螺桿式 VS 活塞式 ，壓縮機該如何選型？

壓縮空氣已經在大多數公司的日常運作中擔當至關重要的角色。對壓縮機的需求是顯然的,但選擇哪種壓縮機呢?

螺桿式還是活塞式,才能使其在設備中運轉較好,這是一個很值得討論的問題。這首先就需要考慮這兩種壓縮機的相似與不同之處,才能選出很合適的一種。

螺桿機與活塞機異同22kW以上

22kW以下 無油、乾式或

無潤滑

壓縮機已在各種氣體領域廣泛應用,但空氣壓縮是應用較廣的一部分。目前,固定式螺桿空氣壓縮機大約佔據40%的市場份額,而活塞式空氣壓縮機佔有21%的市場(按美元計算)。

活塞壓縮機用於很多不同的設備中。但在標稱壓力0.7~1.0MPa範圍的空氣系統中,活塞壓縮機的使用正迅速減少。

當然,由於活塞式壓縮機技術的進步,對更高壓氣體設備以及能在苛刻環境中運行的氣體壓縮設備的需求,使活塞壓縮機在很多設備中成爲可行且明智的選擇。

螺桿壓縮機幾乎佔據了22kW以上,標稱壓力在0.7~1.0MPa內空氣系統的大部分市場份額。導致這種趨勢的是其性能與可靠性的提高,以及減少的維護與更低的初成本。

儘管如此,雙作用的活塞壓縮機仍然是效率較高的壓縮機。螺桿的轉子形狀減小了螺桿壓縮機使用的高效率範圍,所以,更優的轉子型線、改進的加工以及創新設計是螺桿壓縮機的關鍵因素。

例如,一臺低速、直接驅動的螺桿壓縮機可以提供排氣壓力爲0.7MPa、0.13~0.14m³的氣量,這是雙作用活塞壓縮機的90~95%。對於大多數用戶,除非一些能耗特別可觀的場合,由於其較高的初投資(購買價格)而言,效率更高的雙作用活塞壓縮機往往因投資回收期長而不划算。

一臺維護良好的螺桿式壓縮機可以提供10年甚至更久的運行。同時,其帶故障診斷與處理能力的控制系統,能基於運行溫度指出換油間隙,也提高了壓縮機的可靠性與壽命。

維護

對於維護費用,螺桿式壓縮機較活塞壓縮機有優勢。雙作用的活塞壓縮機比螺桿機的維修週期更短。活塞壓縮機上的氣閥、活塞環以及別的易損件都需要週期性維護。

螺桿壓縮機的維護主要爲油、油過濾器以及油分。有時候,螺桿轉子空氣、檢側設備的替換需要相當大的費用,但是它們通常能工作10年甚至更長時間。

標準的螺桿壓縮機組件帶有基於微處理器或者電氣控制的控制器。這些控制器使螺桿轉子在100%時間內維持負荷。控制器的一個主要功能是調節氣流,使機器能在滿負荷、部分負荷以及空載情況下較高效率地運行。

有些螺桿機的控制器帶有很多其它有用的控制功能,比如運行監視、停機警告以及保養維護提醒。

裝有良好運行與維護雙作用活塞壓縮機的機組是對營運有利的。這種設備可以協調分配,利用定期維修與保養而成爲成功的壓縮空氣系統。

潤滑

根據潤滑情況的不同,活塞式壓縮機可分成兩種:潤滑式與無潤滑式。在潤滑式機組中,潤滑油被引入壓縮氣缸中,以減小氣缸與活塞環的摩擦。一般情況下,良好潤滑的活塞環可延續數年的壽命。先進材料的應用可使乾式機組中的活塞環壽命延長至超過8000h。

潤滑式與無潤滑式活塞機之間的費用是值得考慮的一個因素。有些情況下需要無油的壓縮空氣或者氣體。無潤滑機組的初投資要高出10～15%,而能耗與效率方面兩者相差不大。較大的差別在於兩種方式機組所需的維護費用,無潤滑機組的維護費用是潤滑式機組的四倍甚至更多。

活塞式壓縮機的不平衡受力與較大重量是安裝費用中的主要影響因素。通常,活塞機組需要笨重的基底以及厚實的地基。當然壓縮機制造商會提供建造基底所需的相關數據。

儘管活塞式壓縮機的初投資與安裝費用比螺桿機要多,但良好維護下的活塞機壽命可比螺桿機要長2～5倍。

數十年來,活塞式壓縮機已經成爲一種可靠的重負荷機器。隨着技術的進步,在提供好的空氣的同時,活塞壓縮機的維護費用較大減少了。在標稱壓力0.7～1.0MPa以外的機組中,無論是壓縮空氣或者其它氣體,活塞壓縮機仍然是較好的選擇。

小型風冷活塞式壓縮機可追溯至19世紀初期。它們被廣泛應用於各種設備中,高的壓力可達1.2MPa。各種大小風冷機組都可適應荒野環境。

普遍的小型活塞壓縮機是單作用的。其排氣溫度可達240°C,而且大多數機組運行噪音超過80dBA。

對於低功率機組,由於初投資費用要比螺桿機少40～60%,活塞機有更高的使用價值。這裡還需要考慮到其它輔助設備,比如二次冷卻器、啓動器以及停機開關,這些費用都是要計入總價格的。

小型活塞壓縮機可在較長壽命時間內爲很多設備提供合理的高質量壓縮空氣。設計簡單、運行範圍較寬以及可靠性高是它們重要的實力。

儘管螺桿壓縮機的初投資較活塞壓縮機貴,但是它們在7.4～22kW功率範圍內正變得越來越流行。其中一個原因是螺桿機組通常封裝成模塊。大多數情況下,標準的螺桿機組模塊封裝有啓動器、二次冷卻器以及帶有容量監察能力的壓縮機控制器。

螺桿壓縮機亦可用於更小功率範圍,從3.7到22kW。在同樣功率條件下,相比活塞壓縮機的一個優點是:它們的排氣溫度更低。螺桿壓縮機設計在100%負荷循環下工作,低潤滑油量並提供好的壓縮空氣。

安裝

小型活塞壓縮機需裝有儲氣罐。儲氣罐用於存儲壓縮空氣,且縮減壓縮機的負荷運行時間。有些小型活塞壓縮機通常在大約66%的工作(負載)循環時間內運行。

帶有尺寸足夠大的儲氣罐的活塞機的壽命特別重要。不管儲氣罐尺寸或者壓縮機和儲氣罐的結構形式,小型活塞壓縮機的安裝總是容易的。由於不平衡受力,任何活塞式壓縮機都應該固定在地面上。

大多數螺桿機模塊被設計成單獨可移動式,它們的安裝基礎甚至可以放置在儲氣罐頂部。螺桿壓縮機的排氣沒有脈動。儘管如此,系統包含儲氣罐對於平穩返回至壓縮機控制器的空氣信號和系統的穩定運行還是很有利的。

小型螺桿壓縮機能給用戶提供整個箱體,可用於那些需要恆定氣量的壓縮空氣系統中。大多數封閉式螺桿機組的運行噪音水平低於80dBA。封裝好的螺桿機可以很容易地安裝到地板上,且通常只有單點連接裝置用於接電與接氣。

選擇正確的安裝空間對於風冷壓縮機的可靠性和較長的使用壽命是至關重要的。通過壓縮機機體的良好空氣流動是機器良好運行與較長壽命所必須的條件。

總的說來,螺桿壓縮機的壓縮空氣質量比較好。即使是油潤滑螺桿機組,高效的油氣分離器能將排到壓縮空氣系統中的含油率減少到5ppm。同時,螺桿機固有的較低排氣溫度可使壓縮空氣的品質進一步提高。大多數螺桿機組的排氣溫度只比環境溫度約高50℃左右。

當用戶需要無油氣體或者空氣時,應該選擇那種壓縮機呢?無油壓縮機的軸承與齒輪仍然有潤滑油,但是壓縮腔是無油的。

無油壓縮機通常都是螺桿機。由於缺少冷卻,這些無油機組能達到很高的排氣溫度。新的技術將水噴入壓縮腔以降低排氣溫度從而延長機器的壽命。螺桿式無油壓縮機可用於功率從14~180kW,壓縮空氣標稱壓力小於或等於1.0MPa的設備中。

乾式活塞壓縮機主要用於0.7~11kW的設備中。整個乾式壓縮機中不使用任何潤滑油。

無潤滑活塞壓縮機是高壓與大功率壓縮機中的一種可行的選擇。