ji)的耐高温防烧(shao)毁的能力等級。一般用的是F級，B級温升考核是指比F級高一(yi)個層級的標準考(kao)核。
启動方式：星三角轉换的启(qi)動方式。
2、 螺杆壓縮機主機
壓縮機 ：是一種提升氣體壓力的機械;螺杆(gan)壓縮(suo)機的核心部件是主機，俗称機头;主機的技(ji)術核心(xin)是螺杆副，也就是阴阳轉子，粗的是阳轉子，細的是阴轉子。
主機：主要構造是由轉子、機壳（汽缸），轴承和轴封組成。確切的說就是(shi)兩根轉子（一對阴、阳轉子）兩端套着轴承(cheng)裝在機壳(ke)内，把空氣从一端吸入，依靠阴阳轉子的相對轉(zhuan)動(dong)，齒顶對齒沟的齒合，進而把空氣進行壓縮，提升氣體的壓力，然后从另一端排出。
主機進(jin)行氣體壓縮時需要動力的(de)輸入，需要冷卻、密封和润滑，因此主機必须(xu)安裝在(zai)空壓機的系統中才可以工作。
螺杆(gan)機之所以屬高科技產品 ，就是因(yin)為主(zhu)機是高科技產品。
主機之(zhi)所以称為高科技產品主要有兩點(dian)：①加工精度非常高，非一(yi)般設備可(ke)以實現加工的；②轉子是(shi)一個三維空間曲面，其型線只掌握在極少数几個外國公司手(shou)中。
从主機的結構上看，阴阳轉(zhuan)子間是不接触(chu)的，有2-3丝的間隙，轉子與機壳(ke)之(zhi)間也是有2-3丝的間隙，也是不接触不摩擦的。轉子端面與機壳(ke)之間也(ye)是2-3丝的間隙，也是不接触不摩擦的，因此主機的寿(shou)命主要取決於轴承和轴(zhou)封的寿命。
轴承和轴封的寿(shou)命即更换周(zhou)期，是和其受力状况和轉速(su)有關的。故而轉速低，轴承又不额(e)外受力的直聯主機的寿命是最长的(de)。相反、皮带機的主機轉速高，轴承又受力，故其寿命就短。
主機轴承的安裝是在恒温恒湿的(de)车間内由專用(yong)的安裝工具進行安裝的，是技術性非(fei)常高的一項(xiang)工作。轴承一坏，尤其是大主機，必须返到(dao)專業的(de)維修工廠進行更换，加上往返運輸的時間，維修用的時間，是會給用戶造成(cheng)很大(da)麻烦的，在時間上用戶就(jiu)耽误不起，空壓機一停，整個生產線就得停，工人就得放假，每天(tian)影響的工業產值以(yi)数萬計。故而(er)本着對用戶负(fu)責的態度，盡可能的推荐低轉速的没有增(zeng)速齒(chi)轮的直聯機。
3、油分(fen)罐的構造和分离原理
油分罐就是能(neng)够實現油(you)和氣的混合物相分离的一個罐子。油分罐一(yi)般為圆柱形的45#鋼焊成的碳鋼鐵皮罐，用不锈(xiu)鋼做的油分罐非常罕见(jian)，一般情况下不用。另一(yi)作用就是储存润滑(hua)油。油分(fen)罐内有一個油氣分离滤芯，簡称油分芯，油分芯一般有23層左右的進口玻璃纖維層層(ceng)缠繞(rao)而成，少数偷工减料可能(neng)只有18層左右。
其(qi)工作原理(li)是当油和氣的混合物以一定的流速穿過玻璃纖維層時，油滴被物理機(ji)械(xie)的阻挡，慢(man)慢地凝露為大油滴之后在重力作用下，落到油分芯底部，然后有回油管把这部分過(guo)滤掉入油(you)分芯底部的油导入機头内部，參與下一循環。回油管上有一單向阀，使得機油只(zhi)能由油分芯(xin)底部流入主機的壓縮腔。
實际上(shang)油氣混合(he)物在穿透油分芯之前，油氣混合物中99%的油分已被分离掉到油(you)分罐(guan)底部。
从主機出來的高壓、高温（80℃左右）油氣混合物(wu)是沿着油分罐内部的切線方向進入油分罐的(de)，在离心力作用下，油氣混合物中的油分大部分被甩(shuai)到油(you)分罐的内壁上，在重力的作用下沿着(zhe)内壁流到油分罐的底部(bu)。另外一部(bu)分油滴在相互碰撞的過程中(zhong)凝結成大油滴，最后也是在重力的(de)作用下沉向油分罐底(di)部，參與下次循環。
經油分(fen)芯過滤后(hou)的空氣，經過最小壓力維持阀（最小壓力阀）流向后部冷(leng)卻器冷卻再排出空(kong)壓機。
最小壓力維持阀也(ye)是單向阀，可称之為油分罐上面(mian)的(de)排氣阀。位於油氣(qi)桶上方油細分离器出口處(chu)，開启壓力設定為0.45MPa左右，最小壓力阀主要有以下功能：
（1）启動時(shi)優先建立起润滑油所(suo)需的循環壓力，確保機器的润滑
（2）油氣桶氣體壓力超過0.45MPa之后方行開启，可降低流過油氣分(fen)离器的空氣流速，除確保油(you)氣分离器效(xiao)果之外，並可保護油(you)氣分离(li)器因壓力差太大而受损。
（3）止回功能：当停機后油氣(qi)桶内壓力下降時，防止管路壓縮空氣回流。
油分罐端盖上(shang)面有個安全阀，当油分罐内的空氣壓(ya)力達到(dao)設定值的1.1倍時安全阀自動打開，放掉部分空氣，降低油分罐内的氣壓。檢查安全阀的方(fang)法是在(zai)壓縮機满载工作時，轻拉安全(quan)阀上的泄氣拉杆，若安全阀能向外排氣，則視為正常。
油分罐上裝有一個壓力表，檢測的是滤前壓。油分罐的底部裝有(you)排污阀，要定期打開排污阀，放掉沉淀在油分罐底部(bu)的水和污物。
油分罐旁边(bian)有一個透明的油位镜顯示油分罐内由位的(de)高低。正確的油位是当空壓機正常工(gong)作(zuo)時油面在上下度中間位置，過高會跑掉，過低會影響整機的(de)安全性(xing)。
油分罐屬於壓力容器必须(xu)有製造资質的專業廠家(jia)生產。每個油(you)分罐都(dou)有一個唯一的编號和合格證。
4、冷卻器
風冷型螺杆機的機油冷(leng)卻器和壓縮空氣(qi)后冷卻器做成一體，為铝製板翅式結構，在真空炉内钎焊成型，一(yi)旦漏油几乎(hu)不可修复，只有更换。其工作原理是熱油和高(gao)温（80℃左右）氣體在各自(zi)管道内流動，電機拖動風扇轉動，冷風垂直(zhi)地吹過载有熱油和高温氣體的管道，實現熱交换，用(yong)手感(gan)覺經過散熱器熱交换后的空氣，會覺的非常烫手。
水冷型螺杆機一般采(cai)用管式散熱器，水在管内流動，熱油在管外流動，經熱交换后冷水變熱水。不少廠家為降低(di)成本往往不用銅管(guan)而用鋼管。水冷機必须另建冷卻塔，把熱交换后(hou)的熱水冷卻以便參與下次循(xun)環，水質對(dui)散熱器影(ying)響非常大，冷卻塔又增加(jia)不少成本，因此水冷機的用(yong)量远没有風(feng)冷機大，但粉尘比较大的場合比如水泥廠、有易熔性尘埃的车間、比如喷涂车間盡可能的使用水冷機。水冷型(xing)散熱器一(yi)但結垢，很难清理，一般得用化學药水泡上几天(tian)，再用高壓水或(huo)高壓空氣吹。水冷機冷卻(que)水的用量(liang)在JB/T6430-2002中有明確規定。每壓縮1m3的空氣大約需消耗水4升。
風冷型散熱器流出的熱空氣原則上必须用导風罩导出或者必须采用非常有效的方式使(shi)熱風(feng)盡可能有效的排出空壓機房，比如加裝工業風機向外抽(chou)熱風(feng)。
經散熱器流出的熱風不能(neng)有效的(de)排出，而參與空壓(ya)機空氣循環的(de)話，其結果(guo)是災难性的高温停機。
經后冷(leng)卻器冷卻過的(de)壓縮空氣中含有大量的水分，其中大部分可以在储(chu)氣罐中(zhong)分离出來。
冷(leng)卻后的壓(ya)縮空氣温度：水冷機比環境(jing)温(wen)度大約高10℃左右、風冷型比環境温度大約高15℃左右。
5、温控阀
主要通過控製喷入主機的润滑油的温度來達到控(kong)製主機排氣端的(de)排氣温度。機头排氣温度過低，水分會在油分罐析出，造成润滑油乳化。油温≤70℃時温控阀控製住润滑油不讓润滑油進入冷卻器，当油温＞70℃時温控阀只讓部(bu)分熱油經過油冷(leng)卻器被冷卻，冷卻后的機油(you)與另一部分未被(bei)冷卻的熱油混合進入主機，当油温≥76℃時，温控阀把通往油冷卻器的(de)通(tong)道全部打開，此時的熱润滑油全部經過(guo)油冷卻器冷卻后再進入主機進行(xing)壓縮。
温控阀可理(li)解為進入機头的油的(de)温度調控阀。
6、 PLC和顯示屏
PLC可理解為一臺電脑(nao)的(de)主機，空壓機液晶顯示屏可(ke)以理解為電脑的(de)顯示屏。PLC具有輸入、輸出（給顯示屏）、計算、储存的功能。
通過PLC使螺杆機變(bian)成一臺高度智能化的(de)傻瓜機，空壓機的任何一個部件位出現(xian)故(gu)障都會通過PLC反映到(dao)顯示屏上以便維修。
空壓機的空滤、機滤、油分芯和润滑油到了更换時間(jian)，PLC會自動報警提醒以便更换。
空壓機的空滤、機滤、油分芯和润滑油到了更换時間(jian)，PLC會自動報警提醒以便更换。
7、螺杆空壓(ya)機其他組成部(bu)分
1、空氣過滤器
空滤(lv)芯是(shi)個紙質的干式的過滤器，是空氣過滤的核心。做成折叠(die)形状是為了增大空氣穿透的(de)面积。
空滤芯通氣細孔約為3μm左右，主要功能是滤掉空氣(qi)中大於3μm左右(you)的灰尘和固態顆粒(li)，避免螺杆轉子過早磨(mo)损，機油(you)過滤器和油分芯的過早(zao)阻塞。一般每500小時或更短的時間（視具體環境而定）取下用≤0.3MPa的空氣自内向外吹，清理疏通被阻塞的通氣細(xi)孔。壓力太大會把細孔吹破吹(chui)大，反而起不到應有的過滤(lv)精度的要(yao)求。故用储氣罐内的剩余的空氣吹(chui)空滤芯時，一定要看清楚储氣罐上壓力表顯示的(de)壓力(li)，小心用＞0.3MPa的空氣會把空滤芯吹報废，進而使空滤芯失效，造成機头抱死。
2、進氣阀
又叫進氣控製阀，通過它控製進入主機的氣流(liu)大小，進而達到控製空壓機排(pai)氣量大小的目的(de)。
容調(diao)式的進氣阀是由反比例阀控製伺服氣缸，伺服氣缸的顶杆推動進氣(qi)阀内的阀片進而控製進(jin)氣量，可實現从0-100%的无級進氣控製調節。
容調(diao)式的進氣阀是由反比例阀控製伺服氣缸，伺服氣缸的顶杆推動進氣(qi)阀内的阀片進而控製進(jin)氣量，可實現从0-100%的无級進氣控製調節。
3、 反比例阀和伺服氣缸：
比例是指A和B兩氣路之間的氣流分配比例，反是相反的意思，即經過反比(bi)例阀進(jin)入伺服氣缸的氣量越小，進氣阀的阀(fa)片打開越(yue)大，反之越小。
4、放空電磁阀
在進氣阀的旁边，当空壓機停機時，讓油分罐内和主機内的空氣放(fang)空到進(jin)氣阀片上方，通過空滤器排出，避免空壓(ya)機再次启動時因主機内有油而造成(cheng)空壓機重车启動，進而加大启(qi)動電流而烧毁電機。
5、温度傳感器
位置在主機的排氣端，測量的是主機排出的油氣混合物的温度，另一端接PLC，並在液晶顯示屏上顯示(shi)温度的(de)高低 。
6、壓力傳感器
位置在空壓(ya)機的排氣端，即出氣口，測量排(pai)出(chu)油分芯后的空氣壓力，未經過油分芯過滤前(qian)的氣流壓力(li)叫滤前壓，当滤前壓與滤后壓差≥0.1MPa時就该更换油分芯了，另一端接PLC，並在顯示屏顯示(shi)壓力的大小。油分罐外面裝(zhuang)有壓(ya)力表，檢測的是滤前壓，電子屏上顯示(shi)的是滤(lv)后壓。
7、機滤
機滤(lv)是機油過滤器的簡(jian)称，機油過(guo)滤器是一種紙質過滤器(qi)，過滤精度在10微米---15微米之間。其功能(neng)是除去油中的(de)金屬微粒、灰尘、氧化物、胶質等保護(hu)轴承及轉子正常润(run)滑。油過滤器堵塞會导致機头供油不畅，影響轴承寿命，引起排氣高温，造成局部积碳。
8、回油單向阀：
油氣分离(li)器滤下的残油(you)集中於油分芯底部的小圆凹槽中，經回油管引至主機，避免(mian)已被分离的润滑油再随空氣(qi)排出。為防止主機壓縮室(shi)内的油返流，在(zai)回油管(guan)后設置一個單向阀，如果機器(qi)運行中油耗突然增大，應檢(jian)查單向阀的(de)節流小孔是否堵塞。
9、空壓機内的各(ge)種機油(you)管
就是機油流通的管道，从主機排出的高温高壓油氣混合物通過的(de)機油管(guan)外面必须套上波纹管，防止高壓爆裂。聯接油分罐到機头之間的回油管一般是鐵的。
10、冷卻散熱器的風機
一般用的是轴流風機，由一個小電機拖動，使冷風垂直吹過散熱器。某些機型不設温控阀，而是通過控製風扇電機的停(ting)轉來控製(zhi)油温的。当排氣温度上升至85℃時，風扇開始運轉；当排氣温度低於75℃時，風扇自動停轉，使温度保(bao)持在一定範围之内。設有温控阀(fa)的機(ji)型風機的启停同上。