关于冶金矿山空压机的选用分析

巫亮云

（广西华磊新材料有限公司动力厂，广西 平果 531499）

空气压缩机，简称为空压机，其主要将所处环境之中的空气作为原料，实现电动机内部的机械能向气体压力能的转换，从而满足生产工艺全过程之中所需要的压力。压缩机的种类十分多样，依据其具体的工作原理进行划分则可将压缩机分成容积式与速度式两类。而速度型的压缩机又可以进一步被细分为离心式和轴流式这两类。速度型压缩机的工作原理是通过提升气体分子的运动速率，实现分子动能向气体压力能的转换，从而加大压缩空气的压力。

1 概述

对于矿山生产中使用的气动工具而言，空压机作为他们的动力来源推动这些工具设备的运转，气动工具一般需要0.5MPa~0.7MPa压力的压缩空气，一般情况下整体的耗气量较小，一般而言，每座日生产力为1000 吨的矿山每一分钟需要消耗120m3空气量。当前应用较为广泛的空压机主要有往复活塞式空压机、滑片式空压机、离心式空压机和螺杆式空压机。如何选择空压机机型以及选择哪一类机型更优是需要有关工作人员仔细甄别、深入分析才能够解决的问题。

2 空气压缩机的选择原则

所说的合理选择压缩机，主要是指全方面考虑压缩机组以及压缩机站的投资和日常运行产生的费用等一系列技术经济指标，从而让压缩机的选择与“经济、安全、适用”的原则相符合。一般而言，压缩机的合理选择工作包括以下几个方面的内容。

（1）必须与生产工艺所需的流量以及压力要求相符合，也就是要求压缩机的运行工况点处于高效区间之内，当满足这一要求时，所选择的压缩机不仅节省动力，而且不容易造成机器构件的损坏。

（2）挑选而出的压缩机不仅在体积方面应该尽可能的小，而且还要满足质轻、造价便宜的要求，除此之外，其必须满足工作效率的需要并且拥有良好的功能特性。

（3）具备较好的抗喘振性能，能够平稳地运行并且运行足够长的时间，短时间内不易损坏。

（4）机器自身的结构应该尽可能的简单，便于操作，配备的零件应该易于购买、安置、替换。

（5）所选择的压缩机站不需要较大的工程投资，日常运行的费用不高。

空气压缩机的选择一般是以启动系的工作压力与流量作为依据。气源的工作压力应该高于气动系统内部最高的工作压力，并且需要对供气管道的运输损失以及局部的损失考虑在内。如果系统内部部分位置的工作压力的要求低于其他位置，可以考虑采用减压阀来进行气体供应。空气压缩机的额定排气压力主要有四类，第一类是低压，其压强范围为0.7Mpa~1.0Mpa，第二类是中压，其压强范围为1.0Mpa~10MPa，第三类是高压，其压强范围为10Mpa~100Mpa，第四类是超高压，其压力高于100Mpa，可以结合对实际需要的考量进行合理的选择。一般而言，企业采用压强范围为0.7Mpa~1.25Mpa的空气压缩机居多。

3 各类常用空压机的特点与适用情况对比分析

3.1 结构与特点比较分析

对于冶金矿山而言，常用的空压机可以大致上被分成三类：往复式空压机、回转式空压机和离心式空压机。往复活塞式空压机会对连续气流的位置进行控制，将其限制在气缸之中，通过活塞的往复运动压缩气体。空压机工作的过程之中，曲轴连杆会进行往复运动，其转速的加速度会受到一定程度上的限制，这会使得机器变得较为笨重，与此同时，由这一运动结构产生的惯性会促使机器进行振动，从而产生较大噪音，严重时甚至会造成零件与部件的异常和失灵，因此该种空压机的缺点主要有：振动频率大、产出噪声大、易坏、缺乏可靠性等等。

螺杆式空压机与回转式空压机紧密联系，通常我们认为前者是后者下属分类中的一种。螺杆式空压机和往复活塞式空压机一样会限制连续气流的位置，并将该气流限制在气缸的内部，不同的是螺杆式空压机会借助旋转元件的强制运动来实现气体的压缩，而非借助活塞的往复运动。螺杆式空压机在工作的过程之中不会出现异常冲击，因此其稳定性高、可靠性强、不容易出现零部件的损坏。螺杆式空压机可以被分成单螺杆式与双螺杆式这两类，在这之中单螺杆空压机相较于双螺杆空压机而言，螺杆的受力更加均衡，轴承也相较而言不易受损，不仅使用寿命更长，而且产生的噪音更低，整体能耗也更小，总而言之，该空压机的优点如下：①运转更加具备平稳性、振动幅度更小，其产生的噪声低于双螺杆空压机产生噪声的90%；②蜗杆不会出现弯曲变形的问题，能够承受高压的条件，即使在一级压缩的前提之下，其内部的压强还是能够超国6.6MPa；③即使间隙很小，啮合幅也能够正常的工作，极大程度上降低了泄漏的可能，因此工作的效率更高、能量的损耗更少，节能的效果远远超过了双螺杆空压机。

滑片式空压机同样为回转式变容积压缩机下属分类中的一种。该类空压机的工作原理为：轴向滑片围绕圆柱缸体偏心转子进行径向滑动，使得空气被截留在滑片中间，空气在受到压缩之后会从滑片中排出，进而达到空气压缩的目的，这一类型的空压机的主要优点是结构简单，容易被制作而出。其主要缺点在于排气量不够大，整体空气压缩效率仅为螺杆式空压机的90%，仅为往复式空压机的80%。

离心式空压机的优点则有以下三点：①其叶轮能够实现较高速度的旋转，因此该类空压机的流量较大，产生的功率也有了大幅度的增加。②其结构较为紧凑，整体尺寸较小，机组的占地面积以及机组的整体质量都远小于同一气量的活塞式空压机。③该类空压机运转起来十分平稳，操作更具备可靠性，备用零件的需求使用量较小，后期所需的维护费用以及维护人员也少于其他类型空压机。同时，其也具备以下三个方面的不足：①离心式空压机在部分情况之下不适用，例如气量台校及压比高出常态时；②离心式空压机的稳定工况区较为狭窄，尽管调节气量具备一定的便利性，但其不具备较强的经济性。③现如今离心式空压机的工作效率一半远远低于活塞式的空气压缩机。④离心式空气压缩机具备更高的转速，因此机械振动问题是该类空气压缩机经常出现的问题。各种压缩机的对比情况见图l。

图1 各类压缩机热力性能和结构特点对比图

3.2 参数的对比分析

上图2展示了在同等排气量的情况之下，同样工作状况的条件之下各类空压机参数的对比分析结果。

图2 各类空压机参数的对比图

3.3 冷却方式

当排气量超过10m3的时候，往复活塞式空压机一般采用循环水冷却法进行冷却，同时在气缸外部安设水套，并且配备对应的的冷却水系统。一些往复式空气压缩机，特别是功率高于75 kw的机型会被设有多级机组。对于这类空气压缩机而言，其压缩空气的过程也是分级的，每一级都具备冷却的功能，从而实现空气的有效降温。最普通的螺杆式空气压缩机当属单级喷油螺杆式空气压缩机，这类空气压缩机一般使用的是油冷的冷却方式。其采用的油能够实现密封的功能。目前，排气量在60m3左右的螺杆式空气压缩机大多采用风冷或水冷的方式实现内部冷却。若工作环境温度过高、空气压缩机的排气量较大，一般优先采用水冷机组实现空气的冷却。离心式空气压缩机也是采用水冷法。这类空压机拥有的较为典型的机组有：后冷却器和一些与冷却过程有关的控制设备。

3.4 安装和维修

往复活塞式空气压缩机的整体结构较为复杂并且其体积较大，往往需要较大的混凝土基础才能够建成，因此其安装所需要的时间更长，整体费用也会更贵；而也正是因为结构较为复杂，涉及到的零部件更多，出现零部件损坏的可能性也更大，因此该类空压机需要更多的维修人员，同时面临着更加高昂的后期维修护理费用。螺杆式空气压缩机具备更加简单的内部结构，体积也显著小于往复活塞空气压缩机，因此其安装起来也更加不受条件的限制，安装耗时也更短。单螺杆空压机的星轮较易磨损，通常在后期只需定期更换星轮即可，因此维修起来更为便捷，维修的费用更低，维修的周期更短。双螺杆式空压机的维修则需要更换螺杆与轴承，因为对于这类机型而言，螺杆和轴承是比较容易出现损坏的部件，有时甚至还需要将主体部分返厂修理，后期维修的成本较高，维修所需要的时间也较长；离心式空压机拥有比较简单的结构，不过从安装方面而言，该类空气压缩机同样受到混凝土基础条件的限制，故而其安装过程较为耗时，安装所需要的费用较高，后期用于维修的费用也不低，不过需要维修的时间不长。

4 结语

综上所述，经过以上的对比分析，我们可以得出以下结论：螺杆式空气压缩机更加适用于冶金矿山的工作情况。而目前，双螺杆空气压缩机在机型设计和制造生产的技术两方面都较为成熟，在各个行业之中都受到了高度的认可。单螺杆空压机的研究与开发时间不长，虽然其拥有部分双螺杆空气压缩机并不具备的优势，但其设计、制造工艺、零部件的材质都有待进一步的完善与优化。因此在实际的设计过程之中，我们具体选用单螺杆空压机还是双螺杆空压机往往取决于项目所在的环境等外部因素，采用灵活的方式，综合考虑实际情况进行空压机的选择。