高风压螺杆式空压机的设计开发与应用

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在过去的30年，螺杆式空压机在中国获得迅速发展。在-般动力用 (指额定排气压力 7-12.5bar的)空压机领域，螺杆式空压机已经成为 。

市场占有量最大的压缩机品种。并且随着客户需求和技术进步的日新月异，螺杆式空压机在延续其可靠性高、寿命长、操作维护简便、动力平衡性好因而无需基础等特点的同时，在系列化、集成化、自动化、小型化等方面都取得了长足进步；除此以外，近几年以来，各生产厂家为求生存 ，更致力于发展环保、高效节能、低成本的-般动力用螺杆空压机。

目前全国有 650余家空气压缩机生产制造企业，其中约 400家左右是生产螺杆式空压机的。

而这400家左右的螺杆式空压机企业，绝大多数是在生产技术含量低、产品高度同质化的-般动 、收稿日期：2013-07-0184 i力用空压机，能够设计生产高风压螺杆压缩机的只有寿力、阿特拉斯等几个企业。未来世界经济特别是中国经济的发展，对石油、天然气、煤层气、金属矿等矿产资源的需求越来越大，这些矿产资源需要采用空气/气体钻进进行勘探和开采；人口的增长与城市建设的不断扩大，以及日益严重的环境问题，使得世界各国不得不大量开发地下水资源和利用地热资源，这些也需要采用空气钻井；为解救煤矿瓦斯、透水、矿井崩塌等矿难事故的受困人员，需要采用空气钻进进行紧急救援。对于空气钻进，业主最关心的就是每-进尺的成本付出。压缩空气在空气钻进中作为循环介质和气锤动力，其工作压力和流量直接影响钻进速度和效率，进而影响每-钻进进尺的成本。因而，用于空气钻进的螺杆压缩机正在朝着高风压和大流量方向发展，这将在未来 10年成为普遍趋势。

2013年o4期(总第 240期)-2 高风压螺杆式空压机的设计特点根据行业习惯，螺杆式空压机按照额定排气压力分为 3类 ：(1)低风压螺杆式空压机，50 psi(3.4 bar)≤额定排气压力<150 psi(10.3 bar)；(2)中风压螺杆式空压机，150 psi(10.3 bar)≤额定排气压力<250 psi(17.2 bar)；(3)高风压螺杆式空压机，额定排气压力≥250 psi(17.2 bar)。

低风压螺杆式空压机-般都是-级压缩，也有少数厂家为追求好的比功率在有些机型上采用两级压缩 (如寿力，英格索兰)。中风压螺杆式空压机- 般也是采用-级压缩，但-般厂家只做到 13 bar左右，只有寿力等极少数品牌能够采用-级压缩做到 17 bar的排气压力。高风压螺杆式空气压缩机基本上都采用两级压缩，额定排气压力，目前的技术最大可以做到约～500 psi(35.40 bar)。

由于结构的原因，螺杆压缩机很难实现在-个压缩机主机上布置 3级压缩，所以高风压螺杆式空压机只能做到两级压缩。图 l是低风压螺杆式压缩机的主机结构，第-压缩级与第二压缩级是串式布置的。这样布置得好处是级间气流顺畅，阻力校但串式布置结构如果用于高风压压缩机，因为有部分二级转子的轴向力会叠加到-级转子上，会导致-级转子的轴承非常难以设计。因此，高风压螺杆式空压机的主机的第-压缩级和第二压缩级需要设计成叠式布置，如图2所示。高风压螺杆式空压机-般都是户外机，包括带轮轴的移动式压缩机、，可搬移的撬装式压缩机以及集成到其它设备如-体化钻机、车载式制氮设备的压缩机拈，这些户外机特别是-体化钻机和车载图 1-2013年04期(总第24O期)图 2式制氮设备对尺寸的要求都很严格，这也是高风压螺杆式空压机主机设计成叠式布置的另外-个原因。

高风压螺杆式空压机由于-般都是户外机，并且其使用地点经常是地处偏僻、人迹罕至的深山、高原、沙漠等环境和气候非常恶劣的地方，所以对压缩机的可靠性、适用性、耐用性要求非常高，设计成适应全天候的空压机是最受欢迎的。

由于各种条件所限，很多矿惩施工工地不能提供高品质的燃油，很多高排放标准的国际著名品牌的柴油机会出现水土不服，不能正常工作。所以配套高风压螺杆式压缩机的柴油机除了要遵循国家的排放要求，更重要考虑的是它对燃油品质的敏感性。如今在大的固定矿山，都会有电力供应 ，这种情况下采用电机驱动的压缩机比采用柴油机驱动的压缩机更有优势，因为电比柴油便宜很多，又不存在污染，并