压缩空气已经在大多数公司的日常运作中担当至关重要的角色。对压缩机的需求是显然的,但选择哪种压缩机呢?
螺杆式还是活塞式,才能使其在设备中运转较好,这是一个很值得讨论的问题。这首先就需要考虑这两种压缩机的相似与不同之处,才能选出很合适的一种。
螺杆机与活塞机异同22kW以上
22kW以下 无油、干式或
无润滑
压缩机已在各种气体领域广泛应用,但空气压缩是应用较广的一部分。目前,固定式螺杆空气压缩机大约占据40%的市场份额,而活塞式空气压缩机占有21%的市场(按美元计算)。
活塞压缩机用于很多不同的设备中。但在标称压力0.7~1.0MPa范围的空气系统中,活塞压缩机的使用正迅速减少。
当然,由于活塞式压缩机技术的进步,对更高压气体设备以及能在苛刻环境中运行的气体压缩设备的需求,使活塞压缩机在很多设备中成为可行且明智的选择。
螺杆压缩机几乎占据了22kW以上,标称压力在0.7~1.0MPa内空气系统的大部分市场份额。导致这种趋势的是其性能与可靠性的提高,以及减少的维护与更低的初成本。
尽管如此,双作用的活塞压缩机仍然是效率较高的压缩机。螺杆的转子形状减小了螺杆压缩机使用的高效率范围,所以,更优的转子型线、改进的加工以及创新设计是螺杆压缩机的关键因素。
例如,一台低速、直接驱动的螺杆压缩机可以提供排气压力为0.7MPa、0.13~0.14m^3的气量,这是双作用活塞压缩机的90~95%。对于大多数用户,除非一些能耗特别可观的场合,由于其较高的初投资(购买价格)而言,效率更高的双作用活塞压缩机往往因投资回收期长而不划算。
一台维护良好的螺杆式压缩机可以提供10年甚至更久的运行。同时,其带故障诊断与处理能力的控制系统,能基于运行温度指出换油间隙,也提高了压缩机的可靠性与寿命。
维护
对于维护费用,螺杆式压缩机较活塞压缩机有优势。双作用的活塞压缩机比螺杆机的维修周期更短。活塞压缩机上的气阀、活塞环以及别的易损件都需要周期性维护。
螺杆压缩机的维护主要为油、油过滤器以及油分。有时候,螺杆转子空气、检侧设备的替换需要相当大的费用,但是它们通常能工作10年甚至更长时间。
标准的螺杆压缩机组件带有基于微处理器或者电气控制的控制器。这些控制器使螺杆转子在100%时间内维持负荷。控制器的一个主要功能是调节气流,使机器能在满负荷、部分负荷以及空载情况下较高效率地运行。
有些螺杆机的控制器带有很多其它有用的控制功能,比如运行监视、停机警告以及保养维护提醒。
装有良好运行与维护双作用活塞压缩机的机组是对营运有利的。这种设备可以协调分配,利用定期维修与保养而成为成功的压缩空气系统。
润滑
根据润滑情况的不同,活塞式压缩机可分成两种:润滑式与无润滑式。在润滑式机组中,润滑油被引入压缩气缸中,以减小气缸与活塞环的摩擦。一般情况下,良好润滑的活塞环可延续数年的寿命。先进材料的应用可使干式机组中的活塞环寿命延长至超过8000h。
润滑式与无润滑式活塞机之间的费用是值得考虑的一个因素。有些情况下需要无油的压缩空气或者气体。无润滑机组的初投资要高出10～15%,而能耗与效率方面两者相差不大。较大的差别在于两种方式机组所需的维护费用,无润滑机组的维护费用是润滑式机组的四倍甚至更多。
活塞式压缩机的不平衡受力与较大重量是安装费用中的主要影响因素。通常,活塞机组需要笨重的基底以及厚实的地基。当然压缩机制造商会提供建造基底所需的相关数据。
尽管活塞式压缩机的初投资与安装费用比螺杆机要多,但良好维护下的活塞机寿命可比螺杆机要长2～5倍。
数十年来,活塞式压缩机已经成为一种可靠的重负荷机器。随着技术的进步,在提供好的空气的同时,活塞压缩机的维护费用较大减少了。在标称压力0.7～1.0MPa以外的机组中,无论是压缩空气或者其它气体,活塞压缩机仍然是较好的选择。
小型风冷活塞式压缩机可追溯至19世纪初期。它们被广泛应用于各种设备中,高的压力可达1.2MPa。各种大小风冷机组都可适应荒野环境。
普遍的小型活塞压缩机是单作用的。其排气温度可达240°C,而且大多数机组运行噪音超过80dBA。
对于低功率机组,由于初投资费用要比螺杆机少40～60%,活塞机有更高的使用价值。这里还需要考虑到其它辅助设备,比如二次冷却器、启动器以及停机开关,这些费用都是要计入总价格的。
小型活塞压缩机可在较长寿命时间内为很多设备提供合理的高质量压缩空气。设计简单、运行范围较宽以及可靠性高是它们重要的实力。
尽管螺杆压缩机的初投资较活塞压缩机贵,但是它们在7.4～22kW功率范围内正变得越来越流行。其中一个原因是螺杆机组通常封装成模块。大多数情况下,标准的螺杆机组模块封装有启动器、二次冷却器以及带有容量监察能力的压缩机控制器。
螺杆压缩机亦可用于更小功率范围,从3.7到22kW。在同样功率条件下,相比活塞压缩机的一个优点是:它们的排气温度更低。螺杆压缩机设计在100%负荷循环下工作,低润滑油量并提供好的压缩空气。
安装
小型活塞压缩机需装有储气罐。储气罐用于存储压缩空气,且缩减压缩机的负荷运行时间。有些小型活塞压缩机通常在大约66%的工作(负载)循环时间内运行。
带有尺寸足够大的储气罐的活塞机的寿命特别重要。不管储气罐尺寸或者压缩机和储气罐的结构形式,小型活塞压缩机的安装总是容易的。由于不平衡受力,任何活塞式压缩机都应该固定在地面上。
大多数螺杆机模块被设计成单独可移动式,它们的安装基础甚至可以放置在储气罐顶部。螺杆压缩机的排气没有脉动。尽管如此,系统包含储气罐对于平稳返回至压缩机控制器的空气信号和系统的稳定运行还是很有利的。
小型螺杆压缩机能给用户提供整个箱体,可用于那些需要恒定气量的压缩空气系统中。大多数封闭式螺杆机组的运行噪音水平低于80dBA。封装好的螺杆机可以很容易地安装到地板上,且通常只有单点连接装置用于接电与接气。
选择正确的安装空间对于风冷压缩机的可靠性和较长的使用寿命是至关重要的。通过压缩机机体的良好空气流动是机器良好运行与较长寿命所必须的条件。
总的说来,螺杆压缩机的压缩空气质量比较好。即使是油润滑螺杆机组,高效的油气分离器能将排到压缩空气系统中的含油率减少到5ppm。同时,螺杆机固有的较低排气温度可使压缩空气的品质进一步提高。大多数螺杆机组的排气温度只比环境温度约高50℃左右。
当用户需要无油气体或者空气时,应该选择那种压缩机呢?无油压缩机的轴承与齿轮仍然有润滑油,但是压缩腔是无油的。
无油压缩机通常都是螺杆机。由于缺少冷却,这些无油机组能达到很高的排气温度。新的技术将水喷入压缩腔以降低排气温度从而延长机器的寿命。螺杆式无油压缩机可用于功率从14~180kW,压缩空气标称压力小于或等于1.0MPa的设备中。
干式活塞压缩机主要用于0.7~11kW的设备中。整个干式压缩机中不使用任何润滑油。
无润滑活塞压缩机是高压与大功率压缩机中的一种可行的选择。