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高压空气压缩机相关技术及应用场合

  一般而言按排气压力高低分为:低压空压机,排气压力≤1.0MPa;中压空压机,1.0MPa<排气压力≤10Mpa;高压空压机,10MPa<排气压力≤100MPa。高压空气压缩机是将自由状态下的空气,经过压缩,流经机组中的分离器与过滤器后,脱除含在高压空气中的水、油分和杂质,使排出的气体清洁无味,气体质量符合标准,是安全可靠的呼吸空气和高压气源供给系统。

  一、高压空气压缩机运行原理

  高压空气压缩机主要由压缩机主机、驱动机 (电动机)、级间冷却器、压缩空气分离、净化等处理装置,以及压力显示、调控和安全装置所组成。当驱动机通过三角皮带驱动压缩机工作时,自由状态的空气经过进气滤清器被吸至一级气缸内,压缩至一定压力,排出至一、二级间冷却器和分离器内,经冷却和油气分离后进入二级气缸,被进一步压缩至更高压力后排出至二、三级间冷却器和分离器,进行冷却和滤去压缩空气中的油与冷凝液,再进入三级汽缸压缩至最终所需压力,之后进入分离器过滤净化器进一步除去压缩空气中的油、冷凝液和油蒸汽,从而获得冷却、洁净无味的高压空气,充入合格的高压钢瓶内提供使用。从各级气缸后的分离器中被分离和滤去的油与冷凝液,通过排污阀定期排出机外或收集在污物罐内。

  二、高压空气压缩机的运行流程

  高压空气压缩机压缩空气的流程看似简单,但整个过程又有很大的不可控性,所以每个生产步骤都必须得到严格的控制。高压空压机的工作流程主要有以下几步:

  1、外部空气经过空气滤清器被吸入到一级气缸内,并且被初步压缩至一定压力(低压);

  2、经过初步压缩的压力被排出至一、二级间冷却器和分离器内,再经过冷却和油气分离器后进入二级气缸内。

  3、再次被压缩至更高压力(中压),之后被排至二、三级间冷却器和分离器。

  4、再次被冷却和过滤,进一步除去压缩空气中的油与冷凝液等杂质。

  5、被排至三级气缸,进一步得到压缩(高压)。

  6、再次进入分离器和过滤净化设备,进一步除去得到压缩空气中的油、冷凝液和油蒸汽,得到最终的干净、干燥的压缩空气供相关设备使用。

  从整个工作流程中我们知道,压缩空气在中高压空压机内部最多会被压缩三次、过滤三次,因此经过其处理后的压缩空气,无论是气压、品质都是非常高的,这也是一些场合必须选择中高压空压机非常重要的一个因素。

  三、高压空气压缩机主要组成部件

  我们对高压压缩机主要组成部分做一个简单的了解。

  1、曲轴、连杆部件

  曲轴的曲拐安装连杆、曲轴两端滚动轴承,曲轴大端装飞轮与弹性联轴器相联;小端靠近轴承处装有皮带轮以带动冷却风扇旋转。曲轴是靠连杆的打油杆飞溅到曲轴及活塞销等部件润滑。

  2、曲轴箱部件

  曲轴箱两侧有供拆卸和检查用的侧盖和视油窗,前段即动力联结端装有轴承座和前轴承盖,后轴承盖上部的风扇支架支撑着风扇部件:上部铸有互成90°的汽缸支撑平面,大的一面装有一级气缸和四级气缸部件,小的一面装有二级气缸和三级气缸部件,顶面装有呼吸器;曲轴箱底部装有油底壳,油底壳内盛有专用的压缩机油。

  3、进排气阀部件

  一级、二级分进气阀和排气阀,均为环状阀结构,阀座上有弹簧支撑着环状阀片,阀片与弹簧均采用进口优质材料加工而成,三级、四级为45号钢进排气组合阀。

  4、气缸部件

  分一、二、三、四级气缸部件,一级、二级、三级、四级气缸头外表均铸有许多冷却翅片,以增加散热面积,气缸头内分别装有进排气阀部件、进排气压筒、进排气压盖。

  5、活塞部件

  分一、二、三、四级活塞部件,一级活塞为铸铝合金,二级活塞为铸铁件,一级和二级活塞上均装有活塞环,上部为平环,中部为扭曲环,下部为油环,活塞环开口与活塞销孔错开60°以上,各活塞环开口相互错开120°安装。三级装有7道平环,四级装有9道平环。

  6、冷却器与风扇部件

  分一、二、三级冷却器及后冷和冷却风扇两个部分,接于一级排气口和二级进气口之间,四级为后冷。由立脚安装于底座上,冷却器上部装有安全阀,下部装有排污阀,朝向曲轴端装有导风罩和防护罩,中间装有一个吸风式的冷却风扇,有风扇支架将风扇部件安装在曲轴箱上,由曲轴箱端部的曲轴皮带轮通过三角皮带带动风扇旋转。

  四、高压压缩机的主要应用场合

  高压空气压缩机是一个相对小众的产品,主要使用在一些比较特殊的场合,归纳起来,大致有以下类别:

  1、航空航天工业

  风洞试验气体供应、地面气源支援装备、承压及气密性测试平台供应,如各类阀门测试、氮气增压等场合;

  2、汽车工业

  用于产品气密性测试,如制动卡钳、制动胶管、GIT气体辅助成型、氮气弹簧的填充,汽车上各类压力传感器的测试、安全气囊的防护性能测试,需要高压空气瞬间弹出车架及假人等场合;

  3、石化工业

  尿素反应釜的空气钝化、氮气增压存储、氮气吹扫、氮气覆盖防爆、停电时的气动阀控制,借助高压气体的小体积和大存贮量,粉末产品生产中的体积膨胀,工厂应急系统中的呼吸空气供应等场合;

  4、能源工业

  气囊填充、应急发电机的启动、涡轮机的停吹/喷放等场合;

  5、食品工业

  粉末产品的体积增加/发泡、氮气包装、食品级无油气体的吹扫及搅拌、特殊方法封装工艺中的高压气体供应等场合;

  6、生产/机械工厂

  容器、管路和阀门的试压,测试台所需要的气体,金属热成型同样需要高压气体等场合;

  7、国防工业

  气动系统的高压供应、红外热成像冷却器的纯净气体供应、地面和船上的气体支持系统等场合;

  8、科研机构

  氦气回收、氩气回收、空气动力汽车的研发、发动机测试平台用高压空气等场合;

  9、造船工业和海军

  柴油机启动、港口基地检修测试用高压气源供应、呼吸空气供应等场合;

  10、气体工业

  氦气和氩气的充装、稀有气体回收、气体工程安装后的管路气密性测试等场合。当然,高压气体的应用远远不只这些,比如有些破拆救生用的支撑气垫,也需要用高压空气填充;还有些液压系统中,为了系统的压力缓冲,也需要用到高压气体。

  总之,高压压缩机的从业人员(不管是销售人员,还是技术服务人员),首先应该成为一名用心钻研的应用工程师,才能根据不同的工况要求,为用户提供可靠、准确、经济且方便操作的解决方案。


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