压缩空气基础知识

压缩空气基础知识(仅作内部培训教程使用）制作单位：压缩空气名词解释

空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械功使本身体积缩小，压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气是－种重要的动力源。与其它能源比，它具有下列明显的特点：清晰透明，输送方便,没有特殊的有害性能．没有起火危险。不怕超负荷，能在许多不利环境下工作。空气在地面上到处都有，取之不尽。

压缩空气在工业中的地位？

压缩空气常称为第四种公用事业，尽管不如电力、汽油和天然气那么普及，但仍在现代化社会中发挥着重要作用。主要区别是用户可以生成自己的空气，因此也就可以选择空气的生成方式。

压缩空气的重要性往往被忽视，而实际上它在多数现代制造流程和现代文明中发挥着至关重要的作用。尽管我们也许还没认识到其重要性，但是，没有压缩空气，我们今天所使用的大多数产品就根本制造不出来。压缩空气在当今工业所用的总能源中占到约10%左右。

什么是压缩空气系统?答：由产生、处理和储存压缩空气的设备所组成的系统称为压缩空气系统。典型的系统由下列部分组成：空气压缩机、后部冷却器、过滤器(包括前置过滤器、油水分离器、管道过滤器、除油过滤器、除臭过滤器、灭菌过滤器等等)、稳压储气罐、干燥机(冷冻式或吸附式)、自动排水排污器,输气管道、管路阀件、仪表等。上述设备根据工艺流程的不同需要，组合成完整的压缩空气系统。

一个普通空压机系统实拍图

（一般这种系统在对净化要求

不高的情况下使用）对净化要求极高的压缩空气系统实拍（深圳市晶岛半导体：达到ISO8573.1标准的1-2-1标准）空气压缩机都有哪些种类？1：活塞式压缩机虽然活塞式压缩机是最早的压缩机设计形式之一，但它仍然是最灵活通用和非常高效的压缩机。活塞式压缩机通过连杆和曲轴使活塞在气缸中向前运动。如果只有活塞的一端用于压缩，则称之为单作用。如果活塞的两端，即上端和下端，都用于压缩，则称之为双作用。活塞式压缩机的灵活通用性几乎是无限的。只需微小变动，它就既能压缩空气又能压缩各类气体。活塞式压缩机是唯一能将空气和气体都压缩到高压形式的设计，如呼吸用的场合。活塞式压缩机结构既可为用于低压/小体积的单气缸，也可为能压缩到很高压力的多级结构。在这种压缩机中，空气经逐级压缩使压力增大，然后进入下一级，使空气压缩到更高的压力。

活塞式压缩机图例普通活塞空压机石油、化工等行业专用活塞空压机（可产生极高压力）

2：螺杆式压缩机螺杆式压缩机是一种采用螺杆类型活塞的容积式压缩机；这是目前最常用的压缩机。螺杆式压缩单元主要部件包括阳转子和阴转子，在它们彼此相互运动的同时它们与气缸之间的体积缩小。螺杆的压缩比取决于螺杆的长度和轮廓以及排气口的形式。螺杆单元不装备任何阀门，也没有任何机械力导致的任何失衡。所以，它可在轴高转速下工作，并可获得小外形大流速的效果。

螺杆式空压机图例

3：滑片式压缩机基于久经考验的传统技术之上，滑片式压缩机以非常低的速度(1450rpm)直接驱动，具有无与伦比的可靠性。作为唯一连续运动的部件，转子上有一些沿长度方向加工而成的槽，滑片安装在这些槽中，可在油膜上运动。转子在圆柱形定子中转动。在转动过程中，离心力使这些叶片从槽中伸出，形成一个个单独的压缩腔。转动使压缩腔体积缩小，空气压力增大。压缩产生的热量由高压喷油来控制。高压空气通过排气孔排出，而剩余的残油则由最终油分离器去除。滑片式压缩机图例①水，包括水雾、水蒸汽、凝结水；②油，包括油污、油蒸汽；③各种固态物质如：锈泥、金属粉末、橡胶细末、焦油粒及滤材、密封材料的细末等；多种有害的化学异味物质等。

压缩空气里含有哪些杂质?

为什么必须要对压缩空气杂质进行处理?

从空压机输出的压缩空气中含有大量有害杂质，不通过适当的方法清除这些杂质，会对气源系统造成很大的危害：1：变质的润滑油(油分)会使橡胶、塑料、密封材料变质，堵塞小孔，造成阀类动作失灵。2：污染产品：

水分和粉尘会造成金属器件、管道生锈腐蚀，造成运动部件卡死或磨损，使气动元件动作失灵和漏气，水分和尘土还会堵塞节流小孔或过滤网；在寒冷地区，水分结冰会造成管道冻结或冻裂。3：由于空气质量不良，使气动系统的可靠性和使用寿命大大降低，由此造成的损失往往大大超过气源处理装置的成本和维修费用。故正确选用气源处理系统是绝对必要的。压缩空气净化不彻底的影响

（以喷涂行业为例）喷涂后，工件表面有麻点产生，伴有鼓包现象，直接造成工件不良返工或报废。压缩空气质量的标准有哪些?不同用户对气源质量有不同要求。国家标准GB／T13277．91《－般用压缩空气质量等级》(等效采用IS08573)就是为此而制订的。该标准对压缩空气中固体粒子、水分及含油量作出了量的规定。从更广的意义上讲，－个良好的气源还应当在使用过程中压力是稳定的，对周围环境造成的污染是最小的。

压缩空气质量等级

表示方法

压缩空气质量等级用三个阿拉伯数字表示。如对某一污染物等级没要求，则用“—”代替。固体粒子尺寸和浓度等级←□,□,□→含油量等级↓水蒸汽含量等级示例：4，6，5表示压缩空气中固体粒子尺寸和浓度为4级，水蒸汽含量为6级，含油量为5级。具体的质量等级量化指标请参考：国家标准GB／T13277．91压缩空气质量表示中的几个基本概念

（露点篇）

1：什么叫露点?它和什么有关?

答：表示压缩空气中水蒸气含量的一个数值，单位是℃，指未饱和空气在保持水蒸气分压不变(即保持绝对含水量不变)情况下降低温度，使之达到饱和状态时的温度叫“露点”。温度降至露点时，湿空气中便有凝结水滴析出。

湿空气的露点不仅与温度有关，而且与湿空气中水分含量的多少有关。含水量大的露点高，含水量少的露点低。

2：什么是“压力露点”?

答：湿空气被压缩后，水蒸气密度增加，温度也上升。压缩空气冷却时，相对湿度便增加，当温度继续下降到相对湿度达100％时，便有水滴从压缩空气中析出，这时的温度就是压缩空气的“压力露点”。

压缩空气露点用什么仪器来测量?

压力露点单位虽然是℃，但它的内涵是压缩空气的含水量。因此测量露点实际上就是测空气的含水量。测量压缩空气露点的仪器很多，有用氮气、乙醚等作冷源的“镜面露点仪”，有用五氧化二磷、氯化锂等作电解质的“电解湿度计”等等。目前工业上普遍使用专用的气体露点计来测量压缩空气的露点，如英国的SHAW，德国的希尔思露点仪等，该仪器的测量范围可达－80℃。

测量压缩空气露点时应注意什么?

用露点仪测量空气露点，特别是在被测空气含水量极低时，操作要十分仔细和耐心。气体采样设备及连接管路必须是干燥的(至少要比被测气体干燥)，管路连接应是完全密封的，气体流速应按规定选取，而且要求有足够长的预处理时间，稍－不慎，就会带来很大误差。实际证明用五氧化二磷作电解质的“微水分测定仪”来测量经冷干机处理的压缩空气的“压力露点”时，误差很大。据厂家解释，这是由于在测试过程中压缩空气会产生“二次电解”，使读数值比实际高。并且冷干机处理后的压缩空气含水量约在1000ppm左右，已超出了该仪器的测量范围。所以在测量冷干机处理的压缩空气露点时，不应当使用这类仪器。

（油污篇）油污的主要来源是怎样的?

答：由于大部分压缩空气系统都使用润滑油式压缩机，该机在工作中将油汽化变成油滴。它是以二种方式形成的：

1：由于活塞压缩或叶片旋转的剪切作用产生的所谓“分散型液滴”。其直径从1~50μm。

2：在润滑油冷却高温的机体时，汽化形成的“冷凝型液滴”，其直径－般小于1μm.这种冷凝油滴通常占全部油污重量超过50％，占全部油污实际颗粒数量超过99％。

油量常用的计量标准是什么?答：油污量－般采用－种很小的计量标准来清晰地表示出其累积的状态。1OOsefm(每分钟标准立方尺)空气中含有1ppmW／W(重量的百万分之几)油流量，相当于每月150m1。无油压缩机可以完全消除污染物的产生吗?

答：不能。在最理想的工作状态下，此类压缩机也会产生不少于0．5ppmW／W的碳氢化合物，即使按1OOscfm气量计，每月产生的汽化冷凝液也超过15m1。压缩空气净化设备介绍

空压机生产出压缩空气后，必须利用净化设备在运输管路的后端进行净化处理，主要是对其进行除尘、除油、干燥，使之变成符合使用要求的压缩空气。净化设备主要有过滤器和冷冻式干燥机、吸附式干燥机。一个完整的压缩空气后处理设备如下图所示：

一个完善的压缩空气净化系统配置图1.空压机2.储气罐3.P级过滤器4.冷干机

5.U级过滤器6.H级过滤器7.C级（活性炭）过滤器8.贝腾模块式吸附式干燥机9.F级过滤器该配置可达到ISO85731.2.1级别（1）除去0.01μ以上的粒子.（2）压力露点-40℃（3）油雾含量不超过0.003mg/m3

过滤器的知识

1：过滤器的工作原理是什么?答：－般过滤器滤芯是由纤维介质、滤网、海绵等材料组成，压缩空气中的固体的、液体的微粒(滴)经过过滤材料的拦截后，凝聚在滤芯表面(内外侧)。积聚在滤芯表面的液滴和杂质经过重力的作用沉淀到过滤器的底部再经自动排水器或人工排出。2：过滤器滤芯的等级标准划分依据是什么?

答：根据ISO8573．1质量等级，过滤器处理压缩空气所达到的等级．－般根据滤芯处理后固态污染物粒子的尺寸大小、液态水的含量和油滴、油雾、油汽的含量来划分。

3：过滤器的等级是如何具体划分的?

答：－般过滤器的等级可分为预过滤（P级）、初过滤（U级）、精过滤（Ｈ级＼Ｆ级）和活性碳过滤（C级）。其中预过滤器－般滤除直径3～5μm微粒，初过滤器－般滤除直径O.5~1μ微粒和油雾剩余含量1ppmw／w，精过滤器－般滤除直径0.01μm微粒和油雾剩余含量0.01ppmw／w．活性碳过滤器则主要用来去除臭味和油蒸汽(油雾剩余含量仅0．003ppmw／w)．

4：过滤器不同等级标准的适用场合如何?

答：预过滤器－般用于压缩机(后冷却器)的下游，使用场合要求不高。初过滤器－般用于工具、马达、气缸等。精过滤器－般用于喷漆、注塑、仪表、控制阀、传动、搅拌、电子元件制造、氮分离等。活性碳过滤器－般用于食品和药品制造、呼吸空气、气体加工等。

过滤器能否降低空气露点?

过滤器－般只能除去固体的、液体的微粒(滴)，而水蒸气和油蒸气却可以毫无阻挡地通过过滤材料弯弯曲曲的通径。所以，机械式过滤器无法将其滤除(活性碳过滤器除外)。要从根本上去除水蒸气和油蒸气，只有用干燥机降低空气的露点温度。

过滤器日常维护注意事项为什么要定期更换过滤器滤芯?

答：因为滤芯持续被污染后，将导致气体的流量在系统中变小而压降变高，同时，能源电力上的消耗也因此上升.结果导致操作和生产的成本提高，并增加环境的负担。过滤器滤芯的更换周期如何确定?

答：滤芯的更换周期由它的压力降决定，－般来说压力降超过了0.68kgf/cm2，过滤器压差计指针指向红色区域，或工作满6000－8000小时(－年)即要更换。活性碳滤芯则在下游测到气味时更换。是否提前更换具体要视工况恶劣与否来决定。为什么过滤器要搭配选购?

答：－般人的误区是，认为根据所需要的空气质量选择对应处理精度的单支过滤器就能达到要求，并且节约开支。其实不然，所需要的空气质量虽然由所选的单支过滤器的处理精度决定，但没有前置低－级过滤器的预处理保护，高精密滤芯很快就会因负载过大而堵塞，加快了滤芯的更换频率，从而会变相地增加生产成本。贝腾过滤器和传统过滤器的比较传统的过滤器滤芯下端封堵，压缩空气的过滤杂质会聚集在滤芯内部，经滤芯再渗透到过滤器腔的底部，通过自动排水器排出。主要弊端为固体颗粒无法从滤芯中部渗出，会附着在滤芯内壁，增大了压缩空气阻力，渗透中的水滴、油滴可能被压缩空气再次带走，从而大大降低了过滤效果。

滤芯滤芯杂质会集处进气口出气口采用了新型的过滤结构，使过滤后的杂质直接聚集在过滤器底部的储液腔，通过自动排水器排出。滤芯中部的旋转叶片会加速液态水滴、油滴的凝结。每台过滤器都配置优质的电子式自动排水器，在排水瞬间，部分压缩空气由上而下对滤芯内壁进行吹扫，不仅能保障过滤后的杂质能有效排出过滤器外，也减小了对压缩空气的阻力。进气口旋转叶片滤芯出气口贝腾过滤器

贝腾过滤器实用新型专利号:

ZL2007220171525.7。电子排水器冷冻式干燥机工作原理是什么？是根据冷冻除湿原理，将压缩空气强制通过蒸发器进行热交换而降温，使压缩空气中气态的水和油经过等压冷却，凝结成液态的水和油，并夹带尘埃，通过自动排水器排出系统外，从而获得清洁的压缩空气。冷冻式干燥机图例进气口出气口吸附式干燥机的工作原理是什么？答：吸附式干燥机由两个或两组串联吸附筒组成，吸附筒里装满干燥剂(干燥剂的表面能吸收水份)。两个或两组串联吸附筒轮流接通和关闭气流，交替进行干燥和再生运行，从而使气流能持续接触干的干燥剂来达到脱湿干燥.吸附式干燥机都有哪些分类？答：吸附式干燥机分为简易型吸附式干燥机(－次性)和再生型吸附式干燥机(自动循环型)。我们日常多采用再生型吸附式干燥机，简易型吸附式干燥机多用于小型实验室。

再生型吸附式干燥机－般分为无热再生吸附式干燥机和有热再生吸附式干燥机。

有热再生吸附式干燥机根据加热方式又可分为内加热型吸附式干燥机和外加热型吸附式干燥机。传统的双塔吸附式干燥机传统组合式吸附式干燥机传统单台双塔吸附式干燥机的结构原理图

（冷冻吸附组合式干燥机中的吸干机部分均为同样结构原理）国外某品牌模块式吸附式干燥机深圳贝腾模块式

吸附式干燥机换代产品：模块式吸附式干燥机吸附式干燥机用途用于吸附压缩空气中的水份,是目前唯一能有效解决压缩空气中水份的净化设备,压力露点可达-20℃至-70℃。它和过滤器及冷冻式干燥机一起构成了一个完整的压缩空气后处理系统压缩空气中水份的危害:1、缩短设备的使用寿命、影响设备正常运行。2、直接影响产品的质量.贝腾模块吸附式干燥机的结构及原理图第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排