【壓縮機網】一、概述
在國民經濟的構成中，空氣動力設備相當普及。人們根據需求，通過機械或設備使空氣達到一定的速度或壓力，去為人們服務，那么這些機械設備就是空氣動力設備。家里的電風扇可能是z*簡單的空氣動力設備，而z*復雜的空氣動力設備也可能就是飛機的發動機和火箭了。
空氣看不到摸不著，但其z*大的特點是可流動、可壓縮，人們就是利用這些特點去為人類服務，將空氣施加能量，將其壓縮，把空氣體積壓縮得越小，壓縮比就越大，其能量也就越大。
對空氣做功，空氣將產生壓力，其范圍非常廣，除了我們通常見到的風扇、風機外，隨著壓力的升高，較為常見的就是壓縮機了。一般z*常用的是每平方厘米有多少公斤，如汽車輪胎氣壓一般是小車2-3kg/cm2，載重汽車6-8kg/cm2，家用電風扇一般是100帕左右，也就是1g/cm2，工業風機壓力較大，從500Pa至5000Pa左右，也就是5g-50g/cm2。如果壓力需求從100g/ cm2-1000g/cm2（1kg），則要用羅茨風機和多級風機相串聯，1kg以上便要用到空氣壓縮機。
羅茨風機出口壓力一般在0.1-0.7kg/cm2，靠一對轉子的嚙合改變容積而產生壓力，優點是結構簡單，運轉較平穩，葉片不需油潤滑。缺點是噪聲大，維護費用高，造價高。
多級風機出口壓力可達0.5kg/cm2以上，提高轉速可達更高壓力，目前國內需求壓力1kg/cm2左右的市場，多數企業通過增加葉輪級數（有部分廠串聯超過10級）和提高轉速以達到高壓力（有的型號要增速至幾千甚至上萬轉/分）才能達到要求。
空氣壓縮機一般排氣壓力在1kg/cm2以上，目前國內市場空氣壓縮機主要是活塞式、螺桿式、離心式空壓機，活塞式空氣壓縮機是靠活塞的往復運動而改變缸體容積來實現空氣被壓縮的，其技術較成熟，缺點是故障率高，維護費用高。螺桿式空壓機是靠一對相反方向轉動的陰陽螺桿嚙合改變容積而使空氣被壓縮的。其優點是故障率低，維護費用較少，但造價較高，目前已逐步取代活塞式空氣壓縮機。離心式空氣壓縮機因其不用油運行，輸出壓縮空氣不含油，故障率甚低而受歡迎，但其造價高（同等指標約為螺桿式空壓機的二倍價格左右），目前我國幾乎被外國品牌所壟斷。
高品質的離心式空氣壓縮機和軸流式壓縮機，以其具有大排量、節省了龐大的油分離設備、輸出高壓氣體100%無油、氣流無脈動、重量體積小、運行可靠、經久耐用、運行費用低、效率高而受青睞。目前國內市場已乎被國外品牌所壟斷，隨著市場的需求越來越大，國外一些廠商已經開始在國內設立工廠，如阿特拉斯·科普柯、英格索蘭、壽力等品牌已分別在廣西、上海、蘇州等地設立分廠。
故，廣東省惠州市華力風機制造有限公司開發了一種新型軸流式壓縮機技術，現與行內人士進行技術探討交流。
二、本技術在風機行業的應用
風機行業是一個很大的行業，幾乎所有工業都離不開風機，并都是高壓風機占主流。據行業有關資料統計，風機行業國內每年產值約500億元左右，其中羅茨風機和多級離心風機（壓力在0.1-1kg范圍）約100億元左右，真可謂市場龐大。目前國內比較大的企業有沈陽鼓風機集團和陜西鼓風機集團，這兩個集團堪稱國內之z*，年產值均超50億元。
目前風機主要是離心式和軸流式，除此之外，還難以找到更成熟的技術。
本技術綜合離心與軸流的技術特點，使之更合理、更完美地結合。本技術應用于風機制造業將具有：
1、容易取代羅茨風機。造價比羅茨風機低，各項性能均比羅茨風機高，故障率甚低，很容易伺候，有較高的性價比。
2、因本技術有特別大的壓強功效，應用于普通風機，同等的質量指標，可將轉速降低，或縮小葉輪直徑。如目前市場上的多級串聯風機，要達到1kg壓力以上，一般要10級葉輪相串聯，并要高速（2980轉/分），才能達到指標，但本技術有2級便可達到。
3、本技術主軸軸承采用特殊滑動軸承結構，利用主軸旋轉帶動產生高壓油壓，使之主軸長期懸浮于軸瓦面上運行，完全避免了機械性的接觸和摩擦，即使在過載、振動等極端環境下，也能正常工作，提高了其擴疲勞強度，也提高了運行的可靠性，又減少了噪音。
4、本技術另一特點是軸承設計在密閉的空間油浸密封，不需配置任何密封件或密封材料，更避免了通常一般機械的軸承由于密封漏油、缺油燒傷軸承、摩損等現象。本結構特點不受外界的任何因素影響，運行穩定、無噪音，只要主軸轉動，軸承便能正常運行，其軸承故障率甚低。級間利用壓差原理，取消了級間密封，不存在回風，級間泄漏甚微。因此，將會帶來高效率、低制造成本、低故障率的有益效果。
在風機行業，本技術得到應用，可將成本降低20%-50%，效率將得到提高，低碳節能，性能優越，故障率低，有相當高的性價比。
三、本技術在空氣壓縮機行業的應用
空氣壓縮機簡稱空壓機，是指用來壓縮空氣借以提高氣體壓力的機械。主要用于鋼鐵、電力、冶金、造船、紡織、電子、化工、石油天然氣、礦山、輕工業、機械制造、造紙印刷、交通設施、食品醫藥、鑄造噴涂、海運碼頭、軍工科技、汽車工業、航空航天及基礎設施等領域，為各種行業不同的工具、運輸設備、提拉設備和抓舉設備等提供空氣動力。
中國的空氣壓縮機起步于20世紀50年代末期，是在新中國成立（1949年）以后建立和發展起來的。大致經歷了z*初的消化吸收前蘇聯產品，到20世紀六、七十年代的自主開發，20世紀八、九十年代大規模引進國際先進技術后，行業獲得了較大發展的三個歷史階段，目前已進入穩定發展階段。
據行業數據報表統計，2006年全國壓縮機行業總產值為216億元，2009年為282億元，有關行業專家預測到2020年我國空氣壓縮機全行業產值將達到360-400億元人民幣。目前國內做得比較大的企業是沈陽鼓風機集團和陜西鼓風機集團，兩集團年產值均超過50億元，兩集團均生產離心式空氣壓縮機。
社會的進步離不開技術的創新。20世紀60年代以前，我國的空壓機市場品種結構單一，基本全部為活塞式壓縮機（容積式）。隨著技術和社會的進步，從70年代開始，引進消化進口單螺桿、雙螺桿空氣壓縮機。因為螺桿機其技術指標遠勝于活塞機，其主要表現為配件更換周期長，相對故障率較低，故而其市場所占比例份額直線上升。目前我國螺桿機市場份額已經達到約占整個空壓機市場的40-50％，而美國、西歐等發達國家螺桿式空壓機市場份額已達50％以上，并逐步淘汰活塞式空氣壓縮機。但是，螺桿式空壓機也存在不足，大多需要用油潤滑運行，因此帶來了運行費用高、排氣含油等問題。隨著國家和社會對環保、安全的重視，目前市場上無需油運行、排氣不含油的高品質壓縮機越來越受到市場的歡迎。
四、現有技術與產品的優缺點
目前，市場上謂之高品質的壓縮機主要為：
1、離心壓縮機
離心式壓縮機目前主要是阿特拉斯·科普柯、英格索蘭、壽力等品牌進口機，由于其排氣干凈不含油、運轉周期長，運行故障率低，易損件少，技術比較成熟，也比較好管理，因而已被市場所接受。
缺點是由于離心機是速度型，需要高的線速度才能獲得一定的壓力輸出，因而一般葉片要求的線速度都在400m/s以上（目前的進口機，比較典型的是前二級400-450m/s，后一級350-400m/s），由此帶來了一系列的問題，特別是高速齒輪、密封、軸承等等。葉輪轉速高達每分鐘2萬多轉（大齒輪由原動機帶動，一般轉速為二級電機2980轉/分，大小齒輪直徑比一般是7-8倍，通過增速，小齒輪達到2萬轉以上高速來驅動葉輪），因此，這么高的轉速，對制造材質的各種指標要求十分之苛刻，包括材質的成分、材料的調質處理、制造工藝等等，技術上要求甚高。目前國內幾家離心式壓縮機生產廠家所生產的機器，還有待實踐的檢驗，相信能用，但估計故障率也不容忽視。
就高轉速而言，將帶來了制造成本相當高昂、運行故障率肯定高、維護費用會比較大，整體造價甚高。另一方面，在結構上由于大小齒的嚙合，除了帶來了高的噪聲外，每處的嚙合約降低2%的效率。彎道多，管路損失也較大，因此，相比于軸流式結構，其效率約低于軸流式5-10%，這一點已得到業內人士的共識。
對葉輪的結構，目前基本上選擇的是三元流結構葉片，實際上三元流結構的葉片，其葉片的背風面的回風和產生的渦流很大，影響效率，到目前為止，還沒有更好的技術去克服。作為三元流葉輪，盡管轉速如此之高，但作用于葉輪外圓的葉片比例并不大，并且越靠近圓心，葉片做功效果越差。
2、軸流壓縮機
軸流壓縮機技術是比較成熟的，葉片的線速度遠沒有離心機高，一般選擇在170-220m/s之間，就轉速而言，其優勢就比離心機強很多。軸流式結構，由于氣流在機體內是沿葉輪外圓作軸向直線流動，氣流不存在由于彎頭、管路等的風阻損失，沒有增速的嚙合損失，故其效率一般比離心機要高5-10%。另外，軸流機的故障率甚低，比離心機少很多，沒有易損件，維護也比離心機方便，相當好管理。軸流機的w*不足就是無法做到小型流量。即使國內外所有先進技術，制造小流量的機器（1000立方/分以下），其難度也是很大。
目前為止，z*小容量的軸流機是AV40-11（轉子輪轂直徑為400mm，11級葉片），其流量也有1500m3/min之多，但其轉速則需通過齒輪增速至8000多轉，否則線速度達不到要求。但由于增速，一系列問題又來了；其二是排氣溫度高，排氣壓力達到5kg/cm2時，排氣溫度將超過200℃，這對材質的耐高溫要求很苛刻。因此，對軸流機而言：目前為止，國內、國外還沒有發現有軸流式結構的技術用于制造小型流量（每分鐘1000m3以下）的空氣壓縮機，包括眾多進口品牌。
五、一種新型軸流壓縮機技術
排氣量：100～1000m3/min
排氣壓力：0.1～0.6MPa/m2
噪聲：＜90dB(A)
這種新型軸流壓縮機，機體兩端分別設置有進風口以及出風口，在機體中心設置有轉軸，轉軸上固定有轉輪，在轉輪圓周面固定有當轉輪旋轉時形成軸向氣流的葉片，所述的葉片為環繞于轉輪圓周面上的前后兩組，在兩前后葉片之間的機體內壁設置有與葉片方向相反的導流板。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：設備結構設計簡潔，材料要求不苛刻，造價低，可根據需要串聯多級壓縮單元，產生不同壓力需要的氣體，可滿足各種場合的需要，使用靈活，運行及維護費用低，故障率低，輸出的壓縮空氣不含油，100%干凈。
本項目技術克服了離心式壓縮機的高速弊端，也克服了軸流壓縮機不能生產小排量的難點，并能達到：
1、有優異的性能。本機為多級葉輪相串聯的軸流式壓縮機，每級的壓力由安裝在葉輪的正付葉片結構和葉輪的直徑所決定，而排氣壓力取決于安裝葉輪的級數，可根據需求靈活決定安裝級數，以達到不同的壓力需求。改變葉片氣流通過的截面尺寸，便可改變排氣流量。因此，其壓力與流量的調整十分靈活。
2、造價低。本機結構為二極電機直聯，省去了齒輪增速裝置，z*關鍵的無非就是主軸兩端軸承了（包括滾動軸承和制造高壓力時需采用滑動軸承），其它材料均為市售普通材料，材質無需特殊要求，要求加工精度也不會很高。
3、運行故障率低。本機的結構是在一根主軸上串聯多級葉輪，葉輪與機體，不存在接觸及摩擦，易產生故障的只有主軸兩端的軸承，除此之外，再無其它易損件。因此，本機結構簡單，很好伺候，如果選擇高品質的軸承，并對其設置良好的冷卻，降低軸承故障率，本機的運行，故障率甚微，甚至容易實現零故障運行。
4、效率高。本機實際是一臺軸流風機，根據軸流機的葉柵理論研究，與離心式壓縮機實行效率實測，一般情況下，軸流機比離心機可提高效率5%-10%。
5、排氣溫度低、噪音低。本機如果沒有冷卻系統，排氣壓力達到5kg時，排氣溫度將達到200℃左右；8kg時，排氣溫度將達到250℃左右。因此，本機每一級之間都設置冷卻，其冷卻面積與同等排氣量的離心壓縮機相比，本機的冷卻換熱面積是離心機的2倍左右，可以預計其排氣溫度是不會很高。其冷卻排管除了冷卻以外，噪音也會較為理想。
本機僅軸承需用油浸，量極少，其它無需油運行，更不需配置油路系統，給運行降低了成本，排氣100%干凈不含油。
具有較強的市場競爭力，與螺桿式空壓機相競爭：無需油運行，運轉周期長，易損件己乎為零，維護及運行成本低，實質就是一臺風機，很容易伺候和管理，排氣溫度低，減輕了后續冷干和油氣分離工藝，噪音低。對排氣量在100立方以上機器，單位立方造價要比螺桿機低，而且排氣量越大，本機的單位立方造價成本就越低，本技術比較適宜制造排氣量在100-1000立方/分的無油運行的高端軸流式空氣壓縮機產品，并且本項目后序的發展可持續性強。
具有以下特點：
（1）高效
本項目技術核心是采用主機與電機直聯方式和多級葉片相串聯的軸流式結構，葉片級間設置冷卻，從而降低排氣溫度（≤150℃）。因采用直聯結構，除省去增速配置外，既減少了嚙合損失，又提高了效率，也減少了噪音。本技術采用軸流式結構，由于氣流沿主軸方向流動，從而克服了離心式結構氣流徑向流動損失及彎道流動損失大的不足，其z*終結果，也是提高了效率。本結構級間設置冷卻，使排氣溫度驟然降低，既降低了材質對溫度的苛刻要求，又給選材帶來有利的因素，更令人欣慰的是提高了效率（根據實踐運行經驗，排氣溫度每降低10℃，效率可提高2%）。
綜上，z*終總效率可比現有進口品牌的離心式空氣壓縮機提高效率6～10%。
?。?）高可靠性
本技術除效率高的一大特點外，高可靠性及低故障率又是本技術產品的一大亮點。眾所周知，離心式壓縮機設備可靠性不高，主要是由于轉速過高、結構的不合理、軸承、密封等方面的原因而引起故障。
本機采用直聯結構，轉速為3000轉/分，而目前典型的離心式空氣壓縮機的轉速，一般是通過增速器而使轉速達到2萬多轉/分，甚至更高。離心式空氣壓縮機的結構，配置了增速器，除了增加制造成本外，也增加了噪音，更主要的是，軸承、密封等由于高轉速的因素而增加了故障產生的概率，從而使故障率大大增加。本產品因直聯結構，無需增速，從而徹底地消除了由此帶來的故障概率，提高了設備運行的可靠性。
本產品主軸軸承采用特殊滑動軸承結構，利用主軸旋轉帶動產生高壓油壓，使之主軸長期懸浮于軸瓦面上運行，避免了機械性的接觸和磨擦。為保障本機在過載、振動等極端環境下能正常工作，提高其擴疲勞強度，本機設計高于幾倍以上主軸負荷的承載能力。軸承設計在密閉的空間油浸密封，不需配置任何密封件或密封材料，更避免了通常一般機械的軸承密封漏油、缺油燒傷軸承、軸承磨損等現象，不受外界的任何因素影響，本結構特點是運行穩定、噪音低，只要主軸轉動，軸承便能正常運行，其軸承故障率幾乎是零。
本產品為葉片相串聯軸流式結構，級間的回風，采用壓差式結構，改變通常所見的采用密封結構，既減少了密封磨擦帶來的損失，又避免了由于密封磨損失效而產生回風，降低了效率，而更主要的是去掉了密封結構后，保持著高效率而不必再擔心因密封磨損等原因而帶來的故障產生概率，提高了運行的可靠性。
綜上，本產品由于不使用密封裝置、具有結構簡單、抗疲勞能力強、噪音低、排氣100%不含油、無易損消耗件、運行成本低、易伺候、效率高、故障率甚低（幾乎為零）的優異性能。
（3）適用范圍
本項目所存在不足的是，由于本機的壓力由葉輪的結構和直徑所決定，而排氣量則由葉片的風道截面積所決定，所以，要保證壓力的輸出，葉輪直徑不能減少。若要減少排氣量，只有減少葉片的流道面積，但其結構基本不變，因此，當減少排氣量輸出，整機基本上結構不變，只是電動機功率減小而已。因而，制造小排量壓縮機，成本降低不大，排氣量越小，其單位立方造價就越高，特別是50立方/分以下，在市場上沒有競爭力。
六、成本估算與發展前景
1、成本估算
本設計300m3/min，4.5kg/cm2低壓力機生產成本估算：
從成本估算可知，300立方排氣壓力為4.5kg機型的生產成本造價約84萬元，單位立方造價約為每立方2800元，制造成本低廉。由于項目工藝條件決定，容量越大，本產品單位立方造價就越低，其性價比也將越顯突出。
2、發展前景
本技術的工作原理是風的接力跑，風機主軸根據風壓的需求來確定風葉的級數。結構簡單、制造材料要求不苛刻、市場上普通材料即可滿足要求、造價更低廉，具有更優越的應用效果。輸出壓縮空氣100%干凈不含油（無需配置后序油氣分離設備）、運行費用低、故障率甚低、可靠性高、效率比離心式空氣壓縮機約高出5-10%、性價比高。這是本技術的核心根本，也是本技術在以后的市場競爭中，能生存、發展、壯大、做強的堅石基礎。
【壓縮機網】一、概述
在國民經濟的構成中，空氣動力設備相當普及。人們根據需求，通過機械或設備使空氣達到一定的速度或壓力，去為人們服務，那么這些機械設備就是空氣動力設備。家里的電風扇可能是z*簡單的空氣動力設備，而z*復雜的空氣動力設備也可能就是飛機的發動機和火箭了。
空氣看不到摸不著，但其z*大的特點是可流動、可壓縮，人們就是利用這些特點去為人類服務，將空氣施加能量，將其壓縮，把空氣體積壓縮得越小，壓縮比就越大，其能量也就越大。
對空氣做功，空氣將產生壓力，其范圍非常廣，除了我們通常見到的風扇、風機外，隨著壓力的升高，較為常見的就是壓縮機了。一般z*常用的是每平方厘米有多少公斤，如汽車輪胎氣壓一般是小車2-3kg/cm2，載重汽車6-8kg/cm2，家用電風扇一般是100帕左右，也就是1g/cm2，工業風機壓力較大，從500Pa至5000Pa左右，也就是5g-50g/cm2。如果壓力需求從100g/ cm2-1000g/cm2（1kg），則要用羅茨風機和多級風機相串聯，1kg以上便要用到空氣壓縮機。
羅茨風機出口壓力一般在0.1-0.7kg/cm2，靠一對轉子的嚙合改變容積而產生壓力，優點是結構簡單，運轉較平穩，葉片不需油潤滑。缺點是噪聲大，維護費用高，造價高。
多級風機出口壓力可達0.5kg/cm2以上，提高轉速可達更高壓力，目前國內需求壓力1kg/cm2左右的市場，多數企業通過增加葉輪級數（有部分廠串聯超過10級）和提高轉速以達到高壓力（有的型號要增速至幾千甚至上萬轉/分）才能達到要求。
空氣壓縮機一般排氣壓力在1kg/cm2以上，目前國內市場空氣壓縮機主要是活塞式、螺桿式、離心式空壓機，活塞式空氣壓縮機是靠活塞的往復運動而改變缸體容積來實現空氣被壓縮的，其技術較成熟，缺點是故障率高，維護費用高。螺桿式空壓機是靠一對相反方向轉動的陰陽螺桿嚙合改變容積而使空氣被壓縮的。其優點是故障率低，維護費用較少，但造價較高，目前已逐步取代活塞式空氣壓縮機。離心式空氣壓縮機因其不用油運行，輸出壓縮空氣不含油，故障率甚低而受歡迎，但其造價高（同等指標約為螺桿式空壓機的二倍價格左右），目前我國幾乎被外國品牌所壟斷。
高品質的離心式空氣壓縮機和軸流式壓縮機，以其具有大排量、節省了龐大的油分離設備、輸出高壓氣體100%無油、氣流無脈動、重量體積小、運行可靠、經久耐用、運行費用低、效率高而受青睞。目前國內市場已乎被國外品牌所壟斷，隨著市場的需求越來越大，國外一些廠商已經開始在國內設立工廠，如阿特拉斯·科普柯、英格索蘭、壽力等品牌已分別在廣西、上海、蘇州等地設立分廠。
故，廣東省惠州市華力風機制造有限公司開發了一種新型軸流式壓縮機技術，現與行內人士進行技術探討交流。
二、本技術在風機行業的應用
風機行業是一個很大的行業，幾乎所有工業都離不開風機，并都是高壓風機占主流。據行業有關資料統計，風機行業國內每年產值約500億元左右，其中羅茨風機和多級離心風機（壓力在0.1-1kg范圍）約100億元左右，真可謂市場龐大。目前國內比較大的企業有沈陽鼓風機集團和陜西鼓風機集團，這兩個集團堪稱國內之z*，年產值均超50億元。
目前風機主要是離心式和軸流式，除此之外，還難以找到更成熟的技術。
本技術綜合離心與軸流的技術特點，使之更合理、更完美地結合。本技術應用于風機制造業將具有：
1、容易取代羅茨風機。造價比羅茨風機低，各項性能均比羅茨風機高，故障率甚低，很容易伺候，有較高的性價比。
2、因本技術有特別大的壓強功效，應用于普通風機，同等的質量指標，可將轉速降低，或縮小葉輪直徑。如目前市場上的多級串聯風機，要達到1kg壓力以上，一般要10級葉輪相串聯，并要高速（2980轉/分），才能達到指標，但本技術有2級便可達到。
3、本技術主軸軸承采用特殊滑動軸承結構，利用主軸旋轉帶動產生高壓油壓，使之主軸長期懸浮于軸瓦面上運行，完全避免了機械性的接觸和摩擦，即使在過載、振動等極端環境下，也能正常工作，提高了其擴疲勞強度，也提高了運行的可靠性，又減少了噪音。
4、本技術另一特點是軸承設計在密閉的空間油浸密封，不需配置任何密封件或密封材料，更避免了通常一般機械的軸承由于密封漏油、缺油燒傷軸承、摩損等現象。本結構特點不受外界的任何因素影響，運行穩定、無噪音，只要主軸轉動，軸承便能正常運行，其軸承故障率甚低。級間利用壓差原理，取消了級間密封，不存在回風，級間泄漏甚微。因此，將會帶來高效率、低制造成本、低故障率的有益效果。
在風機行業，本技術得到應用，可將成本降低20%-50%，效率將得到提高，低碳節能，性能優越，故障率低，有相當高的性價比。
三、本技術在空氣壓縮機行業的應用
空氣壓縮機簡稱空壓機，是指用來壓縮空氣借以提高氣體壓力的機械。主要用于鋼鐵、電力、冶金、造船、紡織、電子、化工、石油天然氣、礦山、輕工業、機械制造、造紙印刷、交通設施、食品醫藥、鑄造噴涂、海運碼頭、軍工科技、汽車工業、航空航天及基礎設施等領域，為各種行業不同的工具、運輸設備、提拉設備和抓舉設備等提供空氣動力。
中國的空氣壓縮機起步于20世紀50年代末期，是在新中國成立（1949年）以后建立和發展起來的。大致經歷了z*初的消化吸收前蘇聯產品，到20世紀六、七十年代的自主開發，20世紀八、九十年代大規模引進國際先進技術后，行業獲得了較大發展的三個歷史階段，目前已進入穩定發展階段。
據行業數據報表統計，2006年全國壓縮機行業總產值為216億元，2009年為282億元，有關行業專家預測到2020年我國空氣壓縮機全行業產值將達到360-400億元人民幣。目前國內做得比較大的企業是沈陽鼓風機集團和陜西鼓風機集團，兩集團年產值均超過50億元，兩集團均生產離心式空氣壓縮機。
社會的進步離不開技術的創新。20世紀60年代以前，我國的空壓機市場品種結構單一，基本全部為活塞式壓縮機（容積式）。隨著技術和社會的進步，從70年代開始，引進消化進口單螺桿、雙螺桿空氣壓縮機。因為螺桿機其技術指標遠勝于活塞機，其主要表現為配件更換周期長，相對故障率較低，故而其市場所占比例份額直線上升。目前我國螺桿機市場份額已經達到約占整個空壓機市場的40-50％，而美國、西歐等發達國家螺桿式空壓機市場份額已達50％以上，并逐步淘汰活塞式空氣壓縮機。但是，螺桿式空壓機也存在不足，大多需要用油潤滑運行，因此帶來了運行費用高、排氣含油等問題。隨著國家和社會對環保、安全的重視，目前市場上無需油運行、排氣不含油的高品質壓縮機越來越受到市場的歡迎。
四、現有技術與產品的優缺點
目前，市場上謂之高品質的壓縮機主要為：
1、離心壓縮機
離心式壓縮機目前主要是阿特拉斯·科普柯、英格索蘭、壽力等品牌進口機，由于其排氣干凈不含油、運轉周期長，運行故障率低，易損件少，技術比較成熟，也比較好管理，因而已被市場所接受。
缺點是由于離心機是速度型，需要高的線速度才能獲得一定的壓力輸出，因而一般葉片要求的線速度都在400m/s以上（目前的進口機，比較典型的是前二級400-450m/s，后一級350-400m/s），由此帶來了一系列的問題，特別是高速齒輪、密封、軸承等等。葉輪轉速高達每分鐘2萬多轉（大齒輪由原動機帶動，一般轉速為二級電機2980轉/分，大小齒輪直徑比一般是7-8倍，通過增速，小齒輪達到2萬轉以上高速來驅動葉輪），因此，這么高的轉速，對制造材質的各種指標要求十分之苛刻，包括材質的成分、材料的調質處理、制造工藝等等，技術上要求甚高。目前國內幾家離心式壓縮機生產廠家所生產的機器，還有待實踐的檢驗，相信能用，但估計故障率也不容忽視。
就高轉速而言，將帶來了制造成本相當高昂、運行故障率肯定高、維護費用會比較大，整體造價甚高。另一方面，在結構上由于大小齒的嚙合，除了帶來了高的噪聲外，每處的嚙合約降低2%的效率。彎道多，管路損失也較大，因此，相比于軸流式結構，其效率約低于軸流式5-10%，這一點已得到業內人士的共識。
對葉輪的結構，目前基本上選擇的是三元流結構葉片，實際上三元流結構的葉片，其葉片的背風面的回風和產生的渦流很大，影響效率，到目前為止，還沒有更好的技術去克服。作為三元流葉輪，盡管轉速如此之高，但作用于葉輪外圓的葉片比例并不大，并且越靠近圓心，葉片做功效果越差。
2、軸流壓縮機
軸流壓縮機技術是比較成熟的，葉片的線速度遠沒有離心機高，一般選擇在170-220m/s之間，就轉速而言，其優勢就比離心機強很多。軸流式結構，由于氣流在機體內是沿葉輪外圓作軸向直線流動，氣流不存在由于彎頭、管路等的風阻損失，沒有增速的嚙合損失，故其效率一般比離心機要高5-10%。另外，軸流機的故障率甚低，比離心機少很多，沒有易損件，維護也比離心機方便，相當好管理。軸流機的w*不足就是無法做到小型流量。即使國內外所有先進技術，制造小流量的機器（1000立方/分以下），其難度也是很大。
目前為止，z*小容量的軸流機是AV40-11（轉子輪轂直徑為400mm，11級葉片），其流量也有1500m3/min之多，但其轉速則需通過齒輪增速至8000多轉，否則線速度達不到要求。但由于增速，一系列問題又來了；其二是排氣溫度高，排氣壓力達到5kg/cm2時，排氣溫度將超過200℃，這對材質的耐高溫要求很苛刻。因此，對軸流機而言：目前為止，國內、國外還沒有發現有軸流式結構的技術用于制造小型流量（每分鐘1000m3以下）的空氣壓縮機，包括眾多進口品牌。
五、一種新型軸流壓縮機技術
排氣量：100～1000m3/min
排氣壓力：0.1～0.6MPa/m2
噪聲：＜90dB(A)
這種新型軸流壓縮機，機體兩端分別設置有進風口以及出風口，在機體中心設置有轉軸，轉軸上固定有轉輪，在轉輪圓周面固定有當轉輪旋轉時形成軸向氣流的葉片，所述的葉片為環繞于轉輪圓周面上的前后兩組，在兩前后葉片之間的機體內壁設置有與葉片方向相反的導流板。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：設備結構設計簡潔，材料要求不苛刻，造價低，可根據需要串聯多級壓縮單元，產生不同壓力需要的氣體，可滿足各種場合的需要，使用靈活，運行及維護費用低，故障率低，輸出的壓縮空氣不含油，100%干凈。
本項目技術克服了離心式壓縮機的高速弊端，也克服了軸流壓縮機不能生產小排量的難點，并能達到：
1、有優異的性能。本機為多級葉輪相串聯的軸流式壓縮機，每級的壓力由安裝在葉輪的正付葉片結構和葉輪的直徑所決定，而排氣壓力取決于安裝葉輪的級數，可根據需求靈活決定安裝級數，以達到不同的壓力需求。改變葉片氣流通過的截面尺寸，便可改變排氣流量。因此，其壓力與流量的調整十分靈活。
2、造價低。本機結構為二極電機直聯，省去了齒輪增速裝置，z*關鍵的無非就是主軸兩端軸承了（包括滾動軸承和制造高壓力時需采用滑動軸承），其它材料均為市售普通材料，材質無需特殊要求，要求加工精度也不會很高。
3、運行故障率低。本機的結構是在一根主軸上串聯多級葉輪，葉輪與機體，不存在接觸及摩擦，易產生故障的只有主軸兩端的軸承，除此之外，再無其它易損件。因此，本機結構簡單，很好伺候，如果選擇高品質的軸承，并對其設置良好的冷卻，降低軸承故障率，本機的運行，故障率甚微，甚至容易實現零故障運行。
4、效率高。本機實際是一臺軸流風機，根據軸流機的葉柵理論研究，與離心式壓縮機實行效率實測，一般情況下，軸流機比離心機可提高效率5%-10%。
5、排氣溫度低、噪音低。本機如果沒有冷卻系統，排氣壓力達到5kg時，排氣溫度將達到200℃左右；8kg時，排氣溫度將達到250℃左右。因此，本機每一級之間都設置冷卻，其冷卻面積與同等排氣量的離心壓縮機相比，本機的冷卻換熱面積是離心機的2倍左右，可以預計其排氣溫度是不會很高。其冷卻排管除了冷卻以外，噪音也會較為理想。
本機僅軸承需用油浸，量極少，其它無需油運行，更不需配置油路系統，給運行降低了成本，排氣100%干凈不含油。
具有較強的市場競爭力，與螺桿式空壓機相競爭：無需油運行，運轉周期長，易損件己乎為零，維護及運行成本低，實質就是一臺風機，很容易伺候和管理，排氣溫度低，減輕了后續冷干和油氣分離工藝，噪音低。對排氣量在100立方以上機器，單位立方造價要比螺桿機低，而且排氣量越大，本機的單位立方造價成本就越低，本技術比較適宜制造排氣量在100-1000立方/分的無油運行的高端軸流式空氣壓縮機產品，并且本項目后序的發展可持續性強。
具有以下特點：
（1）高效
本項目技術核心是采用主機與電機直聯方式和多級葉片相串聯的軸流式結構，葉片級間設置冷卻，從而降低排氣溫度（≤150℃）。因采用直聯結構，除省去增速配置外，既減少了嚙合損失，又提高了效率，也減少了噪音。本技術采用軸流式結構，由于氣流沿主軸方向流動，從而克服了離心式結構氣流徑向流動損失及彎道流動損失大的不足，其z*終結果，也是提高了效率。本結構級間設置冷卻，使排氣溫度驟然降低，既降低了材質對溫度的苛刻要求，又給選材帶來有利的因素，更令人欣慰的是提高了效率（根據實踐運行經驗，排氣溫度每降低10℃，效率可提高2%）。
綜上，z*終總效率可比現有進口品牌的離心式空氣壓縮機提高效率6～10%。
?。?）高可靠性
本技術除效率高的一大特點外，高可靠性及低故障率又是本技術產品的一大亮點。眾所周知，離心式壓縮機設備可靠性不高，主要是由于轉速過高、結構的不合理、軸承、密封等方面的原因而引起故障。
本機采用直聯結構，轉速為3000轉/分，而目前典型的離心式空氣壓縮機的轉速，一般是通過增速器而使轉速達到2萬多轉/分，甚至更高。離心式空氣壓縮機的結構，配置了增速器，除了增加制造成本外，也增加了噪音，更主要的是，軸承、密封等由于高轉速的因素而增加了故障產生的概率，從而使故障率大大增加。本產品因直聯結構，無需增速，從而徹底地消除了由此帶來的故障概率，提高了設備運行的可靠性。
本產品主軸軸承采用特殊滑動軸承結構，利用主軸旋轉帶動產生高壓油壓，使之主軸長期懸浮于軸瓦面上運行，避免了機械性的接觸和磨擦。為保障本機在過載、振動等極端環境下能正常工作，提高其擴疲勞強度，本機設計高于幾倍以上主軸負荷的承載能力。軸承設計在密閉的空間油浸密封，不需配置任何密封件或密封材料，更避免了通常一般機械的軸承密封漏油、缺油燒傷軸承、軸承磨損等現象，不受外界的任何因素影響，本結構特點是運行穩定、噪音低，只要主軸轉動，軸承便能正常運行，其軸承故障率幾乎是零。
本產品為葉片相串聯軸流式結構，級間的回風，采用壓差式結構，改變通常所見的采用密封結構，既減少了密封磨擦帶來的損失，又避免了由于密封磨損失效而產生回風，降低了效率，而更主要的是去掉了密封結構后，保持著高效率而不必再擔心因密封磨損等原因而帶來的故障產生概率，提高了運行的可靠性。
綜上，本產品由于不使用密封裝置、具有結構簡單、抗疲勞能力強、噪音低、排氣100%不含油、無易損消耗件、運行成本低、易伺候、效率高、故障率甚低（幾乎為零）的優異性能。
（3）適用范圍
本項目所存在不足的是，由于本機的壓力由葉輪的結構和直徑所決定，而排氣量則由葉片的風道截面積所決定，所以，要保證壓力的輸出，葉輪直徑不能減少。若要減少排氣量，只有減少葉片的流道面積，但其結構基本不變，因此，當減少排氣量輸出，整機基本上結構不變，只是電動機功率減小而已。因而，制造小排量壓縮機，成本降低不大，排氣量越小，其單位立方造價就越高，特別是50立方/分以下，在市場上沒有競爭力。
六、成本估算與發展前景
1、成本估算
本設計300m3/min，4.5kg/cm2低壓力機生產成本估算：
從成本估算可知，300立方排氣壓力為4.5kg機型的生產成本造價約84萬元，單位立方造價約為每立方2800元，制造成本低廉。由于項目工藝條件決定，容量越大，本產品單位立方造價就越低，其性價比也將越顯突出。
2、發展前景
本技術的工作原理是風的接力跑，風機主軸根據風壓的需求來確定風葉的級數。結構簡單、制造材料要求不苛刻、市場上普通材料即可滿足要求、造價更低廉，具有更優越的應用效果。輸出壓縮空氣100%干凈不含油（無需配置后序油氣分離設備）、運行費用低、故障率甚低、可靠性高、效率比離心式空氣壓縮機約高出5-10%、性價比高。這是本技術的核心根本，也是本技術在以后的市場競爭中，能生存、發展、壯大、做強的堅石基礎。
網友評論
條評論
最新評論