空气压缩

空气经过机械压缩

空气经过机械压缩以后就成了压缩空气，用作生产压缩空气的设备通常称为空气压缩机。人类很早就懂得使用压缩空气，现在压缩空气已是人类生产、生活中一种不可缺少的动力。随着现代工业的不断发展，对压缩空气质量的要求也越来越高，而且呈多样化。

简介

地球表面上包围着一层很厚的空气层，这层空气层叫做大气。空气的重量对地球表面上的物体均施以压力，这种压力，称为大气压力。空气经过机械压缩以后就成了压缩空气，用作生产压缩空气的设备通常称为空气压缩机。人类很早就懂得使用压缩空气，现在压缩空气已是人类生产、生活中一种不可缺少的动力。随着现代工业的不断发展，对压缩空气质量的要求也越来越高，而且呈多样化。

发展

空气压缩的技术最早人Ktezibios所利用。远在二千年前他曾制造一具压缩空气大炮。利用橡皮来驱动炮筒内的活塞，将空气压缩以增大力量，产生较远的大炮射程。

但是应用空气压缩的技术，直到约一百年前才有显著的成就。譬如利用空气操作钻孔开凿隧道，既没有爆炸危险，又可在常温下作业。最近二十年来在机械化及自动化的发展中，对以压缩空气机件作为推动工厂合理化的有效工具，有特别深刻的认识。目前已有很多任务也享受到气压装置的益处，而且工业的范围正在日益增加中。

时至今日，压缩空气在现代工业建设中已有不能低估的地位。无论哪一种工业很难找出有不能利用气压的地方。而气压的应用范围亦由简单清洗操作延伸到全自动工具及复杂的生产机器。

干燥净化工艺

原理

压缩空气的干燥通常指去除空气中水分的过程，而压缩空气的净化常指去除压缩空气中除水以外的其他污染物。压缩空气干燥的工作原理虽不尽相同，但是均以分离出压缩空气中的气体水为目的。常用的干燥原理分为吸附和冷冻两种。吸附干燥采用气相或液相分子吸附在固体（即吸附剂）表面的方法来分离出压缩空气中的水分，而冷冻干燥通过制冷循环冷却压缩空气以分离出气体水。相应地压缩空气干燥设备也分为吸附式干燥器和冷冻式干燥机两种基本类型。压缩空气净化的工作原理虽然随其净化机理的不同而不同，但基本以过滤的形式去除压缩空气中存在的游离状态的灰尘、微粒、以及气溶胶状态的烟和雾。对于气态状的污染物，如有害气体，常用化学过滤的方式净化。

设备

压缩空气过滤器按过滤机理的不同可分为：

表面（surface）过滤器：如滤芯为过滤纸或过滤布的过滤器；因为滤材的空隙直径较大，此类过滤器过滤效率不稳定，可以再生。典型的有布袋除尘器。

深层（depth）过滤器：如纤维过滤器，过滤器效率高，不可再生

压缩空气中常用的过滤器按过滤材质的不同可分为：

纤维（fibre）过滤器

微孔（pore）过滤器：如膜过滤器，此类过滤器通常为绝对过滤器，常用在过滤器微生物上。

粒子过滤器：如活性炭过滤器，其滤芯由活性炭颗粒组成。

由于压缩空气中不可避免地含有固体、液体、气体等杂质，而且各有其特性，无法用单纯的某一种设备就能达到目的，因此压缩空气干燥净化就成为一个系统，一个完整的压缩空气干燥净化系统包括：1）气液分离器；2）过滤器；3）干燥设备等设施。

1) 气水分离器

气液分离器的作用是对压缩空气进行预处理，把压缩空气中的凝结液尽可能100%地分离。气液分离器常安装在压缩空气系统的前部。根据气液分离的机理，常有旋风分离器、百叶窗式分离器、涡旋式分离器等几种。

2) 过滤器

过滤器在压缩空气干燥净化系统中具有关键作用。采用不同的过滤器可去除压缩空气中的油（包括液体、气体）、固体杂质、微生物、有害气体等污染物。在压缩空气干燥净化系统中，过滤器到处存在。

3) 干燥设备

干燥设备是去除水分的设备，常用的有以下几种： 1）吸附干燥设备 2）冷冻干燥设备 3）冷冻和吸附组合的干燥设备 4）其他干燥设备，如膜干燥、化学吸收干燥等。

工艺选择

压缩空气干燥净化工艺因供气气源、用户使用特点、干燥装置的形式、净化方法及其设备配置方式的不同而有较大的差异，其中干燥装置、净化单体的选用和设置、输送管道的设计，将直接影响到干燥净化效果和压缩空气的供气质量。

因此，压缩空气干燥净化工艺应根据所使用的气源参数——压力、温度、湿度及杂质的组成、含量等，需处理的空气量以及用户对压缩空气的要求——允许的阻力损失、露点、过滤精度、残余油分等，经技术经济综合比较后进行确定，选用适宜的干燥净化工艺及其设备，以达到技术可靠，经济合理的目的。

设备

活塞式空压机

其工作原理是由原动机(电动机或内燃机)直接带动曲柄旋转，然后通过连杆与十字头，使曲柄的旋转运动转换为活塞的直线往复运动。空气压缩机中的进气、排气过程与液压泵的吸油、压油过程类似。

(1)活塞式空压机，特别是多级活塞式空压机体积大，结构复杂，零件多，附属设备多，移动不便。

(2)活塞在气缸中往复运动，工作分吸气、压缩、膨胀、排气4个过程来完成，不仅振动和噪音大，而且压力波动也较大。

(3)由于结构、制造、装配、运转等方面的需要，在气缸中必须留有一定的余隙容积。由于余隙容积的存在，致使气缸工作容积的一部分失去了吸气作用，对空压机的排气量影响较大，实际排气量随余隙容积的增大而减小。

(4)吸气阀存在着弹簧阻力，使吸气终点压力通常低于公称吸气压力，要想使气缸里的压力达到公称吸气压力，需经一段的预压缩，这相当于吸气容积减小，吸气能力下降。

(5)即使采用中间冷却的方式，通常二级压缩的终点温度可达140～160 oC。由于吸气过程中，吸进的空气与气缸内残余高温空气的混合，同时高温的气缸壁和活塞也对空气加热，致使吸气终了的空气温度高于大气温度，实际上是公称压力和公称温度状态下的吸气容积减少。

(6)漏气主要发生在相对构件的接合面上，活塞式空压机相对运动的构件较多，如气缸和活塞环，活塞环和填料环，吸、排气阀的阀片和阀座，这些部件的漏气均会造成能量的损失。

(7)由于活塞式空压机压力波动较大，必须安装风包，来减小压力波动的影响，这样使压风设备增多，特别是井下空压机的风包，《煤矿安全规程》明确规定：空压机和风包应分别设置在2个硐室内。同时风包也是压风系统中最容易发生爆炸的地方。

螺杆式压缩机

螺杆压缩机分双螺杆与单螺杆2种。单螺杆压缩机的发明比双螺杆压缩机晚十几年，设计上更趋合理先进，单螺杆压缩机克服双螺杆压缩机不平衡、轴承易损的缺点，具有寿命长、噪音低、更加节能等优点，20世纪80年代技术成熟后其应用范围在日渐扩大。

(1)结构形式

双螺杆压缩机是一种双轴容积式回转型压缩机，其主要是主(阳)副(阴)2根转子配合，组成啮合副，主副转子齿形外部同机壳内壁构成封闭的基元容积；蜗杆压缩机是一种单轴容积式回转型压缩机，其啮合副是由一根蜗杆和2个对称平面布置的星轮组成，由单蜗杆涡轮和星轮啮合而成。螺杆压缩机的机体均分为2种：一种为皮带传动式，另一种为直接传动式。

(2)工作过程

双螺杆压缩机的工作过程：电动机经联轴器、增速齿轮或皮带带动主转子。由于两转子互相啮合，主转子即直接带动副转子一同旋转。在相对负压作用下，空气吸人，在齿峰与齿沟吻合作用下，气体被输送压缩，当转子啮台面转到与机壳排气口相通时，被压缩气体开始排出。蜗杆压缩机的工作过程：电动机以联轴器或皮带将动力传到蜗杆轴上，由蜗杆带动星轮齿在蜗杆槽内相对移动，封闭的基元容积发应变化，气体被输送压缩，当达到设计压力值，由主机壳体上左右两侧对称的三角形排气口排至油气分离器内。螺杆压缩机的主机壳体均开有喷油孔，凭借自身的压力差，在压缩过程中将油喷到压缩腔，以冷却气体、密封各部件间隙，并起到吸振、消声及润滑的作用。

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