噴氣織機用螺桿空壓機技術(shù)經(jīng)濟性分析

噴氣織機由空壓機提供高品質(zhì)的壓縮空氣?？諌簷C的設備(shèbèi)投資很大，因此應對空壓機的設備選型方法予以高度重視。但由于目前針對常用空壓機運行和特點(diǎn)的比較資料很少，導致多數企業(yè)僅以一次性投資作為確定設備型號的主要依據，致使空壓機運行成本加大，企業(yè)能耗顯著(zhù)（striking）增加，效益受到影響(influence)。為解決上述問(wèn)題，本文詳細比較了目前紡織企業(yè)使用較多的有油和無(wú)油潤滑螺桿空壓機。針對這兩種空壓機的工作原理、空氣品質(zhì)及運行費用進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟分析，為企業(yè)正確地選擇空壓機提供參考依據。
1、噴氣織機用壓縮空氣的品質(zhì)要求
為了保證噴射引緯的正常進(jìn)行，對于壓縮空氣中的水分和含油量及清潔度有嚴格的要求，影響噴氣織機用壓縮空氣質(zhì)量的因素如下。
1.1  水分
噴氣織機引緯用壓縮空氣的含濕量不能過(guò)高，否則水分會(huì )在壓縮空氣管路中析出，凝結成水珠，使管壁沾附灰塵，增加管路沿程壓力損失，并在噴嘴處產(chǎn)生水珠，影響(influence)噴射質(zhì)量，造成鋼筘、噴嘴織機部件銹蝕，因此應將壓縮空氣的壓力露點(diǎn)設定在4℃以下。

　　1. 2  含油量
壓縮空氣中的油粒會(huì )污染織物，產(chǎn)生疵品，而且會(huì )沾附在噴嘴出口處，影響噴嘴噴射力和噴射氣流軌跡，降低引緯效果，使引緯惡化。昆山空壓機一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。油粒沾附在鋼筘上會(huì )使疵品增加，油粒在生產(chǎn)車(chē)間空氣中的彌散會(huì )污染環(huán)境，危及職工健康。因此應濾去直徑大于0.01 μm的油粒，并保證最大含油量不超過(guò)0.1 mg/m3。
1.3  粉塵及碳粉
由于空壓機的嚙合間隙很小，空氣中含有粉塵及碳粉會(huì )加快壓縮機的磨損， 降低螺桿壽命(lifetime)， 應除去1μm以上的雜質(zhì)、粉塵和碳粉，空氣中的最大含塵濃度應不超過(guò)1 mg/m3。
在3個(gè)主要影響(influence)因素中，空氣的含油量對空壓機的機型選擇和運行成本至關(guān)重要，本文主要對無(wú)油空壓機與有油空壓機的技術(shù)和經(jīng)濟(jīng jì)性進(jìn)行分析。
2、空壓機的加油潤滑方式
目前紡織行業(yè)使用的螺桿壓縮機壓縮元件的核心是螺桿轉子。螺桿轉子與殼組成壓縮腔，按壓縮腔是否噴入潤滑油而劃分為有油螺桿壓縮機和無(wú)油螺桿壓縮機?，F將這兩種空壓機的原理分析如下。
2.1  有油螺桿空壓機
有油螺桿壓縮機采用陽(yáng)轉子帶動(dòng)陰轉子，兩轉子之間是接觸的，如同齒輪傳動(dòng)，接觸面之間產(chǎn)生摩擦，有熱量產(chǎn)生致使轉子壽命僅10年左右，在壓縮空氣的過(guò)程中，需噴入大量的潤滑油，壓縮空氣與潤滑油混合后一道升壓，再離開(kāi)壓縮腔，然后再通過(guò)油氣分離器。
有油機在壓縮腔內使用了免換的24KT潤滑油，從而起到冷卻、密封、潤滑3種作用。使壓縮比增大(一級壓縮比可達20 ～30) ，壓縮效率提高，多采用單級壓縮。排出的空氣需經(jīng)過(guò)高效的油分離裝置分離，并經(jīng)精密油分離裝置方能達到使用要求。但潤滑油的溫度應控制在80℃ ～ 200℃， 以防止產(chǎn)生凝結水， 影響24KT潤滑油的品質(zhì)，且24KT潤滑油消耗量大，再加上
　　一、二級油分離器濾芯等易損件費用高，運行維護費用較高。但該機價(jià)格低廉 。
2.2  無(wú)油螺桿空壓機
無(wú)油螺桿空壓機壓縮腔由一對不接觸的陰陽(yáng)螺桿轉子組成，在壓縮的過(guò)程中，陽(yáng)轉子和陰轉子的運動(dòng)是靠一對同步齒輪做非常精密的傳動(dòng)，轉子既要保證對空氣進(jìn)行壓縮，又要保證優(yōu)良的氣密性，所以轉子的加工工藝要求極高，無(wú)油機采用無(wú)油潤滑螺桿嚙合實(shí)現壓力升高。該機壓縮腔內無(wú)油，螺桿之間的密封和潤滑采用噴涂自潤滑材料和聚四氟乙烯膜進(jìn)行密封潤滑。為防止壓縮空氣沿軸向泄露，在軸上裝有氣封環(huán)和油封環(huán)，而且兩環(huán)中間設置和大氣相通的通道，確保軸承(bearing)潤滑油不會(huì )滲漏(seepage)到壓縮腔內。轉子之間、轉子和殼體之間的間隙相當小，壓縮過(guò)程中靠自身密封。該機的主要優(yōu)點(diǎn)是輸出的空氣可以做到全無(wú)油。但由于螺桿自身密封的特性，單級壓縮比受到一定限制，采用兩級壓縮 。由于轉子是不接觸的，所以沒(méi)有摩擦，壽命(lifetime)極長(cháng)，可達20年，壓縮腔內不需噴油潤滑，因而從根本上保證了壓縮空氣無(wú)油，運行費用極低。排氣壓力一般小于0. 75MPa，壓縮時(shí)由于水汽等因素會(huì )使轉子磨損，涂層剝落逐漸積累，從而造成密封間隙增大，壓縮機效率下降，而且該種機型價(jià)格昂貴。
2.3  有油螺桿和無(wú)油螺桿空壓機工作流程
2.3.1  有油螺桿空壓機工作流程(liú chéng)
干凈空氣進(jìn)→空氣與油混合→壓縮→空氣與油分離→含油空氣經(jīng)初步過(guò)濾→精密過(guò)濾→超精密過(guò)濾→含油量達標的壓縮空氣
2.3.2  無(wú)油螺桿空壓機工作流程
干凈空氣進(jìn)→壓縮→潔凈壓縮空氣
2.3.3  有油螺桿空壓機的除油
有油螺桿壓縮機壓縮腔出來(lái)的是油和氣的混合物，壓縮空氣的質(zhì)量靠油分離器與油過(guò)濾器實(shí)現，無(wú)論采用何種方法都做不到無(wú)油。由于潤滑油的可揮發(fā)性，壓縮空氣中含潤滑油量隨壓縮空氣的溫度變化而劇烈變化(見(jiàn)表1) 。
若按全年平均冷卻溫度25℃，排氣溫度35℃，每年8000 h計算，則40m3 /min有油螺桿壓縮機帶油量為34.5 kg，這些油隨壓縮空氣排出空壓機被油分離器濾除，細小的部分流進(jìn)了產(chǎn)品或用氣設備中，既降低產(chǎn)品質(zhì)（Character)量(Quality)，又腐蝕主設備，同時(shí)增加了企業(yè)的運行成本。
以上分析是假定油分離器與油過(guò)濾器在正常較新的情況(Condition)下做出的，事實(shí)上，有油螺桿壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣，其質(zhì)量與油分離器和油過(guò)濾器有直接的關(guān)系，隨著(zhù)使用時(shí)間的延長(cháng)，濾芯不僅需要經(jīng)常更換，更重要的是過(guò)濾效果會(huì )越來(lái)越差，一旦油過(guò)濾器達到飽和或被擊穿，則壓縮空氣會(huì )夾雜著(zhù)大量的潤滑油進(jìn)入工藝流程，空氣質(zhì)量難以保證。
無(wú)油螺桿空壓機壓縮腔內無(wú)潤滑油(Lubricating oil)，故可保證在任何情況下壓縮空氣都不含油，可確保用氣設備的工作可靠性，并且大大簡(jiǎn)化了除油的工作流程，從而降低了運行成本，提高了公司的競爭力。昆山空壓機維修拆卸中應按空壓機的各部件的結構不同，預先考 慮操作程序，以免先后倒置，造成混亂，或貪圖省事，猛拆猛敲，造成零件損壞，變形。
3、無(wú)油機與有油機的運行費用分析
3.1  過(guò)濾器件消耗和潤滑油消耗
與無(wú)油螺桿空壓機相比，有油螺桿空壓機要多消耗油氣分離器芯， 且每年至少更換一次， 油過(guò)濾器4000h更換，管路除油過(guò)濾器芯 2000h更換，潤滑油消耗量按照空壓機出口含量理論值為3mg/m3 計算，每年流入客戶(hù)管道的油量為57.6 kg，另外每年需更換至少100L潤滑油，這樣40m3 /min的有油螺桿空壓機每年過(guò)濾器件多消耗4.52萬(wàn)元。這些費用尚不包括有油機的故障維修費用。
3.2  電力消耗
因為油汽分離器芯和除油器濾芯的阻力損失增加，為保證用氣端壓力不變，則螺桿泵端壓力需提高，軸功增加，所以有油螺桿空壓機的電耗隨運行時(shí)間而增加。有油螺桿壓縮機因油汽分離器除油過(guò)濾的壓力損失，每一級0.01～0.05MPa會(huì )增加5% ～10%的電能消耗。對于40 m3 /min的有油螺桿空壓機，每年多耗電能達10萬(wàn)元。
3.3  使用壽命
無(wú)油螺桿空壓機的轉子不接觸，不磨損，運行平穩，轉子一般壽命在20年以上，整機壽命50年。有油螺桿空壓機的轉子接觸，磨損是不可避免的，一般壽命在10年左右，遠低于整機壽命40年。兩種機型均按工作40年計算，因更換轉子無(wú)油機可比有油機每年節約0. 5萬(wàn)元。
3.4  不間歇運行時(shí)間
無(wú)油潤滑空壓機可連續不間歇運行，更換進(jìn)氣濾網(wǎng)可不停機，在卸載時(shí)幾分鐘就可完工。有油螺桿一般需要停機時(shí)間：換油及更換油分離器需停機1～2 d。更換油濾每年4次，每次數小時(shí)。
3.5  年運行費用(expense)對比
有油螺桿空壓機和無(wú)油螺桿空壓機年運行費對比見(jiàn)表2。昆山空壓機保養出現這種現象維修是非常困難的，因為一但跑外圈必然會(huì )導致軸承孔磨損加大，從而其配合更無(wú)法達到設計要求。大家可以通過(guò)不同的結構來(lái)想想具體的解決辦法。
4、結論
無(wú)油潤滑螺桿式空壓機可保證提供全無(wú)油的高品質(zhì)（Character)壓縮空氣，為提高產(chǎn)品合格率和噴氣織機生產(chǎn)效率創(chuàng )造了條件，而且可以實(shí)現節能5%～10%。
無(wú)油潤滑空壓機可連續不間歇運行，轉子不接觸，不磨損，運行平穩，振動(dòng)小，噪聲低，使用壽命長(cháng)。采用無(wú)油潤滑螺桿式空壓機設備初投資多56% ，但和有油螺桿空壓機相比， 40 m3 機型單臺每年可節省電費和消耗費用
　　15. 2萬(wàn)元，兩年內可收回多投資部分，在噴氣織機大量使用壓縮空氣機的情況下，技術(shù)經(jīng)濟效益(benefit)顯著(zhù)。