空气压缩机能力确定及选型优化分析
摘要：空气压缩机是空分装置中的关键设备，它既是空分装置生产过程的动力源，又是空气分离产品生产成本的主要发生处，因此，在整个空分生产过程中它占有举足轻重的地位。根据极端工况确定空压机能力，并对空压机不同型式组合作能耗成本分析，具有一定的工程应用指导意义。
关键词：空分装置；空气压缩机；工作原理；性能特点；比较与选型
1空压机结构原理螺杆
空压机是由一对相互平行啮合的阴阳转子在机体内做相对高速旋转运动使阴阳转子齿槽和机体之间形成的呈“V”字形的一对齿间容积随转子的回转不断产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线方向由吸入端输送至输出端，实现螺杆空压机的吸气、压缩和排气的全过程。
2空压机的分类
由于利益等方面的原因，配套的空压机不一定完全都很适用（这方面许多单位都有体会），并且基本上全采用活塞式空压机。过去那种采用小空分机组（产气量几百立方米），分散供气的模式如今已被中、大型空分机组（产气量上千或上万立方米）集中供气的模式所取代。许多单位在定购空分装置时不再采用“套餐式”，而改用“点菜式”，空压机的配置方式也告别了活塞机一统天下的局面，许多用户单位开始对螺杆机和离心机产生了兴趣，有些单位对此已进行了尝试。鉴于空压机在整个空分装置中的重要作用，倘若选型不当将会给空分生产带来许多后遗症。
各种机型的工作原理、特点及比较鉴于空分装置中所配的空压机基本上都是活塞机、离心机、螺杆机，下面对这三种机型进行介绍和比较。
2.1按工作原理分
2.2按排气压力分
2.3按排气量分
3工作原理与特点
3.1活塞机
活塞机的工作原理是将单位气体所占据的容积缩小，使气体的比容下降，压力憋高。其工作过程为：回程膨胀—吸气—压缩—排气四个阶段。活塞机是最常见和最传统的机型，其排气压力宽，可以满足高、中、低压的供气，甚至在超高压的条件下也能稳定运行，这是离心机和螺杆机无法做到的。但活塞机的排气量主要适用于中、小范围内的供气，另外对于<1m3/min的微型供气，活塞机更能发挥长处。
3.2离心机
该机是利用高速旋转的叶轮，使流经叶轮的气体受到惯性力的作用而产生压力，同时获得速度，经叶轮、扩压器等扩张通道提高静压的方式达到气体压缩升压的目的。由于受到加工工艺的限制，叶轮不能做得太小，因而离心机一般仅适用于中、大排气量的使用范围。该机结构紧凑、重量轻、体积小、无振动、运行平稳。但是，工作中若调节不当，排气压力突然升高以及转速的变化等均会引起机器特性曲线的变化而使机器产生喘振。
3.3螺杆机
该机是通过螺杆之间的齿形啮合而将气体挤压出去。由于螺杆机中只有转子的转动，而这些转子可以调节平衡到某一程度，使压缩机很少振动，而对于活塞机来讲则很难做到。另外，螺杆机没有气阀、填料、活塞环等往复易损件，因此，工作可靠，运转率高，其大修周期与活塞机相比要长得多，但螺杆机的有些检修项目根本无法在现场进行，另外它对油质要求较高。
4三种机型各个方面的特性比较
对于高压供气的唯一选择是活塞式压缩机；对于大排气量的唯一选择是离心式压缩机；对于排气压力要求不是过高，而排气量要求又不是太大的情况下，选择压缩机时，则要结合工艺要求、边界条件、人员素质、资金状况等因素综合考虑。对装配水平上档次的，自动化程度高的空分装置，且资金充足而人力较紧的用户单位可优先考虑选用离心式压缩机。反之，当空分装置装配水平要求不高，且资金较紧，但劳动力宽裕时，选用传统的活塞式压缩机，是明智之举。
需要强调的是，离心机的供气量与气体密度相关，所以在选择离心机时，要特别考虑到冬、夏之间的温度差异，购机时适当考虑将离心机的产气量放宽裕些，以补偿夏季供气量不足。对螺杆机而言，主要适用于PSA制氮和空压站的动力供气。
另外，对用户而言，安全可靠性对决定能否选用某种机型是一个关键条件，这又取决于预见一些典型设备故障发生的范围和出现的机率以及它们能否在现场解决。对于一般性的故障，通常均不会因短期停机而给整个空分系统带来过多不便，如果发生破坏性故障，如关键部件损伤，对活塞机来说可在现场进行修理，通常是更换某些关键部件，如：连杆、活塞、衬套、十字頭等。而离心机或螺杆机的修复，有些工作则无法现场进行，这是个棘手的问题。因为有些备件如：离心机、螺杆机的转子等，其价格昂贵，在整套机组中所占的金额比例很大，资金占用量高，通常所有用户单位都不做储备。相对而言，活塞机的备件价格要低的多，储备起来方便，因此，使用起来灵活性更大些。
5结束语
据了解，近年来山东某甲、乙两单位均因空分装置配套的空压机不尽合理而走了很大的弯路，投产后又被迫重新更换空压机，由此带来较大的经济损失。可见选择理想的空压机既要考虑产品质量、性能指标的安全可靠、操作方便、易于安装维修、价格低廉等，更要考虑系统的运行工况、该投资在项目中所处的地位价值以及其它因素。
参考文献：
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（作者单位：龙蟒佰利联集团股份有限公司）