空压机工作原理

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年１２月　物　探　摹　奋　第１６卷第４期　·学苑与信箱·　ＬＭＦ空压机基本结构与工作原理　李海军　摘　刘原英　要　（东方地球物理公司海上勘探事业部。天津３００２８０）　李海军，刘原英．ＬＭＦ空压机基本结构与工作原理．物探装备，２００６，１６（４）：３０８￣３１３，３１６　ＬＭＦ空压机具有工作可靠、故障率低、自动化控制程度高、适合海上作业等特点。文中介绍了空压机的有关　技术参数和基本结构、各子系统工作循环，以便提高工作人员对空压机的操作水平。　关键词　空压机　润滑系统　冷却系统　ＡＢＳＴＲＡＣＴ　ｕＨａｉｉ叽ａｎｄＬｌｕＹｍｎ３４ｎ￣Ｂａｓｉｃ　ｓｔｒｕｅｔｎｒｅ　ａｎｄｗｏｒｋｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆＬＭＦ　ａｉｒ∞啪ｐｌ黼．ＥＧＰ，２００６，１６（４）：３０８￣３１３，３１６　ＬＭＦ　ａｉｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ｉｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｗｏｒｋ，ｌｏｗｅｒ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｒａｔｅ，ｈｉｇｈｅｒ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｌｅｖｅｌ　ａｎｄ　ｏｆ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｍａｒｉｎｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｂａｓｉｃ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｗｏｒｋ　ｃｙｃｌｅ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ａｉｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｉｍ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｗｏｒｋｅｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ａｉｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｏｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　引言　塞式，ＬＭＦ　２０／１３８—１７５Ｄ型空压机为一级螺杆式　加３级活塞式。本文以ＬＭＦ　２０／１３８—１７５Ｄ型空　ＬＭＦ公司是奥地利著名的活塞式高压空气压　缩机制造商，主要生产空气、天然气、化学和工业气　压机为例，介绍ＬＭＦ空压机的结构和工作流程。　ＬＭＦ　２０／１３８—１７５Ｄ型空压机结构　体压缩机。该公司生产的空压机的功率在２０～　３０００　ｋＷ（３０～４０８０　ｈｐ），工作压力可达到５００　ｂａｒ　空压机由安装在公用底座上的柴油发动机、螺　（７２５０　ｐｓｉ）。其中，海上型空压机以其工作可靠、故　杆压缩机和活塞式压缩机组成。主要包括冷却系　统、控制系统、润滑系统和动力传动系统，如图１所　示。所有设备安装在隔热、隔音的集装箱中（专ｆ－ｊ设　计的重载型焊接结构）。　障率低、自动化程度高、适合海上工作而著称。　海上事业部１９９４年和１９９５年共引进ＬＭＦ　ＶＨＧＤ５６２４Ｗ３５型空压机４台，２０００年引进ＬＭＦ　３１／１３８—２０７Ｄ型１台，２００５年引进３１／１３８—２０７Ｄ　型３台，ＬＭＦ　２０／Ｉ３８—１７５Ｄ型２台，这些占东方地　球物理公司气枪震源用空压机的９Ｏ　以上。　１．Ｌ　２０／１３８—１７５Ｄ型空压机的主技术参数　型号　ＬＭＦ　２０／ｌ３８—１７５Ｄ　级数　压缩介质　进气压力进气温度范围　３　空气　０．１０１３　ＭＰａ　一２０～＋５０℃　ＬＭＦ空压机运行可靠，大修运行时间为５０００　ｈ。　安装在海豹二号、海豹三号的ＶＨＧＤ５６２４Ｗ３５型空　压机累积运行时间均已超过５０００　ｈ，工作中时有故　障发生，这就要求我们相关的技术人员和操作人员　ＦＡＤ（进气状态下）２Ｏ　ｍ。／ｍｉｎ（７０７　ｅｌｍ）　掌握空压机的结构、工作原理，从而有力地保障设备　的正常运转。　ＬＭＦ　ＶＨＧＤ５６２４Ｗ３５型空压机为５级活塞　式，３１／１３８—２０７Ｄ型空压机为一级螺杆式加４级活　主驱动机转速　功耗　１０００￣１８００　ｒ／ｍｉｎ（自动控制）　３１６　ｋＷ　工作电压　控制电压　３×３８０Ｖ／４４０Ｖ　交流２２０Ｖ／直流２４Ｖ　＊李海军，男，１９６８年出生。１９９０年毕业于大港油田职工大学，工程师，多年从事物探海上装备维修、管理　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１６卷第４期　李海军等：ＬＭＦ空压机基本结构与工作原理　图１　ＬＭＦ　２Ｏ／１３８—１７５Ｄ型空压机的结构图　１一螺杆压缩机Ｉ２一柴油发动机｜３－联轴器　４一联轴器Ｉ５－－连接盘Ｉ６－－压缩机飞轮　频率　５０／６０Ｈｚ　（带消声器）　最大工作压力　排气量ＦＡＤ　润滑油量　ｌ＿４９ＭＰａ　２０．９　ｒｎ。／ｍｉｎ（±３　）　最小１１０Ｌ／最大１６０Ｌ　集装箱（长×宽×高）　６０６０×２４４０×２５９１（ｍｍ）　重量　毛重１４５８０ｋｇ　功耗（排气压力１．５ＭＰａ）１６６ｋＷ（±５　）　注油泵排量　重量　净重１４１００ｋｇ　允许的运行环境温度允许的机组倾斜度　２．监视和控制设备　最大３９５　Ｌ／ｒａｉｎ　￣－．２７００　ｋｇ　０～＋４０℃　长度方向１５。／１５。　对角线方向２０。／２０。　在油气分离罐上安装了用于预热螺杆压缩机机　油的预热器和液面显示器。　４．活塞式压缩机　监视和控制设备用于每一级压缩、润滑油、冷却　水和柴油机的温度计和压力表的监视和控制。　压缩机的每一级设有安全阀、温度传感器／开　关、压力开关、液位计和流量开关以及用于监视转速　活塞式增压压缩机由两列有十字头导向，Ｖ型布　置曲轴箱上的活塞气缸完成２～４级压缩的高压空气　压缩系统组成。活塞式压缩机的技术参数如下：　型号　级数　ＢＴ４—４２８Ｌ／Ｗ１４／１７　２　的开关。故障状况下自动停机。在报警和停机时发　出声音提示。　３．螺杆压缩机　气缸数　行程　转速　进气最大压力　排气量ＦＡＤ　ＳＩＧＭＡ　３Ｇ　４　９０　ｍｍ　１８００　ｒ／ｍｉｎ　１．４９　ＭＰａ　２０　ｒｎ。／ｒａｉｎ　１５０ｋＷ　非对称截面的一级压缩喷油螺杆压缩机通过弹　性联轴器与柴油机飞轮联接。螺杆压缩机技术参数　如下：　型号　最大功耗　级数　１　压缩机的缸径及工作压力见表１所示。　裹１压缩机缸径及工作压力关系表　名义转速　凸转子转速　齿轮传动比　进气压力最高进气温度　最高排气压力　１８００　ｒ／ｍｉｎ　２３６０　ｒ／ｍｉｎ　ｉ—１．３１５　０．１０１３　ＭＰａ　４５℃　１．５ＭＰａ　３　级　缸径　工作压力　（误差士１Ｏ　）　４／４．７　ＭＰａ　５８０／６８０　ｐｓｉ　１３．８／１７．５　ＭＰａ　２０００／２５００　ｐｓｉ　（ｒａｍ）　２　２×小８５　２×＋５０　维普资讯 http://www.cqvip.com 物　探　摹　奋　曲柄和缸筒由曲轴驱动的齿轮泵润滑，曲轴箱机　油容量为５８－－６８　Ｌ，机油压力２～５　ｂａｒ（２９－－７２．５　ｐｓｉ），　机油液面由玻璃显示窗观察，机油温度由机油节温　器和机油温度调节阀控制。　５．柴油机　柴油机型号及主要技术参数如下：　制造商　卡特彼勒　型号　３４１２，带废气涡轮增压和　经过闭式水冷却系统冷　却的空气吸人装置　运行原理　燃油喷射和循环水冷的４　冲程柴油机　设计　船舶动力用　气缸数　１２缸Ｖ型　缸径　１３７ｍｍ　冲程　ｌ５２ｍｍ　活塞排量　２７　Ｉ　名义转速　１０００￣１８００　ｒ／ｍｉｎ（根据排　量自动控制转速）　额定功率　３７５　ｋＷ（连续运转的ＩＳ０　标准功率）　旋向　逆时针（从飞轮尾部观察）　循环冷却水量　≈８Ｏ　Ｌ　重量　≈２４５８ｋｇ　发动机控制系统　液压／机械　６．动力传动系统　（１）安装在螺杆压缩机和柴油机之间的柔性联轴　器，型号为Ｎ－－ＥＵＰＥＸ　Ｄ一２５Ｏ，２个，缸径为５５ＩＴｌｎｌ。　（２）安装在柴油机和活塞式压缩机之间的柔性联　轴器，型号为ＥＬＰＥＸ　ＥＦＧ　３２Ｏ一１，２个，缸径为８５ＩＴｌｎｌ。　７．冷却系统　有两个闭式水冷却循环系统。一个用于由冷却　水泵供水的活塞式压缩机油冷却器和压缩空气冷却　器，而另一个用于柴油机。活塞式压缩机冷却系统　技术参数如下：　循环中的冷却液量≈２６０Ｌ　冷却水泵：　型号　ＩＣＢ　８Ｏ一５Ｏ一１６０，Ｓ１ＮＬ２—７５２　２０／５ｍ扬程流量４０／４８　ｍ。／ｈ　电机：　型号　Ｍ２ＡＡ　１３２ＳＢ３ＧＡＡ　额定功率　７．５／８．６　ｋＷ　转速　２８５５，３４５５　ｒ／ｍｉｎ　电压　３８０／４４０Ｖ　频率　５０／６０Ｈｚ　电机保护等级　ＩＰ　５５　电机功率因数０．９　重量　≈４２　ｋｇ　监视装置　流量开关ＣＲＥ一０２５ＨＭＳ　空压机的工作原理　１．高压空气工作循环　高压空气工作循环如图２所示，空气从空气滤　清器（１２）吸入，（ＤＰＩ一１３为一个滤清器脏度显示　器）经过单向截止阀（１４），进入螺杆压缩机的进气　口，达到１４　ｂａｒ压力的压缩空气和机油混合物从出　口排出，通过管道流向油气分离罐。该管道上安装　了温度表、温度感应塞、温度开关和温度传感器。温　度超过１２０℃时，温度开关将通知主控机箱停机。　温度传感器根据出口温度通过一个电驱节流阀控制　螺杆压缩机机油散热器冷却介质的流量。　图２螺杆机高压空气工作循环图　流入油气分离罐的油气混合物在罐内进行油气　分离，经罐上端的滤清器进一步油气分离后，流向二　级活塞式压缩机，如图３所示。分离罐安装了自动　控制的预热器，保证罐内的机油温度保持在４５～　１３５℃之间。罐上的机油液面传感器（ＬｌＳ一２２）、差　分压力传感器（ＤＰＩＳ一２６）向主控箱提供警报和停　机信号。气压安全阀（ＳＶ一２３）设定为１６　ｂａｒ。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１　６卷第４期　李海军等：ＬＭＦ空压机基本结构与工作原理　图４所示，经过油气分离的压缩空气通过一个　微压单向节流阀（３５）进入一级热交换器（３８），进入　级冷凝器（３７），经过气水分离的压缩空气流向二　的一电控排湿阀（３３），一级冷凝器上安装有机械自　级活塞式压缩机。在微压单向节流阀前安装有常闭　动排湿阀（３９）和一级电控排湿阀（４１）。　图５所示，进入二级活塞式压缩机的空气经压　缩后达到４０　ｂａｒ，流入二级热交换器（５６）和二级冷　凝器（５７），被压送至三级气缸。二级压缩机的两个　气缸均装有温度传感器，提供超温警报和停车信号，　在两缸之间温差达到ｌ５℃或３０＊（２时提供警报或停　车信号。二级冷凝器上装有排湿电磁阀（６０），按时　打开和切断二级排湿阀（５９）的控制气。二级冷凝器　后装有超压传感器（ＰＴ一６４）和压力表（ＰＩ一６５）。　图３油气分离罐高压空气工作循环图　图４　一级冷凝器高压空气工作循环图　如图６所示，三级活塞式压缩机的三级排湿阀　的流程和二级相同，不再赘述。在三级排湿阀上装　有两个节流阀（８７）和（７９），它们是１３８　ｂａｒ和１７５　ｂａｒ　空压机工作压力的转换阀。若两阀处于开启状态，空　压机的工作压力将维持在１３８ｂａｒ反之，则在２０７ｂａｒ。　渔人阀（１９６）是由电流压感器控制的，可在主控箱上　设定空压机的工作压力。经过单向节流阀（８３）和滤　清器（８４．１）的高压空气流向配气管汇和储气瓶向气　枪供气。　２．空压机的润滑系统　（１）螺杆机润滑系统　如图７所示，空压机启动后，油气分离罐内将具　图５二级冷凝器高压空气工作循环图　备低于１４．９　ｂａｒ的压力，这个压力将分离罐底部的　维普资讯 http://www.cqvip.com 物　探　毒Ｌ　奋　机油压出流向螺杆机机油散热器（１１１）和电动节流　滤清器（１１３），经螺杆机的喷油口（１２０）进入螺杆机，　阀（１１２），电动节流阀根据机油的温度调节通过散热　器的机油流量，通过机油滤清器（１１３．１）和双联机油　润滑螺杆机后，具备一定压力的油气混合物压入油　气分离罐，完成了螺杆机机油润滑循环。　图６　三级冷凝器高压空气工作循环图　图７螺杆机润滑系统循环图　维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ６卷第４期　李海军等：ＬＭＦ空压机基本结构与工作原理　在油气混合物管道上的温度传感器控制电动节　流阀的开启大小，来调节螺杆机的机油温度　在双　联机油滤清器的进出口两端安装有压差显示器和压　差开关（ＤＰＩＳ－－１１５），向主控箱体提供警报和停机　信号。双联滤清器后面的管道上安装有温度表（ＴＩ　１１９）、压力表（ＰＩ一１１８）、压力传感器（ＰＴ一１１７），　（２）活塞机润滑系统　如图８所示，由电机驱动的齿轮机油泵（１６４）经　向主控箱体提供警报和停车信号。　机油吸油滤清器（１６３）将机油自活塞压缩机机油底　图８活塞机润滑系统循环图　、　：Ｉｌ　ＩＩ　／ＤＩ１Ｎ０２．／６Ｐ３Ｎ０　Ｉ６　固一　８０ｍ３１ｈ　　ｃ１一　－ｌ　一＼二　＊　．　圆　ｔ、　，１　ｌＩ　ＩＩ　　ＩＮ１０２０６　３３　６　Ｉ．　§．回　ａｗ日Ｉｅｒ　＜　’　囫（杰）　囤　７　二／　、　绯ｌｋＷ　眦　“　ＤＮＩＯ０１５０　④㈣　囤　４０ｍ￣／ｈ¨｛　ＤＮ１００／ＰＮ１０　、］　＝［　ＤＮ　盘　　Ｉｋｏ６ｂ一。　．囤　　ｏ№Ｉ　３一　·，ｋｗ　Ｊ　＼Ｌ　０一ｔ２ｏ￣ｃｊ　图９循环图——海水／淡水热交换器部分　（下转第３１６页）　维普资讯 http://www.cqvip.com 物　探　蓑　奋　４．井架起升前，要保证液压千斤腿稳固地与地　９．如果使用潜孔锤震击钻井，每２０ｈ要清洁一　次发动机空气滤芯。或视情况及时更换。　面接触。起升后，要锁固井架。　５．使用泥浆泵前首先要灌泵。灌泵时，要求旋　转“泥浆泵流量调节钮”，将流量调到最低；灌泵结束　后，再调节到工作流量。　６．发生紧急情况时，可以按动操作台上的红色　紧急停机按钮。　ｌＯ．每班工作后，要用清水清洗泥浆泵。　１１．使用外接空气压缩机时，建议使用快速接　头连接高压空气管线与动力头鹅颈管，并且使用安　全防脱链。　ｌ２．长距离搬迁必须使用专用拖车运载。　参　考　文　献　１　法国ＥＭＣＩ　ＬＴＤ公司．Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｍａｎｕａ１．２００５　７．钻机上配备有专用的直通液压油箱的手动　加油泵，可以实现从液压油容器到油箱的密闭加油　８．根据厂家要求，钻机在首次工作５０　ｈ后，要　更换一次液压油滤清器；之后，钻机每工作２００　ｈ，更　换一次液压滤清器。　收稿日期：２００６—０３—１８　（上接第３１３页）　压出，流入机油散热器（１７０）和节温器（ＴＣＶ一　器后流回膨胀箱。另一路冷却活塞空压机机油热交　换器、一级压缩空气热交换器、二级压缩空气热交换　１６９），节温器根据机油温度自动调节经过散热器的　机油流量。管路上并联了一个溢流阀，当机油压力　超过４．５　ｂａｒ时，机油经溢流阀流回油箱底壳。经过　器和三级压缩空气热交换器后流回空压机膨胀水箱。　柴油机的淡水循环是由柴油机带水泵驱动，经　节温器冷却柴油机的。　结束语　机油滤清器（１７１）后分成两路。一路进入曲轴箱体，　润滑曲轴连杆机构。一路流向缸筒，润滑活塞、缸筒　和十字轴。两路润滑油自由落入机油箱底，完成了　活塞机的润滑流程。在活塞压缩机的润滑通道上装　有机油温度表、机油压力表和机油压力传感器，当系　统压力低于２．５　ｂａｒ时报警，低于１．５　ｂａｒ时停车。　３．空压机的冷却系统　对于气枪震源系统来说，空压机是它的主要组　成设备，空压机的运行工作状态直接影响着施工项　目的正常运行。掌握空压机的结构和工作原理只是　操作好空压机的初步工作，在今后的工作中我们要　分析和整理空压机的维护和故障排除，使之能够更　好地服务于项目施工。　参　考　文　献　１　ＬＭＦ公司．Ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｄｉｅｓｅｌ　ｄｒｉｖｅｎ　ｃｏｍ—　ｐｏｕｎｄ　Ｕｎｉｔｓ．２００４　如图９所示，通过一个１ｌ　ｋＷ的电动离心水泵　（１５８）形成海水循环，在双联海水／淡水热交换器　（１５６）中完成整个系统的热交换。双联海水／淡水热　交换器有两路独立的淡水循环，一路用于空压机冷　却循环，一路用于柴油发动机冷却循环。　２　ＬＭＦ公司．Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍａｎｕａｌ　ｏｆ　２Ｏ／１３８—２０７Ｄ．２００４　收稿日期：２００６—０３—１３　空压机淡水循环由一个７．５　ｋＷ的电动离心水　泵（１４８）驱动，淡水从空压机冷却系统膨胀水箱　（１４３）经水泵压入空压机。一路冷却螺杆机热交换