往复活塞压缩机的电力驱动之一斑

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Electrical Driven Means for Reciprocating Piston Compressor(I)GA0 Qi-lie(China National General Machinery Engineering Corporation，Beijing 100050，China)Abstract：This paper has specified the issues in electrical driven for air compressors with large and medium power in reciprocatingpiston compressors。

Key words：compressor；electrical driven；power1 大功率往复活塞压缩机之电力驱动1.1 此处所言 大功率”。系指主电动机额定功率 ≥1000 kW1.2 大功率往复活塞压缩机的结构型式以对称平衡型为主导大功率往复活塞压缩机问世，已近百年。演化至今，全球范围的大功率往复活塞压缩机，业已摒弃了直至20世纪 60年代还有不小量产的立式和气缸都在曲轴同-侧的卧式，而以对称平衡型这种结构型式为绝对主导。

1.3 原始的对称平衡型压缩机对称平衡这种可实现往复惯性力优质平衡的结构型式，初见于廿世纪廿年代德国克诺尔公司产 3列、3曲拐、气缸卧置的小型空压机 (铁路机车车辆制动用，2级、3缸，无十字头)。其三曲拐之曲柄错角皆为 180。，处于外侧的两处短曲柄销所带动的2只桶形活塞，其质量之和等于位于中间的长曲柄销所带动的 1只桶形活塞。如此，完善地实现了优质往复惯性力平衡，把理论力学收稿 日期 ：2013-05-02和机构学的基本理论 ，首次非常成功的应用于往复活塞式压缩机。

1.4 大型高压对称平衡型压缩机的原型机对称平衡型压缩机的大型化以及应用于高压领域 ，则是迟于德国之后 20年，发端于第二次世界大战之后的美国。

1.5 功率≥1000 kW的两列对称平衡型压缩机已甚众由于列的活塞力量级提升迅猛，眼下的高值已达 1500 kN。显而易见，2列对称平衡型压缩机其主电动机≥1000 kW 的不同活塞力等级的不同型号，为数甚多。然而，由其曲柄错角为 180。所决定 ，切向力叠加的结果就是要求飞轮矩值大，这却又是回避不了的，且又难由电动机的转子来全部承担。即使由电动机转子来承担部分飞轮矩的功能，其转子质量也不轻，甚至需要配置附加质量。如此，似嫌不鞠理。

1.6 减小两列大功率机飞轮矩的变通方案如若将策划阶段的2列大活塞力对称平衡型压缩机方案变更，转而采纳 4列较蓄塞力的第二方案，则很可能是成功之举。

2013年o4期(总第 240期)综 述- 来，活塞力较小的机身、传动部件和压缩容积部件、对同-压缩机制造企业而言，其批量较大，成本较低，易于在实现相等的气量、压力等性能参数要求时，达到优良的性能价格比；二来，4列机中，同-平面内曲柄错角为180。

的两个曲拐，可以按曲拐错角为 9O。设计。这样做，就很方便地大幅降低压缩机所需飞轮矩，通过刚性联接驱动方式，借助于主电动机的转子质量，即可提供所需飞轮矩值。

1.7 大功率、超大功率机宜取4列或6列方案大功率、超大功率对称平衡型压缩机，当其列数为4或 6时，每-对相对列曲柄错角为 180。

的曲拐平面间取9Oo或 120。曲柄错角，其获取之技术经济效果是综合性的优良。首先是有利于增强曲轴刚性，远离曲轴扭转振动；其次是无需附加质量，仅以主电动机转子质量，即能满足压缩机所需之飞轮矩。

1.8超大功率对称平衡型压缩机，宜避免8列方案超大功率对称平衡型压缩机采用 8列的设计，并非绝对不可取，但同时也是宜尽量避免的方案。

无论是采用单曲轴、8曲拐的 M”型布置，或是主电动机居中，其两侧各为4列 M型”，尤其是后者。因为零件制造要求的尺寸高精度和形位公差、空间关系高精度之外，安装对中就位的技术要求也是很严格的。与此同时，曲轴轴向总尺寸很长，对于曲轴刚性和避免产生扭转振动也不利。

我国压缩机专业学科开山鼻祖石华鑫教授掷地有声的经典名句-曲轴不是强度问题，而是刚性问题”，吾人当永志不忘。

1.9 大功率同步主电动机改善供电网功率因数cosb作用巨大电力驱动的大功率往复活塞式压缩机，-般转速较低，还适合采用同步主电动机驱动。大功率同步主电动机对改善供电网功率因数 cosb作用很大。

前苏联产之中大型往复活塞式压缩机，在驱动机的选择上，非常注意尽量匹配同步主电动机。

我国第-个五年计划期间，属于 156”项国家重点建设工程的吉林、太原、兰州等化肥厂，皆配置 12台 lr-266/320型氮氢混合气压缩机 (单机由4000 kW同步主电动机驱动)，供电网功率因数改-2013年04期(总第240期)善不小 。

我国自1958年 大跃进”始，直至文革前，由国防工业工厂和上海民用机器厂，承袭原苏联、原捷克斯洛伐克技术制造的 lr-266/320、lr-166/320、2§LK 1 100等仿制型号的合成氨用氮氢混合气压缩机，其转速为 125 r/min，主电动机功率高达4000 kW及 2500 kW，皆以正压通风主电动机驱动，对化肥厂供电网功率因数改善作用很大，所付电力费用减小不少。

在大功率往复活塞压缩机这类动设备购置费被人们刻意压低的今天，cosb改善的重要性竞似乎有些被遗忘了!不能忽略从总体、从大局出发，全面看待企业的设备购置费、运行动力费、人工及配件费。

不能-味重视初始购置费，而不重视价高的配套同步主电动机的重要作用。

2 中等功率往复活塞式空压机之电力驱动2.1 此处所言之电力驱动 涉及悬臂电机驱动和法兰电机驱动2.2 何谓悬臂电机驱动悬臂电机驱动是指电动机转子悬臂地装在压缩机曲轴外伸端，而定子与基础固结的驱动方式。

2.3 何谓法兰电机驱动法兰电机驱动是指电动机转子悬臂地装在压缩机曲轴外伸端，而定子只与曲轴箱或机身固结的驱动方式。

2.4 空压机便于采用悬臂电机驱动及法兰电机驱动由空气的物理化学性质所决定，空压机便于采用这两种驱动方式。而压缩具有易燃 、易爆、珍息剧毒、强腐蚀等特性的压缩机，则显然不能采用这两种驱动方式。这是由悬臂电机或法兰电机和空压机本体间的相关机械、电力结构所决定的。这完全是出于运行安全性的强制性要求。

2.5 悬臂电机驱动空压机的主要优越性(1)大幅度减小了空压机组的平面尺寸，空压机组紧凑化，远胜过以联轴器直联或以皮带传动时； ·(2)由于电动机转子和空压机曲轴外伸端是综 述电机功率 75 kW，转速 730 r/rain。

2.9 法兰电机驱动空压机组前景广阔(1)我国计划经济时期，压缩机厂配套专用电动机极为困难。而国外 ，在同-公司麾下的压缩机厂很容易配到电机厂供的专用电动机。现在，社会主义市抄济打开了配套的难关。

(2)国外的法兰电机驱动空压机，最大功率已达400 kW。这表明气量、压力范围广阔的空压机，都有配法兰电机的技术经济可行性。

(3)国内个别往复活塞压缩机制造厂已先行，积极与电机厂合作，陆续推出法兰电机驱动的中高压无油空压机、动力用无油空压机。

(4)对电机厂而言，有条件做到法兰电机成本相当于同功率、同转速的标准电动机，或者更低。