大排量空气压缩机(排量在60Nm3/min以上)市场目前主要有离心式空气压缩机和无油空压机两个产品大类,每种空气压缩机都有各自的专长,也有各自的使用范围,它们不能相互替代,而将长期共存。因此非常有必要对两种空气压缩机进行多方面的性能比较,从而可以在选用空气压缩机时提供一定的参考,以免出现选型失误。

无油空压机与离心空压机的性能比较

结论:一般离心式空气压缩机的整体化水平大大低于无油螺杆,现场安装工作量大、费用高。离心式空气压缩机和无油螺杆空气压缩机的基本构成是差不多的,都是由驱动空气压缩机、传动系统、转子、冷却系统、润滑系统、密封系统、调节系统和控制系统组成。不过其某些分系统的内涵及典型的供货范围却是大相迳庭。

传统系统

结论:正是由于离心式空气压缩机转速高,需要在轴承和润滑系统上采用较复杂的设计,从而导致了它不宜频繁启停的特性。

润滑系统比较

结论:离心式空气压缩机的润滑系统比无油螺杆空气压缩机的要复杂得多,相对来说可靠性要差一些,需要更多的维护。

密封系统

通用离心式空气压缩机主要采用两类密封;迷宫式和碳环式。无油螺杆也采用相同原理的迷宫密封,只是在形式上略有不同。

结论:由于都采用了相同原理、相同性质的密封,离心式和螺杆式空气压缩机的密封寿命、封气和封油的能力都差不多,都能保证100%无油的空气品质。

调节系统的比较

由于喘振现象的存在,在实现流量调节的同时又要彻底避开喘振,所以离心式空气压缩机的调节方式与无油螺杆空气压缩机迥然不同。目前用于通用离心式空压空气压缩机的调节方式主要有两种:自动双模式和恒压控制。这两种方式都是通过控制系统对进口节流阀和放空(旁通)阀进行协调控制。

(1)自动双模式

自动双模式是标准调节方式,它可使排气压力控制在±0·1barG范围内,对离心式空气压缩机来说它也是最节能的调节方式。

(2)恒压控制

恒压控制是可选调节方式,它可使排气压力稳定在±0.03barG范围内,但如果供气量经常低于喘振气量,将会有大量放气,不节能。所以它常用在对排气压力有严格要求,供气量又经常稳定在喘振流量以上的场合。

控制系统

结论:只是离心式空气压缩机对润滑、传动和调节系统有一些特殊的要求,所以与无油螺杆相比,它的控制系统稍复杂,控制点稍多。但是一般离心式空气压缩机标准供货的控制系统都很简单,许多都是选供内容。

维修

从表8可见:离心式空气压缩机的维护点要比无油螺杆空气压缩机多。

综上所述,我们可以得到如下结论

(1)在膜制氮行业,使用离心空气压缩机或螺杆空气压缩机作为空气源都是可以的,因为两者的产品气的脉动较小,连续性好,不会因为气体流量、压力的波动影响氮气的质量和产量。

(2)离心式空气压缩机的效率低于螺杆式空气压缩机的工作效率。离心空气压缩机由于气体流速快、能量损失较大,目前生产的离心式空气压缩机的工作效率一般只有60%;而螺杆式空气压缩机的工作效率可以达到70%~80%,单就节约能源方面考虑,使用螺杆空气压缩机比使用离心空气压缩机更为有效。

(3)单台离心空气压缩机的排量远远大于螺杆空气压缩机。根据市场调研,目前体积较小的单台离心空气压缩机的排量可以达到80～120m3/min;而单台高压螺杆空气压缩机的排气量最大为60m3/min,即一台离心空气压缩机的产气量基本与2台螺杆空气压缩机的产气量相当甚至更大。

(4)单级离心空气压缩机的排气压力远低于螺杆空气压缩机。根据市场调研,目前两级压缩的螺杆空气压缩机其排气压力可以达到2.5MPa以上,而三级压缩离心空气压缩机的排气压力也只有1.6MPa,因此对于膜分离制氮而言,螺杆空气压缩机更适用于耐高压的柏美亚普利森膜管;而离心空气压缩机、无油螺杆空气压缩机则比较适用于压力较低的PAKER膜管。

(5)气体的含油量差距较大,离心空气压缩机属于无油润滑,产气中的含油量极低,膜管对气体过滤要求较低;对膜管的使用寿命影响较小;而螺杆空气压缩机由于普遍采用有油润滑冷却,其产气中的含油量可以达到20×10-6,一旦过滤系统出现问题,将会对膜管的使用寿命产生影响。

(6)气量调节。由于离心空气压缩机在流量减小到一定程度时就会产生“喘振”现象,因此离心空气压缩机的排气量只能在70%~100%之间调节;而螺杆空气压缩机由于不存在“喘振”现象,采用容积调节时,其排气量可以在0～100%之间任意调节。