壓縮機(jī)干式運(yùn)行和濕式冷卻對比分析

　　計劃建造空壓機(jī)站需要在干式運(yùn)行或噴油潤滑之間做出決策但何時做出決策具有意義、何時做出決定毫無意義呢?兩大技術(shù)的相互PK展示(Display)了它們之間的區(qū)別。

　　在壓縮空氣(Basin air)技術(shù)(technology)領(lǐng)域中，空氣壓縮機(jī)分為干式運(yùn)行的空壓機(jī)和濕式冷卻的空壓機(jī)兩大類別。本文介紹的濕式冷卻指的是：直接把冷卻液體噴射到壓縮氣缸內(nèi)。所指的冷卻液體既可以是潤滑(lubricating)油，也可以是如水一樣的液體。如果空壓機(jī)生產(chǎn)出來的壓縮空氣沒有經(jīng)過如此的內(nèi)部冷卻，則會產(chǎn)生很高的溫度。向壓縮氣缸內(nèi)噴射液體的優(yōu)點是：它不僅起到冷卻作用，而且也會把空氣偶爾帶進(jìn)來的污物清除出去。

　　二級干式運(yùn)行

　　與濕式冷卻不同的是所謂的干式運(yùn)行的空氣壓縮(compression)機(jī)在這種空壓機(jī)里，壓縮氣缸一般不會有液體進(jìn)入。但一定的壓縮比必然會使壓縮氣缸內(nèi)產(chǎn)生比較高、沒有被液體直接冷卻的高溫。由于存在較高的溫度，迫使干式運(yùn)行的空氣壓縮機(jī)需要采用兩級壓縮的壓縮技術(shù)(圖1)，只有這樣才能實現(xiàn)較高的壓縮比。兩級系統(tǒng)需要中間冷卻、冷凝水分離(Separation)、脈動緩沖，這些工藝能把能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))消耗也提高到相當(dāng)高的程度，因此其能源利用率比濕式冷卻的空氣壓縮機(jī)要差很多。與干式運(yùn)行的空壓機(jī)相比，濕式冷卻的空壓機(jī)只需一個壓縮級就夠了，而且其溫度也比較低。

  
 

　　無油的真正定義

　　干式運(yùn)行的空氣壓縮機(jī)常常被冠以 ;無油壓縮機(jī) ;的美名但大多數(shù)情況下它們并不是真正的無油，例如，壓縮機(jī)的軸承都用潤滑(lubricating)油進(jìn)行潤滑。昆山空壓機(jī)維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設(shè)計不合理造成的。并非所有機(jī)頭都按這個時間進(jìn)行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 同時包括它們生產(chǎn)出來的壓縮空氣：這些空氣也不是絕對無油;因為它們只是把從周圍環(huán)境中吸入的空氣進(jìn)行壓縮。若周圍環(huán)境空氣中已經(jīng)含有油的微小顆粒，例如，由工業(yè)燃燒或發(fā)動機(jī)燃燒而產(chǎn)生的殘留油微粒（內(nèi)容：原子、分子、離子），干式壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮之后也沒有把這些殘留油微粒從壓縮空氣中清除(Clear)出去。

　　有什么標(biāo)準(zhǔn)能衡量哪一種壓縮機(jī)是最佳的呢?常常是以所需壓縮空氣的質(zhì)量為主要標(biāo)準(zhǔn)來衡量。但有時也有例外(圖2)。在ISO 8573-1標(biāo)準(zhǔn)中對壓縮空氣的質(zhì)量等級做出了定義：質(zhì)量等級數(shù)字越小，壓縮空氣的純凈度就越高。如果對壓縮空氣的質(zhì)量提出了下列要求：允許的最高值為等級4(顆粒物)、4(油)和6(潮氣)，則各種類型的空氣壓縮機(jī)都要配用相應(yīng)的壓縮空氣準(zhǔn)備裝置：干燥器或者過濾器（作用：過濾雜質(zhì)等），只有這樣才能保證生產(chǎn)出來的壓縮空氣滿足質(zhì)量要求。但在選擇時可能的選擇標(biāo)準(zhǔn)是什么呢?

  
 

　　與壓縮比有關(guān)

　　首先，壓力范圍和壓縮比是一個關(guān)鍵點。例如使用(use)的壓縮比為
　　1:2和
　　1:4，要求的壓力在0.5～4bar，則干式壓縮機(jī)(compressor)有優(yōu)點。在較低的壓力范圍內(nèi)，干式運(yùn)行的空壓機(jī)(compressor)可以在一個壓縮級內(nèi)完成空氣壓縮，無需輔助的壓縮空氣冷卻(cooling)。帶有一定溫度的壓縮空氣對應(yīng)用有益，如在水泥的氣動輸送過程(guò chéng)中。

　　當(dāng)壓縮比提高到
　　1:4時，情況就發(fā)生了變化。這時的干式運(yùn)行系統(tǒng)需要兩級壓縮。在壓縮比范圍為
　　1:4～
　　1:11之間時，噴油冷卻(cooling)的空壓機(jī)在比功率這一性能指標(biāo)（target aim)上比干式運(yùn)行的空壓機(jī)更加高效。另外，它也可以毫無問題地把壓縮(compression)比提高到
　　1:16，而干式運(yùn)行則在壓縮比為
　　1:4時就需要兩級壓縮(compression)，也只有在一些特殊應(yīng)用場合中其壓縮比才能、也僅能提高(到
　　1:11。昆山空壓機(jī)維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設(shè)計不合理造成的。并非所有機(jī)頭都按這個時間進(jìn)行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 

　　除了壓縮比這一因素之外，壓縮機(jī)(compressor)體積（volume)的大小也是一個重要因素。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。若從壓縮機(jī)的比功率方面進(jìn)行比較，則噴油冷卻(cooling)的空壓機(jī)在2～100kW的功率范圍內(nèi)比干式運(yùn)行的空壓機(jī)功率要高20%。在100～250kW的功率范圍內(nèi)，它的這一優(yōu)點降低到10%;在250～400kW范圍內(nèi)則僅剩5%;當(dāng)功率超過400kW時，單憑噴油冷卻的螺桿式空氣壓縮機(jī)本身則沒有優(yōu)勢，需要串聯(lián)一臺功率至800kW的輔助設(shè)備。而干式運(yùn)行的空氣壓縮機(jī)則相反：它單獨(dú)工作時的功率范圍可以高達(dá)900kW。超出這一功率范圍通常使用渦輪（Turbo）式的空氣壓縮機(jī)。

  
 

　　使用環(huán)境也有著重要的影響(influence)

　　空氣壓縮機(jī)的具體使用情況對壓縮機(jī)的選擇也有著重要的影響。若僅從比功率的角度來衡量，噴油冷卻的空壓機(jī)(compressor)有著明顯的優(yōu)勢。但在具體的使用條件下干式運(yùn)行的空氣壓縮機(jī)則比噴油冷卻的空壓機(jī)要好。尤其是所準(zhǔn)備、所使用的壓縮空氣希望有較高的溫度（temperature)時，例如，在氣動運(yùn)輸(transport)應(yīng)用領(lǐng)域(field)中，以及在螺旋磨機(jī)或者在塑料粒料的輸送過程中。在這些使用情況中，干式運(yùn)行的空氣壓縮機(jī)可以產(chǎn)生溫度高達(dá)200℃的壓縮空氣，這就成為其一大優(yōu)勢：在壓縮空氣的使用過程中無需再用輔助(Aid)設(shè)備對壓縮空氣進(jìn)行加熱(圖3)。因此可以節(jié)約輔助設(shè)備的能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))費(fèi)用(expense)，而且還能提高(整套設(shè)備的能源平衡。

　　在一些特定的應(yīng)用中，例如，在食品(food)生產(chǎn)或者藥品生產(chǎn)領(lǐng)域(field)中，常常優(yōu)選干式空氣壓縮機(jī)，這是因為它不含潤滑油。由于要按照一定的質(zhì)量(quality)等級生產(chǎn)、準(zhǔn)備好壓縮空氣，因此這時的情感性觀點會起到?jīng)Q定性的作用。

　　不同類型空壓機(jī)的成本(cost)費(fèi)用變動

　　單純從投資、采購和維護(hù)保養(yǎng)的角度（angle)來考察不同類型空壓機(jī)的成本費(fèi)用(expense)時會得到不同的比較結(jié)果。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。噴油冷卻的螺桿(Screw)式空氣壓縮機(jī)在采購成本和能源費(fèi)用方面明顯優(yōu)于干式運(yùn)行的螺桿式壓縮機(jī)。但從設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用方面來看，噴油冷卻的空壓機(jī)費(fèi)用略高，其他方面的成本費(fèi)用幾乎沒有差別。

　　如果把可能（maybe)的熱量回收再利用也考慮進(jìn)去的話，資金費(fèi)用的比較就會根據(jù)需要的溫度高低而發(fā)生變化。噴油冷卻的空壓機(jī)也能產(chǎn)生一定溫度的壓縮空氣，可以回收再利用的熱能溫度為70℃。干式運(yùn)行的空壓機(jī)能夠回收再利用的余熱溫度為90℃。若需要回收的溫度在40～70℃之間，例如，給生產(chǎn)用水加溫，則噴油冷卻的空壓機(jī)總能源費(fèi)用節(jié)約額可達(dá)36%，干式運(yùn)行的空壓機(jī)可達(dá)45%。

　　當(dāng)需要回收的溫度高達(dá)90℃時，干式運(yùn)行則優(yōu)勢明顯。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。它能實現(xiàn)的能源費(fèi)用節(jié)約總額為42%，而噴油冷卻的只能達(dá)到27%，因為要回收的熱能溫度較高，噴油冷卻后回收的熱能還必須再用輔助(Aid)設(shè)備來加溫。

　　在選擇壓縮空氣生產(chǎn)設(shè)備(shèbèi)時不能僅憑估算來選擇壓縮機(jī)系統(tǒng)。噴油冷卻的壓縮機(jī)系統(tǒng)在比功率和成本(cost)費(fèi)用方面有優(yōu)勢（解釋:能壓倒對方的有利形勢)，干式運(yùn)行的壓縮機(jī)系統(tǒng)則在功率等級邊緣或者在特定使用環(huán)境中有優(yōu)勢。而常常有一些生產(chǎn)工藝或者企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)決定了要使用何種壓縮機(jī)技術(shù)。因此，詳細(xì)(xiáng xì)的考察具體使用條件，然后做出哪種系統(tǒng)在具體應(yīng)用條件下是最佳的決定值得推薦。