离心式空气压缩机技术工艺发展分析

第一节 离心式空气压缩机基本生产技术、工艺或流程

国内压缩机制造厂家目前只能生产100000Nm3/h气量以下的离心式空压机，与国际先进水平差距较大。因此在15000等级以上的空分设备所配置的空压机大部分选用进口机组，主要为国外知名品牌，如：Man-turbo（Sulzer 、GHH）、Siemens（Demag）、Atlas-Copco和Cooper等。

1、离心式空气压缩机技术现状

在国内，仅有的几家离心式压缩机生产厂商主要从事石油、化工和冶金等行业的大中型压缩机的生产。这一类压缩机所压送的介质、气量、排压、工艺流程、动力、控制、配套以及当地的气象情况、公用工程等多项条件各不相同，有的介质还具有易燃、易爆、有毒、化学性质活泼及腐蚀性强的特点，因而决定了压缩机形式、结构和规格多样性的特点。同时由于这一类企业所用的压缩机都是企业生产的关键配套设备，采取何种技术手段和保安措施确保设备的长期安全、可靠运转显得十分重要，因此决定必须针对各个用户的运行条件和保安要求进行产品设计、制造的单件小批量作业方式。

制造商通常根据自身的生产条件和技术水平来规划产品的品种系列，先开发若干基本机型，再针对用户的具体使用条件与要求，选择合适的机型进行变型设计。为了适应不同产品的生产，制造商必须尽量采用通用性强的加工设备，例如采用不需要专用工装夹具的数控加工中心来进行复杂零件的加工。从原材料到成品出厂的整个产品生产过程是“一对一”的管理模式。对这类厂家来说，即使获得通用性强的动力型空压机和鼓风机的订单，也只能沿用现有的生产管理方式和生产设备来安排产品的生产。因而导致产品生产效率低、周期长、成本高以及市场竞争力弱。

2、主要配件工艺流程

离心式空气压缩机壳体零件工艺流程简图

 离心式空气压缩机轴类零件工艺流程简图



离心式空气压缩机叶轮典型工艺流程简图

 离心式空气压缩机叶片工艺流程简图

第二节 离心式空气压缩机新技术研发、应用情况

国外的离心式压缩机的等温效率最高可达75%。目前国内也采用了先进的三元流理论设计，用NREC叶轮设计制造软件进行叶轮流道设计及流场分析，并用五轴联动数控加工中心加工叶轮，再辅助其他相对先进的技术和制造能力的保证，国产空压机的等温效率和可靠性也有很大提高。

空压机的长周期安全稳定的运行是空分装置可靠的首要保证。为了消除经过空气过滤器后仍存在的少量极微小尘埃颗粒在流道中沉积，引起空压机效率下降和出现不平衡而造成轴振动过高等现象，空压机配置了叶轮水冲洗装置。一般在第一级和第二级叶轮进行冲洗，而叶轮的冲洗时间则通过计算机自动控制或人为设置间隔时间。这种空压机不停机而对叶轮进行清洗的技术可大大延长空压机不停车检修而连续运转的时间。

第三节 离心式空气压缩机国外技术发展现状

用户对离心式空气压缩机的能耗、可靠性、配套水平等技术指标的要求越来越高，目前，世界上先进的压缩机制造厂家都在致力于这方面的研究，并取得了很大进展。如在压缩机气动性能设计上使用的程序，能适用于几百个大气压，大大提高了计算精度；转子稳定性研究，已经研制出超二阶、三阶的高柔性转子，并已成功应用于产品的设计。此外，国外在离心式空气压缩机有关部件成套技术上也有了很大发展，如密封、轴承、调节系统、辅机配套水平、机组自动化控制及故障诊断水平等方面取得了突破性的进展。

第四节 离心式空气压缩机技术开发热点、难点分析

1、叶轮转速问题

离心式压缩机叶轮的圆周速度通常都大于300m/s，转子处于高速旋转状态。因而对转子—轴承系统有较高的设计、制造要求，对主轴、叶轮、齿轮和轴承等重要零件的加工必须采用精密加工和严格的装配技术。三元叶轮的设计、产品的出厂试验和成套设备完善的监测控制系统等都有较高的技术要求。从机械力学原理看，齿轮型压缩机转子的受力属于“悬臂梁”类型，抗干扰力差，容易引起机械振动。这是齿轮型压缩机的一个技术难点。在机械产品范围内，离心式压缩机无疑属于高技术产品，因而也决定了产品具有高成本。

2、低成本的离心式空压机批量生产

如何根据小型空压机市场需求量大的特点来从事低成本的离心式空压机批量生产，是当前我国国内行业面临的新挑战。出于与活塞式空压机和螺杆式空压机市场竞争的考虑，这类产品必须实现规模化生产以降低生产成本。为此，制造商应当按照以下基本原则规划产品和组织生产，以实现生产的专业化、高效率和低成本。

1）产品必须形成标准系列，让不同的用户在已有的产品系列中去挑选适合自己的产品，以此适应市场的不同需求。

2）相同规格的零部件应具有互换性，避免出现“配制件”，以便能组织零件的批量生产。

3）生产商必须尽可能多地采用投资省、效率高的专用设备。尽可能简化零件的结构和加工工艺，减少或避免采用特殊的加工方式和昂贵的生产设施。车间生产设备的布置应符合“原材料→零件加工→入库→装配→试车→的作业流程，减少或避免零件的交叉搬运。

4）尽可能多地采用无切削或少切削加工的零件，例如尽量采用铸件、模锻件或型材。

压缩机的核心部件——叶轮可以采用精密铸造，这类技术在国内已经成熟。

5）实现产品生产的社会化分工和专业化生产。

成套离心式压缩机是由主机、主电机、冷却器、过滤器、润滑油站以及机架、管道、阀门和控制设备等部分组成。主机中还包含了压缩机、齿轮箱、轴承、主油泵和联轴器等。它们的技术基础和生产设备各不相同，应尽可能采用别的厂家专业化生产的廉价配套件。这样做不仅有利于提高产品的生产效率、缩短生产周期、扩大产量和降低生产成本，同时也降低了压缩机成套制造商的投资风险，简化了生产管理，有利于把有限的资金和技术力量用在技术含量高、产品附加值大的压缩机核心技术的开发和关键零件的生产上，有利于提高产品的技术水平，扩大产品的市场占有率。

第五节 离心式空气压缩机未来技术发展趋势

目前离心式压缩机发趋势是：容量不断增大，以满足石化生产规模不断扩大的要求；随着新技术的发展，新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器的出现，不断开发高压压缩机和小流量压缩机产品；进一步研究三元流动理论，不仅应用到叶轮设计，还发展到叶片扩压器静止元件设计中，以期达到最高的机组效率；低噪声化，采用噪声防护以改善操作环境。

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