螺杆与式滑片式空压机XP1387

　　前言：
　　
　　目前，在国内中、低压的空气市场中，传统的活塞机虽然购买价格较低，但由于其可靠性低、能耗大、维修量高所带来的巨额后续支出已经逐渐淡出市场。新型的空压机主要包括：滑片式空压机和螺杆式空压机（分为单螺杆和双螺杆）两种。其中螺杆式空压机进入国内市场较早，已经占据了一定的*。
　　
　　滑片式空压机技术含量较高，在领域具备生产能力的厂家较少，因此进入国内市场较晚，仍然处在概念传播的阶段。但由于其超长的寿命、良好的可靠性、优异的排气质量、zui高的效率和zui少的维护正在迅速赶超其它同类产品，必将成为新型压缩机的市场主流。
　　
　　1.0可靠性的对比
　　
　　影响可靠性的主要因素
　　
　　1.1压缩机地核心部件－主机的对比
　　
　　影响因素具体影响
　　
　　零部件数目l零部件，尤其是运动部件数目越少，可靠性越高；运动速度l运动速度越低，可靠性越高；运动形式l运动形式越简单，可靠性越高；工作应力l应力形式越简单，受力越小，可靠性越高；加工装配要求l加工装配要求越低，越容易达到，可靠性越高；材质寿命l材质寿命越长，可靠性越高
　　
　　滑片机主机
　　
　　双螺杆机主机
　　
　　单螺杆机主机
　　
　　运动部件数目l1个转子l1对阴阳转子l1个螺杆，2个星形轮
　　
　　运动速度l1000-1500rpml1500-3000rpm
　　
　　运动形式l单纯回转运动l阳转子驱动阴转
　　
　　子进行啮合
　　
　　l螺杆驱动2个星
　　
　　形轮进行啮合加工、装配要求l加工要求很高，但不需要设备
　　
　　l装配简单易行
　　
　　l必须使用设备加工，要求十分严格：
　　
　　l装配复杂，要求十分严格。材质寿命l所有运动部件使用寿命都在10万小时以上
　　
　　l寿命2-4万小时
　　
　　l轴承寿命5万小时
　　
　　l星形轮属于易损件，5百到2千小时更换
　　
　　1.2受力的对比
　　
　　轴承失效是困扰螺杆机，尤其是双螺杆机的主要问题之一，即便选用轴承，2－4万小时也必须更换。主机受力大、受力形式复杂是导致双螺杆机轴承失效的直接原因；单螺杆机在受力平衡方面有所改良，但作用有限；滑片机由于从原理上避免了轴向力从而使得轴承问题得以*解决。
　　
　　比较内容滑片机双螺杆机单螺杆机受力种类l只受径向力l轴向力与径向力均存在轴承形式ll滚动轴承，轴承数量l2个l5-9个l6－10个，加工装配要求l易于加工装配l加工装配要求十分严格，轴承寿命l10万小时l2－4万小时l5万小时以内
　　
　　图1－1滑片机受力分析图1－2双螺杆机受力
　　
　　分析
　　
　　图1－5滑片机的滑动轴承
　　
　　图1－4螺杆机的滚动轴承
　　
　　图1－3单螺杆机受力
　　
　　分析
　　
　　5
　　
　　1.3转速的对比
　　
　　增加转子转速可以提高排气量。但转速过高，磨损会加大，能量损失也随之增加，从而压缩机负荷增大，运动部件寿命减短。因此通过提高转速来增大排气量是一种非常不合理的方式。
　　
　　通过设计原理分析，我们知道：主机的有效吸入容积和容积效率是影响排气量大小的zui主要因素，这也决定了螺杆机与滑片机转速的不同。
　　
　　小结：
　　
　　通过本节的详细对比可见，滑片机运动部件少，运动形式简单，转速低，受力简单易平衡，从原理上*消除了轴承失效问题，在可靠性方面大大超出螺杆机。
　　
　　比较内容滑片式压缩机螺杆式压缩机有效吸入容积
　　
　　l有效吸入容积较大
　　
　　l达到相同的排气量其转速可明显降低
　　
　　l有效吸入容积较小
　　
　　l达到相同的排气量只能靠增加转速，容积效率l容积效率高，气体回流量小
　　
　　l不必提高转速也能保证排气量
　　
　　l泄漏点较多，效率低
　　
　　l不增加转速，其排气量无法保证
　　
　　转速l每分钟1000－1500转l每分钟1500－3000转
　　
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　　2.0效率的对比
　　
　　2.1容积效率的对比
　　
　　容积效率＝实际产气量/理论产气量
　　
　　在压力差的作用下，压缩空气会从高压腔向低压腔回流（内泄漏），这是影
　　
　　响容积效率的zui主要因素。这种回流主要表现为以下三个方面：
　　
　　一、沿定子内表面的泄漏
　　
　　比较内容滑片式压缩机螺杆式压缩机
　　
　　装配形式l滑片被离心力甩出，与
　　
　　定子内壁主动密封，无
　　
　　间隙
　　
　　l双螺杆：为防止接触，转子和定子间
　　
　　必须留有足够的间隙
　　
　　l单螺杆：转子、星形轮与定子间都必
　　
　　须留有足够的间隙
　　
　　气体回流l油膜密封稳定，内泄漏
　　
　　可能性极小
　　
　　l油膜不能*密封间隙，回流量较大
　　
　　吸气口
　　
　　排气口
　　
　　图2－1双螺杆机转子与机壳布置图2－2滑片机转子与定子布置
　　
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　　二、沿端面的泄漏
　　
　　比较内容滑片式压缩机螺杆式压缩机
　　
　　气体回流l端面间隙不变，油膜密封保
　　
　　证沿端面无泄漏
　　
　　l排气口的余隙增大，意味着
　　
　　泄漏无法避免
　　
　　成因l强大的轴向推力
　　
　　排气口余隙
　　
　　吸气口余隙
　　
　　图2－3双螺杆机转子与端盖密封图2－4滑片机转子与端盖密封
　　
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　　三、余隙容积（泄漏三角形）
　　
　　“泄漏三角形”是指在螺杆式压缩机中，转子在啮合时其形线造成的一个空
　　
　　隙。高压空气会通过此空隙向低压区回流，而且无法通过密封。
　　
　　这是由螺杆式压缩机转子的几何型线带来的一个典型技术问题，*地消除
　　
　　它是不可能的。
　　
　　滑片式压缩机中不存在“泄漏三角形”。
　　
　　图2－7滑片的润滑与密封
　　
　　图2－5阴阳转子啮合
　　
　　图2－6泄漏三角形
　　
　　必须指出，随着运行时间的增
　　
　　加，磨损无法避免。由于螺杆机是
　　
　　依靠阳转子驱动阴转子进行工作
　　
　　的，所以磨损较大，导致各种泄漏
　　
　　随之增大，排气量下降。
　　
　　滑片机*可能发生磨损的
　　
　　部件是滑片。滑片的末端是一个R
　　
　　弧，通过油膜与定子密封，磨损极
　　
　　小。即便滑片发生了轻微磨损，在
　　
　　离心力作用下的自补偿功能仍可
　　
　　以保证滑片与定子的良好密封，因
　　
　　此排气量始终如一。
　　
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　　2.2传动效率的对比
　　
　　滑片机全部采用弹性联轴器传动，理论上没有能损失，实际效率也可以
　　
　　保证在99％以上。为保证高转速，螺杆机多数采用齿轮传动，某些机型因为结
　　
　　构设计或降低成本的原因采用了比较落后的皮带传动方式。
　　
　　齿轮传动结构图
　　
　　图2－10齿轮传动结构
　　
　　小结：
　　
　　电费是空压机用户zui大的投资，所占比例超过80％。因此，在效率上微小
　　
　　的提升都会给用户带来切实的收益。与双螺杆机相比，滑片机在效率方面的优势
　　
　　十分突出，真正符合压缩空气成本zui低原则，在长期的使用中必将为用户带来巨
　　
　　大的经济效益。
　　
　　弹性联轴器齿轮皮带
　　
　　传动效率99％以上96％－98％94％－96％
　　
　　安全性高低高
　　
　　维护基本免维护维护量很大，费用高定期维护、2千到1
　　
　　万小时更换
　　
　　图2－8弹性联轴器
　　
　　图2－9皮带传动结构
　　
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　　3.0维护性能的对比
　　
　　影响维护性能的具体因素分析：
　　
　　维护费用＝三滤更换费用＋润滑油更换费用＋油气系统检修费用
　　
　　＋传动系统检修费用＋控制系统检修费用＋主机检修费用
　　
　　组成部分影响因素具体影响
　　
　　维护量l零部件数量
　　
　　l维护周期
　　
　　l零部件数量越少，维护量越少
　　
　　l维护周期越长，维护量越少
　　
　　维护难度l设备内部结构
　　
　　l零部件尺寸与形式
　　
　　l结构越简单，维护越容易
　　
　　l零部件尺寸越小、重量越轻、形式越简单，
　　
　　维护越容易
　　
　　比较内容滑片式压缩机螺杆式压缩机
　　
　　三滤更换l三滤尺寸小，更换容易
　　
　　l三滤寿命长：油滤可反复使用，
　　
　　油分芯寿命1万小时
　　
　　l三滤尺寸大，更换难度大
　　
　　l三滤寿命相对较短：油滤2－4
　　
　　千小时，油分芯5－6千小时
　　
　　润滑油更换l油量仅为螺杆机的1/2l油量大，费用高
　　
　　油气系统检修l95％以上的管路和阀门内置，
　　
　　外部仅余4根管路，检修量少
　　
　　l所有管路和阀门外置，接头处
　　
　　易泄漏，检修量大
　　
　　传动系统检修l日常免维护，基本不发生费用l皮带2千－1万小时更换，张
　　
　　紧系统需定期维护
　　
　　l齿轮传动需定期检修，检修量
　　
　　大，费用高
　　
　　控制系统检修lPLC系统自带电器元件检测功
　　
　　能，检修方便
　　
　　l仪表控制系统检修量大，检修
　　
　　不方便
　　
　　主机检修l轴承终生免维护
　　
　　l排气量始终如一，主机免维护
　　
　　l不存在抱死现象
　　
　　l轴承需定期更换，一般双螺杆
　　
　　机2－4万小时，单螺杆机5
　　
　　万小时以内，费用很高
　　
　　l双螺杆机一般3年左右排气量
　　
　　开始明显下降，需大修调整；
　　
　　单螺杆机星形轮属于易损件，
　　
　　需定期更换
　　
　　l轴承失效、润滑油积炭等多种
　　
　　原因都可能导致主机抱死，一
　　
　　旦抱死，必须采用设备维
　　
　　修，现场无法进行
　　
　　-11-
　　
　　结束语：
　　
　　滑片式压缩机从诞生至今已有近80年的历史，其间经历了从设计到加工的
　　
　　数次革命，技术上已趋于，在欧美众多的企业中得到了广泛的应用。然而在
　　
　　国内的空压机市场上，她无疑还是一个新事物，仍然处在概念传播的阶段。沈阳
　　
　　伟纳通用设备有限公司将她引进国内市场，目的是为迅速发展的民族工业尽
　　
　　一份绵薄之力。我们有理由坚信：凭借着她超凡的性能和我们不懈的努力，未来
　　
　　的新型空压机市场必然会成为滑片式压缩机的天下！
　　
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　　附录：空压机选型的*准则——压缩空气成本zui低原则
　　
　　客户购买空压机和相关后处理设备的zui终目的是组建空压系统，制造出符合
　　
　　要求的压缩空气用于生产。因此，压缩空气成本zui低原则就成为了判定压缩机性
　　
　　能的*准则，即：在一定的生产环境下，生产出同等体积、同等质量压缩空气
　　
　　的成本zui低。
　　
　　上图是综合了国内外数百家企业的空压站调研数据之后得出的压缩空气成
　　
　　本分析图。调研机型为：4KW~250KW的往复式、螺杆式、滑片式和少量其它形
　　
　　式的空气压缩机；工作条件为：单机每天工作12小时，连续工作10年。
　　
　　从图中可见，在长达10年的持续投入中，电费占到了80以上的份额，远远
　　
　　超过设备购买的比例；而设备的正常维护和意外事故（包括：非常规维修和停产
　　
　　损失）所占的比例也都接近于设备购买的比例。从技术角度分析以上数据，用户
　　
　　在压缩空气上zui大的三项投资，即：电费、正常维护费用和意外事故带来的费用
　　
　　分别对应了空压机的三项综合技术指标：效率、维护性能和可靠性。
　　
　　从上述分析可见，用户在选择空压机时单纯地比较设备价格或形式并无实际
　　
　　意义，而应该依据压缩空气成本zui低原则，重点考察设备地效率、维护性能和可
　　
　　靠性这三项技术指标。（可靠性是设备正常工作的基础，应优先考虑）
　　
　　显而易见，可靠性越高、效率越高、维护性能越好的空压机必将成为用户的
　　
　　。
　　
　　图2－1压缩空气成本分析
　　
　　设备购买7%
　　
　　正常维护5%
　　
　　意外事故5%
　　
　　其他费用1%
　　
　　电费82%
　　
　　电费