空压机基础知识

容积
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各种容量控制方式与指压线图
压力
排出
指压线图范围内面积=压缩作业
I式
压缩（负载时）
压缩（吸入截流）
大气压
容积
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一级压缩与二级压缩
等温压缩在压缩时所必需动力为最小。 多级压缩→近似等温压缩
压力
绝热压缩 PVκ=一定 多级压缩 PVm=一定 等温压缩 PV=一定
容积
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油冷螺杆式空气压缩机与润滑油
在主动・从动转子的 齿叶之间压缩空气
・全负载时的效率高 ・以容量控制方式的 动力特性较差 ・在噪音振动面上则有利 ・在维护成本上有利
小型压缩机 , 适合气体、中、高压压缩机
中容量压缩机
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容积型压缩机和离心型压缩机 伯努利定律 → 离心型
叶片上施加的速度转变为压力 改变压力，空气量也发生变化。 吸入空气的温度影响较大。 压力降低，消耗的动力也不下降。
HISCREW 初代
HISCREW I型 HISCREW II型 HISCREW SMV
HISCREW2000
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
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Nm3/min指标
进气状态以0℃、0.1013MPa(1.033Kgf/cm2g)表示。 容积型压缩机排出空气量保持进气状态基本不发生变化， 10m3/min的压缩机在0℃和40℃的进气状态的空气量仍为 10m3/min（严格意义上讲会产生变化）
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压缩与温度
压缩机功率全部转化为热能。 例 总功率 100%
马达发热损失：9%
油冷却器放热：72%
后冷却器放热：13%
一台75kW的空冷式压缩机安装在空气压缩机室内满负载运行， 相当于50台1500W的电热取暖器同时使用所耗功率。
水冷机通过冷却水吸收压缩空气的热量，排出至空气压缩机室外。
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换气
因此 40℃时以Nm3/min表示的空气量 10 ｘ 273／(273＋40)=8.72m3/min 20℃时以Nm3/min表示的空气量 10 ｘ 273／(273＋20)=9.32m3/min 0℃时以Nm3/min表示的空气量 10 ｘ 273／(273＋ 0 )=10.0m3/min 假定空气温度为40℃，则空气量减少13%。
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绝对压力与相对压力、压缩比、指压线图
大气压 0.101MPa（1.033Kg/cm2ｇ） 绝对压力=相对压力+大气压 压缩比以绝对压力表示
二级机的中间压力：约0.17～0.2MPa（约1.8Kg/cm2）
绝对压力
指压线图：表示容积与压力的关系
二级DSP的中间压力为 0.17～0.2MPa（约1.8Kg/cm2 g）的理由：
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换气
局部换气
全部换气所必需的换气量较大，除小型空气压缩机以外并不现实。 在压缩机冷却空气排气口设置通风管道，将直接排出的空气排出室外 即为局部换气。
1.必要换气量可根据压缩机安装图纸计算获得。
通风管道形状的决定：因过长的通风管道会造成较多的 压力损失，所以压缩机的安装位置也必须周密考虑。
2.通风管道压力损失可根据必要换气量与 管道形状计算获得 3.空气压缩机容许机外静止压力超标情况下： 可采取下列措施 重新研究通风管道尺寸 通风管道内安装排气风扇
进气 0℃（稠密空气）
进气
40℃（稀薄空气）
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关于无油式
滚珠轴承 圆筒滚柱轴承 轴封 圆筒滚柱轴承 主动齿轮 主动转子 从动转子
加速齿轮
轴封
由于无油式在转子之间没有放入像润滑油等的密封,因此内部空气泄漏比油冷式 还多。为了克服这个问题,以DSP率先开始的无油式螺杆压缩机,转子的旋转
放气压力
大气压
真空
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指压线图（Indicator Diagram）
压力
排出
指压线图范围内面积=压缩作业
压缩 大气压
容积
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二级压缩和中间冷却（2
stage Compression with Inter-cooling）
压力
排出 二级压缩+中间冷却 所实现的压缩节约部分 压缩 大气压
中间冷却
中间冷却器
油冷螺杆式空气压缩机的润滑油 1.除去压缩热 2.润滑 3.密封 与空气强烈混合搅拌，吸收压缩空气热量。 该种使用方法条件非常严格 润滑油若与氧气相结合，油分子便呈肥大化。 →粘度上升、渣化、劣化、起火 润滑油性能指标 RBOT值 全酸值 Millipore值 粘度 润滑油
主动转子
从动转子
机械密封
滚柱轴承
滚珠轴承 滚柱轴承
冷却水套 无油螺杆式空气压缩机的主机构造
加速齿轮
油冷螺杆式空气压缩机的主机构造
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油冷式（HISCREW）与无油式（DSP）
选择无油式空气压缩机？ 还是选择油冷式空气压缩机，通过过滤器除去压缩空气中的油分？
经过包含过滤器的整套系统的过滤，即可获得几乎同等质量的压缩空气， 但在压缩机内进行的压缩空气过程却存在巨大的差别。 选择何种空气压缩机由厂家对所需空气品质的考虑决定。
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关于HISCREW２０００润滑油 ●第一代HISCREW润滑油的基础油是 PAO ＋ AB的组合 ●为了开发超小型油分离结构一体型压缩机,进而需要具有 高度耐热安定性的润滑油。
HISCREW２０００润滑油 在变更基础油的同时,加入新配合的添加剂 以最适合仪器反复测试,进而经过实证试验改良 达成大幅的耐酸化寿命延长 大幅改良蒸发量减少
空气压缩机基础知识
2003年12月版
株式会社 日立产机系统 空压系统事业部
2003年11月 株式会社日立产机系统版权所有
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压缩空气的用途和优点
用作动力源 驱动传动装置 必须使用空气的情况 送风（清洁，洗净） 干燥 运输 计量装配 搅拌 ．．．．． 油压传动装置 （力度要求较高之处） 电动传动装置 （精度要求较高之处）
（因压力空气流量产生大幅变化）
空气流量
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螺杆式压缩机的分类
（1）根据用途分类
・固定式 ：主要以马达为原动机。作为工厂的空气来源广泛应用。 ・可搬运式：主要以引擎(发动机)为原动机。主要用于建设工程等。
（2）根据是否向空气压缩室内喷射润滑油分类
・油冷式（供油式） ：向由螺杆式转子形成的压缩室中喷射润滑油，冷却压缩热。 ・无油式（不供油式）：不向由螺杆式转子形成的压缩室中喷射任何物质。 用于压缩空气中不可含有油分的场合。
往复式压缩机：若下降1Kgf/cm2g则约增加空气量6% 理由：有无气泡会对体积效率产生影响
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关于润滑油
润滑油对轴承的洗净度 油冷式润滑油的耐热型 汽车与压缩机 究竟是哪方使用方式严酷?
以汽车为例 1年内的行车距离：10000km 平均速度：40km/ｈ 开车时间＝10000/40＝250ｈ/年 10年间为 250ｘ10＝2500ｈ 汽车到使用寿命为止，只行走2500小时的车子也不少。 压缩机连续运转时,在104天（约3.5月）即达到2500小时。 在运转时间上,压缩机远比汽车处于严酷的使用条件。
（4）根据冷却方式分类
・空冷式：通过空冷式的热交换器，将压缩产生的热排放入大气。 ・水冷式：通过水冷式的热交换器，将压缩产生的热用冷却水吸收。 8
油冷式（HISCREW）与无油式（DSP） - 结构 油冷式：喷射润滑油除去压缩热
近似等温压缩（压缩产生的热量可通过润滑油除去） 排出空气中混有微量润滑油成分 用途：广泛应用于一般工业。
排出压力： 0.69Mpa(g) (7kg/cm2g) 0.791MPa, (8.03kg/cm2abs) 吸入压力： 0 MPa(g)(0 kg/cm2g) 0.101MPa (1.03kg/cm2abs) 压缩比 = 0.791 / 0.101 = 7.83 0.783 1/2 = 2.80 0.101x2.80 - 0.101 = 0.18 MPa
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油分离器
油分浓度：107PPMW
压缩比与温度 与外部无热交换的压缩：绝热压缩
Td = Ts × （Pd／Ps))(κ-1)／mκ
Ts：吸入温度（K） Td: 排出温度（K） Pd/Ps：压缩比 κ：绝热指数=1.4 m: 压缩级数
计算实例（无冷却、绝热压缩情况） Ts=20℃、压缩比=8 一级压缩的情况 排出温度上升至 Td=257℃。
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容积型压缩机和离心型压缩机 伯努利定律 → 离心型（涡轮压缩机） 以叶片施加的速度转变为压力。 适合大规模工厂的大型、 改变压力空气量也发生变化。 主要负载压缩机 吸入空气的温度影响较大。
即使降低压力圧力，动力也不会下降。
以高速旋转的叶片转轮 加速空气 将空气转变为压力的方式
压力 涡轮机械的特性
可吸入（=排出）空气量除由压缩机的型号决定以外，转子转速也 起着决定作用。 排出压力变化而排出空气量不变。 排出压力下降，消耗动力也下降。
活塞 螺杆
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容积型压缩机和离心型压缩机 容积型压缩机
往复式（往复运动）压缩机 螺杆式压缩机
以活塞的往复运动 来压缩空气
・动力特性可以产生比较良好的 压力变动 ・在环境面上需要考虑噪音、振动 对策 ・在维护成本上不利
无油式：不冷却压缩热
近似断热压缩，排出空气温度升高 排出空气中不含任何油分。 用途：电子、半导体、精密仪器、食品、药品、计量装配用等
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油冷式（HISCREW）与无油式（DSP） - 结构 碳钢密封
主动齿轮
从动转子
机壳
机壳
粘式密封
主动转子
向心止推 滚珠轴承
需全部换气情况下的必要换气量 Q= n×H 0.0753×ΔT
Q: 必要换气量（m3/min） H: 每台平均产生热量（MJ/h） （1kW＝3.6MJ/h） n: 安装台数 T: 容许上升温度 （若外界大气温度35℃，压缩机容许的最高温度为40℃时，
ΔT=40-35=5℃）
一般注意事项 压缩机室的进气 压缩机置于压缩机室内低处，进气口不朝向污染空气（油分、废气等） 压缩机室的排出空气不与吸入空气循环使用。 压缩机室的排气 排气口应置于压缩机室内高处。 使用防雨罩时，考虑耐用情况，选用换气风扇。
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压缩机的空气量
排出空气量以吸入状态表示。 理论吸入空气量 = 螺杆齿沟的体积 ｘ 转数 理论吸入空气量 ｘ 体积效率 = 实际可吸入空气量 1.显然出口的空气量（加压下）其压力、温度均发生较大变化。 2.以吸入状态表示的空气量几乎无变化。 常见问题 若压缩机压力下降，空气量会增加多少？ 正确答案：螺杆式压缩机几乎不增加。
全酸值(mgKOH/g)
鉱物油 日立旧有 合成油
改良淀渣溶解性 也确保了与第一代HISCREW 润滑油混油的安定性
他社采用合成油 新开发合成油
0
ISOT试验时间（min）
500
1000
1500
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润滑油保有油量的变化
与第一代的螺杆式压缩机比较,使用油量约为1／3
50
初代OSP
40 30 20 10 0 1970
其他厂家也生产另一种无油式喷水型压缩机：即向压缩室喷水冷却压缩热。
（3）根据压缩级数分类
・单级：只通过压缩机本体的1级压缩即将空气压力上升到最终压力的压缩方式。油冷式空气压缩机 为求得只通过1级即达到较高压缩比的目的，一般采用单级压缩机。 日立在15ｋW～55ｋW的无油式螺杆压缩机范围内也生产单级机。 ・２级：采用2个压缩机本体，通过2个阶段的压缩将空气压力上升到最终压力的压缩方式。转子需 要2套共4个，结构更趋复杂。因压缩效率相对于单级机升高，故电费成本反而降低。 日立的油冷式空气压缩机125ｋW以上的级别也采用2级压缩方式。无油式在22ｋW以上均有2 级空气压缩机产品。
无油式（DSP）
压缩过程中 不喷射任何物质
吸入 空气
除去灰尘用 滤清器
排出 空气
（选定适当的过滤 器，经过滤可获得 几乎同等质量的高 品质空气。）
油冷式(HISCREW)
5PPMW
过滤器组 主机部件 油箱
HISCREW（油冷式）在压缩 过程中喷射大量的油。这些油 分需通过油分离器进行后处理 并经油雾过滤器等除去。
压缩空气的优点 ●无污染 ●使用完毕可直接排放入大气 ●快捷 ●传动装置小型轻便
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压缩空气的用途
吸附式再 生干燥机 3% 真空机器 3% 其他消 12%
往
作用 机器 41%
空气送 28%
传动装置（驱动汽缸）和 送风的用途占据大半。
机器 13%
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容积型压缩机和离心型压缩机 波义耳-查理定律 → 容积型 螺杆式、涡旋式、往复式 均为容积型