Transcript 压缩机 - 中国化工设备科技网

离心空气压缩机
1
压缩空气
什么是压缩空气？
压缩空气的基础知识

空气是气态的，
包裹着整个地球，
对任何东西都存
在着压力。

实际的空气压力
与我们所处的海
拔位置有关系。
压缩空气的基础知识



压缩: 将空气汇聚在一起或
强迫空气进入一个小的空间
内。
空气： 无色无味的气体混合
物。其中氮气占78%,氧气占
21％。
当压缩后的空气被人为控制
时，它就能被用来进行做工。
压缩空气的基础知识
压缩空气是一种储存的能源...




储存在左侧图中的气球内的压缩空气
的能量等于使气球膨胀所需要的能量
如果一定量的空气所在的空间体积变
小的话， 空气的压力就会增加。
对于容积式空气压缩机，压缩空气是
这样得到的：迫使空气进入一个更小
体积的空间内，从而提升压力得到压
缩空气。
把气球一放飞，气球就开始慢慢释放
能量了， 一点一点，直到所有的气都
放掉。这个能量等于使它膨胀的能量。
压缩空气的基础知识
为什么工厂需要压缩
空气?

动力能源用气: 压缩空气是个非
常好的媒体，能够储存和传输能
量，从而驱动很多的生产工具做
功！

生产过程用气： 压缩空气被作为
一种生产过程的重要组成部分(比
如. 化工，医药，发酵 等.)
压缩空气的基础知识
动力能源用气



压缩空气的能量被用
来驱动气动的生产设
备！(比如.—空气马达,
气动阀门，气枪，气
锤. 等）
在铸造生产中用来冷
却产品或零部件。
吹扫废渣，废料，清
洗零件。
压缩空气的基础知识
生产过程用气

压缩空气是完整的生
产过程中的一部分，
是会接触到产品
的！ .
化工
医药
食品和饮料
通风和搅拌
半导体 & 电子
医疗用气

CDA 质量—干净，
干燥的空气
基本的定义
绝对压力
压力表上的压力数值（表压） ＋ 大气的压力
( 7 bar g + 1.013 bar a = 8.013 bar a “绝压”)
压缩比
排气压力的绝对值/ 进气压力的绝对值
( 7 bar G + 1.013 bar A) / 1.013 bar A = 7.9 压缩比)
相对湿度
在气水混合物中的实际的水蒸气部分的压力/ 饱和时候的水蒸气的压
力值。单位是％
基本的定义
露点温度
一个温度值，在这个温度值和一定的压力值下，
气体开始有冷凝液出现。
流量
通常指的是进气口的气量。 根据压力，温度和相对湿度的不同，
为：
m3/min 或者NM3/min 中国
标准状态空气 (比如. NM3/min )
空气的压力，相对湿度，温度规定在以下的状态：
1.013 barA(一个标准大气压）, 20o C, 0% 相对湿度
这种定义被工业界广泛接受。
基本的定义
装机功率 (Bhp)
是一种总功率，包括轴功率和所有的功率损失。也可以理解为客户电表
上的反应的功率。
比功率Specific Energy Requirement
轴功率/ 气量 (比如. KW /m3/min)
容积式压缩
一定量的空气被引到一个密闭的空间内，空气的体积被缩小时，压力就
增加（ 也就是压缩）
动态 压缩
压力是通过将空气的动能转换成压力能，即：高速
流动的空气 通过一个狭小的空间，从而将动能转
换成气体的压力能。
基本的定义
中间冷却
冷却通常是在每一级压缩完毕，进入下一次压缩
压缩之前时进行。
1. 降低空气的温度
2. 为下一级压缩降低容积
3. 使部分气态水冷凝下来，降低功率消耗！
(上述所有的目的都是为了降低功率的消耗)
基本的定义

加载（On-load )：空压机电机，主机都在转动，空气在被
压缩之后输出空压机。

卸载(Off load) ：空压机电机，主机都在转动，但空气被压
缩之后在机组内部进行循环，不输出任何气体。 属于耗电
但不产气阶段， 空压机一般都有一个卸载时间的设置，在
这个卸载时间内，如果客户又要用气，则空压机马上输出空
气，如果卸载时间全部用完，客户还是不用气，则空压机马
上停机。一般IR 的卸载时间设定是2－60分钟。卸载的耗电
大约为加载时的25%-40%的范围。

停机(Shut down) ： 空压机彻底停机， 电机，主机都停止
转动。空压机不耗电。



加载压力（在空压机控制器上可以设定）:
在空压机开好机后，处于加载状态时（即有空气从空压机出来时），
如果空压机的气量和客户需要的全部气量匹配的话，那么空压机排气口
的压力就一直会在加载压力和卸载压力之间，由于客户的用气量一直在
波动， 所以空压机的排气压力也一直在波动，用气量增加，则压力下降，
用气量减少，则压力升高。
卸载压力( 在空压机控制器上可以设定）：
当客户的用气量减少，则空压机的排气口的压力会上升，压力一旦达到
设定的卸载压力，空压机就开始空转，同时进入停机到计时，也就是在
经历卸载时间。但在很多时候，明明可以过完整个卸载时间，然后机器
停掉，但往往由于客户压缩空气系统配置的不合理， 导致机器卸载了一
点时间，就 马上又开始加载了，造成不必要的能源浪费。
额定工作压力（出厂时已经定好)
这个压力为样本上的标准排气压力，7.5 barg , 8.5 barg , 10 barg 等，
是空压机可以正常稳定地输出地一个压力。 加卸载压力在额定工作压力
的上下。 一般加载和卸载压力之间的差值在1 barg 左右。
流量

非常重要的一点是在压缩空气行业（包括
空压机和气动工业中） ，流量指的并不是
空气在压缩状态下的气体体积， 而是指折
算成入口条件下的膨胀状态下的气体体积。
流速

与压力、流速、管径都有关系，一般工厂
按15-20m/s计算
标定
在工业应用中， 基本有2种不同的流量定
义。


自由空气状态(FAD , CFM 或 m3/min )
标准空气状态(SCFM 或 Nm3/min )
空 气 压 缩 机
内容
 什么是空气压缩机
 空气压缩机的分类
 各种压缩机的特点及应用
 工作原理
 结构
 实例
空气压缩机

什么是空气压缩机？
用来压缩气体借以提高气体压力的机械称为压
缩机。也有把空气压缩机称为“压气机”和
“气泵”的。提升的压力小于0.2MPa时，称为
鼓风机。提升压力小于0.02MPa时称为通风机。
作用：为系统提供足够清洁干燥且具有一定压力
和流量的压缩空气 .
空气压缩机（英文为：aircompressor）是气源装置
中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成
气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。 空气压
缩机简称空压机，使气源装置中的主体．它是将原动机（通
常是电动机）的机械能转化为气体压力能的装置，是压缩空
气的气体发生装置，空气压缩机的种类很多，按工作原理分
为容积型压缩机和速度型压缩机。
一、压缩机的分类
按工作原理分类
1．容积式压缩机 直接对一可变容积中的气体进
行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。其
特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。
2．速度式压缩机 它首先使气体流动速度提高，
即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降
低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也
相应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流
动速度的叶轮。动力式压缩机也称为速度式压缩
机。
按排气压力分类
分
风
类
机
压 缩 机
名
称
通风机
鼓风机
低压压缩机
中压压缩机
高压压缩机
超高压压缩机
排气压力(表压)
<15kPa
0.015～0.2Mpa
0.2～1.0Mpa
1.0～10Mpa
10～100Mpa
>100Mpa
按压缩级数分类
单级压缩机
两级压缩机
多级压缩机
气体仅通过一次工作腔
或叶轮压缩
气体顺次通过两次工作
腔或叶轮压缩
气体顺次通过多次工作
腔或叶轮压缩，相应通
过几次便是几 级压缩机
按输出流量分类
名
称
微型压缩机
小型压缩机
中型压缩机
大型压缩机
容积流量／(m3／min)
<1
1～10
10～100
≥100
压缩机按结构或工作特征的分类
按工作
原理
按运动
件工作
特性
按运动
件结构
特征
容积式
速度（动力）
式
离 轴旋 喷
往复式
回 转 式
心 流涡 射
式 式式 式
活 隔 柱 转 滑 液 三角 涡 罗 双 单 叶轮
喷
塞 膜 塞 子 片 环 转子 旋 茨 螺 螺 (透平) 射
式 式式式 式 式
式
杆杆 式
泵
活塞式
转子式
涡旋式
单螺杆
滑片式
二、压缩机在电力行业的应用
电力是一个国家最重要的能源之一，也是国民经济建设和是
常生活的命脉。无论使用任何形式发电，电站中都离不开压缩空
气。按照发电行业不同的类型、不同的场合，应该选择不同品质
等级的压缩空气。所谓不同类型是指电力行业主要分为火力发电
站、水利发电站和核能发电站（这里不包括其它能源诸如风力发
电站、太阳能发电站等等）。所谓不同场合是指在同一电站中有
不同的使用压缩空气的场合，如仪表用气、除灰用气、杂用压缩
空气等等。既然使用压缩空气有这么多讲究，下面就分类介绍空
气压缩系统在电力行业的应用及配置。
2-1.火力发电站
火力发电站中的压缩空气主要有仪表用压缩空气系统、工厂杂用压
缩空气系统、水处理压缩空气系统和除灰用压缩空气系统着四个不同的
场合，下面分别进行介绍：
1.控制仪表用压缩空气系统：
火力发电机组的运行需要大量的控制仪表来支持操作。而这些控制仪
表的动作都是靠压缩空气来控制的。对于控制仪表用压缩空气系统，起
用气压力通常为0.65—0.70Mpa，用气量的大小可根据火电机组容量的
大小来确定，一般对于2×300MW 的火电机组，仪表用压缩空气用量为
40m3 /min。考虑到火电机组在运行过程中压缩空气的需求量有时大、
有时小，通常选用两台20m3 /min 空气螺杆压缩机。当用气量小于
20m3 /min 时，其中一台20m3 /min 的螺杆空压机就会自动停车，以节
约能源；
但又由于电站仪表压缩空气的特殊要求，即任何时候压缩空气都不
能停止供应，所以空气压缩机的配置要求两开一备一检修，因此仪表用
压缩空气的数量为四台20m3 /min 的螺杆压缩机，当然许多火电站的配
置也不完全一样。
空压机选定后，就要考虑压缩空气的质量问题，因为压缩空气是提
供给仪表用的，对压缩空气的品质有较高要求，按照ISO/DP8573/1—
88 质量等级标准，仪表用压缩空气的质量等级要求一般定为2-3-2，即
固体粒子2 级；含水量3 级；含油量2级。
过去，在喷油螺杆压缩机发展缓慢的时候，仪表用压缩空气通常选
用无油往复式空压机来产生。例如，国内常用2Z3/8、2Z3/8无油活塞式
空压机。现在，螺杆空压机突出的优点决定了其逐步淘汰往复式空压机，
况且，空气净化设备技术水平的提高，用喷油螺杆空压机加上空气净化
设备，完全可以达到仪表用压缩空气品质的要求。当然无油螺杆空压机
也是可以的，但从经济角度来说，使用喷油螺杆式空气压缩机成本更低，
运行维护更简便。其空气系统配置如下：
二次后冷却器是选配件，适用于常年温度较高，空压机出口温度较高时
用。目的是使压缩空气冷却至38℃以下，去除更多的水及油气
2．工厂杂用压缩空气系统：
其用途是检修机器，吹扫管道等。用气量的大小一般也是根
据电站的规模大小来决定的。例如，一个2×300MW 的火电机组，
其工厂杂用压缩空气的用气量一般最大为二台20m3 /min 的螺杆
压缩机的供气量，由于压缩空气是用来吹扫管道或者在检修机器
时用于风动工具等，因此杂用压缩空气的品质要求不高，而且不
象仪表用压缩空气不能停止供气，所以一般工厂杂用压缩空气系
统不用备机。根据ISO/DP8573/1—83 标准的要求，压缩空气的
品质要求4-6-5，即固体粒子4 级；含水量6；含油量5 级。其压
缩空气系统的具体配置如下：
3．水处理压缩空气系统：
水电站的水处理系统一般分为锅炉补给水处理系统和工业废水处理系统。
3.1 锅炉补给水处理系统
由于各电厂水源水质的差异，锅炉补给水处理系统大致可以分为三
大类型，水源水质越好水处理系统越简单，在各个水处理系统设备之间
都有一些气动隔膜阀和气动仪表，这些阀门和仪表的动作都是靠压缩空
气来实现的。一般情况下压缩空气用气量不是很大，但压缩空气的品质
要求较高。
例如，某电厂的锅炉补给水处理系统只需要一台3m3 /min 的空气螺
杆压缩机，考虑到备用机等因素，布置了两台3m3 /min 的空压机。该
电厂水处理系统对压缩空气品质的要求是采用两级油过滤和吸附式干燥
器。我们根据ISO/DP8573/1—88 标准的推荐，该系统压缩空气的品质
要求一般为：2—3—3，即固体粒子2 级；含水量3 级；含油量3 级。其
压缩空气系统的具体配置如下：
3.2 废水处理系统
在废水处理系统中，一部分压缩空气是用在气动设备上，因
为一些设备的动作是靠压缩空气来控制的，另一部分压缩空气对
废水进行搅拌（有的电厂采用罗茨风机进行搅拌处理），对于这
个系统压缩空气的用气量根据具体厂家的废水处理设备的不同
而不同。例如，某电厂的废水处理系统需要3m3 /min 的空气螺杆
压缩机两台，具体为一开一备，其压缩空气的品质要求与锅炉补
给水处理系统中的压缩空气的要求一样。实际上对压缩空气的要
求不是很高，特别是对水含量要求没有补给水处理系统的要求
高。我们根据ISO/DP8573/1—88 标准的推荐，该系统压缩空气
的品质要求一般为2—6—3，即固体粒子2 级；含水量6 级；含
油量3 级。其压缩空气系统具体配置图如下：
4．除灰用压缩空气系统：
除灰系统根据压力不同可以分为负压除灰系统、正压除灰系统、低正压除
灰系统和水力除灰系统。在这四种除灰系统中，主要正压除灰系统需要用压缩
空气来进行除灰，所谓正压除灰系统，是利用空压机和仓泵使输灰管道内形成
正压进行输压的方式，输送的压缩空气的压力为0.8 Mpa，仓泵的容积为
0.4~14m3 ,又分为上引式、下引式、流态化、喷射式和菲达式等。其中仓泵双
分为单仓泵和多仓泵。该系统出力多在10~60t/h 范围内，输送距离在1000m 以
内。由于正压除灰系统中存在着多种输送方式等原因，需要的压缩空气容量也
是不一样的。
例如，某电厂6 台300MW 火电机组，年送干灰25× 104 t 送距
600~800m；需要用10 台40 m3 /min 的空气螺杆压缩机。又如，某电厂2 台
300MW 火电机组，除灰系统中需要7 台40 m3 /min的空气螺杆压缩机，当然这
其中还有备用机组。在除灰系统中，压缩空气的品质要求较高，根据
ISO/DP8573/1—88 标准的推荐，该系统的压缩空气的品质要求是3—3—3，即
固体粒子3 级；含水量3 级；含油量3 级。其压缩空气的系统的配置图如下：
2-2．水电站
在水电站的运行过程中，螺杆式空气压缩机主要用于仪表有压缩
空气系统、厂房内杂用空气系统和设备动力用压缩空气系统。
水电站的仪表压缩空气系统与火电站的仪表用压缩空气系统是相
同的，只是在用气量上比火力发电站的仪表用压缩空气系统的用气量不
而已，其压缩空气的品质的要求也是相同的。厂房内杂用压缩空气系统
主要用于设备的检修和管道的吹扫等场合。用气量跟火力发电站的杂用
空气系统的用气量差不多，其压缩空气品质的要求也与火电站杂用系统
相同。
在水电站的设备动力用压缩空气系统中主要用于发电机组间的世
换，以及发电机组的制动等环节，而且用气量也比较大，压缩空气的品
质与仪表用压缩空气的品质相仿。
2-3．核电站
在核电站中螺杆空气压缩机的应用场合与火电站相比
较，可能只少了一个除灰系统，其他三个应用场合都要使用
螺杆空气压缩机，空压机的容量可根据电站的规模来确定。
压缩空气品质的要求可按火电站相应的系统要求。此外，在
核电站的建设当中，也要使用固定式螺杆空压机。例如：在
某两个核电站中各使用了两台20m3 /min 螺杆空压机。
综述：
我们知道由于大量的压缩空气用于电厂的除灰系统，因
此火电站是压缩机的一个大用户。
三、离心式压缩机
裂解气压缩机高压段 11-C-2000/HP 型号：7H-7B

离心式压缩机--属速度型压缩机，在其中
有一个或多个旋转叶轮（叶片通常在侧面）
使气体加速。主气流是径向的。
工作原理
来提高气体的压力。当带叶片的
离心式压缩机依靠动能的变化
转子(即工作轮)转动时，叶片带
动气体转动，把功传递给气体，
使气体获得动能。进入定子部分
后，因定子的扩亚作用速度能量
压头转换成所需的压力，速度降
低，压力升高，同时利用定子部
分的导向作用进入下一级叶轮继
续升压，最后由蜗壳排出。对于
每一台压缩机，为了达到设计需
要压力，每台压缩机都设有不同
数量的级数和段数，甚至有几个
缸体组成。
图 4-9 后弯、前弯和径向叶轮
(a)后弯式 (b)前弯式 (c)径向式
由物理学可知，回转体的动量
矩的变化等于外力矩，则
T=m(C2UR2-C1UR1)
两边都乘以角速度ω，得
Tω=m(C2UωR2-C1UωR1)
也就是说主轴上的外加功率N
为：
N=m(U2C2U-U1C1U)
上式两边同除以m则得叶轮
给予单位质量介质的功即叶轮的
理论能量头。
C2
U2
C2R
ω2
C2U
β
ω1
C1
R2
R1
U1
特点与应用
优点
1.
2.
3.
4.
由于是连续旋转式机械，可以大大地提高进
入其中的工质量，提高功率。所以，离心式
压缩机的第一个特点是：功率大。
由于工质量可以提高，必然导致叶片转速的
提高，所以第二个特点是高速性。
无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，
基础要求简单；
易损部件少，故障少、工作可靠、寿命长；
5.
6.
7.
8.
9.
机组单位功的重量、体积及安装面积小；
机组的运行自动化程度高，调节范围广，且
可连续无级调节；
在多级压缩机中容易实现一机多种蒸发温度；
润滑油与介质基本上不接触，从而提高了冷
凝器及蒸发器的传热性能；
对大型压缩机，可由蒸气动力机或燃气动力
机直接带动，能源使用经济合理；
缺点
1.
2.
3.
单机容量不能太小，否则会使气流流道太
窄，影响流动效率；
因依靠速度能转化成压力能，速度又受到
材料强度等因素的限制，故压缩机每级的
压力比不大，在压力比较高时，需采用多
级压缩；
特别情况下，机器会发生喘振而不能正常
工作；
由于以上特点，离心式压缩机与其他型
式压缩机相比有显著的优越性，被广泛地应
用于下列工况：
大流量
需长周期平稳运行
压比不高
在我们石化行业，离心式压缩机傲视群
雄地担负着装置或系统的动力循环任务，昵
称“循环机”，是装置名符其实的心脏。



结构
离心式压缩机主要由以下几部分组成
转子 主要由轴、叶轮、隔套，平衡鼓
(盘），半联轴器组成。
定子 包括机壳，端盖，导流隔板，支撑轴
承和级间密封（梳齿密封）
轴封
止推轴承
油路及保护装置
级是压缩机作功的
最基本的单元，在级中
叶片带动气体转动，把
功传递给介质，使介质
获得动能。通过由隔板
构成的扩压流道和扩压
槽,介质的一部分动能
转化为压力势能，并被
导入下一级继续压缩。
中间级有叶轮、隔板、
级间密封等，末级是由
叶轮、隔板和蜗壳组成
吸入室
作用是将介质均匀地引导至叶轮的进口，
以减少气流的扰动和分离损失。它的结构比
较简单，有轴向进气和径向进气两种。径向
进气结构多采用于多级双支承压缩机中。
叶轮(工作轮)： 叶轮是一个最重要的部件，通过叶轮
将能量传递给气体，使气体的速度及压力都得到提高。
图 4-8 半开式和闭式叶轮
(a)开式
(b)闭式
1、轮盘 2、叶片 3、轮盖
影响叶轮性能的主要
因素是叶片的弯曲形状。
按叶片出口端弯曲方向的
不同，可分为后弯、前弯
及径向叶轮三种类型。由
于后弯式叶片的级效率较
高，因此被广泛采用。叶
轮是高速旋转的部件，要
求材料具有足够的强度。
为了减少振动，叶轮和轴
必须经过动平衡试验，以
达到规定的动平衡要求。
隔板与级间密封
隔板将压缩机的各级分隔开，并由相邻的
面构成叶轮出口的扩压器、弯道和回流室。
来自叶轮的气体在扩压器通道内将一部分动
能转化为压力能并通过弯道和回流室到达下
一级叶轮入口，气体在弯道和回流器的流动，
可以认为压力和速度不变，仅改变气体的流
动方向。隔板分为上、下两半，沿水平中心
面分开。在隔板外圆圆周方向装有齿形密封
圈，与安装在叶轮轮颈上的耐磨环构成梳齿
密封，从而防止气体在级间串通。
蜗壳
作用是把扩压器流出的气体汇集起来排出去。由于外
径和流通截面逐渐扩大，也起到使气流减速和扩压的
作用。
支撑轴承（又称径向轴承）
径向轴承为多油楔、压力润滑的可倾瓦块式轴承。
压力油径向进入，通过小孔润滑瓦块和支撑块，然
后向侧向排出。轴承由等距离分布在轴径圆周上的
几个瓦块组成。瓦块是钢制的，内表面衬有巴氏合
金，背面有凹进去的支撑座，相应地在瓦座上有支
撑块。瓦面与轴径及瓦座均为同心圆，而瓦块支撑
座的圆弧曲率大于瓦座支撑块的圆弧曲率这样瓦背
与瓦座在轴向上为线接触，以利于瓦块摇摆灵活更
好地与转轴间形成油楔，但瓦块在轴向上并不能摆
动。
 这种轴承有如下优点：
1. 进一步改善轴瓦中流体的动力学性能。
2. 轴径圆周上受力均匀，因而运转平稳，以
最大限度的吸收转子的径向振动。
3. 轴承抗油膜振荡性能好。
止推轴承
离心压缩机在正常工作时，由于出入口存
在的压差形成一指向低压侧（入口侧）的轴向
推力。压缩机的平衡装置能平衡大部分的轴向
力，残余轴向力则由止推轴承承担，其止推块
称为主止推块。另外在启动时由于气流的冲击
作用，往往产生一个反方向的轴向推力，使转
子向高压侧窜动；为此在主推块的对面增设副
止推块。这种型式的止推承称作双端面止推轴
承。止推轴承一般安装压机吸入侧。常用的型
式为：金斯伯利型（KINGSBURY)。
11-CST-2101
机壳
压缩机机壳是将介质与大气隔绝，使介质在其
间完成能量转换的重要部件。它还具有支承其
他静止部件，如隔板、密封等的功能。机壳重
量大，形状复杂，在其外部连接有进气、排气
、润滑油、密封介质等管道，两侧的端盖上带
有轴承箱和轴向密封室。对于高压压缩机，机
壳一般采用筒型结
构，低压压缩机则
采取水平剖分结构，
烯烃工厂的机组均
采用水平剖分。
平衡盘（鼓）
由于叶轮两侧的压力不相等，
在转子上受到一个指向叶轮进
口方向的轴向椎力。为了减少
止推轴承的载荷，往往在末级
之后设置一个平衡盘。因平衡
盘左侧为高压，右侧与进气压
力相通，因而形成一个相反的
轴向推力，承担了大部分的轴
向推力，减轻了止推轴承的负
荷。
图 4-13 平衡盘
 当轴向力发生变化时，平衡力也将随之发生变
1.
化，这种自我调整主要表现在以下两个方面：
压力的自我调节
轴向力发生变化的起源是叶轮的前后压力（P1、
P2）发生了变化，由于平衡盘的前后压力（P3、
P4）均是来源于P1和P2，所以，平衡力是随动
于轴向力的，而且这种调节与轴向力的变化是
同向的，但幅度要小于轴向力的变化幅度。
2.
结构上的自动调节
轴向力的变化会导致转子窜动，这种窜
动又会使平衡盘间隙发生改变，从而引起
平衡室压力（P4）的变化，最终改变平衡
盘的平衡力。这种自动调节同样也是正向
的，而且比压力的自动调节高效，幅度也
大。
平衡鼓
大型离心式压缩机和离心泵的轴向力是相
当大的，相应需要的平衡力也很大。在这种情
况下，平衡盘自身的强度以及它跟轴的结合难
以满足要求，因此在大型离心式压缩机和离心
泵上通常使用有足够轴向厚度的平衡鼓结构。
加氢压缩机11-C-3501即采用平衡鼓结构。
平衡鼓和平衡盘平衡原理一致，结构相似，
只是由于结构的原因，平衡鼓不能实现结构上
自动调节。
在实际设计中也有采用“鼓+盘”的方式
将两者的优势结合起来。
11-C-5501
关于离心式压缩机的几个概念
喘振
所谓喘振是指当离
心式压缩机的入口流
量低于一特定值时压
缩机的能量头不足以
克服背压而在气道内
形成的一种周期性往
复振荡现象。
压缩机工况变化时的特性曲线
右下图所示为离心式压缩机的特
性曲线。若压缩机在设计工况A点下
工作时，气流方向和叶片流道方向一
致，不出现边界层脱离现象，效率达
最高值。当流量减小时(工作点向A1
移动)，气流速度和方向均发生变化，
使非工作面上出现脱离现象，当流量
减少到临界值(A1)点时，脱离现象扩
展到整个流道，使损失大大增加，压
缩机产生的能量头不足以克服背压
（排气压力），致使气流倒流，倒流
的气体与吸进来的气体混合，流量增
大，叶轮又可压送气体。但由于吸入
气体量没有变化，流量仍然很小，故
又将产生脱离，再次出现倒流现象，
如此周而复始。这种气流来回倒流撞
击的现象称为“喘振”，它将使压缩
机产生强烈的振动和噪声，严重时会
损坏叶片甚至整个机组。
压缩机工况变化时的特性曲线
为了防止当压缩机工况发生变化时发生喘振现象，
机组中须采取反喘振措施。即从压缩机出口旁通—部
分气流直接进入压缩机的吸入口，加大它的吸入量，
从而避免喘振现象的发生。
目前，在离心式压缩机上均采用独立的反喘振系
统。系统根据出入口压力、温度计算出当前工况下的
入口流量并与系统中的当前工况喘振流量进行比较，
从而控制反喘振控制阀的开度。
烯烃工厂的离心压缩机均采用的是美国GE公司的
PLC系统。另外，美国TRICON公司的TS-3000计算机控
制系统也被广泛地使用。
1.
2.
一般来说，反喘振控制
器具有以下特点：
反喘振控制阀为快开慢
关型。
控制系统将设计喘振线
（图中黑线，制造工厂
运用多点回归法计算）
提前10%为实际控制线
（图中红线），再提前
10%为控制阀动作线
（图中蓝线）。
也就是说，入口实际流量点一旦进入蓝线左侧，反喘
振控制阀就开始打开，并根据离红线的横坐标距离确定
开度，到达红线时控制阀全开。
•
每发生一次喘振，反喘振控制阀动作线就提前10%至校
正动作线（图中绿线）。只有复位后才回归原位。
堵塞
所谓堵塞．即流量已达最大值，如图
中的A2点，此时，压缩机流道中某个最
小截面处的气流速度达到了音速，流量
不可能继续增加。
从堵塞点(最大流量点)到喘振点(最
小流量点)这一范围，称为离心式压缩机
的稳定工作区。它的大小也是压缩机性
能好坏的标志之一。
由右图可看出，压
缩机真正安全的运行区
域是由四部分构成的。
1.脱口转速
喘
振
工
况
2.密封工作最低转速
密封工作转速
3.喘振工况
4.堵塞工况
脱扣转速
堵
塞
工
况
临界转速
转轴的转速达到某一数值时，轴所受的
外力频率与轴的自振频率一致，将发生共振，
此时轴的运转便不稳定而发生显著的反复变形。
严重时将使轴、轴承、零件甚至于整个机械设
备遭到破坏，轴共振时的转速称为临界转速，
常用nc表示。
转轴的临界转速nc与转轴材料的弹性特性，
轴的形状、尺寸、支承形式以及轴上圆盘动件
质量有密切的关系。
轴在共振时的临界转速在理论上有无穷多个，
可分为一阶、二阶、三阶……。工作转速高于一
阶临界转速(nc1)的轴称为挠性轴，低于一阶临
界转速的轴称为刚性轴。
压缩机决不允许在临界转速上运行，在压缩
机的转速控制系统中，临界转速的±5%区域均不
允许停留。
离心式压缩机的轴端密封


1.
2.
离心式压缩机的轴端密封是指将压缩机内
部介质与外部环境相隔离，防止机内介质
向机体外泄漏的一种装置。
离心式压缩机的轴端密封主要有以下几种
型式：
轴向密封：浮环密封、阻塞密封
径向密封：单端面螺旋槽式机械密封、
干气密封
轴向密封

1.
轴向密封是防止介质沿轴向泄漏到机体外。
浮环密封：常用于中、高压离心压缩机中。这
是因为传统的机械密封在周速大于40m/s、温
度高于200℃以后很难适应。
浮环密封机理
浮环密封属于流阻型非接触式动密封，是
依靠密封间隙内的流体阻力效应而达到阻漏目
的。由于存在间隙，避免了固体摩擦，适用于
高速情况，即可封堵液体，也可封堵气体。
浮环密封有下列优点：
1）密封结构简单，比机械密封
零件少。
2）对机器的运行状态并不敏感，
有稳定密封性能。
3）密封件不产生磨损，密封可
靠，维护简单、检修方便。
4）因密封件材料为金属，坚固
耐高温。
5）浮环可以多个并列使用，组
成多层浮动环，能有效的密封
10MPa以上的高压。
6）能用于10000～20000r/min的
高速旋转流体机械，尤其使用于
气体压缩机，其许用速度高达
100m/s以上，这是其他密封所不
能比拟的。
内浮环
清洁油进口 外浮环
污油出口
清洁油出口
7）只要采用耐腐蚀金属材料或里衬耐腐蚀的非金属
材料（如石墨）作浮动环，可以用于强腐蚀介质
的密封。
8）因密封间隙中是液膜，所以摩擦功率极小，使机
器有较高的效率。
浮环密封的缺点：
1. 密封件的制造精度要求高，环的不同心度和端面
的不垂直度和表面不粗糙度对密封性能有明显的
影响。
2. 对气体介质虽然密封性好，但需要一套复杂而昂
贵的自动化供油系统。
2.
阻塞密封：常用于低压、低转速且工艺介
质可以与密封介质混合的工况。
密封原理：气体阻塞密封完全是利用梳齿
密封层次减压的原理。
密封气体
抽气
径向密封

所谓径向密封是指将介质在轴向的泄漏
通过一定的结构转变为径向的泄漏，并
在径向进行密封。其典型的结构形式是
机械密封式。目前在压缩机上使用较多
的单端面螺旋槽式机械密封、干气密封
等均是在机械密封的基础上加以改进而
来。
1.
单端面螺旋槽式机械密封
原理与结构：动、静环之间依靠轴的高速旋转产生
相对运动，在密封油的作用下形成油膜；动环的密
封端面上有螺旋状牙槽对封油起泵送循环作用；外
侧浮环对封油起限流保压作用；在隔离室内注入干
净的新氢，防止循环气污染封油。
压力侧

螺旋形牙槽
2.
干气密封：干气密封是二十世纪六十年代末期从气
体动压轴承的基础上发展起来的一种新型非接触式
密封。该密封利用流体动力学原理，通过在密封端
面上开设动压槽而实现密封端面的非接触运行。由
于密封非接触运行，因此密封摩擦副材料基本不受
PV值的限制，适合作为高速、高压设备的轴封，在
压缩机应用领域，干气密封正逐渐替代浮环密封、
迷宫密封和油润滑机械密封 。烯烃工厂的离心式压
缩机全部采用英国的约翰克兰公司的这一密封形式。

干气密封具有如下优点：
1）密封无磨损，使用寿命长、运行稳定可靠；
2）密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右；
3）与其他非接触式密封相比，干气密封气体泄漏量
小，是一种环保型密封；
4）密封辅助系统简单、可靠，不需要密封油系统 ，
因此消除工艺流程中的气体被油污染，使用中也不需
要维护。

1.
2.
3.
4.
5.
干气密封的缺点：
密封自身结构复杂，零部件多，对加工工艺、产
品设计和装配能力要求较高。
适应工况变化的能力不强。
工艺介质必须允许与密封干气相混。
需要一定压力的气源，气源压力至少高于介质压
力0.2MPa。
有微量气体进入工艺流程。
干气密封的工作原理

密封用干气以稍高于介质压力注入一级密封室，与工艺
介质混合进入一级密封的动静环，由于动环上动压槽的
泵送增压作用将动静环推开一稳定的间隙，同时在密封
室形成一稳定的、随动的、略高于介质压力的密封压力。
从一级密封泄漏出的气体一部分经一级放空排放出去，
另一部分经级间密封进入第二级密封。这样，经过两级
密封后，泄漏出来的气体量已非常少，压力也很低，这
部分气体被隔离气阻止向外扩散，而是与隔离气一道从
二级放空安全地排放出去。
 干气密封的关键因素有：密封气的压力、一
级泄放压力、级间密封间隙。
 其中一级泄放压力和级间密封间隙直接决定
着二级密封的工作状态。
四、螺杆式空压机
螺杆式空压机空气压缩机的核心部件是压缩机主机，是
容积式压缩机中的一种，空气的压缩是靠装置于机壳内互相
平行啮合的阴阳转子的齿槽之容积变化而达到。转子副在与
它精密配合的机壳内转动使转子齿槽之间的气体不断地产生
周期性的容积变化而沿着转子轴线，由吸入侧推向排出侧,
完成吸入、压缩、排气三个工作过程。
螺杆式空压机
图片

螺杆式空压机结构图
螺杆式空压机的主、副转子
螺杆式空压机
技术参数 
1、工作原理



如图所示，螺杆式空压机是由两个方向相反的螺杆作为主、副转子。
通常，主转子靠电动机通过齿轮联轴器及增速器驱动。副转子靠从动齿
轮作相反方向旋转。转子旋转时，空气先进入啮合部分，靠转子沟与外
壳之间形成的空间进行压缩。提高压力后从排气口排出。吸气侧则不断
将空气吸入。
转子与外壳之间要保持一定的间隙，靠轴承支承。两个转子靠定时齿
轮调整，使它在旋转时，既保持一定间隙，又不相互接触。轴封部分装
有碳精制的迷宫式密封，以防止漏气。轴承除滑动轴承外，还装有止推
轴承，以保持与外壳之间一定的外间隙。轴封部分与轴承之间装有挡油
填料，防止润滑油吸入外壳内。
螺杆式空压机也分单级和双级压缩两种，单级的压缩比可达4，双级
的可达9。产气量在700～13500m3/h范围。


螺杆压缩机的工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过
程。随着转子旋转，每对相互吻合的齿相继完成相同的工作
循环。
1）吸气过程
下图示出螺杆压缩机的吸气过程，所研究的一对齿用箭头
标出。在图中，阳转子按逆时针方向旋转，阴转子按顺时针
方向旋转，图中的转子端面是吸气端面。机壳上有特定形状
的吸气孔口。如图中粗实线所示。

图a示出吸气过程即将开始时的转子位置。在这一时刻，
这一对齿前端的型线完全啮合，且即将与吸气孔口连通。
随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成
了齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一定的
真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体便在压差
作用下流人其中，如图b中阴影部分所示。在随后的转子旋
转过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿槽中脱离出来，齿间
容积不断增大，并与吸气口保持连通。从某种意义上讲，也
可以把这个过程看成是活塞(阳转子齿)在气缸(阴转子齿槽)
中滑动。
吸气过程结束时的转子位置如图c所示，其最显著的
特征是齿间容积达到最大值，随着转子的旋转，所研究的齿
间容积不会再增加。齿间容积在此位置与吸气孔口断开，吸
气过程结束；

2）压缩过程
图中示出螺杆压缩机的压缩过程。这是从上面
看相互啮合的转子：图中的转子端面是排气端面，
机壳上的排气孔口如图中粗实线所示。在这里，阳
转子沿顺时针方向旋转，阴转子沿逆时针方向旋转。
图a示出压缩过程即将开始时的转子位置。此时，
气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的空间中，齿
间容积由于转子齿的啮合就要开始减小。
随着转子的旋转，齿间容积出于转子断的啮合
向不断减小。被密封在齿间容积中的气体所占据的
体积也随之减小，导致压力升高，从而实现气体的
压缩过程。如图b所示。压缩过程可一直持续到齿
间容积即将与排气孔门连通之前，如图c所示。
 3）排气过程
图中示出螺杆压缩机的排气过程。齿间容积与
排气孔口连通后，即开始排气过程。随着齿间容积
的不断缩小，具有排气压力的气体逐渐通过排气孔
口被排出（a）。这个过程一直持续到齿末端的型
线完全啮合(b)。此时，齿间容积内的气体通过排气
孔口被完全排出，封闭的齿间容积的体积将变为零 。

实际工作循环包含吸气过程、压缩
过程、排气过程、膨胀过程等四个过程。
2、性能特点

螺杆式空压机具有以下特点：

a）压缩过程是容积式的连续压缩，压缩比在很大的范
围内仍能稳定运转，完全没有脉动现象和飞动现象。
b）即使工作压力有些变化，排气或吸气量变化也很小。
这一特性适合于作气力输送装置的空气源。
c）转子间及转子与外壳间留有一定的间歇，完全不接
触。因此磨损问题不大，并且内部不需要润滑。所以产生的
压缩空气不含油分。
d）无往复运动部件，只作高速运动，因此运动部件的
平衡好，振动小。
e） 可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，
因而它运转可靠，寿命长，大修间隔期可达4—8万h。








f) 操作维护方便，操作人员不必经过长时间的专业培
训，可实现无人值守运转。
g) 动力平衡性好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力．机
器可平稳地高速工作．可实现无基础运转，特别适合用作移
动式压缩机，体积小、重量轻、片地面积少。
h)适应性强。螺杆压缩机具有强制输送的特点，排气量
几乎不受排气压力的影响，在宽广的范围内能保持较高的效
率。
i)多相混输。螺杆压缩机的转子齿面间实际上留有间隙，
因而能耐液体冲击，可压送含液气体、含粉尘气体、易聚合
气体等。
螺杆压缩机的主要缺点：
1)造价高。螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面；需利用特
制的刀具，在价格昂贵的专用没备上进行加工，另外，对螺
杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求。所以，螺杆压缩
机的造价较高。
2)不能用于高压场合。由于受到转子刚度和轴承寿命等
方面的限制，螺杆压缩机只能适用于中、低压范围，排气压
力一般不能超过4.5MPa。
3)不能制成微型。螺杆压缩机依靠间隙密封气体，目前
一般只有容积流量大于0.2m3／Min时，螺杆压缩机才具有
优越的性能。
3. 分类
实例：太原一热除灰系统空压机
压气设备的组成包括：空压机、输气管道、附属设备等。
1、 空压机的结构组成
1) 压缩机机头
采用双轴容积式回转型压缩机，进气口开于机壳
上端，排气口开于机壳下端，两只高精度的主副转子
水平而且平行装于机壳内部。
2）空气滤清器
空气滤清器滤芯是一种干式纸质过滤器，过滤纸
孔度约为10微米，其主要功能是过滤空气中的尘埃，
通常每过滤1000h后应取下滤芯，用低压空气由内向
外对其吹扫，清除其表面灰尘。空气滤清器内部装有
一个压力检测器，如果其控制指示仪表盘上的指示灯
亮，即表示空气滤清器滤芯堵塞，必须清洁或更换滤
芯。
3）进气阀
进气阀是螺杆式空气压缩机极为重要的控制部件，压缩机空重负荷的控制。通过
进气阀的开启和关闭来进行空气压缩机空重负荷的控制。
空气压缩机的进气阀为导杆式进气阀，又称导杆式容量控制阀，此阀的制动器有
左右两处，右方为进气制动器，左方为容量调整制动器。重负荷时，由空重车电磁
阀来得压力进入右方气压缸，推动阀杆向左，此时进气阀打开，增加进气量，达到
重负荷运转。
系统压力由一支管经容调阀接至左方压力控制阀入口，并进入容调控制室，当系
统压力因使用量减少而升高，且升高达到容调阀设定压力时，压力即开始进人容调
控制室。在容调控制室中有一个泄放孔，若空气进入量大于泄放量时，则容调控制
室只能逐渐建立压力，膜片受压向右推经由推栓将阀杆推向右方，以限制进气量；
若此时系统用气量增加时，系统压力略为下降，容调阀关闭或关小，此时容调控制
室的压力来源减小或被切断，原有的压力由泄放孔泄放而减小或消失，膜片左方的
推力变小，阀杆又可推向左方而增大进气量，此为进气阀容调调整过程；若系统的
用气量减少过多，压力上升的速度超过容量调整的反应能力，则压力开关动作使空
重车电磁阀失电及右方进气制动室中失压，阀杆由弹簧推回关闭位置，切断进气量，
同时油气桶的空气由泄放电磁阀排至进气口，主机处于低负荷运转即空载运行，当
系统压力降低至压力开关设定的下限值时，压力开关动作，同时泄放电磁阀得电，
并恢复重负荷运转。
4） 油细分离器
油细分离器的滤芯是用多层细密的玻璃纤维制成的，压缩空气中含雾
状油气经过油细分离器之后，几乎可完全滤去，并可将压缩空气中油颗粒
的大小控制在0.1微米以下，空气中含油量可低于5ppm。正常运转下，油
细分离器可使用4000h，但润滑油的品质、使用环境的污染程度对其寿命影
响甚大，如环境污染尤为严重，可考虑加装前置空气过滤器。油细分离器
的出口装有安全阀，压力维持阀，泄放阀，压缩空气由此引出，通至后冷
却器。
一般来说，油细分离器是否损坏、堵塞，可由以下方法判断：
(1)压缩空气中的含油量是否增加。
(2)在油气桶和油细分离器之间装有一个油细分离器压差开关，其设定压
差值为0.15MPa，若油细分离器压差超过设定值，则压差指示灯亮，此时
表示油细分离器已经堵塞，必须立即更换。
(3)检查油压是否偏高。
(4)电流是否升高。
5）油气桶
油气桶侧装有观油镜，静态润滑油的油位应在油位计H略偏上，以确
保机器正常运行时在H与L之间。油气捅下端装有泄油阀，每次启动前应略
为打开，以排除油气捅内的凝结水，一旦油流出，应迅速关闭。油气桶上
开有一个加油孔，用于加油，油气桶宽大的截面积，可使压缩空气流速减
小，油滴分离，起到第一段除油的作用。
6）压力维持阀
压力维持阀位于油气桶上方油细分离器出口处，开启压力设定为
0．4—0．45MPa。压力维持阀具有如下的功能：
(1)起动时优先建立起润滑油所需的循环压力，以确保机体的润滑。
(2)油气桶的气体压力上升至压力维持阀设定的压力值以后，维持阀方开
启，因此可降低流过油细分离器的空气流速，不仅确保油细分离效果，而
且还可以避免油细分离器因压力差太大而受损。
7）油过滤器
油过滤器是一种纸质过滤器，其过滤精度在l0一15微米之间，可除去油
中杂质(如金属微粒，油劣化物杂质)，以保护轴承及压缩机转子、齿轮的正
常运行。判断油过滤器是否堵塞或更换可由其压差指示来判断，压差指示灯
亮，表示油过滤器堵塞，必须更换。新机第一次运转500h后即需要更换，
以后依据压差指示灯指示判断更换。油过滤器更换不及时时，将直接导致机
头进油量不足，排气温度过高；同时也会因润滑油量不足影响轴承、转子的
使用寿命。
8）油停止阀
油停止阀是一种由两位两通动断电磁阀控制的膜片阀，启动时通电开启，
停机时断电关闭，其功能是在停机时迅速切断油路，避免油气桶内的油继续
喷入压缩机机体，使润滑油从进气口喷出。油停止阀是空气压缩机油控制回
路的重要零件，若其动作失灵可能会使压缩机机头因失油而烧损。
9）热控阀
油冷却器前装有一个热控阀，其功能是维持空气压缩机机头排气温度高
于空气压力露点以上。刚开机时，润滑油温度很低，此时热控阀的支路开启，
主回路关闭，润滑油不经过油冷却器而直接进入机体内，自动把回流的回路
打开；当润滑油油温升到67℃以上时，则慢慢关闭支路，升至72℃时，主回
路全部关闭，此时润滑油会全部经过油冷却器冷却后再进入机体内。
10）冷却系统
冷却器分有后部冷却器和油冷却器，其结构相同，皆为管壳式，均依靠
流过管内的冷却水冷却压缩空气或润滑油。冷却后，压缩空气的排气温度应
在40℃以下，同时要求冷却水入口温度最高不得超过35℃，其压力维持在
0.15一0.25MPa，最高不得超过0.5MPa。水冷式空气压缩机受环境温度的
影响较小，其排气温度也比较容易控制。水冷式空气压缩机机箱内部装有一
个冷却风扇，其作用是使机箱内部的空气与外界充分交换，以利于冷却电动
机。
11）温度开关
在失水、失油、冷却水量不足等情况下，均有可能使机头
排气温度过高，当排气温度达到温度开关设定之温度值时，则
温度开关动作而停机。温度开关的温度探头位于机头内，设定
温度一般为100℃，温度开关附有以温度表安装于仪表盘上，
可直接读出机头排气温度。
12）泄放电磁阀
泄放电磁阀是一两位两通常开的电磁阀，当停机或空车时，
此阀即打开，排出桶内的压缩空气，以确保空气压缩机能在无
负载情况下启动或低负荷运转。
2、空气压绍机的系统流程
空气压缩机的系统流程相对比较复杂，其基本可分为空气流程、润滑
油流程和系统控制流程。 ，
1）空气流程
空气由空气滤清器过滤尘埃之后，经进气阀进人压缩机被压缩，并与润
滑油混合，与润滑油混合的压缩空气由排气止回阀排入油气桶，再经油细
分离器、压力维持阀、后冷却器，进入使用系统中。
2）润滑油流程
油气桶内的压力将润滑油压人油冷却器，并在冷却器中将润滑油加以冷
却之后，经过油过滤器除去其杂质颗粒，然后将过滤后的油分成两路，一
路由机体下端喷入压缩室，以冷却压缩空气，另一路通到机体的两端，用
来润滑轴承组及传动齿轮，而后各部位的润滑油再聚集于压缩室底部，由
排气口排出。与油混合的压缩空气经油气止回阀进入油气桶，分离一大部
分的油，其余的含油雾空气再经过油细分离器，滤去剩余的油后，经压力
维持阀进入后部冷却器，即可送至使用系统。
3、安全保护系统及报警装置
1）电动机保护
每台空气压缩机安装有2台电动机，一台为驱动空气压缩机的主机，另一
台为驱动冷却循环的风扇。电动机在正常的工作状态下，其运转电流均不
会超过额定电流的3％。当电动机运转电流连续超过热保护装置的上限时，
热保护装置会在设定的时间内自动切断主电源，使空气压缩机停机，此时
应主动追查电流过载的原因，及时排除故障。重新启动空气压缩机的方法
是，手动将热保护装置的恢复按钮压下即可。一般情况下，电动机超载有
以下原因：
(1)人为失误，如系统调整不当，而使用过高的工作压力，出口阀门没有
打开等。
(2)机械故障，如电动机内部损耗，电动机缺相运转，安全阀不动作，压
力开关设定失效，油细分离器堵塞等。
(3)电源电压过低，造成电流过载。
2）空气压缩机防逆转保护
该保护是为防止机械逆转损坏压缩机而设置的保护装置。当接入空气压
缩机的三相电源线设置连接不一致时，出现电器故障，电动机不启动，此
时仅需要交换两相电源线即可。尽管有防止逆转保护，每次开机时，仍必
须注意电动机转向是否正确。
3）排气高温保护
为防止压缩机高温烧损，系统设定最高机头排气温度为100℃，
如超过100℃则系统自动切断电源。机头排气温度过高的原因有
很多，但最常见的原因是油冷却器出现故障。排气温度开关保
护动作以后，系统启动回路即被切断，此时无法再次启动系统，
必须关闭紧急停止按钮，使排气温度开关复位，方可重新按顺
序进行启动操作。
4）报警装置
空气压缩机系统共有警示装置：空气滤清器阻塞报警，油过
滤器阻塞报警，油细分离器阻塞报警，其指示灯均显示在仪表
板上。当指示灯亮时，即表示某过滤器已阻塞，但不停机，此
时必须在最短的时间内更换被阻塞的过滤器。
4 、空气压缩机的系统控制
空气压缩机的系统控制相对比较复杂，其在启动、全压运转、重负荷、
空负荷、停机、紧急停机、无负荷运转过久自动停机等不同工况下，均由气
动回路和电磁控制元件控制，用不同的方式运转。
1) 空气压缩机的启动
在空气压缩机启动过程中，进气阀全闭，泄放阀全开，空重车电磁阀处于
闭合状态，此时进气侧为高度真空，压缩室及轴承所需的润滑油压力，由压
缩室的真空与油气桶内的大气压力差确定。
2．空气压缩机的全压运转
控制切入全压运转后，空重车电磁阀通电开启，泄放电磁阀关闭，此时空
气桶中的压力逐渐升高，进气阀渐开，因此油气桶内的压力迅速上升，以致
进气阀全开，空气压缩机开始全负荷运转，当压力升至压力维持阀设定的压
力值时，压力维持阀全开，压缩空气开始输出。
3）空气压缩机的重负荷及空负荷
当排气压力达到压力开关设定的上限值时，压力开关接通电
源，空重车电磁阀关闭，进气阀也关闭，同时泄放电磁阀全开，
将油气桶内的空气排至大气中，此时空气压缩机在无负荷状态
(即空载)下运转，其所需的润滑油压力由进气端的压力与油气桶
内压力之差确定。待系统内的压力降至压力开关下限值时，压
力开关动作，空重车电磁阀再次开启，进气阀也全开，同时泄
放阀关闭，空气压缩机再全负荷(即重载)运转。
4）空气压缩机的停机
按下停机OFF按钮后，空重车电磁阀断电关闭，同时泄放电
磁阀全开，将油气桶内的空气排至大气中，待油气桶内的压缩
空气基本排出时，电动机停转，此时再按下紧急停止按钮，控
制箱内所有线路才断开。
5）空气压缩机的紧急停机
当机头排气温度超过100℃或电动机因超载致使热保护装置动
作时，电源将被切断，电动机即刻停转，同时空重车电磁阀、
进气阀亦关闭，泄放电磁阀则全开，油停止阀则全闭，阻止润
滑油继续进入压缩机，只有当机组在运行过程中出现异常情况
时，才允许按紧急停机钮，否则会造成系统失灵。
6）空气压缩机的无负荷运转过久自动停机
当系统的用气量减少时，空气压缩机保持在无负荷情况下运
转，若无负荷运转时间超过设定的时间，则空气压缩机自动停
机，电动机停止运转；但当系统的用气量增加时，空气压缩机
会自动启动，以补充空气量。无负荷运转过久停机的时间设定
以电动机每小时启动次数不超过三次为原则。
5、空气压缩机系统的运行与维护
1）空气压缩机系统启动前的检查和准备
(1)落实设备工作票已结束，现场整洁干净碍设备运行或操作的障碍物。照明
良好，确认无遗留缺陷，检查有无妨碍设备运行和操作的障碍物。
(2)系统管道阀门连接完好，元泄漏现象，热工表计完好，指示正确，报警信
号、程控正常可靠。
(3)电动机接线牢固，绝缘合格，地脚螺栓无松动。
(4)空气压缩机柜内及冷却风扇处无杂物，各个流道无堵塞。
(5)空气压缩机油气筒油位正常，油质良好，将油气筒下部泄油阀打开，在排
放冷凝水后，将其关闭。
(6)检查空气压缩机冷却水系统投入应正常，压力在0．35一0.45MPa。
(7)将系统中各级分离器，储气罐的积水放尽，空气压缩机冷
却器冷凝水放尽。
(8)检查吸干机干燥剂应有效，无变质、变色。
(9)打开旋风分离器及各级过滤器的出入口门，同时关闭旁路
门。
(10)打开冷干机、吸干机的出入口门，同时关闭旁路门。
(11)打开空气压缩机冷却水出入口门，投入冷却水系统，打
开空气压缩机出口门。
(12)将各个自动泄水阀注满水，并打开自动泄水阀的上部分
段门。
(13)第一次试转的，应从进气阀内加入o．5×10—：m’左右
的润滑油，并用手盘车转动数圈，确定机体内部无任何机械干
涉及防止启动压缩机因失油而烧损。
2）空气压缩机系统的启动
(1)启动吸干机，冷干机，正常运行3min左右，到冷干机、吸干机参数稳定后，
启动空气压缩机。
(2)当储气罐压力达到正常运行压力后，开启储气罐出口门。
3）空气压缩机系统运行中的检查和维护
(1)运行中每小时对空气压缩机的排气压力、排气温度、冷干机冷媒高低
压及吸干机A、B塔的工作压力等进行检查记录，各个参数应符合规定。
(2)检查调整压缩空气的排气温度为75—95℃，在空气压缩机系统的排气
温度之间。
(3)检查油气筒油位应正常，油质良好，无渗漏现象。
(4)检查旋风分离器，各级过滤器以及连接管道阀门运行应正常，无泄漏。
(5)检查压缩机、电动机的声音、温度、振动，不得有异常，特别注意其
有无摩擦和撞 击声。



(6)检查各个自动泄水阀排放正常，定期手动排放储气罐内
的积水。
(7)监测油细分离器、空气滤清器、油过滤器的压差和报警
信号。
(8)监测空气压缩机、冷干机的电流变化。
4）空气压缩机系统的停机
(1)停止空气压缩机运行。
(2)停止吸于机、冷于机运行。
(3)关闭空气压缩机出口门，空气压缩机冷却水出、入口门。
(4)关闭冷干机吸干机出、入口门，并打开其旁路门。
6、空气压缩机系统的安装与检修质量标准
1）螺杆式空气压缩机检修项目及质量标准空气压缩机检修项目及质
量标准要求见表6—4。
2）螺杆式空气压缩机的技术参数标准
 (1)主、副转子长度差不大于0.10mm。
 (2)齿轮表面无麻点、断裂等缺陷，键与键槽无滚键现象。
 (3)轴封低于轴承座平面0.13mm。
 (4)转子两端轴向间隙之和符合规定，总间隙为0．23mm，进气
端间隙为0.15mm，排气间隙0.08mm。
 (5)转子间隙分配：出口侧2/3总间隙，入口侧1/3总间隙。
 (6) 联轴器找中心，要求径向、轴向偏差不超过0.1mm，联轴器
之间距离为4~6mm，地角垫片不超过3片。
3）空气压缩机系统压力的调整

(1)压力开关上有两个调整螺栓，一个为压力调整螺栓，将压力
调整螺栓逆时针旋转可提高设定压力。另一个为压差调整螺栓，
顺时针旋转压差调整螺栓即可提高设定压差。

(2)压力开关的压力在出厂前就已设定好了，请勿随意调整，而
压差可以按照现场的实际使用情况可及时调整。
4）空气压缩机容调系统的调节

(1)假如压缩空气使用系统的用气量较空气压缩机的供气
量小，则气量调节系统即可以自动调节空气压缩机的供气量。

(2)设定容调阀的开启压力，使系统在压力未上升至压力
开关设定的上限值前开始气量调整动作。设定容调阀的开启
压力可以视现场的使用气量作最佳调整。

(3)顺时针旋转容调阀的调节螺栓，即可以增大其开启压
力，如使用系统无需容调，将调节螺栓顺时针拧死，并锁上
螺母。
5）压缩空气罐检修的要求及标准

(1)检修周期：3年。

(2)检修项目：压力表检查或更换；罐体检修；人孔门检
查

(3)检修工艺及标准，见表6—5
7、空气压绍机常见故障及处理空气压缩机常见故障、
发生原因及其排除方法
常见故障
可能发生原因
排除方法
空气压缩机空重车
频繁
1.管路泄漏
2.压力开关压力太小
3.空气消耗量不稳定
1.检修处理管路泄漏
2.重新调整设定压力开关压差
3.适当增加储气灌容量
空气压缩机停机时
空气滤清器冒烟
1.油停止阀泄漏
2.止回阀泄漏
1.检修，必要时更换油停止阀
2.检查止回阀阀片及阀座是否磨
损，如磨损则更换
3.检查进气阀是否卡住，如卡住
须拆卸检修清理，并加注润滑脂。
4.检查检修电气线路
5.检修压力维持阀，必要时更换
6.检查检修泄放阀，必要时更换
3.重车停机
4.电气线路错误
5.压力维持阀泄漏
6.泄放阀不能泄放
五、活塞式空压机
由机体、气缸、活塞、曲柄一连杆机构及气阀机构
（进气阀及排气阀）等组成。
工作原理

当活塞式空压机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞
便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工
作容积则会发生周期性变化。活塞式空压机的活塞从气缸盖
处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即
沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最
大时为止，进气阀关闭；活塞式空压机的活塞反向运动时，
气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并
略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞
运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞式压缩机的活塞
再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，活塞式压缩机
的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压
缩、排气的过程，即完成一个工作循环。


进气阀及排气阀一般由气缸内与进排气管间所造成的空
气压力差而自动开闭。国产活塞式空气压缩机可分为固定式
和移动式两类。气缸有两级：第一级为低压缸，第二级为高
压缸。为了增加输气量和减少功率消耗，在两级气缸之间采
用风冷（风扇、散热片）或水冷却器。空气自滤清器进入第
一级压缩机气缸经压缩后，排至冷却器进行冷却，然后再进
入第二级压缩机气缸，经第二级压缩后，排至贮气罐。气缸
的布置可分为立式、V型或W型。压缩机由电动机或柴油机
带动。
活塞式空气压缩机结构比较简单，操作容易；压力变
化时，风量变化不大。但由于排气量较小，且有脉动流出现，
所以一般根据系统的风量要求设一个或几个贮气罐。空气压
缩机机组本身尺寸较大，加上贮气罐，安装占地面积较大。
此外，要注意压缩空气由于绝热膨胀而出现冷凝水，因此，
应采取适当的除水滤油措施。
 L型空压机主要由压缩机构、传动机构、润滑
机构、冷却机构、排气量调节机构、安全保
护机构等六个部分组成。
活塞式空压机的特点
优点
1、适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力；
2、热效率高，单位耗电量少；
3、适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范
围和制冷量要求；
4、可维修性强.
5、对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉；
6、技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验；
7 、装置系统比较简单。
缺点
1、转速不高，机器大而重；
2、结构复杂，易损件多，维修量大；
3、排气不连续，造成气流脉动；
4、运转时有较大的震动。
活塞式压缩机的故障及其原因和措施
（一）、常见故障及其原因和措施
1.排气量不足：
1.1 进气滤清器的故障 ：积垢堵塞，使排气量减少；吸气管太长，管径太小，
致使吸气阻力增大影响了气量，要定期清洗滤清器。
1.2 压缩机转速降低使排气量降低：空气压缩机使用不当，因空气压缩机的
排气量是按一定的海拔高度、吸气温度、湿度设计的，当把它使用在超过上述
标准的高原上时，吸气压力降低等，排气量必然降低。
1.3 气缸、活塞、活塞环磨损严重、超差、使有关间隙增大，泄漏量增大，
影响到了排气量。属于正常磨损，需及时更换易损件，如活塞环等。属于安装
不正确，间隙留得不合适时，应按图纸给予纠正，如无图纸时，可取经验资料，
对于活塞与气缸之间沿圆周的间隙，如为铸铁活塞时，间隙值为气缸直径的
0.06／100～0.09／100；对于铝合金活塞，间隙为气径直径的0.12／100～0.18
／100；钢活塞可取铝合金活塞的较小值。




1.4 填料层不严产生漏气使气量降低。其原因首先是填料函本身制造
时不合要求；其次可能是由于在安装时，活塞杆与填料函中心对中不好，
产生磨损、拉伤等造成漏气；一般在填料函处加注润滑油，它起润滑、
密封、冷却作用。
1.5 压缩机吸、排气阀的故障对排气量的影响。阀座与阀片间掉入金
属碎片或其它杂物，关闭不严，形成漏气。这不仅影响排气量，而且还
影响间级压力和温度的变化 ；阀座与阀片接触不严形成漏气而影响了排
气量，一个是制造质量问题，如阀片翘曲等，第二是由于阀座与阀片磨
损严重而形成漏气。
1.6 气阀弹簧力与气体力匹配的不好。弹力过强则使阀片开启迟缓，
弹力太弱则阀片关闭不及时，这些不仅影响了气量，而且会影响到功率
的增加，以及气阀阀片、弹簧的寿命。同时，也会影响到气体压力和温
度的变化。

1.7 压紧气阀的压紧力不当。压紧力小，则要漏气，当然太紧也不行，
会使阀罩变形、损坏，一般压紧力可用下式计算：p=kπ/4 D2P2，D为
阀腔直径，P2为最大气体压力，K为大于1的值，一般取1.5～2.5，低压
时K＝1.5～2.0，高压时K＝1.5～2.5。这样取K，实践证明是好的。气
阀有了故障，阀盖必然发热，同时压力也不正常。

2.排气温度不正常:
排气温度不正常是指其高于设计值。从理论上讲，影响排气温度增高
的因素有：进气温度、压力比、以及压缩指数（对于空气压缩指数K＝
1.4）。实际情况影响到吸气温度高的因素如：中间冷却效率低，或者
中冷器内水垢结多影响到换热，则后面级的吸气温度必然要高，排气温
度也会高。气阀漏气，活塞环漏气，不仅影响到排气温度升高，而且也
会使级间压力变化，只要压力比高于正常值就会使排气温度升高。此外，
水冷式机器，缺水或水量不足均会使排气温度升高。
3.压力不正常以及排气压力降低:
压缩机排出的气量在额定压力下不能满足使用者的流量要
求，则排气压力必然要降低，所以排气压力降低是现象，其
实质是排气量不能满足使用者的要求。此时，只好另换一台
排气压力相同，而排气量大的机器。影响级间压力不正常的
主要原因是气阀漏气或活塞环磨损后漏气，故应从这些方面
去找原因和采取措施。
4.不正常的响声:
压缩机若某些件发生故障时，将会发出异常的响声，一般
来讲，操作人员是可以判别出异常的响声的。活塞与缸盖间
隙过小，直接撞击；活塞杆与活塞连接螺帽松动或脱扣，活
塞端面丝堵桧，活塞向上串动碰撞气缸盖，气缸中掉入金属
碎片以及气缸中积聚水份等均可在气缸内发出敲击声。曲轴
箱内曲轴瓦螺栓、螺帽、连杆螺栓、十字头螺栓松动、脱扣、
折断等，轴径磨损严重间隙增大，十字头销与衬套配合间隙
过大或磨损严重等等均可在曲轴箱内发出撞击声。排气阀片
折断，阀弹簧松软或损坏，负荷调节器调得不当等等均可在
阀腔内发出敲击声。由此去找故障和采取措施。
5. 过热故障:
在曲轴和轴承、十字头与滑板、填料与活塞杆等摩擦处，温度超过规
定的数值称之为过热。过热所带来的后果：一个是加快磨擦辅件的磨损，
二是过热量的热不断积聚直致烧毁磨擦面以及烧抱而造成机器重大的事
故。造成轴承过热的原因主要有：轴承与轴颈贴合不均匀或接触面积过
小；轴承偏斜曲轴弯曲、扭；润滑油粘度太小，油路堵塞，油泵有故障
造成断油等；安装时没有找平，没有找好间隙，主轴与电机轴没有找正，
两轴有倾斜等。
6.十字头销的处理 压缩机运行中十字头销端面压紧螺钉断裂及十字头销
的脱落，会造成十分严重的事故，因而对于十字头销与连杆小头瓦的间
隙应十分注意，另外更为关键的是十字头销锥面与十字头体的配合应无
间隙，因为在理论上讲一旦存在间隙，接触便为线接触，对传递力及机
组稳定性影响很大，因而要求配研接触面积应在80%以上，如新进的备
件销子与十字头销孔存在间隙一定要按十字头销孔的锥度修配十字头销
子。对于十字头锥孔切不可修研，因为一旦修研十字头锥孔，很可能造
成以后销子的轴向位置的改动，对定位及润滑油的供给产生影响，如销
子的偏差过大可通过测量径向尺寸，于车床上进行定位修锉，再行研磨，
但最好还是采用合适的备件锥销
7.曲柄销轴瓦的偏磨
连杆将作用在活塞上的推力传递给曲轴，又将曲轴的旋转运动转换
为活塞的往复运动，我公司一台压缩机在一段时间内频繁出现一级曲柄
销瓦偏磨损坏乌金脱落的事故，且偏磨的方向一直不变，主要从以下几
方面进行了分析处理。
7.1仔细检测了曲柄销轴承的间隙，十字头销与十字头及连杆大、小
头瓦的间隙，十字头与滑道的六点间隙，以及曲柄销轴的椭圆度，更换
了新的十字头销，保证了各部间隙。
7.2连杆大小头孔的平行度，利用专用工具检测，十字头销孔对于一
级曲柄销轴的平行度，也利用专用工具进行了检测。平行度均不超
0.02—0.03mm，在允许范围内。
7.3活塞杆的跳动, 设计值不超过0.07mm/全行程，也在设计范围内
在以上三点均得到确认无误后，检修机组后开车仅3天，仍发生曲柄销
瓦的偏磨，最后发现由于曲轴联轴器的对中存在着问题，导致曲轴的最
远端发生偏斜，最为明显，从而造成了曲轴销瓦的偏磨，通过重新找正
曲轴与电机的同轴度及调整主轴瓦的间隙，彻底解决了曲轴销瓦偏磨的
问题。
8.曲柄销轴颈的损坏
对于大中型压缩机，主轴颈及曲柄销轴颈轴承的许用最大比压分别为4—
5MPa；9.0MPa。在检修质量保证的情况下，通过调节曲柄销瓦的合理间隙，
改善供油状况油路及油压调节，形成有效油膜，并通过对一进压力的调整，选
用合适比压的轴瓦，解决了由于不平衡导致的轴瓦的损坏，也进而解决了曲柄
销轴颈的损坏。
9.活塞及活塞杆的损坏
压缩机在使用中出现了一级活塞碎裂及活塞杆的断裂情况，活塞杆与活塞的
连接一定要牢固准确，活塞杆的定位台肩与活塞的中心线垂直度符合要求，活
塞的两端轴肩与活塞杆支撑面要配研，并按规定的紧固力矩紧固，两半活塞
（铸铝）的结合面应贴合紧密不得出现内外圈的结合面的间隙，此点应十分注
意，因为内圈结合面的间隙会产生交变应力，缩短活塞的寿命，而外圈的间隙
造成活塞内部腔内进入压缩气体，使内部容积在一定程度上成为气缸的余隙容
积，对压缩机的效率及活塞的寿命均有不良影响，因而组装活塞各部应仔细检
查研合。另外活塞尾杆端面受力面的机械性能及光洁度也对活塞杆的寿命影响
较大。因为此受力面的比压：q=4p/π（D2-d2）其中p为活塞力，D、d分别为
压力体作用于尾杆端面接触面的外、内圆直径。
此面的光洁度及硬度值要求较严，使用前应仔细检查，光洁度一般要求
Ra0.8以上，渗碳层应为细密的马氏体组织，不允许有针状或网状的游离渗碳体。
否则易造成受力面拉毛，严重影响活塞杆的使用。
10.活塞杆跳动的异常处理：
一般情况下活塞杆的跳动作为压缩机找正的最终验证
结果，应在允许范围内，在气缸与十字头滑道正确对中的情
况下，允许的活塞杆水平径向跳动量应为一个公差带即：
±0.00015mm/mm行程，最大不超±0.064mm，而垂直径
向跳动也应考虑活塞杆的挠度等情况略有变化。即使超差也
是在打表过程中由一侧到另一侧，数值持续增减变化，只要
采用重新调节水平及各方向串动定位即可给予消除。而在检
测过程中发现如下异常情况，在活塞运动过程中，活塞杆垂
直方向跳动量一直较好，而仅在两侧死点突然发生大范围跳
动变化，水平跳动较好，在排除各部间隙连杆大小头瓦间隙、
十字头间隙、气缸死点间隙等的影响后，发现活塞环越程出
现问题导致了活塞杆跳动量的突变，处理方法为将气缸内壁
的磨损台肩磨削去除，调节好活塞环越程值，进而消除了活
塞杆跳动量的异常现象。
(二）、 活塞压缩机的事故
1.断裂事故
1.1、曲轴断裂：其断裂大多在轴颈与曲臂的圆角过渡处，
其原因大致有如下几种：过渡圆角太小，r为曲轴颈) ；热处
理时，圆角处未处理到，使交界处产生应力集中；圆角加工
不规则，有局部断面突变；长期超负荷运转，以及有的用户
为了提高产量，随便增加转速，使受力状况恶化；材质本身
有缺陷，如铸件有砂眼、缩松等。此外在曲轴上的油孔处起
裂而造成折断也是可以看到的。
1.2、连杆的断裂：有如下几种情况：连杆螺钉断裂，其
原因有：连杆螺钉长期使用产生塑性变形；螺钉头或螺母与
大头端面接触不良产生偏心负荷，此负荷可大到是螺栓受单
纯轴向拉力的七倍之多，因此，不允许有任何微小的歪斜，
接触应均匀分布，接触点断开的距离最大不得超过圆周的
1/8即450 ；螺栓材质加工质量有问题。
1.3、活塞杆断裂：主要断裂的部位是与十字头连接的螺纹处
以及紧固活塞的螺纹处，此两处是活塞杆的薄弱环节，如果
由于设计上的疏忽，制造上的马虎以及运转上的原因，断裂
较常发生。若在保证设计、加工、材质上都没有问题，则在
安装时其预紧力不得过大，否则使最大作用力达到屈服极限
时活塞杆会断裂。在长期运转后，由于气缸过渡磨损，对于
卧式列中的活塞会下沉，从而使连接螺纹处产生附加载荷，
再运转下去，有可能使活塞杆断裂，这一点在检修时应特别
注意。此外，由于其它部位的损坏，使活塞杆受到了强烈的
冲击时，都有可能使活塞杆断裂。
1.4、气缸、缸盖破裂：主要原因：对于水冷式机器，在冬天
运转停车后，若忘掉将气缸、缸盖内的冷却水放尽，冷却水
会结冰而撑破气缸以及缸盖，特别是在我国的北方地区，停
车后必须放掉冷却水；由于在运转中断水而未及时发现，使
气缸温度升高，而又突然放入冷却水，使缸被炸裂；由于死
点间隙太小，活塞螺帽松动，以及掉入缸内金属物和活塞上
的丝堵脱出等原因都会使活塞撞击缸盖，使其破裂。
(三）、 燃烧和爆炸事故
有油润滑压缩机中往往产生积碳问题，这是我们所不希望的，因为积
碳不仅会使活塞环卡在槽内，气阀工作不正常以及使气流信道面积减小
增加阻力，而且在一定的条件下积碳会燃烧，导致压缩机发生爆炸事故。
因此，气缸中的润滑油不能供给太多，不能让没有经过很好过滤，含有
大量尘埃的气体吸入气缸，否则形成积碳与含有多量挥发物的气体接触
导致爆炸。为要防止燃烧、爆炸发生，一定要计划检修，定期清洗储气
罐和管道的油垢。引起压缩机燃烧和爆炸事故还有如下操作方面的原因：
压缩机在用氢、氧、氮氢气负荷试车之前，没有用低压的氮气将空气驱
除干净而引起爆炸。因缺乏操作知识，开车后没有打开压缩机到储气罐
的阀门，致使排气压力急剧升高导致爆炸。因此，要防止这类事故发生，
开车前必须熟悉操作规程，开车后，密切注意压力表数值。在一般中小
型压缩机中，最好将压缩机到储气罐这段管路上的闸阀取消，只留下逆
止阀即可。此外，对压缩机操作工应进行上岗前的培训。
由于压缩机高压级气阀不严密，使高压高温的气体返回气缸，在排
气阀附近产生高温，当有积碳存在时，即会引起爆炸。为避免事故，此
时必须检修排气阀、检查漏气部位，消除故障。
第六节 空气干燥装置
通常大气中总会含有一定量的气态水，水的含量与季节、地
理位置以及气候条件有关。当外界空气进入空压机并被压缩时，这
些气态水将凝结为液态水。压缩空气中的水分对气力除灰系统的运
行会产生以下影响：
1)使压缩空气管路、阀件等产生锈蚀；
2)使被输送的粉煤灰粘结，增加输送阻力，降低流速，甚至
堵塞管道；
3)对于气动操作和控制系统，压缩空气中的水分会由于高速
气流降压而发生冰堵．使气流中断；
4)在布袋除尘器上，反吹空气的潮湿会使细灰粘结在过滤布
袋上，使布袋过滤器的阻力增加，滤气能力下降，输灰管的背压增
高，严重时会造成布袋破损、脱落，甚至压扁布袋龙骨。
除去压缩空气中的水分是确保气力除灰系统稳定运行的重要
环节。
一、压缩空气的干燥方法
压缩空气的干燥方法有以下几种：
（一）冷冻法
利用类似空调机的原理，通过制冷系统使压缩空气中抽气冷
凝成液态水，并使之通过自动排水器排出，达到除水的目的。这种
利用冷冻法净化压缩机空气的设备称为冷冻式压缩空气干燥机(以
下简称冷干机)。
冷干机设计的最低压力露点为1.7℃(0.7MPa时)。设定此温度
既考虑了避免温降的惰性可能使压力露点达到冰点而引起冰堵，又
使冷干机具有最大的干燥能力(压力露点尽可低)。此压力露点相当
于大气露点23℃，即每1m3饱和空气仅含有0.836g的水分，已能满足
大部分压缩空气用户的要求。
冷干机在除水的同时，还可使一部分油雾凝结，并使一部分
尘粒和水汽与油雾凝并后一同排出，其除油效率约70％，除尘效率
约75％。
（二）吸附法
吸附法系利用硅胶、活性氧化铝或分子筛等干燥剂能够吸附
水分的特点，达到除去压缩空气中水分的目的。基于吸附法原理的
压缩空气干燥装置有：
1、有热再生式压缩空气干燥机
通常采用两个吸附剂储罐，工作时一个储罐对压缩空气进行
干燥，另一个对罐内吸附剂进行加热脱水再生。经过热再生式压缩
空气干燥机处理后的压缩空气，其大气露点约-40℃。假如方式有点
加热或蒸汽加热，加热温度一般为200～300℃。当吸附剂升温后，
导入占总量不到10%的再生空气带走吸附剂中的水分，使干燥剂中
的平衡含水率下降。当干燥罐内的吸附剂失去干燥作用，而再生罐
内吸附剂脱水再生完毕时，两罐通过气路阀门切换，使原干燥罐转
入再生状态，原吸附罐进入干燥状态。由于对再生罐进行加热后还
需冷却，故通常要6～12h切换一次，这就使有热再生式干燥机罐体
较大，需装较多的干燥剂，因而目前很少采用。
2、无热再生式压缩空气干燥机
该干燥机的结构原理类似于有热再生式压缩空气干燥机，不
同的是吸附剂的再生不再加热，而是直接用占总量12%～30%的压
缩空气作为再生空气将再生吸附剂中的水分带走排出，因而其罐体
体积较小，但两罐切换频率，通常30～600s切换一次，故对切换阀
的可靠性要求较高。此外，因其切换频率，吸附剂易粉化，因此在
无热再生式干燥机后需设过滤器。无热再生式干燥机处理后的压缩
空气的大气露点也是-40℃。
目前英国DOMNICKHUNTER公司生产了一种新型的无热
再生式干燥机，其主体结构为内置双腔的扁平型钢，双腔即为干燥
腔和再生腔，每段型钢立置为一单元，可视用户气量积木式组合，
上置封盖和连接管，下置切换阀和控制装置批、仪表等，结构紧凑，
可靠性好，其大气露点可达-70℃，但价格昂贵。
3、潮解式压缩空气干燥机
该干燥机为单罐结构，罐内充填一种称为DRY-Q-LITE的特
殊圆柱状干燥剂。当压缩空气通过干燥剂时，水汽就会被干燥剂吸
收，并慢慢向下沉淀形成液滴排入下部储液槽，再由自动排水器排
出。此干燥剂系不易起化学变化的无机物，吸湿能力大，无毒、不
燃，其圆柱体经100MPa高压压成，不易破碎，不被压缩空气带走，
吸湿溶解损耗较少，一年只需从上部加入1～2次，无须更换下部残
留干燥剂，不耗电、耗气、耗水，无需加热，且无零件消耗，免维
修，因此设备成本和运行成本均低于其他形式的干燥装置。同时此
干燥剂也不对压缩空气和排水构成污染。
潮解式压缩空气干燥机可用于21MPa的高压场合，但不宜用
于38℃以上的高温场合。其排气的大气露点为-40℃。
4、无热微风量再生式压缩空气干燥机
该机是在无热再生式干燥机的基础上再前置一台冷干机，因而同
时具有冷冻式和吸附式的优点。由于前置了冷干机，无热再生机
的除水工作负荷大为减小，从而可使再生气体的耗量大为减少，
仅为总气量的1.5％～3％；大气露点可达-40℃或-70℃；可允许较
高的入口压缩空气温度，标准型为45℃，高温型为80℃；可延长
干燥剂寿命二倍，延长后置精密过滤器寿命三倍(因前置冷干机已
除去大部分水分和油雾杂质)，其出口压缩空气含油量可达
0.001ppm以下。但该机价格较高。
二、压缩空气干燥方法选用
压缩空气的干燥方法一般适用于压力大于0.2MPa的压缩空气。
这除了压力损失方面的考虑(特别是再生式和潮解式)外，主要原因
是压力低后露点提高，干燥效果降低。因此在O.6～0.8MPa压力范
围内干燥效果较好．而在0.2～0.5MPa压力范围内，干燥效果已有
所下降，需采用较大空气处理量的干燥机来弥补，但这样又影响经
济性。
冷干机具有体积小、重量轻、空气阻力小，运行费用低、维
护少、可免安装基础、外形美观、投资小、适应面广等诸多优点，
是国外采用最多的压缩空气干燥方式。特别是当空压机排气中含水、
油和杂质较多时，冷干机可同时去除这三种杂物。而再生式或潮解
式压缩空气干燥机，其吸附剂易被较多的水、油．杂质污染而较快
失效，需频繁更换，增加了运行成本和维护工作量。一般只有在对
干燥程序有较高要求时，才采用再生式或潮解式干燥机，而这时通
常要在再生式或潮解式干燥机前加一级冷干机作为预处理机。
再生式压缩空气干燥机由于自身要消耗部分压缩空气作为再
生用气(用后排入大气)，因此在确定空压机的容量时，除考虑满足
系统输送需要量外，尚需增加15％～30％的再生空气量。当其空气
切换阀(用于干燥、再生状态的切换)质量较好时，取小值，反之，
取大值。对目前采用国产切换阀的再生式压缩空气干燥机，建议取
大值。而对于无热微风量再生式压缩空气干燥机，只需要增加约
3%总气量的压缩空气作再生气源。
对于不同厂家生产的具有相同空气处理量的冷干机，一般宜
选用功率较大者。这样的冷于机制冷能力强，干燥效果好，且开机
后能较快进入正常干燥状态。
冷干机应配有露点温度表。试机时，压力露点应接近17℃
（压力0.7MPa时)，此露点温度系极限压力露点温度。
目前国内已有厂家生产的冷干机配有电脑控制，并在冷干机
面板上装有可显示冷干机干燥系统图、系统工作状态和露点温度等
参数的模拟板，且可象PC机一样进行参数设定、选择、变更或显
示等操作。这对冷干机的监示、操作、维护提供了极大的方便，也
使质量有了较大的提高。
空压机在压缩做功时，所消耗的能量会使压缩空气的温度有
较大的提高，虽经后冷却器处理，但其排出的压缩空气温度尚比环
境温度高15℃左右。而压缩空气干燥机对入口空气温度有严格要求，
否则会影响干燥能力或使吸附剂效率降低。因此压缩空气干燥机入
口压缩空气的允许温度越高，其性能越好。通常厂家标称入口空气
温度为40℃或45℃。对于高温型压缩空气干燥机，其入口空气允许
温度可达80℃(可配不带后冷却器的压缩机)，这是因为该干燥机内
带有预处理机，因此价格也相应提高。
对再生式干燥机，通常采用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、
分子筛等，其中以分子筛最好，活性氧化铝次之。
三、冷冻式干燥机工作原理
冷冻式压缩空气干燥、净化系统工艺流程如图所示。
图为冷冻式干燥器工作原理。湿饱和压缩空气从进气口进入空气
预冷器1，与处理后的低温干燥空气进行热交换，进行第一次降温
析湿。然后进入空气冷却器2，与制冷系统的蒸发器9进行热交换，
被二次冷却，使压缩空气温度被降至露点以下，使空气中的水蒸气
和油蒸气凝结析出，并经过气水分离器分离、过滤后由自动放水阀
排出。经干燥处理的空气重新进入空气预冷器，吸热升温后从排气
口排出供使用。
制冷压缩机13吸入蒸发器9中的低温低压制冷剂过热蒸汽，
经压缩后成为高温高压的过热蒸汽，进入冷凝器15(水冷式)与冷却
水进行热交换(风冷式冷凝器与空气进行热交换)，带走制冷剂液化
热，被冷凝为高压液态制冷剂，再经干燥过滤器7和节流装置—热
力膨胀阀5节流减压后进入蒸发器，吸收冷却器2内的压缩空气的热
量，并沸腾蒸发为气态，然后经低压管进人压缩机压缩。如此周而
复始，不断吸收空气中的热量，最终使空气冷却到设定的露点温度
以下。热气旁路阀用来控制蒸发器的温度。当压缩空气的热负荷降
低时，热气旁路阀自动开启，使适量的过热蒸汽直接进人蒸发器，
以维持蒸发器温度的恒定，避免蒸发器结冰。
对有更高要求的压缩空气的干燥，可将冷冻式和无热再生式
压缩空气干燥器串联，将冷冻式作为前置级，这样干燥过的压缩空
气的大气露点温度可达-70℃；同时后级无热再生式压缩空气干燥器
的干燥剂更能保持有效状态，再生空气的耗量也可以降到占压缩空
气总量的3％～5％。
在气力除灰系统中，对输送空气的干燥通常采用冷冻式干燥
器，可前置油水分离器。油水分离器是一种粗滤设备，当压缩空气
进入油水分离器的压力容器罐体后，使压缩空气形成旋流，压缩空
气中的液态水、油在离心力的作用下被甩到器壁，顺着器壁 下流
积沉在罐底内，并被罐体下部的排水阀定时排出；同时压缩空气通
过容器内上部的不锈钢丝网过滤层除去颗粒杂质，然后排至冷冻式
干燥器作进一步的除水净化。
用作控制和布袋除尘器脉冲反吹的压缩空气，称仪用空气，
一般采用同一气源，其干燥通常采用无热再生式压缩空气干燥器。
此时其前置级可根据不同的需要采用油水分离器或冷冻式压缩空气
干燥器。当仅采用油水分离器作前置级时，应在油水分离器和无热
再生式干燥器之间串接一只过滤精度不小于lμm的有除油作用的颗
粒过滤器，以保护吸附式干燥器内干燥剂的使用寿命。
应当指出的是，当压缩空气压力低于0.5MPa时，冷冻式或
吸附式压缩空气干燥器的干燥能力会下降，特别是冷冻式，可能会
达不到气力除灰的要求，正确的方法是在0.7～0.8MPa压力时进行
干燥，再减压使用。
图 压缩空气干燥、净化系统工艺流程
图 冷冻式干燥器工作原理
1-空气预冷器；2-空气冷却器；3-水分离器；4-自动放水阀；5-热
力膨胀阀；6-热力旁路阀；7-干燥过滤器；8-吸入过滤干燥器；
9-蒸发器；10-贮液器；11-吸入对热液体交换器；12-凝聚器；13制冷压缩机；14-风冷式冷凝器；15-水冷式冷凝器；16-油加热器