全面替代螺桿機能否實現？一文搞懂離心式壓縮機的真相

伴隨著我國空氣壓縮行業技術的快速發展，空氣壓縮機在結構佈局及功能形式方面有了很大的改進，離心式空氣壓縮機成為了新一代空氣壓縮裝備。

離心空壓機具有單機流量大，壓縮空氣不含油的特點，但是從節能和可靠性角度分析，離心空壓機並不適用所有領

域。

大排量空壓機（排量在60Nm3/min以上）市場目前主要有離心式空壓機和螺桿空壓機兩個產品大類，兩種空壓機都有各自的專長，也有各自的使用範圍，它們不能完全替代對方，而將長期共存。因此螺桿機使用者非常有必要對離心式空壓機進行多方面的效能瞭解，從而可以在選用空壓機時提供一定的參考，以免出現選型失誤。使用者在選購離心空壓機前需考慮到以下方面：

一、離心式壓縮機原理

從不同的角度對壓縮機進行劃分，其可以劃分的類別是多種多樣的。按照壓縮機形式分為固定式、移動式、封閉式等類別，離心式壓縮機是最為常用的裝置之一。

1.1 原理

離心式空氣壓縮機屬於速度式壓縮機，在用氣負荷穩定時離心式空氣壓縮機工作穩定、可靠。離心式空氣壓縮機是由葉輪帶動氣體做高速旋轉，使氣體產生離心力，由於氣體在葉輪裡的擴壓流動，從而使氣體透過葉輪後的流速和壓力得到提高，連續地生產出壓縮空氣。依據這一原理，離心式壓縮機在機械傳動系統中可提供足夠的空氣壓力，促進機械部件之間的有效聯動，對外部連結裝置執行提供可靠的動力。

1.2 特點

對於早期使用的壓縮機，離心式壓縮機不僅部件結構得到了精簡改良，且壓縮機整體結構佈局也更加貼切裝置的執行功能。目前離心式壓縮機採用1個或2個以上的旋轉葉輪共同組裝，加快了氣體流動的速度，這對氣體壓力能控制是大有幫助的。根據使用情況，離心式空壓機氣體壓力運轉時具有穩定性特點，部件之間形成的磨損程度較輕，不會對機械零件造成過大的耗損，這些都有助於壓縮機氣體運轉速度的提升，並且提高了排氣效率。

二、執行故障及處理

最近幾年，離心式空氣壓縮機在化工業中的應用範圍更廣，這類裝置不僅為本身氣體壓力能調控提供了保障，更是為壓縮機連線裝置提供了足夠的氣體壓力能，進而帶動機械傳動系統的高效率運轉。壓縮機利用氣體的連續流動，對電動機原始機械能進行轉換，這一過程工作強度受機械裝置工作荷載的影響。鑑於化工行業機械裝置運轉荷載的不斷提升，離心式壓縮機的故障率也有明顯增加。

2.1 油壓突然下降

壓縮機油壓突然下降原因比較複雜，與機組內部件構成存在密切的聯絡，處理這一故障要根據實際情況而定。一般情況下，油壓下降與油泵、油管等潤滑系統油管相關，處理這一故障需要做好壓力測試及處理工作。例如，當油泵故障降低時，也降低了壓力，應對油泵及時檢查，排查故障原因；當故障與油管有關時，故障源於有關破裂而造成洩漏，具體措施為更換新油管。

2.2 氣體出口流量降低

氣體出口流量降低主要的原因在於過濾器和密封裝置，這兩種部件控制不當則會減小氣體的流量，影響到壓縮機裝備的正常功能。故障處理方法：一是氣體過濾器堵塞造成吸氣量的減少是過濾器產生故障的主要原因，可以透過對氣體過濾器的清洗，從而將故障排除；二是密封裝置產生故障的原因在於密封間隙過大，造成洩漏，最好的解決方法是更換密封，或者按照規定對其進行調整。

2.3 冷卻器出口溫度過高

氣體冷卻器出口位置的溫度大於60℃，該故障的產生與冷卻器的冷卻水量及其冷卻管、流速、管板與管之間的配合有關。例如，管板與管之間配合鬆動或冷卻管破裂，無法保持氣體冷卻器出口位置溫度，使其超出允許範圍；壓縮機運轉壓力過高而增加了部件的磨損，產生了明顯的溫度升高現象。具體處理措施，採用脹管器把鬆動的管子脹緊，或將已損壞的管子兩端堵塞，對冷卻器的芯子進行清洗。

2.4 軸承溫度過高

軸承是離心式壓縮機執行故障的核心部件，決定著整臺裝置的運轉效率，軸承溫度過高是壓縮機執行比較常見的故障。溫度故障主要表現：軸承的進油口節流圈孔徑太小，進油量不足；潤滑系統油壓下降或濾油器堵塞，進油量減少；冷油器的冷卻水量不足，進油溫度過高。根據這些故障現象，實際處理過程需檢修潤滑系統油泵、油管或清洗濾油器；調節冷油器冷卻水的進水量；軸承的進油口節流圈孔徑太小，進油量不足，適當加大節流圈孔徑；檢修冷油器、排除漏水故障或更換新油。

2.5 軸承振動過大

振動荷載增大了軸承的承載幅度，並且引起離心式空氣壓縮機結構的故障耗損，對零部件損傷有很大的危害性。軸承振動荷載超標的故障表現：轉子或增速器大小齒輪的動平衡精度被破壞；軸承蓋與軸瓦瓦背間的過盈量太小；齒輪齧合不良、齒輪磨損嚴重或損壞。對於這類故障處理，主要方式是重新校正動平衡；刮研軸承蓋水平中分面或研磨調整墊片，保證過盈量為0。02～0。06mm；檢查齒輪磨損情況，重新校正大小齒輪間的不平行度、中心距及齧合面積，使之符合要求。

2.6 冷卻器冷卻效果差

冷卻器主要用於調節壓縮機內部溫度的穩定性，維持均衡溫度以創造優越的壓縮機執行環境，而冷卻失效故障則影響了整臺裝置功能的發揮。主要故障表現：氣體冷卻器冷卻能力下降；冷卻管表面積汙垢；冷卻管破裂或管與管板間配合鬆動。處理冷卻器故障需從多方面檢查零部件，同時重點檢查冷卻水量，要求冷卻器管中的水流速應小於2m/s；清洗冷卻器芯子；堵塞已損壞管的兩端或用脹管器將鬆動的管脹緊。必要時，可以重新選用冷卻器安裝處理，提高壓縮機實際運轉的冷卻效果，降低了冷卻故障的發生率。

三、離心式壓縮機日常維護

基於工業科技改革背景下，許多機械裝置在行業生產中得到推廣應用，空氣壓縮機負責將機械能轉變為氣體壓力能，方便了機械自動控制系統的日常運轉調控。一方面，定期檢查壓縮機機械系統的功能狀態，透過裝置除錯方法檢測故障隱患，提前做好執行故障的處理工作；另一方面，對軸承、冷卻器等主要部件拆裝檢查，判斷機械部件是否存在磨損、潤滑等問題，及時補充潤滑油以提高系統運轉效率；對於一些老化的壓縮機裝置，必要時可更換新的裝置或部件，這也是防範故障的有效方式。

四、螺桿空壓機與離心空壓機的效能比較

一般離心式空壓機的整體化水平大大低於螺桿空壓機，現場安裝工作量大、費用高。離心式空壓機和螺桿空壓機的基本構成是差不多的，都是由驅動空壓機、傳動系統、轉子、冷卻系統、潤滑系統、密封系統、調節系統和控制系統組成。不過其某些分系統的內涵及典型的供貨範圍卻是大相逕庭。

傳統系統

正是由於離心式空壓機轉速高，需要在軸承和潤滑系統上採用較複雜的設計，從而導致了它不宜頻繁啟停的特性。

潤滑系統比較

結論：離心式空壓機的潤滑系統比螺桿空壓機的要複雜得多，相對來說可靠性要差一些，需要更多的維護。

密封系統

通用離心式空壓機主要採用兩類密封；迷宮式和碳環式。螺桿空壓機也採用相同原理的迷宮密封，只是在形式上略有不同。

由於都採用了相同原理、相同性質的密封，離心式和螺桿式空壓機的密封壽命、封氣和封油的能力都差不多，都能保證100%螺桿的空氣品質。

調節系統的比較

由於喘振現象的存在，在實現流量調節的同時又要徹底避開喘振，所以離心式空壓機的調節方式與螺桿空壓機迥然不同。目前用於通用離心式空壓空壓機的調節方式主要有兩種：自動雙模式和恆壓控制。這兩種方式都是透過控制系統對進口節流閥和放空（旁通）閥進行協調控制。

(1)自動雙模式

自動雙模式是標準調節方式，它可使排氣壓力控制在±0·1barG範圍內，對離心式空壓機來說它也是節能的調節方式。

(2)恆壓控制

恆壓控制是可選調節方式，它可使排氣壓力穩定在±0。03barG範圍內，但如果供氣量經常低於喘振氣量，將會有大量放氣，不節能。所以它常用在對排氣壓力有嚴格要求，供氣量又經常穩定在喘振流量以上的場合。

控制系統

結論

：只是離心式空壓機對潤滑、傳動和調節系統有一些特殊的要求，所以與螺桿相比，它的控制系統稍複雜，控制點稍多。但是一般離心式空壓機標準供貨的控制系統都很簡單，許多都是選供內容。

維修

（1）在膜制氮行業，使用離心空壓機或螺桿空壓機作為空氣源都是可以的，因為兩者的產品氣的脈動較小，連續性好，不會因為氣體流量、壓力的波動影響氮氣的質量和產量。

（2）離心式空壓機的效率低於螺桿式空壓機的工作效率。離心空壓機由於氣體流速快、能量損失較大，目前生產的離心式空壓機的工作效率一般只有60%；而螺桿式空壓機的工作效率可以達到70%~80%，單就節約能源方面考慮，使用螺桿空壓機比使用離心空壓機更為有效。

（3）單臺離心空壓機的排量遠遠大於螺桿空壓機。根據市場調研，目前體積較小的單臺離心空壓機的排量可以達到80~120m3/min；而單臺高壓螺桿空壓機的排氣量為60m3/min，即一臺離心空壓機的產氣量基本與2臺螺桿空壓機的產氣量相當甚至更大。

（4）單級離心空壓機的排氣壓力遠低於螺桿空壓機。根據市場調研，目前兩級壓縮的螺桿空壓機其排氣壓力可以達到2。5MPa以上，而三級壓縮離心空壓機的排氣壓力也只有1。6MPa。

（5）氣體的含油量差距較大，離心空壓機屬於螺桿潤滑，產氣中的含油量極低，膜管對氣體過濾要求較低；對膜管的使用壽命影響較小；而螺桿空壓機由於普遍採用有油潤滑冷卻，其產氣中的含油量可以達到20×10-6，一旦過濾系統出現問題，將會對膜管的使用壽命產生影響。

（6）氣量調節。由於離心空壓機在流量減小到一定程度時就會產生“喘振”現象，因此離心空壓機的排氣量只能在70%~100%之間調節；而螺桿空壓機由於不存在“喘振”現象，採用容積調節時，其排氣量可以在0~100%之間任意調節。

五、結論

離心式空氣壓縮機對傳統壓縮機結構進行了最佳化升級，提高了壓縮機對電動機械能的轉換效率，促使機械能產生更多的空氣壓力能，帶動了化工機械裝置系統的自動化控制。鑑於離心式空氣壓縮機的功能特點，企業選用這類裝置必須要做好故障處理工作，及時解決壓縮機運轉時存在的故障風險，降低故障對機械裝置造成的功能性損壞。

在用氣量大、用氣波動小的情況下適合使用離心空壓機，在能效、維護費用、故障率、壽命等方面離心空壓機還是具有一定的優勢的。

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