噴氣織機(jī)用螺桿空壓機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

噴氣織機(jī)由空壓機(jī)提供高品質(zhì)的壓縮空氣?？諌簷C(jī)的設(shè)備(shèbèi)投資很大，因此應(yīng)對(duì)空壓機(jī)的設(shè)備選型方法予以高度重視。但由于目前針對(duì)常用空壓機(jī)運(yùn)行和特點(diǎn)的比較資料很少，導(dǎo)致多數(shù)企業(yè)僅以一次性投資作為確定設(shè)備型號(hào)的主要依據(jù)，致使空壓機(jī)運(yùn)行成本加大，企業(yè)能耗顯著（striking）增加，效益受到影響(influence)。為解決上述問題，本文詳細(xì)比較了目前紡織企業(yè)使用較多的有油和無(wú)油潤(rùn)滑螺桿空壓機(jī)。針對(duì)這兩種空壓機(jī)的工作原理、空氣品質(zhì)及運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，為企業(yè)正確地選擇空壓機(jī)提供參考依據(jù)。
1、噴氣織機(jī)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(duì)于壓縮空氣中的水分和含油量及清潔度有嚴(yán)格的要求，影響噴氣織機(jī)用壓縮空氣質(zhì)量的因素如下。
1.1  水分
噴氣織機(jī)引緯用壓縮空氣的含濕量不能過高，否則水分會(huì)在壓縮空氣管路中析出，凝結(jié)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(jī)部件銹蝕，因此應(yīng)將壓縮空氣的壓力露點(diǎn)設(shè)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(jī)一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。油粒沾附在鋼筘上會(huì)使疵品增加，油粒在生產(chǎn)車間空氣中的彌散會(huì)污染環(huán)境，危及職工健康。因此應(yīng)濾去直徑大于0.01 μm的油粒，并保證最大含油量不超過0.1 mg/m3。
1.3  粉塵及碳粉
由于空壓機(jī)的嚙合間隙很小，空氣中含有粉塵及碳粉會(huì)加快壓縮機(jī)的磨損， 降低螺桿壽命(lifetime)， 應(yīng)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(yīng)不超過1 mg/m3。
在3個(gè)主要影響(influence)因素中，空氣的含油量對(duì)空壓機(jī)的機(jī)型選擇和運(yùn)行成本至關(guān)重要，本文主要對(duì)無(wú)油空壓機(jī)與有油空壓機(jī)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)(jīng jì)性進(jìn)行分析。
2、空壓機(jī)的加油潤(rùn)滑方式
目前紡織行業(yè)使用的螺桿壓縮機(jī)壓縮元件的核心是螺桿轉(zhuǎn)子。螺桿轉(zhuǎn)子與殼組成壓縮腔，按壓縮腔是否噴入潤(rùn)滑油而劃分為有油螺桿壓縮機(jī)和無(wú)油螺桿壓縮機(jī)?，F(xiàn)將這兩種空壓機(jī)的原理分析如下。
2.1  有油螺桿空壓機(jī)
有油螺桿壓縮機(jī)采用陽(yáng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子，兩轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子壽命僅10年左右，在壓縮空氣的過程中，需噴入大量的潤(rùn)滑油，壓縮空氣與潤(rùn)滑油混合后一道升壓，再離開壓縮腔，然后再通過油氣分離器。
有油機(jī)在壓縮腔內(nèi)使用了免換的24KT潤(rùn)滑油，從而起到冷卻、密封、潤(rùn)滑3種作用。使壓縮比增大(一級(jí)壓縮比可達(dá)20 ～30) ，壓縮效率提高，多采用單級(jí)壓縮。排出的空氣需經(jīng)過高效的油分離裝置分離，并經(jīng)精密油分離裝置方能達(dá)到使用要求。但潤(rùn)滑油的溫度應(yīng)控制在80℃ ～ 200℃， 以防止產(chǎn)生凝結(jié)水， 影響24KT潤(rùn)滑油的品質(zhì)，且24KT潤(rùn)滑油消耗量大，再加上
　　一、二級(jí)油分離器濾芯等易損件費(fèi)用高，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高。但該機(jī)價(jià)格低廉 。
2.2  無(wú)油螺桿空壓機(jī)
無(wú)油螺桿空壓機(jī)壓縮腔由一對(duì)不接觸的陰陽(yáng)螺桿轉(zhuǎn)子組成，在壓縮的過程中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)是靠一對(duì)同步齒輪做非常精密的傳動(dòng)，轉(zhuǎn)子既要保證對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，又要保證優(yōu)良的氣密性，所以轉(zhuǎn)子的加工工藝要求極高，無(wú)油機(jī)采用無(wú)油潤(rùn)滑螺桿嚙合實(shí)現(xiàn)壓力升高。該機(jī)壓縮腔內(nèi)無(wú)油，螺桿之間的密封和潤(rùn)滑采用噴涂自潤(rùn)滑材料和聚四氟乙烯膜進(jìn)行密封潤(rùn)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(shè)置和大氣相通的通道，確保軸承(bearing)潤(rùn)滑油不會(huì)滲漏(seepage)到壓縮腔內(nèi)。轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子和殼體之間的間隙相當(dāng)小，壓縮過程中靠自身密封。該機(jī)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(jí)壓縮比受到一定限制，采用兩級(jí)壓縮 。由于轉(zhuǎn)子是不接觸的，所以沒有摩擦，壽命(lifetime)極長(zhǎng)，可達(dá)20年，壓縮腔內(nèi)不需噴油潤(rùn)滑，因而從根本上保證了壓縮空氣無(wú)油，運(yùn)行費(fèi)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(zhuǎn)子磨損，涂層剝落逐漸積累，從而造成密封間隙增大，壓縮機(jī)效率下降，而且該種機(jī)型價(jià)格昂貴。
2.3  有油螺桿和無(wú)油螺桿空壓機(jī)工作流程
2.3.1  有油螺桿空壓機(jī)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)初步過濾→精密過濾→超精密過濾→含油量達(dá)標(biāo)的壓縮空氣
2.3.2  無(wú)油螺桿空壓機(jī)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(jī)的除油
有油螺桿壓縮機(jī)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濾器實(shí)現(xiàn)，無(wú)論采用何種方法都做不到無(wú)油。由于潤(rùn)滑油的可揮發(fā)性，壓縮空氣中含潤(rùn)滑油量隨壓縮空氣的溫度變化而劇烈變化(見表1) 。
若按全年平均冷卻溫度25℃，排氣溫度35℃，每年8000 h計(jì)算，則40m3 /min有油螺桿壓縮機(jī)帶油量為34.5 kg，這些油隨壓縮空氣排出空壓機(jī)被油分離器濾除，細(xì)小的部分流進(jìn)了產(chǎn)品或用氣設(shè)備中，既降低產(chǎn)品質(zhì)（Character)量(Quality)，又腐蝕主設(shè)備，同時(shí)增加了企業(yè)的運(yùn)行成本。
以上分析是假定油分離器與油過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(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，其質(zhì)量與油分離器和油過濾器有直接的關(guān)系，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，濾芯不僅需要經(jīng)常更換，更重要的是過濾效果會(huì)越來(lái)越差，一旦油過濾器達(dá)到飽和或被擊穿，則壓縮空氣會(huì)夾雜著大量的潤(rùn)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(jī)壓縮腔內(nèi)無(wú)潤(rùn)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(shè)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(yùn)行成本，提高了公司的競(jìng)爭(zhēng)力。昆山空壓機(jī)維修拆卸中應(yīng)按空壓機(jī)的各部件的結(jié)構(gòu)不同，預(yù)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(jī)與有油機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用分析
3.1  過濾器件消耗和潤(rùn)滑油消耗
與無(wú)油螺桿空壓機(jī)相比，有油螺桿空壓機(jī)要多消耗油氣分離器芯， 且每年至少更換一次， 油過濾器4000h更換，管路除油過濾器芯 2000h更換，潤(rùn)滑油消耗量按照空壓機(jī)出口含量理論值為3mg/m3 計(jì)算，每年流入客戶管道的油量為57.6 kg，另外每年需更換至少100L潤(rùn)滑油，這樣40m3 /min的有油螺桿空壓機(jī)每年過濾器件多消耗4.52萬(wàn)元。這些費(fèi)用尚不包括有油機(jī)的故障維修費(fèi)用。
3.2  電力消耗
因?yàn)橛推蛛x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(jī)的電耗隨運(yùn)行時(shí)間而增加。有油螺桿壓縮機(jī)因油汽分離器除油過濾的壓力損失，每一級(jí)0.01～0.05MPa會(huì)增加5% ～10%的電能消耗。對(duì)于40 m3 /min的有油螺桿空壓機(jī)，每年多耗電能達(dá)10萬(wàn)元。
3.3  使用壽命
無(wú)油螺桿空壓機(jī)的轉(zhuǎn)子不接觸，不磨損，運(yùn)行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)子一般壽命在20年以上，整機(jī)壽命50年。有油螺桿空壓機(jī)的轉(zhuǎn)子接觸，磨損是不可避免的，一般壽命在10年左右，遠(yuǎn)低于整機(jī)壽命40年。兩種機(jī)型均按工作40年計(jì)算，因更換轉(zhuǎn)子無(wú)油機(jī)可比有油機(jī)每年節(jié)約0. 5萬(wàn)元。
3.4  不間歇運(yùn)行時(shí)間
無(wú)油潤(rùn)滑空壓機(jī)可連續(xù)不間歇運(yùn)行，更換進(jìn)氣濾網(wǎng)可不停機(jī)，在卸載時(shí)幾分鐘就可完工。有油螺桿一般需要停機(jī)時(shí)間：換油及更換油分離器需停機(jī)1～2 d。更換油濾每年4次，每次數(shù)小時(shí)。
3.5  年運(yùn)行費(fèi)用(expense)對(duì)比
有油螺桿空壓機(jī)和無(wú)油螺桿空壓機(jī)年運(yùn)行費(fèi)對(duì)比見表2。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)出現(xiàn)這種現(xiàn)象維修是非常困難的，因?yàn)橐坏芡馊Ρ厝粫?huì)導(dǎo)致軸承孔磨損加大，從而其配合更無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。大家可以通過不同的結(jié)構(gòu)來(lái)想想具體的解決辦法。
4、結(jié)論
無(wú)油潤(rùn)滑螺桿式空壓機(jī)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(jī)生產(chǎn)效率創(chuàng)造了條件，而且可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能5%～10%。
無(wú)油潤(rùn)滑空壓機(jī)可連續(xù)不間歇運(yùn)行，轉(zhuǎn)子不接觸，不磨損，運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)小，噪聲低，使用壽命長(zhǎng)。采用無(wú)油潤(rùn)滑螺桿式空壓機(jī)設(shè)備初投資多56% ，但和有油螺桿空壓機(jī)相比， 40 m3 機(jī)型單臺(tái)每年可節(jié)省電費(fèi)和消耗費(fèi)用
　　15. 2萬(wàn)元，兩年內(nèi)可收回多投資部分，在噴氣織機(jī)大量使用壓縮空氣機(jī)的情況下，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益(benefit)顯著。