油浴式空气过滤器在螺杆压缩机的应用研究-上海联兵环保免费电话：400-600-5030

 摘要：本文从研究分析影响螺杆压缩机运行质量的因素入手，通过提高空压机的进气质量，从而延长润滑油使用周期，提高主要配件的使用寿命，降低空压机运行、维护费用。介绍了油浴式空气过滤器的结构特点，油浴式空气过滤器与传统空气过滤器的区别及优越点，通过在螺杆压缩机的应用，从而提高空压机的进气质量。

    关键词：螺杆压缩机;油浴;空气过滤器

    中图分类号：TQ051.21文献标志码：A文章编号：1009-0797（2010）02-0079-03

    空压机广泛应用于电力、石油、电子、电器、医药、化工、汽车、纺织、医疗等行业，是现代工业不可或缺的辅助生产设备，空压机的运行、维护质量，直接与主生产系统设备相挂钩，影响着生产厂的安全稳定运行。兖矿济三电力公司共有12台进口英格索兰螺杆压缩机，主要用于全厂输灰系统、石灰石输送系统、仪用气源、火检、密封、煤泥雾化、检修用气等。考虑到除灰系统用气量较多，空压机房建在了电除尘器附近，空气含尘量大，造成空压机故障多，设备维护、维修费用高，运行不稳定。为此，我们从提高进入空压机空气质量入手，进行相关分析研究，创新采用油浴式空气过滤器进行空气过滤，从而延长备件使用周期，提高设备运行稳定性，降低维护费用。

    １螺杆空气压缩机介绍

    螺杆式压缩机是由两个（或两个以上）互相啮合的转子在机壳内作高速旋转，依赖转子凹槽与机壳内壁所构成容积的不断缩小，实现对气体的压缩。其主要工作过程如下：

    （1）吸气过程：螺杆式进气靠一调节阀的开启、关闭调节，当转子转动时，主副转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，此时转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通，因此时齿沟仍处于真空状态，外界空气即被吸入，沿轴向流入主副转子的齿沟内。当空气充满整个齿沟时，转子之进气侧端面转离了机壳之进气口，在齿沟间的空气即被封闭。

    （2）封闭及输送过程：主副两转子在吸气结束时，其主副转子齿峰会与机壳闭封，此时空气在齿沟内闭封不再外流，即封闭过程。两转子继续转动，其齿峰与齿沟在吸气端吻合，吻合面逐渐向排气端移动。

    （3）压缩及喷油过程：在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小，齿沟内之气体逐渐被压缩，压力提高，此即压缩过程。而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。

    （4）排气过程：当转子的啮合端面转到与机壳排气相通时，（此时压缩气体之压力最高）被压缩之气体开始排出，直至齿峰与齿沟的啮合面移至排气端面，此时两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空间为零，即完成排气过程。螺杆式空压机按系统可以分解成以下几个部分：电机/电机系统；冷却/分离系统；气路/调节系统；控制/电器系统；保护系统。在螺杆压缩机工作过程中，润滑油在压缩机中起到冷却、润滑、密封、抗腐蚀等作用。当空压机中润滑油变质、缺少时，会造成主机排气温度高，严重时会造成分离器芯、主机烧损。

    ２·空气质量对螺杆压缩机的影响

    螺杆空气压缩机主机的部件配合是非常精密的，重要的配合间隙为4～7μm,转子之间的配合间隙为30～150μm，异物、粉尘、积碳等都将会严重影响空压机的运行，严重时会造成主机损伤，导致主机抱死，甚至报废。空滤芯是空压机的一道重要的保护屏障，其作用一方面是滤除空压机吸入的空气中的粉尘杂质，吸入的空气越洁净则油滤芯、油气分离芯和油的使用寿命就能越有保障；另一方面则是防止其他异物进入主机。空气过滤不好，对空压机的影响主要表现在以下几个方面：

    2.１严重影响润滑油的质量

    当大量粉尘进入压缩机后，会立即被润滑油吸收，一方面会加速油的变质，另一方面也会大大缩短油滤芯和油气分离芯的使用寿命。润滑性能变差后，导致主机润滑不足，易出现主机损坏情况；热导率降低，导致热量吸收能力下降，出现机组运行温度过高。润滑油变质会造成结胶，机组停机后，油冷却后粘死主机，导致必须进行主机大修处理或主机报废。油品变质后，油品之燃点下降，也易形成油品自燃而发生空压机烧毁事故。

    2.２缩短油滤、油分离器芯的使用寿命

    粉尘混入润滑油后，与润滑油一起在压缩机系统中循环，不断在油过滤器、油分离器芯上沉积，造成堵塞，压差增大，压差到一定数值时，必须进行更换。通常情况下，油滤、油分离芯都是有固定更换周期的，当进入空压机含尘量较高时，油滤、油分离芯的更换周期会大大降低，增加了设备的维护费用。

    2.３对油循环系统影响大

    含尘较高的润滑油会造成油循环系统负载增加，会加快油管路磨损、老化，污渍在放气电磁阀、断油电磁阀、温控阀等处沉积，还会造成各阀门流通不畅、关闭不严密，会严重影响系统循环，严重时还会造成主机缺油，造成损坏。

    2.４影响机组经济运行

    空气过滤器堵塞后，由于进气量减少，机组实际压缩比增加，主机负荷增大，排气量达不到实际要求量，长期处于此种运行方式，不仅会增加空压机运行成本，而且会造成主机长期过负荷运转，严重影响其使用寿命。

    ３·传统空气过滤器发展现状

    传统的空气过滤器主要是采用干式过滤法，其原理是利用粉尘与过滤介质的粘接力，空气中的尘埃粒子，或随气流做惯性运动，或做无规则运动，或受某种场力的作用而移动，当运动中的粒子撞到障碍物，粒子与障碍物之间的范德瓦尔斯力使他们粘在一起。过滤器效果的好坏，与过滤材质的选择和过滤面积大小有关，过滤介质材料，应能既有效地拦截尘埃粒子，又不对气流形成过大的阻力。杂乱交织的纤维形成对粒子的无数道屏障，纤维间宽阔的空间允许气流顺利通过。与粉尘撞击过滤介质的运动规律来解释，常见的过滤机理分为惯性原理、扩散原理、静电力。滤材上积尘越多，阻力越大。当阻力大到不合理的程度时，过滤器报废。过滤器的过滤层捕集微粒的作用主要有5种：拦截效应、惯性效应、扩散效应、重力效应、静电效应。

    传统空气过滤器的发展主要在过滤材料以及过滤层形式的选择上，目前广泛使用的材料有玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、植物纤维等。滤层形式主要有平面式、褶皱式等，提高过滤芯效果，主要是通过减小空气流通孔径，增加过滤面积。但无论何种材料的过滤器，其吸收尘埃的能力、过滤效果和使用周期都会是有限的。

    ４·油浴式空气过滤器原理

    油浴式空气过滤器是近年来刚刚发展起来的高效空气过滤设备，该过滤器是集旋风、油浴、油膜及过滤网等多种除尘功能为一体的一种新型、高效、低噪声空气过滤器，其作用是降低吸气口噪声，改善环境，减少空气压缩机吸入空气中所含粉尘和杂质。

    ４.１过滤原理

    空气沿切线方向被吸入外筒，并在外筒内高速旋转，气流的尘粒在离心力作用下被分离出来，撞击外筒壁而坠人油池。气流掠过油面时，产生波动，夹带部分气流旋转，在内筒壁上形成油膜。气流中的尘粒粘在油膜上，再次被分离，得到二次净化。油膜沿内筒壁向下流动，形成油幕，空气在穿过时受到油浴，使部分尘粒被分离。气流在内筒旋转上升，穿过旋流板后加速旋转，将气流中夹带的油滴一部分甩人油槽中通过回油管流人筒底，一部分沿内筒壁回流，冲洗筒壁上的油膜，捕集的粉尘落人筒底产生新油膜；气流最后通过过滤网滤去较小尘粒和油滴，从而达到净化的目的。这样，定期更换润滑油，就可以保证过滤效果。

    ４.２结构形式

    油浴式空气过滤器为一个钢板制成的立式圆桶容器，桶内分隔三部分,即外夹层、内夹层、直管段，在内夹层的上部设有旋流导向叶片及填料过滤层，桶的下部为油室。空气入口在通体的中下部，入口出有钢丝过滤网，防止异物进入过滤器，顶部为空气出口，其结构及实物图如图1所示。

                  

    ４.３油浴式空气过滤器技术特点

    油浴式空气过滤器工作特点：

    （1）切入式结构实现空气旋转向下冲击油面；

    （2）流线型旋流导向叶片设计加速空气旋转；

    （3）独特扩口式隔离板有效隔离高浓度油粒；

    （4）高密度填料过滤层最终进行分离和过滤；

    （5）气流旋转掀起的油雾实现清洗过滤填料。

    油浴式空气过滤器通过旋风，油沫、油膜及滤网等多种除尘方式来达到滤除空气中的灰尘，滤尘效果达99.5%，空气中含尘量小于1mg/m3，过滤精度小于0.003mm（3um），阻力小于30毫米水柱(0.003bar)，具有噪音低、滤尘效率高及阻力小等优点，不会由于堆积尘粒杂质而频繁清洗更换过滤器，大大降低了维护保养费用，减少了空气压缩机故障率。图2为过滤精度示意图，图3是常见微粒的粒径比较情况。

                 

    ５·油浴式空气过滤器与传统空气过滤器效果比较

    普通的重型空滤相比传统空滤具有压力损失低，容灰量较高，过滤精度高等特点。油浴式空气过滤器，除了上述特点以外，是真正意义上的高容灰量，高精度，低压损的空气过滤器，能获得高效的洁净的空气，维护保养变的异常轻松方便。空压机的备件成本及维修成本占到其周期运行成本的20%之多，油浴式空气过滤器以低的能耗成本将最高的运行效率发挥到极致，能有效延长备品备件的使用寿命，降低维护费用。图4~图7为油浴式空气过滤器与传统过滤器性能、过滤效率、灰容量及运行成本的比较情况：

                 

                 

    ６·油浴式空气过滤器在螺杆压缩机的应用

    油浴式空气过滤器在螺杆压缩机的应用是近年来才发展起来的，鉴于其自身特点，在选用油浴式空气过滤器，在安装、调试和使用过程中特别注意作到以下几点，以保证使用效果。

    （1）选用的油浴式空气过滤器应与相应排气量的空气压缩机配套。进气口前禁止堆放杂物，确保进气通畅。

    （2）油浴式空气过滤器机房内外均可安装。在安装过程中确保水平。

    （3）油浴式空气过滤器内用油应与空气压缩机润滑油牌号相同，并可用空气压缩机维护保养换下来的润滑油，机器运转时不允许加油。

    （4）油面间隙位置以指示油位一致，过高或过低的润滑油会影响过滤效果。

    （5）油浴式空气过滤器初次或清洗后投人运行时，必须均匀在过滤网上涂抹润滑油。

    （6）油浴式空气过滤器是否需要清洗具体根据油位观察镜而定。

    综上所述，油浴式空气过滤器具有良好的工作性能。该设备在单台或多台空气压缩机组上均可配套使用。并且能够废物利用，具有非常好的经济效益和设备效益。为此，建议工况环境不理想等情况可考虑油浴式空气过滤器。

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