气体压缩机是许多工业部门必不可少的重要设备。在石油化工生产中占有更重要的地位。今天跟大家介绍一下各种压缩机的工作原理和特点。
压缩机的应用：
主要用途：
1.动力用压缩机:
⑴压缩气体驱动各种风动机械，如：气动扳手、风镐。
⑵控制仪表和自动化装置。
⑶交通方面：汽车门的开启。
⑷食品和医药工业中用高压气体搅拌浆液。
⑸纺织业中，如喷气织机。
2.气体输送用压缩机
⑴管道输送--为了克服气体在管道中流动过程中，管道对气体产生的阻力。
⑵瓶装输送--缩小气体的体积，使有限的容积输送较多的气体。
3.制冷和气体分离用压缩机如氟里昂制冷、空气分离。
4.石油、化工用压缩机：
⑴用于气体的合成和聚合，如：氨的合成。
⑵润滑油的加氢精制。
压缩机的分类
⑴按作用原理分：容积式和速度式（透平式）
⑵按压送的介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机、氢气压缩机等
⑶按排气压力分类：低压（0.3-1.0MPa）中压（1.0-10MPa） 高压（10-100MPa）超高压（＞100MPa）
⑷按结构型式分类：压缩机----容积式、速度式。容积式----回转式（包括螺杆式、滑片式、罗茨式）、往复式（包括活塞式、隔膜式）。速度式----离心式、轴流式、喷射式、混流式。
各种压缩机介绍
一、离心压缩机：
1.定义：
离心压缩机是产生压力的机械，是透平压缩机的一种。透平是英译音“TURBINE”，即旋转的叶轮。在全低压空分装置中，离心压缩机得到广泛应用，逐渐出现了离心压缩机取代活塞压缩机的趋势。
2.工作原理：
是具有叶片的工作轮在压缩机的轴上旋转，进入工作轮的气体被叶片带着旋转,增加了动能(速度)和静压头(压力),然后出工作轮进入扩压器内,在扩压器中气体的速度转变为压力,进一步提高压力,经过压缩的气体再经弯道和回流器进入下一级叶轮进一步压缩至所需的压力。打个比方说：一般是由一台原动机（电机）带动一根轴，轴上装有有4个叶轮，就好象一根轴带了4个电扇，一个电扇的风传给了第二个电扇，又传给了另一个电扇，最后你感觉到风的力量很大一样。离心压缩机就是这样通过叶轮把气体的压力提高的。
气体在叶轮中提高压力的原因有两个:一是气体在叶轮叶片的作用下,跟着叶轮作高速的旋转,而气体由于受旋转所产生的离心力的作用使气体的压力升高,其次是叶轮是从里到外逐渐扩大的,气体在叶轮里扩压流动,使气体通过叶轮后压力得到提高。
3.特点：
离心压缩机是一种速度式压缩机，与其它压缩机相比较：
优点：
⑴排气量大，排气均匀，气流无脉冲。⑵转速高。⑶机内不需要润滑。⑷密封效果好，泄露现象少。⑸有平坦的性能曲线，操作范围较广。⑹易于实现自动化和大型化。⑺易损件少、维修量少、运转周期长。
缺点：
⑴操作的适应性差，气体的性质对操作性能有较大影响。在机组开车、停车、运行中，负荷变化大。
⑵气流速度大，流道内的零部件有较大的摩擦损失。
⑶有喘振现象，对机器的危害极大。
适用范围：大中流量、中低压力的场合。
二、活塞式压缩机
1.工作原理：
当活塞式压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞式压缩机的活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞式压缩机的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，活塞式压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。
2.活塞压缩机的优点
1、活塞压缩机的适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力；
2、活塞压缩机的热效率高，单位耗电量少；
3、适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；
4、活塞压缩机对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉；
5、活塞压缩机技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验；
6 、活塞压缩机的装置系统比较简单。
3.活塞压缩机的缺点
1、转速不高，机器大而重；
2、结构复杂，易损件多，维修量大；
3、排气不连续，造成气流脉动；
4、运转时有较大的震动。
活塞式压缩机在各种场合，特别是在中小制冷范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型
三、螺杆式制冷压缩机
螺杆式压缩机汽缸内装有一对互相啮合的螺旋形阴阳转子，两转子都有几个凹形齿，两者互相反向旋转。转子之间和机壳与转子之间的间隙仅为5～10丝，主转子（又称阳转子或凸转子），通过由发动机或电动机驱动(多数为电动机驱动)，另一转子（又称阴转子或凹转子）是由主转子通过喷油形成的油膜进行驱动，或由主转子端和凹转子端的同步齿轮驱动。所以驱动中没有金属接触（理论上）。转子的长度和直径决定压缩机排气量（流量）和排气压力，转子越长，压力越高；转子直径越大，流量越大。螺旋转子凹槽经过吸气口时充满气体。当转子旋转时，转子凹槽被机壳壁封闭，形成压缩腔室，当转子凹槽封闭后，润滑油被喷入压缩腔室，起密封。冷却和润滑作用。当转子旋转压缩润滑剂+气体（简称油气混合物）时，压缩腔室容积减小，向排气口压缩油气混合物。当压缩腔室经过排气口时，油气混合物从压缩机排出，完成一个吸气——压缩——排气过程。螺杆机的每个转子由减摩轴承所支承，轴承由靠近转轴端部的端盖固定。进气端由滚柱轴承支承，排气端由一以对靠的贺锥滚柱支承通常是排气端的轴承使转子定位，也就是止推轴承，抵抗轴向推力，承受径向载荷，并提供必须的轴向运行最小间隙。工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。1、螺杆压缩机与活塞压缩机相同，都属于容积式压缩机。就使用效果来看螺杆空压机有如下优点。2、可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔期可达4-8万小时。3、操作维护方便。螺杆压缩机自动化程度高，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转。4、动力平衡好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合作移动式压缩机，体积小、重量轻、占地面积少。5、适应性强。螺杆压缩机具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽阔的范围内能保持较高效率，在压缩机结构不作任何改变的情况下，适用于多种工况。噪声较大，以及需要设置一套润滑油分离、冷却、过滤和加压的辅助设备，造成机组体积过大。滑片式压缩机的主要机件由三部分组成：机体1(又称气缸)、转子2及滑片3。滑片式压缩机的转子偏心配置在气缸内，转子上开有若干纵向凹槽，在凹槽中装有能沿径向自由滑动的滑片。由于转子在气缸内偏心配置，气缸内壁与转 子外表面间构成一个月牙形空间。转子旋转时，滑片受离心力的作用从槽中甩出，其端部紧贴在 机体内圆壁面上，月牙形的空间被滑片分隔成若 干扇形的小室——基元容积。在转子旋转一周之内，每一基元容积将由最 小值逐渐变大，直到最大值，再由最大值逐渐变 小，变到最小值。随着转子的连续旋转，基元容积遵循上述规律周而复始变化。如图所示，在机体上开设有吸气孔口(左侧) 和排气孔口(右侧) 基元容积逐渐增大时，在左面与吸气孔口相遇。开始吸入气体，直到基元容积达到最大，组成该基元容积的后一滑片(相对于旋转方向)越过吸气孔口的上边缘时吸气终止。以后，基元容积开始缩小，气体在其内被压缩。当组成该基元容积的前一滑片达到排气孔口的上边缘时，基元容积开始和排气孔口相通，则压缩过程结束，排气开始。而在基元容积的后一滑片越过排气孔口的下边缘时，排气终止。之后，基元容积达最小值。转子继续旋转，基元容积又开始增大。由此，余留在该最小容积中的压缩气体进行膨胀。当基元容积的前一滑片达到吸气孔口的下边缘后，该正在扩大的基元容积又和吸气孔口相通，重新开始吸入气体。如果滑片数为 z，则在转子每旋转一周之中，依次有z个基元容积分别进行吸气-压缩-排气-膨胀过程。滑片式压缩机结构简单、制造容易，操作和维修保养方便。它几乎完全平衡，无振动，所以要求的基础小。此外，在旋转一周之中有多个基元容积与吸排气管接通，因此吸排气压力脉动较小，不需安装很大的贮气器。滑片式压缩机的主要缺点是滑片与转子气缸之间有很大的机械摩擦，产生较大的能量损失，因此效率较低。以排气量10m3/min, 排气压力 6.86×105N/ m2的移动式空压机为例，其效率要比同参数的螺杆式压缩机约低10%, 比同参数的往复式压缩机约低20%。此外，虽然滑片的寿命现在已能突破8000小时，但取决于材质、加工精度及运行条件，故它仍是影响滑片式压缩机运转周期的一个重要因素。滑片式压缩机广泛运用于各种中、小型压缩空气装置和小型空调制冷装置中。在化学工业和食品工业中，无油机器可用来输送或加压各种气体。滑片式机械还可作为真空泵使用，单级可获5000-4000N/m2 (真空度95-96%), 双级可获1500-1OOON/m2(真空度98.5-99%)。滑片式压缩机多为单级或双级的，三级以上的很少见到。滴油润滑的机器，单级压力比为3-4；喷油机器单级压力比可达8；无油润滑机器的单级压力比很少超过2.5 。常见的排气量范围是1-20m3/min。压缩机一般与电功机直联，转数范围一般是500-30OOrpm。滚动转子式压缩机如今广泛应用于家电冰箱和空调器中，其中大中型滚动转子式压缩机也运用于冷库。(4)在相同制冷量情况下，压缩机体积小，重量轻，运转平衡。(7)滑片与汽缸壁面之间的泄露、摩擦和磨损较大，限制了它的工作寿命和效率的提高。涡旋式压缩机是20世纪80年代才发展起来的新型压缩机，它以效率高、体积小、质量轻、噪声低、结构简单且运转平衡等特点被广泛应用于空调和制冷机组中。(2)由于吸气、压缩、排气过程是同时连续进行的，压力上升较慢，因此转矩变化幅度小，震动小。(3)没有余隙容积，故不存在引起输气系数下降的膨胀过程。(5)由于采用气体支撑机构,故允许带液压缩,一旦压缩腔内压力过高,可使动盘和静盘端面脱离,压力立即得以释放。(6)机壳内腔为排气室，减少了吸气预热，提高了压缩机的输气系数。(7)涡线体型线加工精度非常高，必须采用专用的精密加工设备，而且密封要求高，密封结构复杂。工作原理：在泵体中装有适量的水作为工作液。由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。液环式压缩机或真空泵，通常用水作密封液，所以又习称水环泵。由于液体的充分冷却作用，压缩气体终了温度很低。所以，液环式压缩机适合压缩在高温下易于分解的气体，如乙炔、二硫化碳、硫化氢等，也适于压缩高温时易于聚合的一些气体。由于压缩介质不与气缸直接接触，所以，它也特别适用于压缩具有强烈腐蚀性的气体，如氯气等。此时，可选用一种与被压缩气体不起作用的液体作密封液。如压缩氯气时用浓硫酸作密封液。液环式压缩机气缸不需润滑，可作为特殊用途的无润滑压缩机使用。除此之外，此种型式压缩机的结构简单，制造、操作方便，易损零件少，排气脉动和噪声均较小，滚动活塞式压缩机，将低压气体提升为高压的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂液体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。依靠偏心安设在汽缸内的旋转活塞在圆柱形汽缸内作滚动运动和一个与滚动活塞相接触的滑板的往复运动实现气体压缩的压缩机。分类：滚动活塞式压缩机按其原理可分为容积型滚动活塞式压缩机与速度型滚动活塞式压缩机。容积型又分为 往复式滚动活塞式压缩机、回转式滚动活塞式压缩机；速度型滚动活塞式压缩机又分为：轴流式滚动活塞式压缩机、离心式滚动活塞式压缩机。目前家用冰箱和空调器滚动活塞式压缩机都是容积式，其中又可分为往复式和旋转式。往复式滚动活塞式压缩机使用的是活塞、曲柄、连杆机构或活塞、曲柄、滑管机构，旋转式使用的目前多是滚动转子滚动活塞式压缩机。在商用空调上，又多是离心式、涡旋式、螺杆式。
