【壓縮機(jī)網(wǎng)】1、使用背景

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，噴油螺桿壓縮機(jī)的需求量越來(lái)越大。由于其零部件少、可靠性高、動(dòng)力平衡性好、多相混輸適應(yīng)性強(qiáng)、氣體脈動(dòng)小、操作維護(hù)方便、大修周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，越來(lái)越多的螺桿機(jī)取代了活塞機(jī)廣泛應(yīng)用于礦山、化工、動(dòng)力、冶金、醫(yī)藥、紡織、造紙、卷煙、化纖、建筑、機(jī)械和冷凍等工業(yè)部門(mén)。由于國(guó)家環(huán)保的要求，各使用企業(yè)對(duì)空氣品質(zhì)有了更高的要求，如何給用戶提供含油低、高品質(zhì)壓縮空氣的同時(shí)降低潤(rùn)滑油的使用成本，成了各噴油螺桿壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家必須考慮的一個(gè)問(wèn)題。

　　噴油螺桿壓縮機(jī)中，由于密封、冷卻和降噪的需要，在壓縮氣體的同時(shí)需要往轉(zhuǎn)子腔里噴入大量的潤(rùn)滑油。這些油和吸入到主機(jī)中的氣體形成了油氣混合物，在經(jīng)歷相同的壓縮過(guò)程后被排到機(jī)組的油氣分離器中，大部分油通過(guò)油氣分離器分離出來(lái)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，少量油隨壓縮氣體被排出到機(jī)組外。油氣分離器是噴油螺桿壓縮機(jī)機(jī)組系統(tǒng)中的主要零部件之一，為了降低機(jī)組排氣中的含油量和減少循環(huán)使用機(jī)組中的潤(rùn)滑油，必須利用油氣分離器盡可能把所有的潤(rùn)滑油有效地從氣體中分離出來(lái)。

　　2、分離原理

　　為達(dá)到更好的分離效果，減少壓縮空氣帶走的潤(rùn)滑油，噴油螺桿壓縮機(jī)中油氣分離一般采取粗分離和精分離多道分離。按分離機(jī)理的不同，油氣分離方法分為機(jī)械法與親和聚結(jié)法，一般采用機(jī)械法作為粗分離，采用親和聚集法作為精分離。

　　常規(guī)噴油螺桿機(jī)組中一般采用旋風(fēng)分離法來(lái)進(jìn)行粗分離。油氣分離器的進(jìn)氣口沿油氣分離器筒體切向布置在油氣分離器筒體的上部，同時(shí)減小進(jìn)氣口徑（一般采用壓扁進(jìn)氣管的方式）加快油氣混合物進(jìn)入油氣分離器的速度。當(dāng)油氣混合物進(jìn)入油氣分離器后，會(huì)沿著油氣分離器筒體壁高速旋轉(zhuǎn)，大的油滴將會(huì)在離心力的作用下被甩到筒體壁上，然后在重力的作用下，沉積到油氣分離器的底部，其中約99.7%的油會(huì)被分離出來(lái)，且此時(shí)壓縮氣體中的油滴直徑多在1μm以下，無(wú)法再用機(jī)械法進(jìn)行分離。

　　剩下的油滴直徑基本都在1μm以下，因此需要采用親和聚結(jié)法進(jìn)行精分離，即采用精分濾芯進(jìn)行分離。精分離由過(guò)濾和聚結(jié)兩個(gè)過(guò)程組成，這種分離方法所采用精分濾芯，實(shí)際上是一種多孔過(guò)濾材料（大部份為超細(xì)玻璃纖維），當(dāng)油氣混合物進(jìn)入精分濾芯之前，直徑大于濾芯材料孔徑的油滴，將在濾芯的表面被過(guò)濾出來(lái)，然后小直徑的油滴在通過(guò)濾芯內(nèi)部材料時(shí)在流道形狀和大小的改變以及慣性力等的作用下聚結(jié)成為大直徑油滴，并沉積到濾芯底部，此時(shí)從油氣分離器排出的壓縮氣體含油量已經(jīng)降到1～2ppm。

　　3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　3.1 結(jié)構(gòu)型式

　　噴油螺桿壓縮機(jī)上的油氣分離器分為臥式和立式兩種，常見(jiàn)的一般采用立式結(jié)構(gòu)。油氣分離器筒體上部安裝油氣分離器濾芯，最下部作為油箱，在油氣分離器筒體和精分濾芯外側(cè)之間安裝粗分離筒，油氣分離器的進(jìn)氣口沿油氣分離器筒體切向布置在油氣分離器筒體的上部，而出氣口布置精分濾芯后，一般放在油氣分離器上部的平蓋上。

　　對(duì)于特定的或有特殊要求的噴油螺桿壓縮機(jī)機(jī)組可采用不同的油氣分離器結(jié)構(gòu)型式。

　　3.2 濾芯選擇

　　根據(jù)噴油螺桿壓縮機(jī)的額定容積流量選擇合適的油氣分離器精分濾芯，精分濾芯的額容積流量應(yīng)大于壓縮機(jī)的額定容積流量，一般要留20%的余量，各濾芯生產(chǎn)廠家標(biāo)定的額定容積流量一般以進(jìn)氣壓力為大氣壓、排氣壓力為0.7MPa為設(shè)計(jì)點(diǎn)。

　　對(duì)于進(jìn)氣壓力高于大氣壓或額定排氣壓力低于0.7MPa的機(jī)組，考慮到設(shè)計(jì)流速的變化須相應(yīng)加大精分濾芯的余量。

　　對(duì)于壓縮介質(zhì)為工藝氣體時(shí)，油氣分離器濾芯流量及材料的選擇必須考慮吸入狀態(tài)和壓縮介質(zhì)對(duì)濾芯的影響。

　　為不影響油氣分離器的尺寸以及獲得最合理的油氣分離器結(jié)構(gòu)，濾芯選擇時(shí)應(yīng)應(yīng)選取長(zhǎng)徑比在2左右的精分濾芯。

　　3.3 關(guān)鍵尺寸的確定

　　3.3.1 進(jìn)氣口直徑

　　由于油氣混合物中含有大量油滴，不同于壓縮空氣，故而不能完全按壓縮空氣在不同壓力下的常規(guī)流速選擇進(jìn)氣口直徑，為保證更好的旋風(fēng)粗分離效果，進(jìn)氣口應(yīng)盡量靠近筒體的切向位置，并應(yīng)避免進(jìn)氣流直接撞擊到導(dǎo)流圈，同時(shí)要保證較高的流速，設(shè)計(jì)時(shí)一般選擇油氣分離器進(jìn)氣口的流速為10～15m/s。

　　3.3.2 粗分離筒直徑和高度

　　選擇合適的濾芯規(guī)格后，根據(jù)濾芯的外徑計(jì)算粗離分筒的直徑，設(shè)計(jì)時(shí)一般選擇油氣分離器濾芯與其外側(cè)粗分離筒之間的截面氣體流速不大于1.5m/s。

　　粗分離筒的底部與油氣分離器濾芯的底部應(yīng)留有必要的高度間隙，防止此處氣體流速過(guò)高，把下落的油滴重新帶到油氣混合物中，設(shè)計(jì)時(shí)一般考慮粗分離筒超出濾芯底部15～20mm。

　　3.3.3 油分筒體直徑

　　確定完粗分筒的直徑后計(jì)算筒體直徑，根據(jù)油氣分離器粗分離筒和油氣分離器筒體間的截面氣體流速確定油氣分離器筒體的內(nèi)徑，為保證旋風(fēng)分離有足夠的時(shí)間，油氣混合物沉降速度不宜過(guò)快，設(shè)計(jì)時(shí)一般導(dǎo)流圈和油氣分離器筒體間的截面氣體流速不大于0.7m/s。

　　3.3.4 潤(rùn)滑油液位

　　潤(rùn)滑油液位H1一般根據(jù)以下要求來(lái)確定：

　　——油氣分離器允許的最低液位H2，此液位應(yīng)根據(jù)油氣分離器吸油管口的位置確定，確保機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中油氣分離器吸油管不能吸入壓縮氣體。設(shè)計(jì)時(shí)，油氣分離器最低液位一般要求高于吸油管口80mm。

　　——機(jī)組在設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行時(shí)消耗的潤(rùn)滑油液位H3。設(shè)計(jì)時(shí)，潤(rùn)滑油耗量一般按機(jī)組在額定工況下連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行2000小時(shí)計(jì)算。對(duì)于噴油工藝螺桿壓縮機(jī)，設(shè)計(jì)時(shí)，潤(rùn)滑油耗量一般按機(jī)組在額定工況下連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行4000～8000小時(shí)計(jì)算。

　　——在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中壓縮機(jī)主機(jī)、油冷卻器和油管路系統(tǒng)中可能填充的潤(rùn)滑油對(duì)應(yīng)的液位H4。設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)壓縮機(jī)主機(jī)、油冷卻器及油管路中的容積大小來(lái)確定。

　　3.3.5 加油口高度

　　油氣分離器加油口高度一般根據(jù)油氣分離器潤(rùn)滑油液位確定，原則上要求一次性加油即能保證機(jī)組的正常運(yùn)行，因此油氣分離器加油口高度位置即為油氣分離器潤(rùn)滑油液位H1的高度位置。

　　3.3.6 視液鏡高度

　　在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，油氣分離器中的潤(rùn)滑油液位應(yīng)處于合理的范圍內(nèi)，液位過(guò)低會(huì)影響機(jī)組的潤(rùn)滑和冷卻效果，還會(huì)降低潤(rùn)滑油的使用壽命。液位過(guò)高則會(huì)影響油氣分離器的分離效果，增加機(jī)組油耗和壓縮氣體中的含油量。在設(shè)計(jì)時(shí)，一般把油氣分離器允許的最低液位H2定為視油鏡的下限液位（機(jī)組正常運(yùn)行的下限液位），加上設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行時(shí)的潤(rùn)滑油耗量后的液位H3定為視油鏡的上限液位（機(jī)組正常運(yùn)行的上限液位）。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，油氣分離器中的液位應(yīng)處于視油鏡的上、下限液位之間，一旦低于視液鏡下限液位時(shí)必須立即停機(jī)并添加潤(rùn)滑油。

　　3.3.7 總高度

　　在確定了油氣分離器濾芯、導(dǎo)流圈尺寸及潤(rùn)滑油液位后，確定油氣分離器總高度H時(shí)還需考慮潤(rùn)滑油液位H1和濾芯底部的距離，此距離太近壓縮氣體會(huì)帶走部分潤(rùn)滑油，影響油氣分離器的分離效果，增加機(jī)組油耗和壓縮氣體中的含油量。設(shè)計(jì)時(shí)，油氣分離器潤(rùn)滑油液位和濾芯底部之間的距離一般取200～250mm左右。

　　3.3.8 供氣口直徑

　　供氣口一般設(shè)計(jì)在油氣分離器平蓋的圓心處，集合最小壓力閥的設(shè)計(jì)或選型，供氣口的流速一般按10m/s左右來(lái)設(shè)計(jì)。

　　3.3.9 吸油管直徑

　　油氣分離器底部的吸油管直徑應(yīng)根據(jù)壓縮機(jī)主機(jī)的噴油量和潤(rùn)滑油的流速來(lái)選取。設(shè)計(jì)時(shí)，潤(rùn)滑油的流速一般按3～5 m/s選取。

　　3.3.10 其它尺寸

　　設(shè)計(jì)油氣分離器時(shí)，油氣分離器上還應(yīng)根據(jù)需要預(yù)留一定尺寸的控制氣接口、安全閥接口、放油排污口、壓力測(cè)點(diǎn)、溫度測(cè)點(diǎn)、回油口等接口。

　　3.4 密封

　　油氣分離器主要考慮的是濾芯處的密封，即濾芯與筒體和平蓋之間的密封。由于濾芯的材質(zhì)主要為玻璃纖維，壓縮氣體在高速流過(guò)濾芯的時(shí)候由于摩擦?xí)a(chǎn)生大量靜電，油氣分離器里面大量高溫高壓的油霧再加上壓縮氣體含有高濃度的氧氣，在一定的條件下可能會(huì)產(chǎn)生燃燒或爆炸，因此必須將靜電導(dǎo)出去。因此油氣分離器此處的密封并不能簡(jiǎn)單的采用O型圈等軟密封，傳統(tǒng)的做法是采用石棉板上釘圖書(shū)釘或穿細(xì)金屬絲的方法保證靜電可以由濾芯通過(guò)筒體導(dǎo)出，由于該裝置的低成本和簡(jiǎn)易性，絕大數(shù)廠家都采用這種密封形式，但實(shí)際使用情況來(lái)看并不能完全避免油氣分離器內(nèi)部起火事故的發(fā)生。

　　因此該處的密封最可靠的方式是采用軟的金屬墊進(jìn)行密封，一般在濾芯法蘭邊上下各墊一個(gè)鋁墊或銅墊。

　　3.5 設(shè)計(jì)壓力

　　油氣分離器作為受壓元件，其設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB 150的相關(guān)規(guī)定，并還應(yīng)遵守國(guó)家頒布的有關(guān)法令、法規(guī)和規(guī)章。

　　如無(wú)特別規(guī)定，油氣分離器的設(shè)計(jì)壓力等級(jí)可按常規(guī)噴油螺桿壓縮機(jī)機(jī)組額定排氣壓力分為1.0、1.6和2.5MPa三類，油氣分離器的最高工作壓力為安全閥的起跳壓力，對(duì)于有特殊要求的噴油螺桿壓縮機(jī)機(jī)組，其油氣分離器的設(shè)計(jì)壓力等級(jí)和最高工作壓力可根據(jù)用戶合同的設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)確定。

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