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空气压缩机的定义
空气压缩机的定义
顾名思义，所谓空气压缩机，是指把空气从较低压力状态压缩至较高压力状态的机器。若的定义来说，则一般所谓真空泵(Vacuum Pump)、蒸汽喷射器(Steam Ejector)以及送风机(Blower)等，皆为空气压缩机的一种。但实际上，所谓的空气压缩机，皆指排气压力在1Kg/cm2G以上者，若以此狭义的说法，则因真空泵与蒸汽喷射器的排气压力约略在大气压力左右或以下，送风机则在1Kg/cm2G以下，故均不称为空气压缩机。
压缩机
压缩机能将电机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力
空气压缩机分为两大类：往复式与旋转式
图3.1表示了压缩机的基本类型
往复式压缩机
• 单级活塞压缩机
只由一个过程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。
活塞下移，体积增加，缸内压力小于大气压，空气便从进气阀门进入缸内。
在冲程未端，活塞向上运动，进气阀门被打开，输出空气进入储气罐。
这种型式的压缩机通常用于需要3-7巴范围的系统。
• 两级活塞式压缩机（图3.3）
在单级压缩机中，若空气压力超过6巴，产生的过热将大大地降低压缩机的效率。因此，工业中使用的活塞式压缩机通常是两级的。
由两面三刀个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。
如果最终压力为7巴，第一级通常将它压缩到3巴，然后被冷却，再输送到第二级气缸中压缩到7巴。
压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降，再进入第二级气缸。因此，相对于单级压缩机提高了效率。最后输出的温度可能在120°C左右。
• 膜片式压缩机（图3.4）
膜片式压缩能提供5巴的压缩空气。由于它完全没有油，因此广泛用于仪器医药和相类似的工业中。
膜片使气室容积发生变化，在下行程时吸进空气，上行程时压缩空气。
旋转式压缩机
• 旋转叶片式压缩机
当转子旋转时，离心力使得叶片与定子内壁相接触，从进口现出口，相邻两叶片间的空间逐渐减少，因此能压缩空气。
在进所口的附近向气流喷油目的是起润滑和密封作用，油同时也能带走一部分压缩空气产生的热量，把输出的温度限制在190°左右。
旋转式压缩机
• 螺杆式压缩机
气路系统：
A 进气过滤器
B 空气进气阀
C 压缩机主机
D 单向阀
E 空气/油分离器
F 最小压力阀
G 后冷却器
H 带自动疏水器的水分离器
GA全性能机型在满载工况时 油路系统：
J 油箱
K 恒温旁通阀
L 油冷却器
M 油过滤器
N 回油阀
O 断油阀 冷冻系统：
P 冷冻压缩机
Q 冷凝器
R 热交换器
S 旁通系统
T 空气出口过滤器
两个啮合的螺旋转子以相反方向运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩两转子间的空气。
利用喷油来润滑和密封两旋转的螺杆，油分离器将油与输出空气分开。
此类压缩机可连续输出流量超过400M³/MIN，压力高达10巴。
和叶片式压缩机相比，此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气。
虽然螺杆式和叶片式压缩机愈来愈受到青睐，但工业上最普遍使用的仍然是往复式压缩机。
旋转式压缩机
• 涡旋式压缩机
涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。
由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。
由于涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。
由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。
涡旋式压缩机零部件少，只有四个运行部件压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。
压缩机的特性参数
压缩机的容量或输出量用标准容积流量来表示，单位为m³/S, Mn³/min, DMn³/S, 或L/min。容量也可用排量或“理论输入量”来表示，对活塞式压缩机来说：
Q（L/MIN）=活塞面积（dm²）X 行程（dm）X 第一级气负缸数 X 转速（rpm）
对于两级压缩机，仅考虑其第一级气缸。
由于容积和热量损失，输出量通常比输入量为少。
在压缩过程末端，不可能将所有的压缩空气排出，因此容积损失是难免的。压缩后还留有一定的空间，称之为“死容积”。
热量损失是由于压缩过程中温度很高，因此容积增大，当冷却至室温时，其容积又减少。（见第三章中查理定律）。
• 容积效率
比值 自由空气输出量/排气量 用百分数表示时，叫做容积效率，它随尺寸大小，型号和压缩机的加工，级数和最终的压力变化而变化。二级压缩机的容积效率小于一级，因为第一、二级气缸之间有“死容积”。
• 热效率及总效率
除了上述损失外，热量的影响也使压缩空气的效率降低。这些损失使总效率进一步减少，减少的程度取决于压缩比和负荷。满量工作的压缩机积聚了大量的热量从而降低了效率。在两面三刀级压缩机中，压缩比逐渐减小，部分在第一级中被压缩的空气在第二级气缸被压至最终压力前，经过中间冷却器冷却。
例如，如果第一级气缸吸入的在气衩压缩至它体积的三分之一，那么在输出处它的绝对压力将达3巴，相对来说，由于压缩比小因而产生的热量相应较低，压缩空气通过中间冷却器后输入第二级气缸，然后又衩压缩到它体积的三分之一，于是最终压力为9巴（ABS）。
在一级压缩机中将空气从大气压直接压缩到9巴（ABS）所产生的热量比二级压缩机要多得多，总效率也将大大下降。
对于较低的最终压力单级压缩，因其纯容积效率较高。然而，随着最终压力的逐渐啬，热量损失变得愈来愈重要，具有较高热效率的二级压缩机的优越性就体现出来了。
“单位能量消耗”是衡量总效率的指标，并且能用于估计制造压缩空气的需的费用，平均的，1Kw电能产生120-150l/min(=0.12-0.15M²n/min/kw)工作压力为7巴的压缩空气。
压缩机的辅件
• 储气罐
储气罐是钢板焊接制成的压力容器，水平或垂直地直接安装在后冷却器后面来储存压缩空气，因此，可以减少空气流的脉动。
它的重要功能是贮备足够的空气来满足超出压缩机容量的要求，尽可能减少压缩机常发生的“满载”与“空载”现象，它在进一步分配空气前再补充和凝结从后冷却器中出来的油和水份，因此，最好将储气罐放在阴凉处。
这种容器应该装上安全阀、压力表、排水阀以及便于检查和清洁其内部的人孔盖。
储气罐的尺寸大小根据压缩机的输出量，系统的尺寸大小根据压缩机的输出量，系统的尺寸大小以需求量是桓定的还是变化的来确定。
工业里供给一个网络使用的电力驱动压缩机，通常在最小压力和最大压力之间切换，这种控制称为“自动控制”。这就需要相当于的最小储气罐容积避免这种频繁的切换。
由内燃机驱动的流动压缩机将空气压到最大压力后也不停止，但吸气瘩上升以便空气自由地进入气缸而不被压缩，压缩和空载运动之间压力差很小，这时仅需较小储气罐。
对工厂来说，计算储气罐尺寸的原则是：
储气罐容量=压缩机每分钟压缩空气的输出量（不是F.A.D）!
例如，压缩机输出18mn³/min的流量（自由空气），平均压力为7巴，因此压缩空气每分钟输出量为18000/7约等于2500l，即容积为2750l的储气罐是合适的。
• 入口过滤器
典型的城市空气含有4000万单位/M³的固体颗粒，即灰尘、油泥、花粉等。如果这种空气被压缩到7巴，那么浓度将达到3.2亿单位/m³。压缩机工作可靠的一个重要条件是必须提供合适且有效的过滤器，以免气缸和活塞环过量损耗，这种损耗主要是由于这样不纯物质的磨擦而引起的。
过滤器不需太细密，因为压缩机的效率随空气阻力的增加而减少。因此，细小的颗粒（2-5µ）不能滤掉。
吸气口应设置和尽可能远，干净干燥的空气向上流动，进气管的直径足够大以避免过大的压力。当应用消声器时，过滤器应放在它的上端以尽可能减小空气流的脉动。
