压缩机技术
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2023年3月18日发(作者：服务宗旨)第一章压缩机
第一节压缩机概述：
一、定义：压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械。
二、主要用途：
1、动力压缩机：
（1）压缩气体驱动各种风动机械，如：气动扳手、风镐。
（2）控制仪表和自动化装置。
（3）交通方面：汽车门的启动。
（4）食品和医药工业中用高压气体搅拌浆液。
（5）1、纺织业中，如喷气织机。2、气体输送用压缩机（1）管道输送—为了
克服气体在管道中流动过程中，管道对气体产生的阻力。（2）瓶装输送—
缩小气体的体积,使有限的容积输送较多的气体。3、制冷和气体分离用压
缩机如氟利昂制冷、空气分离。4、石油、化工用压缩机（1）用气体的合
成和聚合，如氨的合成。（2）润滑油的加氢精制。
三、压缩机分类
（1）按作用原理分：容积式和速溶式（透平式）
（2）按压送的介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机、氢气压缩机
等
（3）按排气压力分类：低压（0.3-1.0mpa）中压（1.0-10mpa）高压（10-100mpa）
超高压（＞100mpa）
（4）按结构型式分类：压缩机——容积式、速溶式。容积式——回转式（包括
螺杆式、滑片式、罗茨式）、往复式（包括活塞式、隔膜式）速度式——
离心式、轴流式、喷射式、混流式。
第二节压缩机著名厂家
一、国外著名的压缩机企业有以下几家：
（1）、日本有起家：日立（Hitachi）、三井、三菱、（Mitsubishi）、川崎、石川岛
(IHI)、荏原（EBRARA，包括美国埃利奥特ELLIOTT）和神钢（kobeico）；
（2）、美国有五家：德莱赛兰（DRESSER-RAND）、英格索兰（Ingerso11-rand）、
库柏（Cooper）、通用电气动力部（原来的意大利新比隆NuovoPignone公司）
和美国A-C压缩机公司;
(3)、德国有二家：西门子工业（原来的德马格-德里瓦）、盖哈哈-波尔西克
（GHH-BORSIG）；
（4）、瑞士有一家：苏尔寿（SULZER）；
（5）、瑞典有一家：阿特拉斯（ATLAS-COPCO）；
（6）韩国有一家:三星动力。
1、国外压缩机企业简历：
美国英格索兰公司是一家在全球五百家，最大工业企业中名列前茅的跨国公司，
建立与1871年，至今已经有129年的历史。/
瑞士苏尔寿公司：是世界著名跨国工业集团，创建与1834年，已有一百多年的
历史。
2、在选型是注意：
（1）、使用进口设备，注意电控、仪控、机械备件等方面的配置，同时注意国内
厂家可替代的备件，维修时费用可以降低。
（2）、使用空气作介质时，应同时考虑机前过滤器的选型：灰尘进入机组，易使
振动升高，发生的故障率较高。使用洁净介质时，发生故障率相对较少。
（3）、从使用的角度来看，国外的压缩机真正能够“洋为中用”才是重要的。
二、国内著名的压缩机企业
沈阳气体压缩机股份有限公司：http//
杭州杭氧股份有限公司：http///[br]
第二章离心式压缩机
第一节离心式压缩机概述
离心式压缩机时产生压力的机械，是透平压缩机的一种，透平时音译
“TURBINE”,即旋转的叶轮。在全低压空分装置中，离心压缩机得到广泛应用，
逐渐出现了离心压缩机取代活塞压缩机的趋势。
一、定义：指气体在压缩机中的运动时沿垂直于压缩机轴的径向进行的。
二、工作原理：
是具有叶片的工作轮在压缩机的轴上旋转，进入工作轮的气体被叶轮带着旋
转，增加了动能（速度）和静压头（压力），然后出工作轮进入扩压器内，在扩
压器中气体的速度转变为压力，进一步提高压力，经过压缩的气体再经弯道和回
流器进入下一级叶轮进一步压缩至所需的压力。打个比方说：一般是由一台原动
机（电机）带动一根轴，轴上装有有4个叶轮，就好像一根轴带了4个电扇，一
个电扇的风传给了第二个电扇，又传给了另一个电扇，最后你感觉到风的力量很
大一样。离心压缩机就是这样通过叶轮把气体的压力提高的。
气体在叶轮中提高压力的原因有两个：一个是气体在叶轮叶片下的作用下，
跟着叶轮作高速的旋转，而气体由于受旋转所产生的离心力的作用使气体的压力
升高，其次是叶轮是从里到外逐渐扩大的，气体在叶轮里扩压流动，使气体通过
叶轮后压力得到提高。
三、特点：
离心式压缩机时一种速度式压缩机，与其他压缩机相比较：
优点：（1）排气压力大，排气均匀，气体无脉冲（2）转速高（3）机内不需
要润滑（4）密封效果好，泄露现象少（5）有平坦的性能曲线，操作范围较广（6）
易于实现自动化和大型化（7）易损件少，维修量少，运转周期长。
缺点：（1）操作的适应性差，气体的性质对操作性能有较大的影响。在机组
开车、停车、运行中，负荷变化大（2）气流速度大，流道内的零部件有较大的
摩擦损失（3）有喘振现象，对机器的危害极大、
四、适用范围：大中流量，中低压力的场合。
五、分类（1）按轴的型式分：单轴多级式，一根轴上串联几个叶轮。双轴四级
式，四个叶轮分别悬臂地装在两个小齿轮的两端，在旋转*电机是通过大齿轮驱
动小齿轮（2）按气缸的型式分水平剖分式和垂直剖分式（3）按级间冷却形式分
类：级外冷却，每段压缩后气体输出机外进入冷却器。机内冷却，，冷却器和机
壳铸为一体（4）按压缩介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机。
第二节操作机组
介绍沈鼓空压机、杭氧氧气透平压缩机、瑞士苏尔寿空压机、美国英格索兰压缩
机
下面将以下使用的压缩机为例，结合相关书籍、说明书、规程以及相关论坛、网
站的资料，汇集内容，共同做好这份资料。
（1）沈鼓空压机：DH90-6型空气透平压缩机系单进气、双轴、齿轮式、四级等
温压缩机、设计压力0.52MPa，流量75500NM3/H.低速轴转速7542转/分，高
速轴9090转/分，由一台电压10000伏，功率7400KW的同步电动机拖动，为空
分提供原料气源。
（2）杭氧氧气透平压缩机：3TYS89+2TYS60型氧气透平压缩机系双缸，10
级，水平剖分型式。设计压力2.9MPa，流量16000NM3/H，配置了一台功率
3400kw的异步感应电动机。2TYS100+2TYS76型氧气透平压缩机系双缸，8级，
设计压力2.9MPa，流量23500NM3/H。
（3）瑞士苏尔寿空压机单进气、齿轮式、等温压缩，设计压力0.52MPa，流
量120000NM/M3；为空分提供原料气源。
（4）美国英格索兰压缩机：4C90M×4N2型氮气透平压缩机系单进气，四轴离
心式压缩机，设计压力在生产上主要向炼钢压送氮气。另外为空分设备液体工况
提供原料气源，以及作各氧透机组的密封气。2CLL35M×3N2型氮气透平压缩机
习单进气，三轴离心式压缩机，设计压力2.3MPa，流量5042Nm3/H，在生产上
主要向炼钢压送氮气。木器另两种英格索兰压缩机型号不详，只是流量有所增大
变化。
（5）15000Nm3/h～20000Nm3/h空分装置配套。
第三节空气透平压缩机情况介绍
一、制造商
15000Nm3/h——20000Nm/h空分装置配套空气透平压缩机制造商有：
a、瑞士MAN-turbo公司（苏尔寿）
b、德国ATLASCOPCO公司
c、美国COOPER公司
二、技术评价
（1）瑞士MANy-turbo公司（苏寿尔）使世界上著名的压缩机制造商，德国ATLAS
COPCO公司、美国COOPER公司相对于前一家公司要逊色一些，但他们均具有
设计、制造此类空压机的实力。从技术上看，各制造商均有自己的特点，德国
ATLASCOPCO公司、美国COOPER公司两家均采用齿轮式多轴三段压缩，而瑞士
MANy-Turbo公司则采用单轴四级压缩。
（2）、齿轮式多轴压缩机与单轴压缩机两种方案的比较：
a）齿轮式多轴压缩机由主电机通过联轴器直接驱动大齿轮再由大齿轮带动两
根小齿轮上分别有二个或一个叶轮，由于两根小齿轮的转速不同，可以实现叶轮
与转速的良好匹配且单级压缩机比可以比较高；单级压缩机由主电机经齿轮箱驱
动压缩机主轴，在主轴上安装四只同方向的各级叶轮。这种结构前面段叶轮的线
速度高，后面段线速度低，因而导致每级压缩机比要小一些。这就是单级压缩机
采用四级压缩而齿轮多式压缩机只需要三级的原因。
b）齿轮式多轴压缩机一根小轴上最多带两个叶轮，轴向长短，有利于机器布
置及转子，临界转速的提高。另外小轴上的两级叶轮属背靠背形式，转子的轴向
力能部分抵消。单轴压缩机各级叶轮均朝一个方向，各叶轮的轴向力能互相叠加，
轴向力很大，只能靠加平衡盘来平衡轴向力，且对止推轴承要求很高。
c）MAN-Turbo单轴压缩机采用内置式气体冷却器，结构紧凑，由于冷却器布
置在转子的两侧，具有吸音的作用，同时单轴压缩机叶轮线速度较小，因此整机
噪音较小。由于单级压缩机比小且级间有三个中冷，气体出口温度较低。但与齿
轮式多轴压缩机相比，单轴压缩机耗水量增加不少。
d）多轴齿轮式压缩机叶轮与主轴的连接，德国ATLASCOPCO公司采用端
面齿（HIRTH）联接，这种结构的特点时紧固力大，叶轮可拆卸，重复拆卸对转
子的动平衡几乎无影响;美国COOPER公司叶轮与主轴采用热套型式，属不可拆
结构。这一点对今后的转子维修很不利。MAN-Turbo公司单轴压缩机由于在一
根主轴下上布置四只叶轮，均采用热套，也属不可拆卸结构。
e）从制造要求看，齿轮式多轴压缩机对齿轮的加工精度要求高。如果叶轮与
主轴采用HIRTH联接，则HIRTH的加工精度也有很高的要求。
（3）、从德国ATLASCOPCO公司和美国COOPER两家齿轮式压缩机来看，特
别是美国COOPER公司生产的压缩机叶轮采用半开式叶轮，机组效率要低一些。
而且此机型美国COOPER公司来说属于非常大的型号，业绩不多。
综上所述，三家制造商从技术上来说，MAN-Turbo公司在空气透平压缩机方面
是世界第一流的，技术成熟、运行稳定、质量可靠、业绩众多，是此类机型的主
导产品，特别是MAN-Turbo公司的单轴空气透平压缩机等温效率高，轴功率低，
噪音低，深的用户的欢迎。德国ATLASCOPCO公司、美国COOPER齿轮式
压缩机结构相对简单，效率要低一些，轴功率要高一些。但德国ATLASCOPCO
公司和美国COOPER公司相比，德国ATLASCOPCO公司采用闭叶式叶轮和
端面齿（HIRTH）联接，技术和质量均比美国COOPER公司要好。
（6）、空气透平压缩机的技术比较及选择；
空气透平压缩机作为空气重要部机，其可靠性及能否达到高效、稳定运行，直接
关系到空气装置正常生产。因此，空气透平压缩机选择原则是在满足长期稳定运
行的前提下，尽量使用效率高、调节性能好的设备。
一、大型空压机组的型式：
目前中大型空压机主要型式有：1、多轴齿轮式多级离心式压缩机;
2、单轴多级离心式压缩机。
多轴压缩机特点；
1、效率高；每级叶轮与转速匹配较好：
2、调节范围大；
3、单击压力比大；
4、噪音较高；
5、结构紧凑。
单轴压缩机特点：
1、机组运行平稳可靠；
2、单级压比较小，级数较多；
3、级数较多意味着需更多次的中间冷却；
4、更接进等气压缩；
5、噪声小；
二、国内大型压缩机情况
目前，国内大型空压机（15000Nm3/h以上）基本采用进口，
主要原因：
1、沈鼓配15000Nm3/h空分的齿轮式压缩机在各个用户现场由于振动在而引起的
事故，并且至今仍未有大的改进，杭氧的齿轮式压缩机最大只能配到1800Nm3/h
空分，再大就没有做过，业绩较小；
2、国内压缩机等汽效率较低，等汽效率约为66～70%，而国外压缩机效率为78～
81%，能耗相差较大；
3、可性方面，进口设备要远优于国产。
三、国外大型压缩机生产厂家
目前，空分配套的大型空压机多选用进口产品，注意生产厂家有：1、德国siemens
公司；2、Manturbo公司；3、德国Atlas公司；4、美国Cooper公司，这四家
公司均能生产齿轮式多轴压缩机，Man-turbo公司还生产单轴压缩机。Siemens
和Man-turbo的生产大型压缩机为主（主要配20000Nm3/h以上空分），Atlas和
Cooper主要配10000～20000Nm3/h以上空分。这几家国外公司在技术势力和品牌
上有一定的差别，但价格上也相关较大，因此，在最终选择供应商时，可根据技
术、商务等方面进行多方比较，根据性能价格比后最终确定。
第三章离心压缩机的基本原理
第一节离心压缩机的工作原理分析
一、常用名词解释：（1）级：每一级叶轮和与之相应配合的固定元件（如扩
压器等）构成一个基本的单元，较一个级。如:杭氧2TYS100+2TYS76氧气透平
压缩机高低压气缸共有八个叶轮，就较八级。（2）段：以中间冷却器隔开级的单
元，叫段。这样以冷却器的多少可以将压缩机分成很多段。一段可以包括很多级，
也可以仅有一个级。（3）标态：0℃,1标准大气压。(4)进气状态:一般指进口处气
体当时的温度、压力。（5）重量流量：一秒时间内流过气体的重量。（6）容积流
量:一秒时间内流过气体的体积。（7）表压（G）：以当地大气为基准所计量的压
强。（9）真空度：与当地大气负差值。（10）压比:出口压力与进口压力的比值。
二、压缩机级中的气体流动叶轮被驱动机拖动而旋转，气体进入叶轮后，对气体
作功。那么气体既随叶轮转动，又在叶轮槽中流动。反应处气体的压力上升，温
度上升，比容下降。叶轮转动（理解“转动”）的速度即气体的圆周速度，在不
同的半径上有不同的数值，叶轮出口处的圆周速度最大。气体在叶轮槽道内相对
叶轮的流动（理解“流动”）速度为相对速度。因叶片槽道截面积从进口到出口
逐渐增大，因此相对速度逐渐减少。气体的实际速度是圆周速度与相对速度的合
成，又称之为绝对速度。
三、级内气体流动的能量损失分析
（一）、能的定义：度量物质运动的一种物质量，一般解释为物质作功的能力。
能的基本类型有势能、动能、热能、电能、磁能、光能、化学能、原子能等。一
种能可以转化为另一种能。能的单位和功的单位相同。能也叫能量。
（二）、级内气体流动的能量损失分析
压缩机实际运行中，通过叶轮向气体传递能量，即叶轮通过叶片对气体作功消耗
的功和功率外，还存在着叶轮的轮盘、轮盖的外侧面及轮缘与周围气体的摩擦产
生的轮阻损失，还存在着工作轮出口气体通过轮盖气封漏回到工作轮进口低压低
压端的漏气损失。都要消耗功。这些损失在级内都是不可避免的，只有在设计中
精心选择参数，在制造中按要求加工，在操作中精心操作时其尽量达到设计工况，
来减少这些损失。另外，还存在流动损失和动能损失以及在级内在非工况时产生
冲击损失。冲击损失增大将引起压缩机效率很快降低。还有高压轴端，如果密封
不好，向外界漏气，引起压出的有用流量减少。故此，我们有必要研究这些损失
的原因，以便在设计、安装、操作中尽量减少损失，维持压缩机在高效率区域运
行，节能省耗。
1、流动损失
定义：就是气流在叶轮内和级的固定元件中流动时的能量损失。产生的原因:
主要由于气体有粘性，在流动中引起摩擦损失，这些损失又变成热量使气体温度
升高，在流动中产生漩涡，加剧摩擦损耗和流动能量损失，因漩涡的产生就要消
耗能量；在工作轮中还有轴向涡流等第二次流动产生，引起流量损失。在叶轮出
口由于出口叶片厚度影响产生尾迹损失。弯道和回流器的摩擦阻力和局部阻力损
失等。
2、冲击损失
定义：是一种在非设计工况下产生的流动损失。叶轮进口叶片安装角β1A（实
际）一般时按照设计气流的进口角β1（设计）来决定的。一般是β1=β1A,此时
进气为无冲击进气。但是当工况发生偏离设计工况时，气流进口角β1大于或小
于β1A将发生气流冲击叶片的现象。习惯把叶轮进口叶片安装角β1A（实际）
与设计气流的进口角β1（设计）之差叫做冲击角，简称冲角。用i表示。β1A<
β1，iβ1，i>0,叫正冲角。在正负冲角的情况下，都将出
现气流与叶片表面的脱离，形成漩涡区，是能量损失。冲击损失的增加与流量偏
离设计流量的绝对值的平方成正比。
3、轮阻损失
叶轮的不工作面与机壳之间的空间，是充满气体的，叶轮旋转时，由于气体有
粘性，也会产生摩擦损失。又由于旋转的叶轮产生离心力，靠轮的一边气体向上
流，靠壳的一边气体向下流，形成涡流，引起损失。轮阻损失的计算，有实验公
式，有兴趣壳查书籍。
4、漏气损失：
包括内漏和外漏。内漏气是指泄露的气体又漏回到压缩气体中。包括两种情况：
一种是从叶轮出口的气体从叶轮与机壳的空间漏回到进口。另一种是单轴的离心
压缩机，由于轴和机壳之间也有间隙，气体从高压的一边经过间隙流入低压一边。
外漏是指压缩气体通过轴与机壳密封处间隙或机体的间隙直接漏到大气中。漏气
损失是一个不可忽视的问题，我们在维修、操作中应特别注意，有些空压机出现
气量打不到设计值就是内漏和外漏引起的。
第四章离心压缩机的基本结构
第一节、离心压缩机系统组成
众所周知，整套离心压缩机组是由电气、机械、润滑、冷却、控制等部分组成
的一个系统。虽然由于输送的介质、压力和输气量的不同，而有许多种规格、型
式和结构，但组成的基本元件大致是相同的，主要由转子、定子、和辅助设备等
部件组成。
第二节、主机部件
一、离心压缩机的转子
转子是离心压缩机的关键部件，它高速旋转。转子是由叶轮、主轴、平衡盘。推
力盘等部件组成。
叶轮
叶轮也叫工作轮，是离心是压缩机的一个重要部件，气体在工作路轮中里流动，
其压力、流速都增加，同时气体的温度也升高。叶轮是离心式压缩机对气体作工
的唯一元件。
1.在结构上，叶轮典型的有三种型式：
（1）闭式叶轮：有轮盘、轮盖、叶片三部分组成。
（2）半开式叶轮：无轮盖、只有轮盘、叶片。
（3）双面进气式叶轮:两套轮盖、两套叶片，共用一个轮盘。
2.叶轮结构以叶片的弯曲形式来分：
（1）前弯叶片式叶轮：叶片弯曲方向与叶轮的旋转方向相同。叶片出口角﹥
90°.
（2）后弯叶片式叶轮：叶片弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，叶片出口角﹥
90°.
（3）径向叶片式叶轮：叶片出口方向与叶轮的半径方向一致，叶轮出口角＝
90°我们使用的英格索兰压缩机的叶轮就是半开式后弯型结构。
主轴：主轴的作用就是支撑安装其上的旋转零部件（叶轮、平衡盘等）及传递
扭矩。再设计轴确定尺寸时，不仅考虑轴的强度问题，而且要仔细计算轴的临
界转速。所谓的临界转速就是轴的转速等于轴的固有频率时的转速。
平衡盘推力盘
在多级离心机压缩机中，由于每级叶轮两侧的气体作用力不一致，就会使转子受
到一个指向低压端的合力，这个合力，我们称为轴向力。轴向力对于压缩机的正
常运转是不利的，他使转子向一段窜动，甚至使转子与机壳相碰，发生事故。因
此应设法平衡它，平衡盘就是利用它的两侧气体压力差来平衡向力的零件。热套
在主轴上，通常平衡盘只平衡一部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承来承受。
推力盘是固定在主轴上的止推轴承的一部分，它的作用就是将转子剩余的轴向力
通过油膜作用在止推轴承上，同时还确定了转子与固定元件的位置。
二、离心压缩机的定子；定子是压缩机的固定元件，由扩压器、弯道、回流器、
蜗壳及机壳组成。
扩压器一般分为：无叶扩压器、叶片扩压器、直臂式扩压器。
弯道：其作用使气流转弯进入回流器，气流在转弯时略有加速。
回流器：其作用使气流按所方向均匀的进入下一级。
蜗壳：其主要作用是把扩压器后面或叶轮后面的气体汇集起来，并把它们引出压
缩机，流向输送管道或者气体冷却器，此外，在汇集气体过程中，大多数情况下，
由于蜗壳外径逐渐增大和流通面积的逐渐最大，也起到一定的降速扩压作用。
轴承：
（1）、支撑轴承：用于支撑转子其高速旋转。
（2）、止推轴承：作用是承受剩余的轴向力。
第三节辅助设备
（一）离心压缩机传动系统空分装置中采用的离心压缩机由于转速高，一般采用
电动机通过齿轮增速箱来拖动。对于齿轮的材质要求相当高，一般采用优质合金
钢，并经渗碳处理，以提高硬度，同时要求提高加工精度，在出厂前，并经严格
的静、动平衡试验。平衡：包括静平衡、动平衡两种。
1.静平衡：是检查转子重心是否通过旋转轴中心。如果二者重合，它能在任意位
置保持平衡；不重和，它会产生旋转，只有在某一个位置时才能静止不动。通过
静平衡实验，找出不平衡质量，可以在其对称部位上刮掉相应的质量，以保持静
平衡。
2.动平衡：经过静平衡试验的转子，在旋转中仍可能产生不平衡。因为每个零件
的不平衡质量不是在一个平面内。当转子旋转时，他们会产生一个力矩，使轴线
发生挠曲，从而产生振动，因此，转子还需要做动平衡试验。动平衡试验就是在
动平衡机上使转子高速旋转，检查其不平衡情况，并设法消除其不平衡力矩的影
响。
（二）离心压缩机的冷却系统
一、冷却的方式主要有风冷、水冷。
二、冷却的主要方面主电机、压缩后的气体、润滑油。
1、冷却主电机：主要为了防止电机过度升温、烧损。通常采用的冷却方式有风
冷、水冷。有的大型电机兼而有之。
2、冷却压缩后的气体：主要为了降低各级压缩后气体的温度，减少功率消耗。
通常设置水冷却器。在一台机组上设有多个冷却器，有的一级一个，有的一级两
个，这样根据冷却器的多少，又可以把压缩机分成几个段。
冷却器内介质流动情况：（1）冷却器管程走气，壳程走水；如：英格索氮压机、
杭氧氧透就是这样，同时可以减少噪音。（2）冷却器管程走水，壳程走气。
3、冷却润滑油：
压缩机的油站设有油冷却器。降低油温和在一定范围内调节油温。
离心式压缩机组润滑系统（内部论坛已发过）
第四节安全保护系统
为了保证压缩机的安全稳定运行，必须设置一个完整的安全保护系统。温度
保护系统观察、控制压缩机各缸、各段间的气体温度、冷却系统温度、润滑系统
温度、主电机定子温度以及各轴承温度，当达到一定得规定值就发出声光讯号报
警和连锁停机。
（一）压力保护系统
观察、控制压缩机各缸、各段间的气体压力、冷却系统压力、润滑系统油压、
当达到一定得规定值就发出P=F（△S）
（二）流量保护系统
观察、控制压缩机冷却系统水流量，当达到一定得规定值就发出声光讯号报警和
连锁停机。
（三）机械保护系统
1.轴向位移保护离心式压缩机产生轴向位移，首先是由于有轴向力的存在。而轴
向力的产生过程如下：在气体通过工作轮后，提高了压力，使工作轮前后承受着
不同的气体压力。由于轮子两侧从外径D2的轮盖密封圈直径Df的轴向力是互相
抵消的，因此，它的轴向力由以下三部分组成：
（1）F1——在轮盘背部从直径Df到轴径密封圈直径df这块面积上所承受的气
体的力。
（2）F2——在工作轮进口部分，从直径Df到d这块面积上所承受的气体压力。
（3）F3——进口气流以一定的速度对轮盘所产生的冲击力。在一定的情况下，
F1>（F2+F3），所以每个叶轮的轴向推力都是有叶轮的轮盘侧指向进口侧（轮盘
侧）。如果所有叶轮同向安装，则总轴向力相当可观。
从机组设计、制造、安装方面为了平衡压缩机轴向力，通常采取了：（1）设置平
衡盘（2）设置止推轴承（3）采用双进气叶轮（4）叶轮背靠背安装。但是在运
行中由于平衡盘等密封件的磨损、间隙增大、轴向力的增加、推力轴承的负荷加
大，或润滑油量的不足，油温的变化等原因，使推力瓦块很快磨损，转子发生窜
动，静动件发生摩擦、碰撞、损坏机器。为此压缩机必须设置向移达到一定规定
值时就能发出声光讯号报警和连锁停机。
常见的轴向位移保护器的类型及工作原理如下；
（1）电磁式：当转子发生轴向窜动时，间隙变动而引起磁组变化，时两侧铁芯
磁极绕组产生不同电势，经继电器传给指示仪表。
（2）电触式：转子窜动时，触动电触点，即发出报警或停车信号。
（3）电涡流式：由传感器、交换器和指示器三部分组成。传感器是一个电感应、
线圈，由于高频信号的激励，产生一高频交变磁场，引起阻抗的变化，导致输出
电压的变化。由变换器完成轴向位移与电压间的转换，通过指示器发出讯号。
（4）液压式：喷嘴与转子凸缘的间隙△S变换时，输出的油压发生变化，由曲
线P=F（△S），得知相应的轴向位移。曲线P=F（△S）由试验测的。
2.机械振动保护：
离心压缩机是高速运转的设备，运行中产生振动是不可避免的。但是振动值
超出规定范围时的危害很大。对设备来说，引起机组静动件之间摩擦、磨损、疲
劳断裂和紧固件的松脱，间接和直接发生事故。对操作人员来说，振动噪音和事
故都会危害健康，故此，压缩机必须设置机械振动保护系统，当振动达到一定规
定值时就会发出声光讯号报警和连锁停机。目前，大型机组普边应用了在线的微
机处理技术，可以通过测量的数据来进行采集、存储、处理、绘图、分析恶化诊
断。为压缩机的运行维护、科学检修、专业管理提供可靠的依据。另外，我们还
针对旋转设备应用手持式测振仪实行动态检测。
3.防喘振保护系统：
离心压缩机时一种高速旋转的叶片式机械，它的特性时在一定的转速下运行，
随着输气量的改变，排气压力、功率消耗和效率也会相应发生变化，当压缩机在
某个转速下运行。压缩机的流量减少到一定程度时，会出现喘振现象，对于离心
式压缩机有着很严重的危害。造成：（1）压缩机性能恶化，工艺参数大幅波动。
（2）对轴承产生冲击。（3）机组静动件碰撞，机器破坏。（4）密封破坏，尤其
是氧气压缩机，严重时大量气体外逸，引起爆炸恶性事故。为此，设置防喘振保
护系统。目前大型压缩机机组都设有手动和自动控制系统。即可自动和手动打开
回流阀或者放空阀。确保压缩机不发生喘振现象。具体各套机组防喘振保护系统
的原理还会在以后章节说明。
4.机前进口过滤器：
相关知识在工业空气的含尘量一般每立方米1-5毫克（《氧气及相关气体规程》
要求不大于每立方米30毫克）。灰尘粒度0.5-100微米，以10000制氧机的加工
空气量计算，每天进入的灰尘就有10公斤之多。空压机如果直接吸入，后果可
想而知。固体杂志颗粒直径大于100微米的在重力作用下会自然降落，小于0.1
微米的不制引起危害，故净除的对象是0.1—100微米的尘粒。显然。粒度越小
越难清除。空气过滤器捕集的对象主要是0.1—10微米的尘粒。净除后空气中含
尘量小于每立方米0.5毫克。对空气过滤器考核的性能指标主要是除尘效率、阻
力、及过滤器的容尘量。除尘效率——过滤器所捕集的尘量占气体带入过滤器总
尘量的百分比。阻力——就是气体通过过滤器的压降。当然随着捕集灰尘的积累，
阻力越来越大。会影响空气量。容尘量——表示过滤器滤料开始工作到需要更换
滤料的时间内，过滤器单位面积所捕集的尘量，这一指标反映了过滤器材料的消
耗，过滤器的制造成本及气体净化的成本。为了防止不洁净介质进入压缩机机组，
造成设备部件磨损、叶轮和气体冷却器污染从而降低效率。同时氧透平组有为了
防止因摩擦导致着火、爆炸重大事故发生。故此设置机前过滤器。我厂DH90-6
型空压机使用了北京科林制造的LDM-650KL低压脉冲袋式空气过滤器，其脉冲
反吹气源压力在0.25Mpa——0.3Mpa。
苏尔寿空压机配备了无锡安活公司制造的自洁式空气过滤器。杭氧透平压缩
机、英格索兰氮压机前安装了国产不锈钢过滤器。（具体参阅单体说明）。
第五章
第一节概述：
离心压缩机机组的系统结构比较复杂，其运行状况决定于机组本身的特性、工艺
管网的配合性能和安装质量等条件外、同时，在生产过程中，操作员主要应作到：
1、严格按照编制的规程精心操作，正确开、停机组，确保安全运行。由于压缩
机组的类型和驱动方式不同、用途不同、开停车的操作方法不同、运行条件也不
完全相同，所以应根据机组的特性、厂家的使用说明书、以及试车的记录情况等
编制出自己的操作规程和维护规程。
2、在生产过程中，加强观察机组各类监测仪表显示的参数并做好记录。并按照
点检标准要求点检。
3、加强设备运行中的维护。
4、配合检修人员作好大、中检修工作。查处设备存在的隐患并及时处理。然后
对其进行总结。
第二节试运行
试车的目的
安装及检修完毕后，必须进行严格试运转，其只要目的：
（1）检查设备各系统的装置是否符合设计要求。
（2）检验和调整机组各部分的运动机构是否达到设计要求。
（3）检验和调整电气，仪表自动控制系统及其配套设备装置的正确性和灵敏性。
（4）检验机组的油冷系统，工艺管路系统及其设备的严密性，并进行吹扫。
（5）检验机组的振动、轴位移、轴温、压力等工艺参数指标及其设备设计、制
造和安装质量进行全面的考核。
另外（6）由于氧气压缩机对安全性的特殊要求，必须进行严格的以氮为介质的
试运转，在试车中应严格把求质量关，对发现的问题应查找原因，积极处理。以
保证在绝对安全可靠的条件下进行氧气试运转。
试用前的准备：
（1）试运人员的组织培训，作好试运方案。
（2）单体试运。
（3）机组安装或检修后机械方面具备试运条件。
（4）工艺管路的吹扫。
（5）油系统的清洗调试。
（6）工艺、电器、仪表系统的检查。
试运中及试运后的检查：
压缩机机组进行试运中试运后，应对机组进行全面的检查、处理，主要包括：
试运中：加强对电机、压缩机运行参数的检查、到现场的检查与检测，能够及时
发现处理，并作好记录。
试运后：根据试车情况。
机械：检查轴承、齿轮接触面、密封、连接对中等情况，检查试车中的异常部位。
仪控：仪控连锁是否灵敏可靠。
电控：对主电机检查。
综合：处理发现的问题。
压缩机组检查后，还要进行再次负荷试车，稳定性试车，试车时间达到规程要求，
经有关人员认定合格，即可填写合格记录，办理交接手续，交付生产。
第三节压缩机操作规程
参阅编制的各压缩机组的相关操作规程。
1.螺杆压缩机操作规程。
一、注意事项
a、使用空气软管，则尺寸要正确，并适合于所采用的工作压力，不要用已擦伤、
损害或者变形的软管，软管端部的连接件和紧固件的型号和尺寸一定要正确，在
崐排除压缩空气时，开口端一定要牢牢的把握主，否则软管将会挥舞伤人，不要
将压缩空气直接对人，使用压缩空气清洁设备时要十分小心，并带上眼罩。
b、不要在有可能吸入易燃或有毒气体的地方操作压缩机。
c、不要在超过铭牌上规定的压力情况下运转，尽可能不要在低与铭牌上规定的
压力情况下运转。
d、运转时必须关闭全部车棚边门。
e、定期检查:(a)安全装置的可靠性。（b）软管的完好程度。（c）有无泄露。（d）
所有电气接头应稳固、良好。
二、初次启动前的准备工作：
a、卸除木屑、垫木与抱箍及支撑。
b、检查接线是否正确。
c、检查电机过载继电器的整定值。
d、检查电气接线是否符合安全规程的要求，绝缘必须接地以防止短路，接电源
开关应设在机组附近。
e、往储气管/油气分离器加油至液面计油位“70”处。
f、接通水路。
g、关闭两个排放阀。
h、接上电源，启动后立即停车，使电机稍微移动一下，检查旋转方向与接筒上
的箭头指示方向是否一致，若不一致，则重新接线。
i、机组启动，在空载运行期间检查油是否泄露后，打开供气阀。
j、逐渐关闭供气阀至压缩机卸荷运行；检查机组是否正常运行在负荷运行期间
注意冷凝液是否能自动排放掉，以检验水气分离器中浮球阀工作是否正常。
k、检查压力调节器卸载和负载压力整定值。
l、停车。
m、开车10分钟，检查油位，液面计的油位应接近“0”位置。
三、启动前
a、检查油位液面计的油位应接近“0”位置，如需加油可按程序加油。
b、关闭水气分离器，气冷却器气排放阀。
四、启动
a、将水路接通。
b、接上电源，启动电机，检查“电源”指示灯是否亮着。
c、按下“启动”按钮，启动后，“启动”指示灯应亮所有其他报警灯应熄灭。
d、检查油有否泄露，启动次数一小时内应不超过10次。
e、打开供气阀。
f、按下“加载”，压缩机开始正常运行、供气。
五、运行要定期进行下列各项检查：
a、储气罐/油气分离器中的油位。如油位过低，应加油至运转时于“0”位置处，
加油时应先停车，卸压后方可旋松加油塞加油。
b、供气温度。
c、水气分离器浮球阀，冷凝液自动排放的情况。
d、排气温度应不超过规定值，检查后应将门关上。
e、压力调节器当压缩机工作压力在上限时应卸载在下限时应负载。
六、停车：
a、关闭供气阀。
b、按下“卸载”按钮，并至少在运行30秒。
c、按下“停车”按钮“运行”信号灯灭，电机停车。
d、打开排放阀，排放水气分离器和气冷却器中冷凝水。
e、排出冷却器中的冷却水。
一、压力调节器的整定卸载压力用共上面的调节螺栓来进行调整，将螺栓顺时针
旋转，卸载压力提高，逆时针旋转卸载压力降低。压差值用其底部的差动旋钮来
进行调整，逆时针旋转，压差值减少，顺时针旋转，压差值增加。最小压差值推
荐为0.06MPa，调整范围为0.06——0.25MPa。
二、空气过滤器吸入空气中的灰尘被阻隔在滤清器中，以避免压缩机被过早的磨
损和油分离器被阻塞，通常在运转1000个小时或者1年后，要更换滤芯，在多
灰尘地区，则更换时间间隔要缩短。滤清器维修时必须停机，为了减少停机时间，
建议换上一个新的或崐已清洁过的备用滤芯。清洁滤芯步骤如下：
a、对着一个平的面轮流轻敲滤芯的两端面，以除去绝大部分重而干的灰尘。
b、用小于0.28MPa的干燥空气沿与吸入空气相反的方向吹，喷嘴与摺叠纸少相
距25毫米，并沿其长度方向上、下吹。
c、如果滤芯上有油脂，则应在溶有无泡沫洗涤剂的温水中冲洗，在此温水中至
少将滤芯浸渍15分钟，并用软管中的干净水淋洗，不要用加热方法使其加速干
燥，一只滤芯可洗5次，然后丢弃不可再用。
d、滤芯内放一灯进行检查，如发现变薄，针孔或破损之处应废弃不用。
三、冷却器冷却器的管子内，外表面要特别留决保持清洁，否则将降低冷却效
果，因此根据工作条件，定期清洁。
四、储存器/油气分离器储气罐/油气分离器按压力容器标准制造和验收，不得
任意修改。
五、安全阀装于储气罐/油气分离器上的安全阀每年至少检查一次，调整安全
阀要由专崐人负责进行，每三个月至少要拉松一下杠杆一次，使阀开启和关闭一
次，以确保安全阀能正常工作。检验步骤如下：
a、关闭供气阀。
b、接通水源。
c、启动机组。
d、一面观察工作压力，一面慢慢地时顺时针向旋转压力调节器的调节螺栓，当
压力达到规定数值时，安全阀还未打开或打至规定值前已打开，则必须调整之。
调整如下：
a、卸下帽盖和钳封。
b、如果阀开启过早，则松开锁紧螺母并旋紧定位螺栓半圈。
c、重复检验步骤，如果安全阀在规定压力值时仍不能打开，则再次调整之。
六、数显温度计的实验数显温度计的检验方法时将其热电偶与一支可靠的温度计
一起放在油浴内，若温度偏差大于或等于+/-5%，则应更换此温度计。
第四节空气压缩机油性能要求：
1、基础油质量要高：
压缩机的基础油可分为矿物油型和合成油型两大类。矿物油型压缩机油的生产一
般经溶剂精制、溶剂脱蜡、加氢或者白土补充精制等工艺得到基础油，再加入多
种添加剂调和而成。压缩机油的基础油一般要占成品油的95%以上，因此基础油
的质量优劣直接关系到压缩机油成品油的质量水平。而基础油的质量又与其精制
深度有着直接关系。精制深度的基础油，其重芳烃、胶质含量就少。残碳低，抗
氧剂的感受性就好，基础油的质量就高，它在压缩机系统中的积碳倾向小，油水
分离水性好，使用寿命相对就长一些。
合成油型的基础油是以化学合成的方法得到的有机液体基础油在经过调配或
者加入多种剂制成的润滑油。其基础油大部分时聚合物或高分子有机化合物。合
成油的种类很多，用作压缩机油的合成油主要有合成烃（聚a——烯烃）、有机
酯（双酯）、聚亚碗基二醇、氟硅油和磷酸等5种。合成油型压缩机的价格比矿
物油型压缩机油昂贵的多，但合成油的综合经济效益仍超过普通的矿物油。它具
有氧化安定性，积碳倾向小，可超过普通矿物油的温度范围进行润滑，使用寿命
长，可以满足一般矿物油型压缩机油所不能承受的使用要求。
2、基础油馏分要窄：
研究压缩机的工况认为：改善基础油构成时提高压缩机油质量的关键性因素。
由轻、重两种组分调和成的压缩机油注入压缩机气缸后，其中的轻组分因挥发性
过强而提前离开工作部位影响润滑效果，而其中的重组分则因挥发性差，完成工
作任务不能迅速离开工作工作部位，长而久之在热与氧的作用下易生成积碳。因
此，这样的工况下，润滑油应选用窄馏分基础油。
19号压缩机油用含有大量残渣组分的宽馏分油调制而成的，在使用中压缩机积
碳量较大。因此，要提高压缩机油的质量压将19号压缩机油中的残渣组分去掉，
选用窄馏分基础油。
3、粘度要适宜。
在动力润滑的条件下，油膜厚度随油品的粘度提高而增加，但摩擦力亦随油品的
粘度提高而增加。粘度过低的润滑油不易形成足够的油膜，会加速磨损，缩短机
件使用寿命。反之，润滑油粘度过高，会加大内摩擦力，使压缩机的比功率增大，
以致增大功耗和油耗，也会在活塞环槽内、气阀上、排气道内等处形成沉积物。
因此选择合适的粘度是正确选用压缩机油的首要问题。西安交通大学通过试验证
明：在同一型号的压缩机上采用相同的试验条件，使用较低粘度牌号的油品比使
用粘度牌号的油品最多可降低压缩机的比功率约10%，而机件磨损量却无明显差
异。因此，在保证润滑的前提下，现则适易粘度牌号的油品，对于节能的压缩机
的可靠运行有着很重要的影响。
通过研究总结出国内各种往复式空气压缩机选择最佳粘度牌号压缩机油的规范，
见表1表2.
表1传动机机构选油表（供参考）
活塞力，kN冬季夏季
≤1N46、N68N68、N100
1-10N68、N100N100、N150
10-40N100、N150N150（N220）
4、粘温性能要好：
喷油内冷回转式空气压缩机在工作过程中反复被加热和冷却。因此要求油品粘度
不应由于温度变化而有太大的变化，应具有良好的粘温性能。精制的压缩机油的
粘度指数均在90以上。
5、闪点要适宜：
闪点是指油品在大气压力下加热形成的蒸气压力，达到用明火点燃的下极限浓度
时的温度，闪点过高，油品馏分就重，粘度亦大，沥青质等含量就高，使用时易
积碳。若片面追求高闪点的压缩机油，反而会成为不安全因素。所以，压缩机油
的闪点要求适宜即可。
闪点只是油品使用的安全指标之一，压缩机油闪点一般控制在200℃以上都
可以安全使用。
6、积碳倾向性要小
压缩机油抗积碳倾向性如何对压缩机油的可靠运行时至关重要的。在实际工
业使用中，大中型压缩机由于积碳而发生着火灾爆炸的事故已屡见不鲜。
在油品中易形成残碳的主要物质时沥青质、胶质及多环芳烃的叠合物、润滑
油料经深度精制后均可去掉大部分以上物质。一般低粘度和深度精制的润滑油残
碳值低，在使用中不易积碳。因此，优质的L-DAB压缩机油应选用深度精制的不
含残渣（光亮油）的窄馏分基础油。添加剂也应尽量选用无灰型添加剂、
现在国内外评定空气压缩机油积碳倾向性的试验方法普遍采用润滑油老化
特性测定（GB/T12709）和减压蒸馏处80%后残留物性质（GB9168）。这两项
试验方法的试验条件较为苛刻，如果油品的精制深度不够或者含有残渣油（光亮
油）组分或选用有灰添加剂，都很难达到优质标准。
7.极好的氧化安定性
从往复式压缩机的使用情况看，润滑油在气缸活塞部位与热的压缩空气不断
接触会引起油品的氧化、分解，生成胶质和各种酸类物质。如有磨损的金属杂质
掺如，更易引起氧化。分解的油气在气缸中与氧混合到一定浓度和温度时，可能
自燃和有气缸爆炸的危险。因此，往复式压缩机油的氧化安定性是保证油品质量
的关键指标。
从回转式压缩机的使用工况看，润滑的环境苛刻。油品在循环使用中，易被
氧化变质生成各种酸类、胶质、沥青质等物质，使油品的颜色变深，酸值增高，
粘度增大并出现沉积物，从而减少油的喷入量，使油品和机器的温度升高，产生
过量磨损，降低工作性能，甚至可能引起气缸爆炸的危险。因此，回转式压缩机
油的氧化安定性是保证油品能长期安全使用的主要质量指标，国内的试验方法为
GB/T12581汽轮机油氧化安定性测定法。
8.不腐蚀金属、防锈性好
压缩机的油冷却等部件的材质为铜或铜金属，易被腐蚀，会使油出现早期氧
化变化变质，生成油泥。这就要求油品应有良好的抗腐蚀能力。
空气中的水分易在间隙操作的压缩机气缸内冷却，这对润滑不利并能产生磨
损和锈蚀，要求压缩机油应具有良好的防锈蚀作用。
9.油水分类性好
压缩机在运行中不断与空气中的冷凝水相遇并被剧烈搅拌，易产生乳化现象，
造成油气分离不清，油耗增大。由于油被乳化而使油膜破坏，造成磨损。乳化的
油会使灰尘、沙砾和污泥分散，影响阀的功能，增加摩擦、磨损和氧化。因此，
优质压缩机油具有良好的抗乳化性能和油水分离性能。
10.极好的消泡性
回转使压缩机油在循环使用过程中，循环速度快，是油品处于剧烈搅拌状态，
极易产生泡沫。压缩机油在启动或泄压时，油池中的油也易气泡，大量的油泡沫
灌进油气分离器，使阻力增大，油耗增加，会造成严重过载、超温等异常现象。
因此，优良的回转式压缩机油均加有抗泡沫添加剂，以保证油品的泡沫倾向性（即
气泡性）小和泡沫稳定性（即消泡性）好。此外，还要求油品挥发性小，合适的
倾点，无机械杂质和水分等性能，以保证压缩机能长期安全运行。
11.必须通过压缩机油的台架试验
目前，美国、德国、英国、日本等西方国家都开展了压缩机油的台架试验研
究，探索用实机试验定压缩机油的积碳倾向及寿命。由西安交通大学负责，上海
703研究所和锦西炼化总厂参加的“往复空压机油的台架评定与选用技术研究”
已取得压缩机行业的认可，并已通过中国石油化工总公司的技术鉴定。该项目选
择了空压机油积碳评定和寿命评定的两种有代表性的压缩机，建立了评定台架，
确定了评定的方法。台架试验的主要内容有：
（1）评定台架主要参数，见表3：
表3评定台架主要参数：
项目积碳倾向评定试验机寿命评定试验机
机式与型号WP110型单列两级水冷
差动式空压机Z-0.2/10
单杠立式风冷空压机
排气温度℃一级190±1二级180±1200±2
排气压力Mpa一级0.5二级3.010
排气比一级6二级511
转速r·min-1970840
油耗量g·h-1＜5＜1.2
评定时数h120600
（2）积碳评定指数：
DAA级油积碳量/参比油19号压缩机机油积碳量≤1
DAB级油积碳量/参比油19号压缩机机油积碳量≤1/5
（3）寿命评定指标
酸值改变量＜0.15mgKOH/g
粘度改变量＜10%
重复性误差＜15%
上述评定台架和评定方法已用于9家炼厂空压机油产品质量的评定（见表4）。
提出的选用方法已在国内几十家压缩机制造厂和用户推广使用。
表49种DAB油的积碳与HS-19油的比值（Gdab/g19号）：
油样编号：№1№2№3№4№5№6№7№8№9
积碳比值：1/101/1.51/91/121/3.71/7.51/51/141/4.5
该台架评定方法能较准确、可靠地评定DAA、DAB级不同配方的往复空压机油的
使用性能。
气体压缩机油性能要求：
1.天然气
天然气压缩机的润滑一般用矿物油型压缩机油。但天然气会被油吸收，使
油的粘度降低，因此选用油的粘度牌号一般要比相同型号，同等压力的空气压缩
机所用油的粘度牌号要更高些。
不同天然气中乙烷以上的可凝物含量，干气为2-13ml/m3以内，贫气为
13-40ml/m3，湿气40-45ml/m3。
对湿气或贫气，宜在压缩机中加3%-5%的脂肪油。湿度大的可掺10%-20%的
脂肪油，亦有用5%-8%不溶的植物油无敏脂或动物脂混合油，以防凝聚物的液体
冲洗油膜。
对含硫气体最好用SAE30的重负荷发动机油。对发动机和压缩机在一起的设备，
可用发动机所用的相同润滑油，以保护设备不被含硫气体腐蚀。
在7.5Mpa压力以上试，对含硫气体使用SAE50或者SAE60的重负荷发动机油。
2.烃类气体
这类气体能与矿物油互溶，从而降低油品的粘度。高分子烃气体在较低压力
下会凝聚，因此要考虑湿度，对润滑油的要求与天然气相同。
丙烷、丁烷、乙烯、丁二烯这些气体易与油混合，会稀释润滑油。因此，需
要用较粘的油，以抵制气体和其冷凝液的稀释和冲洗的影响。
压缩纯度要求特别高的气体如丙烷，一般采用无油润滑。若采用油润滑时，
可用肥皂润滑剂或乙醇肥皂溶液，以提供必要润滑。
压缩高压合成用的乙烯时，为了避免润滑油的污染，影响产品性能和纯度，
应采用无污染的合成油型压缩机油或液体石蜡等作为润滑油。例如，从日本引进
的30万吨乙烯装置上的二台高压和超高压压缩机内部用润滑剂为聚异丁烯，其
分子量为1500。
焦炉气大部分是氢合格甲烷，气体不纯净，因此，一般用离心式压缩机。如
采用往复式压缩机，可选用DAA100或DAA150空气压缩机油。
3.惰性气体
惰性气体一般对润滑油无作用，氢、氮可使用与压缩干空气相同的压缩机
油。
对氩、氖、氦等稀有贵重气体，往往要求气体中绝对无水，并不带有任何
油质。因此，一般用膜式压缩机，没有气缸润滑油问题。
二氧化碳及一氧化碳均与矿物油油互溶性，会使油的粘度降低，如果有水，
会产生腐蚀性碳酸。因此，在保持干燥的同时，应选用更高粘度牌号的润滑油，
以减少油气带出。
压缩二氧化碳介质的润滑油的粘度一般不低于SAE50含添加剂的油，压力14Mpa
时用SAE40的油。
二氧化碳与油混合会使气体污染。当该气体用来加工食品或不允许污染时，
应选用液体石蜡或乙醇肥皂作为润滑剂。
新型合成食品级螺杆式压缩机的润滑剂可选用a-烯烃合成油。聚a-烯烃油
经过两次加氢，可以符合食品级的要求，口试无毒，对皮肤和眼睛无刺激性，负
荷工业白油规格。
采用离心压缩机压缩氨或合成气（常含大量氨）时，系统必须保持干燥，尽可能
减少油与输送气接触，因为有水分存在时，氨与油的酸性氧化物作用会沉淀。选
用润滑油时，最好选用专用的抗氨型气轮压缩机油。
4.化学活性气体
这类气体与润滑油有作用，应慎重考虑。
氯和氯化氢在一定条件下可与烃起作用，不能使用矿物油。这类气体在压缩
机常用无油润滑压缩机，也有用浓硫酸作为润滑剂的。
硫化氢压缩机的润滑系统及气缸要保持干燥。如有水分存在，则此气体腐蚀性很
强，润滑油的选择与压缩湿空气时相同，建议使用抗氧防锈型汽轮机油。
氧气压缩机通常使用无油润滑压缩机。
一氧化二氮与二氧化硫均能与油混合，因而会降低油的粘度，故应使用粘度牌号
较高的润滑油，如采用SAE40或SAE50的油。
压缩一氧化二氮时不能用有分散剂的重负荷发动机油，因为添加剂会与可能
生成的硝酸起作用而产生大量的沉积物。
当压缩二氧化硫时，由于二氧化硫是一种选择性溶剂，它有助于分出润滑油中任
何生成焦油状的成分，并沉淀出来。建议选用防锈抗氧型汽轮机油，并应经常检
查油样是否有沉渣。
气体压缩机油的选择
压缩机润滑油的选择取决于压缩机的结构类型、工作参数（压缩比、排气压力和
排气温度等）及被压缩气体的性质等多种因素，活塞式压缩机工作条件比较为苛
刻，对润滑油选择也比较为严格，这里将重点给以说明。
1.不同的压缩气体决定了对润滑剂类型的选择
在氧气压缩机里，氧分会使使矿物性润滑油剧烈氧化而引起压缩机燃烧和爆
炸，因此避免采用润滑油，或者采用无油润滑的方式，或者采用水型乳化液或蒸
馏水添加质量分数6%-8%的工业甘油进行润滑；在氯气压缩机里，烃基润滑油
可与氯气化合生成氯化氢，对金属（铸铁和钢）具有强烈的腐蚀作用，因此一般
均采用无油润滑或固体（石墨）润滑。对于压缩高纯气体的乙烯压缩机等为防止
润滑油混入气体中去影响产品的质量和性能，通常也不采用矿物油润滑，而多用
医用白油或液态石蜡润滑等等。只是在一般空气、惰性气体、烃类（碳氢化合物）
气体、氮、氢等类气体压缩机中，大量广泛采用了矿物润滑油。表1列出了压缩
机压送不同气体时所用润滑剂的选用参考表。
表1压缩机压送不同气体时所用润滑剂的选用参考表：
介质类型对润滑剂的要求推荐润滑剂
空气（1）：因有氧，油的抗氧化性能要好，油的闪点应比最高排气温度高
40℃。L-DAB100或L-DAB150号防锈抗氧压缩机油，与6%ACC-ET混合使用。
氢、氮：无特殊影响，可用与（1）相同的油。普通压缩机油传动部
件用L-AN100全损耗系统用油，与6%ACC-ET混合使用。
氩、氦、氖：气体较贵重、气体中应不含水分和油，多用膜片式压缩机压
送。内腔用L-HL32液压油、汽轮机油或全损耗系统用油，与6%ACC-ET混合
使用。
氧:会使润滑油剧烈氧化和爆炸，不用矿物油润滑。用无油润滑或蒸馏水加质量
分数为6%-8%的工业甘油。
氯：在一定条件下与烃作用生成氯化氢。无油润滑（石墨）。
硫化氢、二氧化碳、一氧化碳:润滑油应不含水分，否则水溶解气体可生成酸，
会破坏润滑油。防锈抗氧压缩机油或汽轮机油，与6%ACC-ET混合使用。
二氧化碳、二氧化硫：（2）能与油互溶，降低粘度，油中应不含水分并防止生成
腐蚀性酸。防锈抗氧汽轮机油，与6%ACC-ET混合使用。
氨:如有水分会与油的酸性氧化物生成沉淀，与酸性防锈生成不溶性皂。防锈抗
氧汽轮机油，与6%ACC-ET混合使用。
天然气:湿而含油。湿气用复合压缩机油干气用压缩机油，与6%ACC-ET混合使
用。
石油气:会产生冷凝液稀释润滑油。L-DAB100或L-DAB150号防锈抗氧压缩
机油，与6%ACC-ET混合使用。
乙烯：避免润滑油与压送气体混合而影响产品性能，不用矿物油润滑。白油或液
体石蜡。
丙烷：与油混合可被稀释，高纯度的丙烷应用无油润滑。乙醇肥皂润滑剂，防锈
抗氧汽轮机油。
焦炉气，水煤气：对润滑油无特殊影响，但气体较脏，含硫多时有破坏作用。压
缩机油，与6%ACC-ET混合使用。
煤气：杂质多，易弄脏润滑油。经过滤的压缩机油，传动部件用L-AN46、L-AN68、
L-AN100全损耗系统用油，与6%ACC-ET混合使用。
2.润滑油粘度的选择：
在多级的空气压缩机中，前一级气缸输出的压缩气体通常经冷却恢复到略
高于进气时的温度被送入下一级汽缸，因气体已被压缩故相对湿度较高，当超过
饱和点时，气体中的水分将可能凝聚，该水分具有清净作用，可使气缸表面失去
润滑油；其次在烃类气体压缩机中，它不仅可溶解在润滑油中降低油的粘度，而
且凝结的液态烃也同水分一样对缸壁具有洗涤作用，因此对于多级、高压、排气
温度较高的烃类气体压缩机和空气湿度较大的空气压缩机易选用粘度较高的油
品，粘度较高的油品对金属的附着性好，并对密封有利。如中低压烃类气体和空
气压缩机宜用L-DAA100的压缩机油，高压多级宜用L-DAA150的压缩机油。喷
油回转式压缩机选用油的粘度情况也此类似，压力较低时选用100℃粘度为
11-14mm2/s的N100回转式压缩机油。
其次为防止凝结的液态烃和空气中的水分对润滑油的洗净作用，可采用质量
分为3%-5%的动物油（如猪油或牛油）与矿物油相混合的润滑油，动物性油与
金属的附着力强，容易抵抗“水洗”，阻止润滑油的流失。
3.油品的带用：
在采用润滑油的往复和回转容积式压缩机中除用相应牌号的压缩机油外，还
可采用防锈抗氧的汽轮机油、航空润滑油、汽缸油等作为代用油品，但这些代用
油品的性能不应低于相应的压缩机油的质量指标，或应满足在具体条件下的使用
要求。当气体压缩机采用油润滑时，外部零件和内部零件的润滑可用同一牌号的
润滑油，也可采用不同牌号的润滑油，但不论内部零件采用何种类型润滑介质，
而外部零件的润滑都应采用矿物性润滑。
气体压缩机用油举例及润滑系统维护：
表1.为各种油润滑的气体压缩机选油的参考表。
压缩机型式排气压力/Mpa压缩级数润滑部位润
滑方式适合粘度/（mm2/s）（100℃）推荐油品：
往复活塞式、移动式：0.7-0.80.7-51-22-3气缸及传动部件
飞溅润滑7-1010-12DAA100或DAB100空压机油，与6%ACC-ET
混合使用。
固定式：5-2020-100＞1003-55-7多级气缸及传动
部件压力强制润滑及压力注油润滑12-181818-22DAA或DAB100、
150空压机油4502合成油，与6%ACC-ET混合使用。
回转容积式、滑片式：干式＜0.30.712气缸轴承无油
润滑油环或油脂润滑ACC-GR润滑脂喷油式0.7-0.80.7-2
12气缸及轴承喷油循环式5-7DAG32-N68,或100回转压缩机油，
与6%ACC-ET混合使用。
漩涡式、离心式：轴承及密封环压力循环式、油环式或油脂润滑
5-8L-TSA32、L-TSA46、L-TSA68抗氧汽轮机油，与6%ACC-ET混合使用。
ACC-GR润滑脂。
压缩机用油举例：
气体压缩机润滑系统的使用及维护。
气体压缩机中最常见的故障是活塞与活塞环、转子部件、滑动支撑处的异常磨损
和咬合，及异常发热等。这些故障都直接或间接地与润滑系统和润滑装置的使用
维护不当有关。作为使用维护人员除了应学习掌握有关的润滑系统及其装置的组
成原理、性能结构、使用要求等一般知识外，还应在实践中不断总结积累检验，
加强日常使用维护工作，以保证压缩机及其润滑系统经常保证良好的运行状态。
在日常点检和定期维护中应注意以下各点。
（1）.注意保持润滑油液的清洁脏油或变质的润滑油会引起加速零件磨损的恶心
循环，对强制循环式的润滑系统应注意及时更换和清洗发生堵塞的滤油器中的滤
芯；应避免油箱或池中的油液暴露的空气中，以防灰尘和污物等混入油中，对无
压的油箱和油池一般采用空气滤清器使其与大气沟通：中、大修时应从油中取样
化验其成分，如达到或超过换油指标，应全部或部分更换和补充新油，通常3
个月至半年（或工作2000—4000h）可更换一次新油。回转式压缩机油的换油指
标如表2所示，可供参考：
表2回转式压缩机油换油标准
项目换油标准
运动粘度（40℃）
总酸值/[mg（KOH）/g]
水分（体积分数）/%
沉淀/（mg/100ml）
颜色：新油粘度的±10%
大于05
小于0.1
大于20
急速变深
（2）.应定期检查应定期检查气缸、气阀及排气管道等处是否积聚油固定的碳
粒和胶泥，一经发现应及时清除，否则可能引起气缸燃烧爆炸，加大排气阻力，
造成异常发热。
（3）.应注意压缩机的工作状态应注意观察压缩机的状态，定期检查气缸气阀的
润滑磨损状况，适时调整润滑油量，防止出现润滑油量过大和润滑油量不足的情
况。对强制循环系统，润滑压力指示低或明显下降，往往使润滑油量不足，此时
应及时停机维修，必要时应更换备品和备件。
（4）.注意保持润滑系统中的油温油箱或油池中油液的正常温度以40-50℃为
宜，油温过高，油液的粘度较低，油易氧化变质，油温过低，粘度增高，流动性
差，两者都会引起润滑不足的状况。油温除可从温度表（计）得到直接的观测指
示外，从气缸内冷循环水或油冷却器的冷却水温也可得到间接的反应，冷却水温
过高和过低都将影响润滑油的工作温度及润滑油的粘度。
第五节空压机原动机的选择：
离心压缩机用原动机目前常用的有电动机和汽轮机。
电动机的优点：结构简单，启动迅速，简便。
缺点：（1）转速低，为适应离心式压缩机的高转速，之间需要增设齿轮增速器。
（2）不能和不易变速调节，不利于压缩机最佳调节方式。（3）大型功率电机防
爆通风装置复杂。
汽轮机的优点：（1）驱动功率大。（2）转速可调。（3）利用化工余热产生副产蒸
汽，作为原动力的能源，启动几乎不用电。（4）实用性能好，可以带负荷启动。
（5）运转周期长。
缺点：（1）辅助设备对、管线多。（2）需要有蒸汽发生系统与冷凝所配套的水泵、
冷却塔。（3）开停车操作复杂。（4）一般便于具有化工余热便于生产蒸汽、蒸汽
还需要有富裕的场合。
第六节运行检查、维护管理
离心压缩机的一种庞大、结构复杂、高速运转、高压、大流量的机器设备，日常
必须进行全员的综合检查、维护与管理，包括以下内容。
（一）运行检查、维护严格按照操作规程与岗位维护规程作业。
1.检查机组运行参数、信号指示、运行设备
进、出口工艺气体参数（温度、压力、流量、压差）；
机组振动值、轴位移、轴承温度；机组气、油、水路阀门、导叶开度；检查油、
水系统的压力、温度以及油路压差等微机阀门、运行设电器以及就地盘指示灯。
厂房、隔音罩通风机的运行情况。
2.现场运行点检、日检、周检以及综合检查机组在正常运行中，要不断的监视运
行变化，经常注意运行的变化趋势，防止事故的发生，确保安全运行。
3.冷却系统的操作、维护与调整：
（1）参阅操作规程作业，正确调节开关阀门、调整水量、水压、水温至正常范
围。
（2）维护与调整：
A、风冷：主要是电机除灰。
B、水冷方面：日常工作中，经常遇到很多问题，如：中间冷却器水侧结垢、水
侧堵塞、气侧脏污、气流量减少、进水温度升高，这些情况出现时，都会影响冷
却器的换热效果。需要检修清洗。
4.润滑系统的维护：
（1）油箱检查：
油位：保证各机组运行中，主油箱油位在2/3以上。对于氮压机，因主电机轴承
依靠轴承箱内无压油润滑，应注意电机油箱油位偏低时及时补加。
油质：根据规定，3个月化验一次油质。
（2）油泵检查：无异常声响，测量振动速度应＜2.8mm/s
（3）油冷却器检查：油温可以在规定范围内调节，油冷却器工作轴承，无跑、
冒、渗、漏，并在年度检修时清洗或更换油过滤器滤芯。
(4)油过滤器检查：油过滤器阻力＜0.15Mpa，并在年度检修时清洗或更换油过
滤器滤芯。
（5）注意季节、昼夜温差对润滑油的变化，要缓慢调整，以免对压缩机组振动
造成大的影响。
（6）注意润滑油路系统的跑、冒、滴、漏对运行参数的影响。
总之，在压缩机组的辅助装置中，润滑油系统发挥着不可忽视的重要作用。做为
操作、维护压缩机组的相关人员，应该机组检修后，对润滑油系统进行全面、认
真的调试工作；在机组正常运行时，认真点检、加强维护、按照规程操作。
5.尽量避免带负荷紧急停车、机组运行中，尽量避免带负荷紧急停车、只有发生
运行规定的情况，才能紧急停车。当采取紧急停车措施后，应严格按照紧急停车
规程检查。
附录：操作工的日常工作部分择录(1)环境温度高时，应检查空透的冷凝水排放、
空气过滤器的排灰情况。（2）振动曲线趋势图的绘制。（3）气体冷却温度、油温、
油压的调整。（4）主电机振动转速的测量。（5）机组润滑油的补充。（6）设备卫
生的清洁。应注意：擦设备时不要靠近运转部位；不要用有油污的布擦气体管道、
缸体；不要触动仪控线路等。
（二）管理：
1.建立压缩机主辅机的设备档案，主要包括；（1）压缩机主辅机的规格、型号、
制造厂家、出厂编号及日期、设备重量、价格。（2）设备主要系统、结构、零部
件图纸。（3）主要技术参数及其性能曲线。（4）主要部件的材牌号、成分、机械
性能、耐热、耐腐蚀性能。（5）安装前质量检查、安装记录、日期和验收记录。
（6）运行记录、次数以及累积运行时数。（7）开车投产记录、日期。（8）设备
规程。（9）润滑记录。（10）设备检修方案、记录以及总结等。设备技术档案要
及时、准确、清晰、完整。
2.备品、备件的管理每台压缩机皆应根据实际具体情况。编制备品备件储备定额
和消费定额。储备足够数量备品备件，加强分类保管和管理，防止变形、锈蚀和
损坏。
3.开展设备技术改造、提高设备升级。
组织各人员开展设备技术改造，但改造前必须进行详细的设计计算和科学的
分析，经过严格的审批。逐步消灭设备存在的不足，不断提高设备的完好程度。
4.设备故障、事故总结
及时总结问题，加强交流，吸取经验，防止类似故障、事故发生。
实例：
沈鼓空分装置用MCO1004离心压缩机组技术方案书：
第一章总述：
1.1机组概括：
MCO1004离心空压机机组，具体构成如下：
机组为双层布置，安装在顶棚之下。
压缩机由一个缸组成，安装在一个独立的底座上。
采用先进的喷水技术，防结焦、积灰。
原动机采用汽轮机拖动，布置在压缩机一侧，安装在另一个独立底座上。
润滑油站安装在室内的一楼基础上。
段间气管路。
机组控制系统采用GE90-70系统。
气体冷却器（带气液分离器功能）布置在一楼基础上。
高位油箱位于距机组中心6米的高度上。
1.2主要参数：
内容单位参数
排气量（0℃），101.325kpa，dry）：Nm3/h9500
压缩机型号：MCO1004
压缩介质：空气
流量调节范围：%80～105
相对湿度：%66
进口压力（进口法兰处）：Mpa（A）0.096
排气压力：Mpa（A）0.62
进口温度：℃30
出口温度：℃≤110℃
各段的进口温度1段/2段/3段：℃30/38/38
各段的出口温度1段/2段/3段：℃112.1/123/81.1
各段的出口压力1段/2段/3段：Mpa（A）0.2/0.42/0.62
工作转速1段/2段/3段：Rpm6720
冷却水进口温度：℃32
冷却水温升：℃8
轴功率：Kw7840
各段的多变功效1段/2段/3段：%85.3/86.6/85.5
空压机机械损失：Kw99
空压机泄露损失：Kw47
转到惯量：汽轮机Kg.m2
冷却水耗量：中间冷却器M3/h690
油冷却器：M3/h25
振动值（设计值）：μm34
噪音等级：DB（A）85
外形尺寸（L×W×H）：压缩机M6000×4000×3000
重量：压缩机Kg34000
安装最大件重量：Kg
检修最大件质量：Kg13500
连续运转周期：年≥3
注详细参数见数据表：
1.3离心式压缩机型号及含义：
MCO1004
||||→→→共4级叶轮
|||
|||→→→→→第一级叶轮名义直径为1000mm
||
||→→→→→→→→第一级悬臂半开三元轮
|
|→→→→→→→→→→→机壳轴向剖分结构
1.4离心压缩机组结构说明：
1.4.1离心压缩机组本体结构说明：
MCO1004离心空压机时一种单轴多级离心压缩机。汽轮机设在一侧，压缩机
与汽轮机之间设有膜片联轴器。气体在MCO1004分三段压缩，由第一段1级半
开三元轮压缩机后出来的气体经气液冷却器（带气液分离器功能）后在进入第二
段继续压缩，经过第二段2级压缩后气体经气液冷却器（带气液分离器功能），
再进入第三段1级压缩至出口状态。具体结构见技术协议参考图压缩机外型图。
MCO1004采用水平剖分外挂悬臂结构。第一级悬臂布置结构，二、三段是背靠布
置，共分三段、四级压缩。
压缩机主要由定子（外壳、隔板、密封、支撑隔板等）、转子（轴、叶轮、隔
套、平衡盘、联轴器、推力盘、螺母等）、支撑轴承、推力轴承、拉别令密封组
成。
MCO1004空气离心压缩机采用焊接机壳，进出口蜗室均为变截面结构。两端
密封区的回油腔时通过钻孔形成的。油直接排出，不在机壳内停留，保证了回油
畅通。采用焊接机壳，避免了选用铸造机壳而产生的铸造缺陷，同时也提高了机
壳的外观质量。
机壳在水平中分面处分成上下两半，用螺栓将上下半机壳紧固在一起。在下
机壳法兰中分面处，向两侧伸展出四个支腿，将压缩机支在底座上。一般在机壳
上的两个支腿上，有横向键槽，是为了压缩机纵向定位用。在压缩机进气管外侧，
有两个立键，用于机器的横向定位。这些键能防止机壳位移，保证机器良好对中。
并适应因温度变化而引起机壳的热膨胀变形。
MCO1004空气离心压缩机的转子采用的是高效率的三元流动性叶轮。主要时
满足大流量的要求，提高效率，减少耗功，同时也减少了机器的外形尺寸，节省
了投资，由于采用这高效率的叶轮，能够严格保证出口压力到装置，出口温度也
能够保证在规定的范围内。
第一级叶轮采用半开式三元叶轮，其他三个叶轮采用闭式、后弯叶轮。叶轮
和轴叶轮和轴之间有过盈，叶轮热装在轴上，隔套热装在轴上，它们把叶轮固定
在适当的位置上，而且能保护没装叶轮的部分的轴，使轴避免与气体相接触，且
起导流作用。
1.4.2轴承结构说明：
MCO1004空气离心压缩机的支撑轴承，采用可倾瓦轴承。这种轴承有五个活
动瓦块，瓦块可绕其支点摆动，以保持运转时处于最佳位置，不会产生油膜振荡，
运转平稳可靠。止推轴承也采用可倾瓦轴承，轴承时双面支推的，轴承体水平部
分为上、下两半，有两组止推元件，每组8块止推块，置于旋转的推力盘两侧。
推力瓦块能绕其支点倾斜，使推力瓦块能够承受绕曲旋转轴上变换的轴向推力。
1.4.3轴端密封结构说明：
迷宫密封：
MCO1004空气离心压缩机的轴端密封采用迷宫密封。
1.5底座的结构特点：
压缩机放在一个底座上，汽轮机单独放在一个底座上，可以保证机组良好的
对中。压缩机的进出风口布置在压缩机的正下方。
1.7润滑油系统结构的特点:
润滑油站是为压缩机轴承、汽轮机轴承、汽轮机调速油系统等部件强制供油
用的。设计成独立系统，安装在一个钢结构地盘上（若运输超宽，油箱与油冷分
开）。
润滑油站上设有两套油泵组、两台管壳式油冷却器组及两台油过滤器组均为
一主一备，用户可在不停机的情况下对油冷器和油过滤器进行维护。
润滑油箱采用蒸汽加热器，加热油温一般控制在40±5℃范围内。油箱上
不设有允氮气节流孔板，用氮气对油箱内的烟气进行吹扫，氮气在孔板前压力为
200mmH20（G），耗量10NM3/天。
润滑油系统还设有高位油箱。当两台油泵同时事故停车时，由于压缩机和汽机转
子转动惯性很大，机器需要一定时间才能完全停下来。因此要用足够油量来供给
轴承润滑，这些油由高位油箱提供。
润滑油系统详见P&l图。
1.8气体冷却器结构特点：
气体冷却器采用翅片式换热器形式，基管为20#钢，外套铝翅片，极大地提
供了换热面积，同时带气液分离功能，及时排除冷凝液。
1.9机组的防积灰措施：
由于介质中含有少量尘，压缩机可能遇到的问题时积灰问题，因此，沈阳透
平机械股份有限公司采取的主要措施是：
1.9.1采用高效叶轮：
采用高效叶轮，可以使每段气体出口温度降低，降低积灰的可能性。
1.9.2喷水:
采用世界上最先进的喷水方法，利用水蒸发的潜热来降低段内的气体温度，
同时可对附在叶轮上的少量积灰进行定期冲刷，保证压缩机叶轮流到通畅，进而
保证压缩机的性能。所喷的水为化肥厂常备的冷凝水。这种方法由于降低了多变
指数，虽增加气体流量，但基本不会压缩机的耗功。
沈鼓厂的喷水系统已成功应用在大庆年产50万吨乙烯项目的裂解气压缩机及DH
空气压缩机等许多个机组上。
1.9.3进行功率储备：
由于介质中灰在机组运转一定时间后会附着在叶轮的流道中，这是机组的流通能
力将下降，造成效率下降，转速升高，耗功增加。我厂充分考虑这一点，对叶轮
进行特殊设计，这对于解决积灰问题是十分有效的，能够保证机组年连续运转
8000小时以上。
第二章卖方的供货范围
2.1MC01004离心压缩机本体1台
2.1.1定子1套
2.1.2转子1套
2.1.3支撑轴承2附
2.1.4推力轴承1附
2.1.5迷宫密封1套
2.2底座（含不锈钢垫片、地脚螺栓、螺母和垫片）1套
2.3机旁润滑油管路1套
2.4膜片联轴器1套
2.5联轴器护罩1套
2.6润滑系统（详见P&I图）
2.6.1润滑油站（包括底座及地脚螺栓）1台
润滑油箱1套
主油泵（含电机）1套
备油泵（含电机）1套
泵前过滤器2套
双联油过滤器（包括气轮机调速油用一套）1套
双联油冷却器1套
内部连接管路、关键及阀门1套
2.6.2高位油箱1套
2.6.3三阀件组1套
2.6.4回油视境1套
2.6.5排烟机1套
油气过滤器1套
2.7段间气管路（包括管件、支吊架、膨胀节等）1套
2.7.1中间气体冷却器（带气液分离器功能）2套
2.7.2放空消音器1套
2.7气体入口过滤器1套
2.8一次就地仪表1套
2.9喷水系统（含泵及、铺助部件）1套
2.10轴振动、轴位移测量仪表（BENTLY3300系列）1套
2.11防喘振阀（无锡工装）1套
2.12出口止回阀、安全阀1套
2.13机组控制系统（GE90-70）1套
2.14低压电控柜1套
2.15主气轮机（见技术附件而气轮机部分）1台
注（1）由沈鼓配套的管路对外均带配对法兰。
（2）界区见流程图
第三章公用工程消耗
水消耗：
中间冷却器（2台）：690m3/h
油冷却器：25m3/h
汽轮机冷却器
喷水（冷凝水）约2m3/h
电机功率：
主、备润滑油泵22KWX2=44KW
注油泵（特式特定）功率：特定
油站排油烟机1.5KW电压380V
氮气耗量：
油箱吹扫氮气：10NM3/天压力200mmH20
汽轮机蒸汽耗量：见技术附件二（汽轮机部分）
第三章第四章压缩机主要零部件材质清单
9.1转子：
主轴：40NiCrMo7
隔套：1Cr13
叶轮：FV520B（第一级）
KMN
平衡盘：1Cr13
推力盘：45
#轴套：1Cr13及40NiCrMo7
螺母：1Cr13
9.2定子
进口导叶1Cr13
机壳：16MnR
隔板：HT250
级间密封、口圈密封：ZL104
轴端拉别令密封：ZL104
轴承压盖：ZG200-400
轴承套环：45
#9.4底座Q235-A
9.5润滑油管路1Cr18Ni9Ti
9.6润滑油系统
9.6.1润滑油箱：碳钢
双联板式换热器壳/板片：碳钢/不锈钢
油过滤器外壳：不锈钢
油过滤器芯子：合成纤维
管路、法兰及其它连接件不锈钢
底座：Q253-A
9.6.2高位油箱:1Cr18Ni9Ti
9.7气路系统
9.7.1气体冷却器：
壳体：16MNR
管束：基管20
#翅片A1
管板：16MN
9.7.2界区内管路及支吊架碳钢
9.7.3气管路碳钢/20
9.8喷水系统
管路：1Cr18~1Ni9Ti
调节阀阀芯不锈钢
阀体碳钢
过滤器外壳不锈钢
第十章控制系统部分
10.1概述
本控制系统专用于空气气压缩机组设计制造的控制系统及连锁保护系统，设计中
既考虑了机组的一般控制功能，有考虑了机组的特殊用途，完全可以满足机组的
监控要求。
供货范围包括所有就地仪表和阀门：见仪表报价单
10.1.1控制系统
机组配置控制系统一套，控制系统包括一面机柜和一套操作站。
控制系统硬件选型原则及选型厂商：
控制器选用美国GE公司GE90-70系列可编程序控制器（PLC）。
机柜选用国内精品。
机柜附件：风扇、开关、按钮、指示灯、继电器、端子排选进口产品。
操作站微机选用进口产品/国内精品
操作站：合资企业生产;其余选用国内精品。
10.1.2控制系统的工程：包括设计、组装、编程、组态、调试、工厂验收在卖
方工厂完成。用户陪训在卖方工厂。现场服务由卖方完成。
10.1.3控制系统配置图
控制系统由一面机柜和一套操作站及一套CRT、一套操作站台、一台打印机等组
成。
10.2控制系统的画面及顺序流程
10.2.1系统画面如下：
模拟画面（P&I图）
操作系统画面。
压缩机组的振动、位移、温度画面。
润滑油系统画面。
压缩机动态防喘振曲线画面。
压缩机的管路和阀门画面。
状态画面。
趋势软件包（实时和历史）。
逻辑、报警、计时、函数。
10.2.2系统控制流程：
压缩机的允许启动条件为：润滑油压、油温正常，气封系统正常，与机组有关的
全部连锁状态消除。防喘振阀全开，与机组有关的阀门位置正常。
10.2.3防喘振控制特点：
选择压比（Pd-Ps）-h/Ps或压差（Pd-Ps）-h的计算方法，进口压力、进口温度、
出口压力、出口温度的变化可校正流量。
当工况点以大于规定的速率越过防喘振控制线时，则自动打开防喘振阀经冷却器
回压缩机入口。
用接点控制电磁阀，在发生剧烈喘振或机组联锁时，直接开防喘阀。
10.2.4控制功能：
10.2.4.1机组的准备启动，启动（含越过机组各临界转速），达到机组正常工作
转速后，经过热稳定运行，进行并网。
10.2.4.2停机旁路系统：用于在运行状态下，试验和维护停机系统。
界面接口可与上位机通讯及大屏幕CRT监视，并与打印机连接，及时或定时打印
运行参数及报警联锁事件。
10.2.3机组及配套铺机系统参数的调节与监控。
控制系统中机组的调节回路如下：
机组的防喘振调节及手操控制。
10.3买方对卖方的自控要求
10.3.1卖方应提供详细的仪表图纸和详细的仪表数据清单，提供PLC及仪表详
细的接线端子图，连锁原理图，测点平面图，安装图、PLC卡件布置图、PLC配
置图、供电图。并提供仪表和PLC的说明书及详细的技术资料。
10.3.2提供PLC逻辑流程图及I/O清单。
10.3.3在满足主机和铺机（包括汽轮机部分）所需集中指示、调节、报警外，
PLC所用AI、AO、DI、DO点及端子都应予留10%的余量，主处理器模块，应用软
件等相关部分都应满足以上要求。
10.4电气部分
10.4.1提供详细的电气原理图及接线端子图。
10.4.2提供电机接地图
10.4.3提供配套的低压电控柜
1.选择压缩机应注意的问题
选择空压机的基本准则时经济性、可靠性与安全性。
一是应考虑排气压力的高低和排气量大小。一般用途空气动力用压缩机排气压
力为0.7Mpa，老标准为0.8Mpa。目前社会上有一种排气压力为0.5Mpa的空压机，
从使用角度看是不合理的，因为对风动工具而言其压力余量太小，输气距离稍远
一些就不能使用。另外，从设计角度看，这中压缩机设计为一级压缩，压比太大，
易引起排气温度过高，造成气缸积灰，，导致事故发生。如果用户所用的压缩机
大于0.8Mpa，一般要特别制造，不能采取强行增压的办法，以免造成事故。
排气量是空压机的主要参数之一，选择空压机的气量要和所需的排气量相匹配，
并留有10%的余量。如果用气量大而空压机排气量小，风动工具一开动，会造成
空压机排气压力的大大降低，而不能驱动风动工具。当然盲目追求大排气量也是
错误的，因为排气量越大压缩机配的电机越大，不但价格高，而且浪费购置资金，
使用时也会浪费电力能源。
另外，在选排气量时要考虑高峰用量和通常用量及低谷用量。如果低谷用量较大，
而通常用量都不大，国外通常的办法是以较小排气量的空压机并联取得较大的排
气量，随着用气量增大而逐一开机，这样不但对电网有好处，而且能节约能量源。
二是要考虑用气场合的条件。如用气场地狭小（船用、车用）应选立式：如
用气场合有长距离的变化（超过500米），则应考虑移动式：如果使用场合不能
供电，则应选择柴油驱动式；如果使用场合没有自来水，就必须选择风冷式。
在风冷、水冷两种冷却方式上，用户常有错误的认识，认为水冷好，其实不然。
国内外小型压缩机中风冷式大约占到90%以上，这是因为在设计上风冷简便，使
用时无需水源。而水冷式压缩机的致命缺点有四：必须有完备的上下水系统，投
资大；水冷式冷却器寿命短；在北方冬季还容易冻坏气缸；在正常的运转中会浪
费大量的水。
三是要考虑压缩空气质量。一般空压机产生在压缩气均含一定量的润滑油，
并有一定量的水，有些场合时禁油和禁水的，这时不但对压缩机选型要注意，必
要时要增加附属装置。
解决的办法：一是选用无油压缩机。这种压缩机汽缸中基本不含油，其活塞
环和填料一般为聚四氟乙烯。但这种压缩机也有缺点，润滑不良，故障率高；聚
四氟乙烯也是一种有害物质，食品、制药行业不能使用；无润滑压缩机只能做到
输气不含油，不能做到不含水。第二种也是常用的办法，是将空压机（无论那种）
在加一级或二级净化装置或干燥器。这种装置可使压缩机空气既不含油也不含
水，使压缩空气中的含油量在5ppm以下，可满足工艺要求。四是要考虑压缩机
运行的安全性。空压机是一种带压工作的机器，工作时伴有温升和压力，其运行
的安全性要放在首位。国家对压缩机的生产实行规范化的“两证”制度，既压缩
机生产许可证和压力容器生产许可证（储气罐）。因此，在选购压缩机产品时，
要严格审查“两证”。通常有证的厂家的产品质量保证系统是完善的，不会出现
大的质量问题，既使出现一些问题，也会由厂家三包。
2.氧压机危险分析及防范措施：
【论文摘要】氧压机危险分析及防范措施：
由于氧气压缩机（简称氧压机，下同）在运行过程中易发生燃烧爆炸事故，
轻者会造成部件毁坏、重者造成机毁人亡的惨剧。所以全面分析氧压机存在的隐
患、危险并采取相应的措施在氧压机运行过程中是至关重要的。
一、危险性分析：
（1）气缸内断润滑水引起氧压机着火。
2-1.67/150型氧压机在气缸内断润滑水未能发现，造成气缸内产生高温，在高
温高压下易引起着火。
（2）压氧机内带油，引起燃爆炸事故氧压机在管道、阀门安装时，脱脂工作不
彻底，氧压机长期运行，气封、刮油环、挡油环因磨损而发生泄漏，使机内带油，
与高压高纯度氧接触易产生燃爆事故。
（3）铁锈易引起燃爆事故：
铁锈具有燃爆性，并且其与缸体及缸内零件摩擦撞击产生静电当静电积聚到一定
量时，就具备了燃烧三要素。
（4）异物进入气缸引起事故在安装时，没有清除干净管道内的杂物或没有把馆
内焊渣用角砂轮磨掉，在长期气流的冲击下，剥落进入气缸，氧压机在长期的运
行中，由于材料碎裂，阀门片或开口销、垫片等碎块进入气缸，都可能引起事故。
（5）管理混乱，职工素质低等也会引起事故：1986年6月8日，河北邢台某汽
车制造厂2-1.67/150型氧压机在发现二、三级压力超压后，由于操作不当，引
起氧压机燃烧爆炸事故。
（6）止回阀引发事故威远钢铁厂的TZ-33/30型氧压机，1989年6月8日发生
一起燃烧事故，引起燃烧的最初原因就是止回阀（这个止回阀为重力升降式）。
（7）报警和联锁系统的失灵会引起事故的发生轴颈向位移、轴温、油压、油温、
气候、氧气出口压力等联锁失灵，会造成氧压机损坏，严重时会引起毁机伤人事
故。
二、防范措施：
（1）防止气缸内断润滑水：
设置蒸馏水断水报警装置，采用液位控制报警系统对报警装置加强维护，确保其
及时准确报警。
（2）防止结构带油在管道阀门安装时，加强检查，严格脱脂清洗工作杜绝油脂
进入气缸，作好气封、刮油环、挡油环管理工作机组运行时间、状态进行统计分
析便于对气封、刮油环、挡油环等部件的使用周期做到心中有数，定期检查和更
新。
（3）防止铁锈的产生和进入铁锈的产生与材质有关。由于经济方面的原因，防
止铁锈进入成为关键，所用才取在氧压机进口处安装不锈钢网，并且加强维护管
理，一方面中小修时（一年一中修、一季度一小修）检修清洗过滤网，有损坏应
及时更换；另外，有条件的，要对氧压机进口管线经常或定期进行吹扫，以防止
铁锈入机，杜绝燃爆事故的发生。
（4）防止异物产生或进入气缸为防止异物留于机内，严格检修规程，定期检查，
配备有检验、有责任心的操作工，在巡检过程中出现异常情况，能做出大致或确
切的判断，从而采取有效措施，避免事故发生。
（5）提高管理水平，提高职工素质，防止事故发生。首先，提高管理水平，建
立一套先进的管理制度，如工艺巡检制度、工艺制度；职责制度等；其次，对职
工进行定期培训或举办技术比武之类的活动，不断提高职工的技能，以便适应生
产的需要。
（6）改变阀质和阀类型，防止事故发生对YZ-33/30氧压机出口处止回阀加装
不锈钢阀芯，为缓冲撞击，于阀体、阀芯间加装聚四氟乙烯环，避免阀芯与阀体
直接撞击。止回阀重力式改为翻版式。
（7）防止报警、联锁失灵首先，定期对氧压机报警、联锁检验、保养、维护，
保证报警、联锁灵敏好用；其次，定期对仪表、电器、设备工人培训，不断提高
它们的操作技能，确保报警、联锁系统准确灵敏。
三、其他防范措施：
（1）氧压机系统与空压机系统间砌筑隔火墙。
（2）氧压机与电器、电缆沟砌筑防火墙。
（3）油蒸汽要引到安全处放空。
（4）投用灭火氮气系统。
（5）严禁烟火。
（6）设置接地线，引到室外：并定期检查（防静电聚焦）。
（7）试车介质采用氮气。
离心压缩机的操作维护：
【论文摘要】本文通过自身的实践，强调对离心压缩机专业理论知识学习，提高
操作技能，了解机组的内部构造，掌握离心压缩机的宏观运行规律的必要性。叙
述了利用传统的检测方法、结合先进的检测仪器、科学的逻辑思维方法来全面分
析离心压缩机出现的各种故障的心得体会。
1.学习理论知识，了解机组构造：
随着国内钢铁企业的蓬勃发展，制氧设备的发展呈现了大型化的趋势，而与之配
套的大型离心压缩机的使用越来越普遍。作为一名制氧操作工，加强压缩机的基
本理论知识学习，注重总结实际工作中的经验教训，全面提高自身的综合素质，
维护和操作好离心压缩机，就显得非常好。
加强理论知识学习和专业技能的培训时操作离心压缩机的基础，了解自己所辖机
组的基本构造时诊断离心压缩机故障的前提。我们需要学习的基础资料有：(制
氧工问答)、（压缩机工）、（机械基础）、（机电故障诊断技术）以及相关机组的操
作说明书，如：（沈鼓空压机操作说明书）、（杭氧氧压机操作说明书）、（英格索
兰氮压机操作说明书）等相关资料。了解机组基本构造最直接的办法就是利用检
修人员对压缩机的检修安装、拆卸时到现场观摩，了解压缩机各部件的形状、位
置、组合等等。
2.研究设备特点、掌握运行规律：
2.1压缩机故障的规律：
在离心压缩机整个服役其内，设备故障发生的次数和使用的时间有内在的规律
性。虽然对于一台离心压缩机而言，发生故障的时间、次数以及运行寿命各不一
样，但都有以下一些共同的特点：
（1）离心压缩机缸投用的第一年，故障发生的频率较高。其原因在于：设备在
设计、制造、安装过程中所存在的问题在运行初期得以暴露，操作人员对设备性
能、运行规律也需要一个学习和掌握的过程。以2#4000m3/h制氧机的压缩机在
安装、调试和投用的第一年出现的问题为例说明，如表1所示。
表1.14000m3/h制氧机配套的压缩机第一年运行故障及分析故障类别：
举例说明：故障原因：
安装方面：氧透‘氧氮密封气’接反未按要求施工
空透电机振动大：电机地基不牢固
空透过滤器袋吹烂、脉冲起源管脱落：脉冲气源管固定不牢
设备方面：
空透电机振动大：电机动平衡不好
设计方面：
氮透放空阀在高温下频繁动作时多次卡死：氮透放空阀应设计在冷却后或
氮透放空阀选用耐高温材料
检修时无法切断氮透水路系统：氮透水路系统未设计上、回水总阀
操作方面：
氧透联锁自动停车5次：修改设定值失误、造成4次停车；
就地联锁复位不及时造成一次停车
空透倒换油泵遗留隐患：对联锁控制认识不够
（2）离心压缩机的运行从第二年开始，发生故障的频率会明显下降，设备进入稳
定运行区，一般只有个别突发故障发生。原因在于；设备自身存在的各种问题在
第一年暴露，并通过检修人员的改造得以解决；随着对设备性能、运行规律的进
一步了解和掌握，操作人员的操作技能大幅提高。
（3）离心压缩机使用寿命一般可达到15年以上，随着时间的延长，事故发生率
还会逐渐提高。造成这一现象的原因是设备的部件的逐渐老化。
2.2应采取的措施：
设备的这些共同特点，可以反映出机组在整个服役期间存在一定的运行规
律。我们在掌握了离心压缩机这些运行规律后，就可以对在不同的运行期间的离
心压缩机采取不同的措施：
（1）在设备安装时，应把好质量关。
（2）在设备调试时，应把好验收关。
（3）在设备投用初期，应缩短点检周期、提高点检质量，以及时发现故障，并及
时诊断处理。
（4）应该善于吸取同类设备的经验教训，防止其他设备发生过的故障的再次发生。
例如：我厂1#“14000”制氧机配套的DH-90型的空压机，因为低速轴转子二级
叶轮过盈量不足等原因，共用34天时间进行单击试车，严重影响了建设工期和
安钢的生产。投产后，空压机的轴振动又逐步上升。最后经过生产厂家磋商，对
机组的核心部位----压缩机高、低速转子轴承进行换型改造，即由椭圆滑动轴承
改造为可倾瓦轴承。改造后，空压机的轴振动明显降低，运行至今基本保持平稳。
吸取以上的教训，2#“14000”制氧机空压机也成功地应用了此项改造，并取得
良好的效果。
（5）机组在进入第二年后，必须坚持正常的点检工作，同时根据运行参数是否
变化，检测设备运转情况，防止突发事件的发生。
（6）在设备运转到逐渐老化的阶段，必须适当增加点检次数，以便随时发现设
备故障的先兆，帮助诊断设备各部件的运行状态，及时检修或更换，保证设备运
行安全，延长设备使用年限。
3、善于利用感官、强化常规点检：
作为一名制氧操作工首先应该掌握常规的检查方法来诊断压缩机的运行状
态，既：凭借人体的感觉，通过目视、耳听、手摸、触觉的方法，直观的看到跑、
冒、滴、漏的液体、闻到刺鼻的气味、听到尖利的或沉闷的响声、摸到发热的部
件，利用自己积累的检验，诊断出某个部位是否发生故障。
3.1视觉的方法：
诊断冷却器是否漏水。在开车前、停车后，机组的冷却水未断时，对压缩
机的气体冷却器都应进行此项检查：打开气体冷却器气侧拍方法，看到冷却水连
续不断放出，可以断定气体冷却器内漏。停车后，油泵停运但冷却器没停水时，
对压缩机油冷却器都应进行此项检查：在油箱油位指示上作好标记，如看到油位
上升，可以判定油冷却器内漏。
3.2听觉的方法：
诊断压缩机放空阀、放喘振阀是否漏气。当压缩机放空阀关闭时，此时是诊
断放空阀、防喘振阀是否漏气最好的时机。到放空口处听一下声音，如有声响，
说明放空阀、防喘振阀必有漏气现象。
3.3手摸的方法：
诊断级间气体冷却器后气体温度突然升高。通过手摸各级气体冷却器回水管路，
如某一级发热烫手，而其它各级不发热，则次气体冷却器一定存在故障，可能是
水路堵塞、回水阀脱落等。
3.4触觉的方法：
诊断氧压机止回阀是否漏气、氧压机每次停车时（送氧阀已关），打开送氧阀与
止回阀之间的氧气纯度分析阀，如用手感觉到有氧气连续放出，说明管网氧气通
过止回阀倒流，可以判定止回阀漏气。
以上这些常规的诊断方法虽然很简单但却非常实用，全面和系统地掌握这些
方法将非常有有助于判断机组的故障，并为检修工作提供依据。
4、运用的监测手段：
对于操作这些大型离心压缩机的制氧工来说，已很难单单依靠常规的检查方
法来诊断故障。应用先进的检查仪器（如：便携式红外线测温仪、便携式测振仪、
示波器等），掌握先进的在线检测和DCS集散控制技术，同时运用科学的推理方
法来综合诊断设备的故障，已成为监测、诊断和处理离心压缩机故障的重要手段。
4.1应用先进的检测仪器检测设备：
（1）应用便携式测振仪，诊断空压机电机运行状态。在空压机电机的轴承、基
础、机壳处选取几个测点，利用便携式测振仪定时检测振动，采集数据并绘制趋
势图，检测电机运行状态。对安装在钢性基础上的、转速为600～3600r/min之
间的大型电机，测量电机轴承在其稳定状态下长期运行时的振动速度有效值（单
位为mm/s），然后对照国家对电机振动强制标准界限规定（见表2），诊断电机
振动是否超高。
表2.电机振动强制标注：
状态好允许可以接受不允许
测量值/（mm/s）＜2.82.8～4.57.1～11.2＞11.2
2002年11月，检查运行中2#“14000”制氧空压机电机时，发现南轴承压不正
常，停车检查发现南轴瓦已受损，但实际上当时检测电机振速为7.12mm/s，并
没有超过电机的“可以承受”范围；2003年7月19日16：38，2#“14000”
制氧机因停电全线停车，18；22在恢复启动过程中，检测电机的轴承各测点振
动速度：电机北轴向10.1mm/s、北垂直12.1mm/s、北水平6.5mm/s、南垂
直7.9mm/s、南水平7.8mm/s。对照以上的标准同时与上一次的测量值比较，
振速明显超高。根据上次检验，我们及时采取了停车、检修电机的措施，检修时
发现南轴瓦已经受损严重。通过这两次故障，我们对“电机振动强度标准”有了
新的认识：电机振速在7.1～11.2mm/s的范围内长期运行或振速突然增大时，
电机轴承也会受到损坏，因此，对于振速在这一范围内运转的电机也应该为“破
坏状态”来对待。
（2）应用便携式测振仪，诊断2*“14000”制氧机空压机机油泵运行状态。2003
年1月19日19：23，操作人员点检时，利用手持式测振仪检查到空压机运行
油泵振速参数如下：北轴向6.3mm/s、北垂直6.9mm/s、北水平3.4mm/s、
南垂直8.7mm/s、南水平5.2mm/s，比油泵正常运行值大幅升高，依据以上
标注及时判定了运行油泵的振速超高，应该为“破坏状态”来对待。于是当即采
取更换备用油泵供油、检修运行油泵的紧急措施。经检查发现该油泵的地脚螺栓
松动、靠背轮间隙大小、泵与电机的对中不好。因更换油泵及时，油泵及电机并
未受损。目前用手持式测振仪测旋转设备，对比电机振动强度的国家标准，判断
旋转设备运行状态已经逐渐成为我们一项常规的检查方法。
4.2掌握先进的检查技术诊断故障：
（1）应用机组运行中的曲线，诊断空压机各级振动波动的原因。2001年12月
23日，空压机各级振动突然超高报警，操作工通过找微机上各级振动在线监测
曲线，发现低速轴振动最高达到71μm，高速轴振动最高达到81μm，而后迅
速恢复到原值（幸好未造成机组联锁停车的事故），同一时刻空压机电流曲线也
有所提高。后经询问调度，其他车间的大型机组刚刚启动，而启动时间与振动波
动的时间一致，而且这些设备是在同一回路的电网上。电源和振动曲线的波动原
因，很可能时由于其他的大型机组启动时引起电网波动，进而使空压机电机的运
行条件改变造成的。为避免类似现象的发生，我们采取以下措施后，没有在出现
过因其他机组启动，造成本套相关机组波动、停车的事故。我们通过多次观察机
组的振动曲线，包括其它车间在内的多套大型机组在同样的条件下，均发现有类
似的振动波动现象，这也验证了我们对这一现象产生原因的判断是正确的。
（2）应用机组停车后的曲线，诊断空压机轴瓦积碳的原因。2002年6月11日，
2#“14000”制氧机空压机准备检修，在空分系统停车、空压机卸压停车后，空
压机油泵按操作说明书的要求运行了20分钟后停车。但是在打开空压机各级轴
承进行检查时，发现部分轴瓦表面油油膜碳化痕迹。为解释这一现象，我们首先
查看了各级轴承温度的变化曲线，发现这些温度曲线在机组停运后都有一上升的
阶段，于是我们有查看润滑油压力的变化曲线，将这两组曲线进行对比后，确认
各级轴温度是油泵停用后开始上升的。最后我们通过分析，认为轴瓦积碳原因是：
空压机停车后，油泵虽然也运行了20min才停运，但机组的叶轮和蜗壳温度仍
然很高，导致油膜碳化。适当延长机组运转时间，这样可以起到冷却叶轮和降低
蜗壳温度的作用；空压机停车后，适当延长油泵的时间，以带走轴承周围的残余
热量。
4.3运用科学的推理方法综合诊断故障
(1)诊断并解决空压机运行中加油时大齿轮箱测振探头引线处向外喷油的问题。
沈鼓DH90型空压机油烟冷却回收系统效果不佳，造成润滑油日常损耗量大（月
耗量150公斤左右），为了确保供油系统正常的油位油压，需在不停机的情况下
定期补充润滑油。但是往往在加油的过程中，会出现大齿轮箱测振探头引线处向
外喷油的现象。
大齿轮箱测振探头引线为什么会喷油呢？我们知道；正常运行时，排烟风机
在将油箱内未冷却的油烟和齿轮箱内集聚的油烟抽出并排至大气的同时会使齿
轮箱内产生负压，防止齿轮箱向外渗油。而对机组进行补充润滑油操作时，需打
开油箱上的加油孔盖，这是空气就会立刻进入油箱，并迅速破坏油箱的负压，进
而通过未冲满油的回油管路到达齿轮油箱内，破坏齿轮箱负压，造成大齿轮箱测
振探头引线处向外喷油。为此，我们对加油口进行如下改造：在油箱上部的加油
孔盖上安装了一个控制阀门和相应的管道，加油时首先连接好加油管道再打开控
制阀门，在保持油箱负压的前提下启动滤油机进行加油操作，从而避免了一边加
油，一边喷油的问题。
（2）诊断因空冷机三级排气压力表不准，而引发的测振仪故障。2001年，2
#“14000”制氮机试车过程中，空压机启动、送气、加压后，进行现场检查时，
发现就地柜三级排气压力表显示较低。通过对比，该值小于四级进气压力表显示。
初步诊断原因有二：1压力表不准，2仪表管线漏气。问题虽小，但不能放过，
于是打开就地仪表柜的后门进行检查，立刻发现三级排气压力表与管线连接处漏
气带水，恰巧落在下面测振仪的散热孔内，于是我们马上关闭此表的进气阀。谁
虽然没了，可测振仪元件受水的影响，测量值显示大幅波动，振动值报警。马上
通知仪表人员解除振动联锁，用仪表空气吹除测振仪元件的水，直至恢复正常。
之后分析：压缩机停车后，在仪表排气测量管线里，存在残余的空气，由于温度
的降低会有冷凝水析出，当测量表与管线连接处密封不严时，再次开车时就会出
现漏气带水现象。
因此，操作工对发现的异常参数不论大小都不要掉以轻心，不查出原因决不放过。
(3)诊断4C90M×4N2型氮透放空阀不能加载关闭的原因。2002年12月，2
#“14000”制氧机停车检修期间，氮透在压送1#“14000”制氧机氮气向管网送
气时，氮透突然放空。操作人员通过查看就地控制器的相关信息，发现机组是由
于喘振造成“电流限流极限值”增高（该机组采用“恒压控制”方式），放空阀
受控而打开。为了恢复压送氮气，依据以往经验，设高“限流极限值”后，操作
加载按钮，但放空阀在逐渐关闭后由迅速打开。通过进一步分析机组运行信息，
我们发现了一个重要的运行参数：管网氮气压力低于氮透设定的排气压力。在“恒
压控制”的运行状态下，管网氮气压力在未达到氮透设定的排气压力时，为什么
氮透会卸载放空呢？后经检查确定原因是：因为检修需要暂时停止仪表气供应，
导致氮透送气阀的管网连通阀（气开式）因无仪表气而自动关闭，致使氮透压力
气体无发入管网。于是，我们马上恢复仪表气供应、打开管网连通阀、恢复“电
流限流极限值，再次操作加载按钮后，问题得以解决。
通过对这一故障的处理，提醒我们今后的工作应做好以下两点：①切断本套仪
表气源时，应注意保证单体运行机组的仪控用气。②机组发生问题时，应全面
检查、确定原因、排除故障后才能恢复运行。
（4）诊断2C1135M×3N2型氮透密封气压力低造成的自动停车2003年7月3日，
氮透自动停车。通过查看就地控制器的相关信息，发现是密封气压力低造成的。
为什么密封气压力会低呢？进一步分析，原因有：①是否有密封气供应，②密封
气管线是否泄露，③密封气过滤器是否脏堵，④密封气设定压力是否过低。对以
上诊断进行逐一检查后发现，油密封气供应，但密封气管线上连接头处有漏气的
部位，紧固处理后又对密封气过滤气进行反吹，最后通过调压阀把密封气压力适
当调高。综合各方面原因，采取相应措施，最终解决了这一问题，很块恢复了机
组运行。
（5）诊断氮透2C3511M×3N2性二级进气温度突然升高造成的自动停车。2003
年7月20日7：00，氮透二级进气唯独突然升高，造成自动停车，按照常规的
分析，判定原因往往是一级冷却器的冷却效果差造成的。但是通过分析运行压力
参数的变化，原因却是这样的：7：00，5000氮透排气压力达到设定值1.8Mpa，
此时机组阀门的动作状态是先自动关小进气阀门，电机电流随即呈逐渐下降趋
势，当电流下降到设定的“电流限流极限值”时，放空阀自动打开。但是由于厂
家在设备调试时，对“电流限流极限”这以参数设定太低，在进口阀门逐渐关闭
的情况下，电机电流不能降到设定的“限流极限值”，放空阀受控就不能自动打
开，进而造成机组因进口气体流量减少、机组背压高、高压高温气体倒流，机组
发生喘振现象。同时引发了二级进气温度偏高，导致联锁停车。通过以上分析后，
我们采取适当设高“电流限流极限值”的方法，使进气阀开度、电流限流极限值、
放空阀打开这三个条件之间合理对应。当再次启动该机组后，氮透恢复了正常的
调节功能。
通过对这一故障的处理，也使我们进一步加强了对喘振这一现象的认识。
可以看出，加强专业理论知识的学习，提高操作技能，了解机组的内部构造，
掌握离心压缩机的宏观运行规律，利用传统的检测办法并且结合先进的检测仪器
和科学的逻辑思维方法，就可以全面分析离心压缩机出现的各种故障，并能采取
正确的措施予以解决。
透平压缩机的振动危害及监察分析
透平压缩机的振动是压缩机设计制造、安装和运行的综合反映。也就是说，导致
或影响透平压缩机正常运行的内部和外界因素很多，而众多因素反映出的就是振
动。西方简述我单位三台H200—6.3/0.97型透平压缩机几年来的运行情况，和
由于振动所造成的严重危害。
一、振动的原因
1、开车运行后的振动
1.1原先在安装时电动机和大齿轮的同轴度完全根据设计要求来校正。由于机组
启动电流大，瞬间扭力也很大，造成电动机有移位感。根据气温，设计要求安装
时径向轴向误差允许在±0.02mm，我们严格招办。机组运行一段时间后再测，明
显测得轴向无变动，而径向的水平方向走动了0.18～0.20mm左右。这说明机器
在对中后走调的情况下运行，振动就会很大。
1.2空气中带有腐蚀性气体的冷凝水造成转子（尤其是3～4级）、气封、扩压器、
碳钢空气管道等腐蚀十分严重，产生空气涡流的振动。管道氧化物的被冲刷造成
子平衡百战不殆，振动激流，因此而被迫停车，此类事故已发生了两次。
1.3频繁开停车对机组振动也有影响。由于客观条件不允许或机械故障被迫一年
中开停多次，使转子平衡备破坏。停车时会把积在转子上的尘土或其他氧化物不
均衡地脱落，破换了转子的平衡。
2、检修后的振动
2.1齿轮偏载造成工频振动。透平机的转速很高，1～2级转速为15200rbm，3～
4级为19200rbm，因而齿轮的精度要求也很高。保持较高的齿轮接触面很重要，
在静态下检查齿轮接触面无法得到动态的实际接触情况，我们的做法是在静态下
使接触面不低于85%。其中一台机组在检修时发现齿轮接触面差，一只新齿轮只
运行两个多月就严重点蚀和大齿面剥落（一只大齿现价30万元左右）。机组振动
很大，齿轮的损坏就呈恶性循环，难以挽救。
2.2油膜涡动引起的低频振动。轴承中的油膜在转轴和轴承间运行起着盗运和润
滑作用，如轴承稳定性不好，会导致油膜半速涡动。我三透平机转速为19200，
约在10000左右产生低频振动。低频振动产生与转子工作转速不合拍的激振力，
对转子和轴寿命的影响程度超过工频振动的影响，它使转子振动总量增大，这历
来被人们所禁忌。如低频值是工频值的105时，就应引起重视。我们原有的机器
低频值大于工频值的5%，已造成严重后果。轴瓦的锡基合金多次剥落（其实是
撞落），被迫停机。2级转子振裂落掉一块（累计运行了13442小时），约1.5mm2，
3～4级转子轴头振断裂（累计运行11000小时）。更换两根转子要工几十万元，
还直接影响生产。
二、消减振动的措施
1采用不刮削或少刮削轴瓦
轴承是引起振动的关键所在，透平机的轴承（尤其是齿轮式压缩机）是解
决三轴平行（水平方向和垂直方向）和轴交*度的根本。轴承若选的不当，会造
成整机振动激烈，齿轮使用寿命缩短。同时瓦背与轴承座接触面的保证和轴瓦与
压盖过盈量的恰到好处，也起着重要的保证作用。轴与轴瓦的接触，并不是传统
上的认识，并非要达到60%。理论和实践证明，轴和轴瓦应是一条线，才能形成
供液体润滑的油楔，但前后接触必须均匀。
轴承传统刮削工作效率低，质量得不到保证，检修工人劳动强度大，本科生
低。我们大胆采用不刮削或少刮削轴瓦，也就是说从整体提高加工精度，使椭圆
轴承大机床上加工成型，从而保证了透平机轴承的要求，也是消除油膜半波涡动
的最好办法。可怕的半波涡动消除，机组安全、稳定、长期运行得到了保证，从
而保证生产，降低备件消耗，大大减少检修工时。
2、操作管理对振动的控制
透平机一般情况开车时各指标正常，振动值不大，在长周期运行中变化不会太
大，也不太可能造成机组的振动加大。油温作为开车联锁的条件之一，在正常运
行中，油温的稳定也能保证机组安全、稳定、差更年期运行。
油温度控制在40℃左右为最理想状态，因为回油温度一般在50～55℃，通过冷
却可达到理想的油温，帮操作工要根据天气的冷热，早晨、中午、傍晚、半夜不
断地调整油温，稳定油温，这样可对机组较少工频和低频振动。
三、检查分析：
1994年12月，我们对三台H200透平压缩机配置了微机检测和诊断系统，
在线动态检测机组的温度、压力、振动、流量等参数，用计算机才行数据采集和
数据处理，实现了机组运行检测，信号处理、故障诊断以及机组历史资料管理等
功能。
1.动态监察系统功能：
机组运行监察，低空压机模拟信号，进行计算机实时检测，并有集中参数显示、
小型显示、模拟图显示。
2.机组故障诊断：
在频谱分析的基础上，利用模糊数学方法，根据其他信号变化的牲，对机组故障
进诊断。可诊断的常见故障为；转子不平衡，轴承座松动，箱体、支座松动油膜
我涡动，油膜振荡，气流脉动等。
3.机组历史资料的管理与检索：
对机组历史数据保存一个报警事件,可保持十次报警事件前五分钟的追忆数
据。可保存一个朋内每天每个通道每一个小时的数据，并都可打印、制表、输出。
TAE-200A/15型离心式压缩机是为公司二期6000m3/h制氧机的配套机组，
由美国COOPERTURBOCOMPRESSOR公司制造。该机的主要性能参数如下：排气量
34000m3/h，排压5.8bar，轴功率3024+4%kw，该机为三级压缩。
1.故障现象该机于1997年8月底调完毕，9月中下旬随着我公司一二期6000m3/h
制氧的调试工作的开始而正式投入运行。投运以来，该机运行情况一直很好。然
而，同年10月初的某一天，我们突然发现该机齿轮箱一级侧油封向外“甩油”
且情况十分严重。
2.原因分析由于漏油部位是一级侧油封，故我们怀疑该油封密封性能不好，然而
该机投运才十几天，且运行情况一直很稳定，按理油封是不该出现突然损坏的。
另外一种可能的原因是齿轮箱回油不畅，导致油从油封处外泄。鉴于该机处于保
修期，我们不便贸然拆开齿轮箱盖对油封实施检查，故我们将该机漏油的情况向
COOPER公司在香港的代理商ASCENTIC公司反映。ASCENTIC公司不同意我们打开
齿轮箱盖，但向我们提高了一条有益的信息：国内某厂向COOPER公司购买了一
台离心式压缩机也曾出现过二级油封漏油的情况，当时COOPER公司的建议是跟
换油箱除油雾器芯子，这条信息提醒了我们（该机调试时，外方专家曾让我们接
一条仪表气管到除油雾器，我们向外方专家询问除油雾器的机理，他只告诉我们
该仪表气可帮助除油雾），于是我们重新仔细考察该机除油雾器。由于缺乏图纸
资料，我们只能从外观及仪表气引入的原因等方面分析推测该除油雾器的机理，
推测其原理简图如图1。如图1，一定压力的仪表空气流经拉法尔喷管后，在混
合室形成一定的真空度，从而将油箱内的油雾抽入。在混合室中，高速仪表空气
与油雾发生碰撞、混合，进行能量交换，流向扩压管、混合气体经扩压管扩压后，
速度下降、压力升高，后经除油雾芯子过滤油雾，回收润滑油。因此，我们怀疑
除油雾器芯子阻力过大，导致油箱内压力升高，从而使油从油封处向外泄露。
3.故障处理于是，我们将除油雾芯子拆下来进行检查，发现除油雾芯子并不很脏。
同时，我们亦发现，当拆下除油雾芯子后，油封处很快停止漏油。而将除油雾芯
子重新装上时，泄露又发生。这是，我们对除油雾芯子进行清洗并重新装上，开
机后泄露情况消失。然而，该机运行一天后，重又出现漏油现象。我们对该除油
雾器再次进行检查分析，发现该除油雾器引入的仪表气管太细，直径大约为
10mm，而除油雾器仪表气接口尺寸为1”。故我们判断仪表气量不够，经拉法尔
喷管后，压力下降不多，混合室内难以形成足够的真空度，从而油箱排油雾不畅，
导致油箱压力上升，使油从油封处外泄。
下式为喷管流量计算公式：
此主题相关图片如下：
式中M——容积流量
A——拉法尔管喉部通流面积
P1、ρ1——拉法尔管人口压力、密度
P2——拉法尔管出口压力
由上式，可得出流量M与P2/P1的关系曲线（见图2）。由上图知，当流量M减
小时，P2/P1趋于1，即当流量太小时，拉法尔管难以起到降压作用。于是我们
停机整改，将原10㎜仪表管换成广管，开机后泄露情况消失。该机运行至今未
再发生漏油现象，说明我们对该除油雾器的机理分析与故障处理时成功的。
压缩机性能测试系统
应用领域：产品测试
使用的产品：LabVIEW、NIDAQ、SCXI
挑战：
用基于计算机的测控系统代替手工操作，提高自动化水平，改善工作条件，
确保监测数据的精确、可靠。
应用方案：以NI公司的LabVIEW软件、DAQ卡、SCXI卡和现有的变送器等构成
一套基于PC的压缩机性能自动测试系统。
介绍：
压缩机是一种工业生产中广泛使用的机械设备。这种机械依*在气缸内作往
复运动的活塞或作旋转运子的转子的作用，使吸入的气体的体积缩小而提高压
力，以满足生产需要。这种产品的结构不叫复杂，除机械、电气部分外，还有气、
油、水等多种回路。为了保证和提高压缩机的质量，对共性能进行测试足一个不
可缺少的环节。但是到目前为止，这项工作基本上足以手工为主进行的。因此，
工作效率低、劳动条件差，测试结果的可靠性、准确性也不高。少数单位开发了
自动测试系统，不过，并没有很好的用上去，或者，测点少，功能不强。本文针
对国内现状提出一种基于计算机的自动测试系统方案。
1总体结构
本文介绍的测试系统由带有PCI总线的工业控制计算机、NI公司的LabVIEW
的软件、1块DAQ采集卡、9块SCXI调理卡(1块SCXI-1121、7块SCXI-1125、
1块SCXI-1162)、1台12槽机箱SCXI-1001和温度、压力、流量变送器等构成）
（图1）。在计算机的控制之下，按照国际《一般用容积式压缩机性能试验方法》
（GB3853）的规定，测定单级和两级压缩机的压缩机性能，绘制特性曲线，打
印试验报告。
此主题相关图片如下：
测试系统采集的参数有：吸气温度、压力：排气温度、压力：压缩机转速、轴功
率：强电系统的电压、LU流、功率；冷却水的温度、压力、流量：供油系统的
约束力、温度等。与此同时，测试系统还通过输出控制电路对机组的工作状态进
行控制。测试系统还通过输出控制电路对机组的工作状态进行控制。
2信号I/O和调理按照测验要求和标准规定，测试系统的测温范围为0~2000℃，
测量吸入排出空气温度和冷却水温的误差≤±1℃.为满足要求，将被测温度经标
准铂电阻Pt100等转为100.00~176.00Ω的电阻或4~20mA的电流，送
SCXI-1211和SCXI-1125调节，然后输入PCI-MIO-16E-4DAQ卡。
SCXI-1121有4个隔壁的输入通道，每个通道都带有激励源。测试系统利用
它提供的0.15mA精密(准确度为±0.04%)恒定电流，将电阻信号转变为精确的电
压信号，以四级制方式测出此电压：经隔离、放大、抗噪音滤波后（以适应恶劣
的现场环境），送DAQ。
SCXI-115有8个隔离的输入通道。在输入端子SCXI-1138(含有249Ω的精
密电阻)的配合下，将变送器输出的4~20ma电流转变为1~5v电压，以读数的
0.08%精度对其进行测量。按标准规定，测量吸排压力的误差小于±0.4%即可（测
量油压的误差小于±2%，故SCXI-1125也用来测量气压、油压（已由变送器变换
为4~20MALh流）。此外，SCXI-1125的5V输入通道还用来测量互感器和变送器
变换的交流电流、稳流电压和功率（精度要求为±0.5%）等强电电量。各块
SCXI-1125卡的输出分别接入具有16个单端模拟输入通道的PCI-MIO-16E-4DAQ
卡的不同通道。DAQ卡可以高达250KS/s的采样速率采样，5v量程时的测量精度
为读数的0.07%。在各输入模块的配合之下，完全满足了动态测试、“同时读取”
工况参数和较高的测量精度要求。此外，这种DAQ卡还带有2个模拟输出口，8
个数字I/0口等。压缩机的转速和输入扭矩用转速扭矩传感器转变为数字量，冷
却水的流量经流量变送器转变为数字量，然后经过具有32个输入通道且以光耦
隔离的SCXI-1162卡也送入DAQ卡测量。
DAQ的数字I/0口除用于测量外，还通过输出控制LU路控制配电柜的继电
器、接触器的通断；而它的模拟输出部分则通过D/A转换及相关电路向阀门定位
器输出4~20mA电流，控制阀门开度，调节流过的水量或气体压力。
3试验流程和程序
测试压缩机性能的程序用LabVIEW图形化编程环境编制，利用它的模块化、
层次化结构，工程技术人员在几周内即可构成或基本构成要求的测试系统。这种
解决方案直观、简单易学，使用起来也不复杂。在本系统中，测试程序大致由试
验管理模块、数据采集模块、输出控制模块、数据处理模块、显示模块、文件管
理模块和报警模块等构成。软件程序借助于DAQ卡采集被测量和控制试验的进
行。利用键盘、鼠标和显示器（图形化软面板）等进行人机对话。软件的主要功
能与实验流程相对应：
1.运行试验管管理模块，按照试验要求和GB3853标准等规定，输入试验的类型、
试验的项目、额定参数、规定的工况参数、试验条件和硬件配置等。
2.运行采集和控制等模块，起动机组预运转，扫描轴承、机壳等部位的温度，考
核零部件的配合情况，判断机组能否平稳运行。
3.机组能平稳运行则转入下一步，按GB3835的要求，将运转参数，如冷却水温、
总压力比、主轴转速等，调整（测量、计算、比较、调整）到允许的波动范围之
内。
4.在规定的工况下，测试洗排气温度、压力，冷却水温度、压力，油系统温度、
压力、压缩机转速与轴扭矩等。进行常规性能测试，处理测得的数据和显示测试
结果。
5.调节阀门的开度和主轴转速等，进行超温、最高许可转速、最高许可压力等试
验。考核机组能否可靠运转。
6.机组关机。运行数据处理模和文件管理模块等，详细分析、处理测得的数据。
如，已测得的温度、压力等计算求得压缩机的排气量，以测得的转速、扭矩求得
轴功率，以排气量和轴功率求得规定工况下的比功率；绘制示公图、气流脉动曲
线等；打印实验报告和将试验文件存档。
7.压缩机试验期间，测试系统不断对其转速、压缩比、排气温度和油温等进行监
控，发现越限则立即调用报警模块报警和强行停车。上述以LabvVIEW等实现的
系统即可用于产品出厂检验，又可用于型式试验；既可用于测点较少的小型产品
测试，又可用于测点较多的机组性能测试。
4结束语
LabvVIEW是一套专为数据采集、数据分析和数据表达而设计的图形化编程环
境，功能强大、灵活直观，可大幅度减少传统系统设计所需的开发时间：DAQ卡、
SCXI卡足以模块为基础的硬件，也给系统的组建、变更和维护带来很多方便。
可以想象，以LabvVIEW和DAQ卡、SCXI卡等构成的压缩机性能自动测试系统肯
定会给用户带来许多好处，在行业中也有较高的推广价值。若在硬件中增加新的
插卡/机箱，在软件中增加新的功能模块，测试系统的功能还可以进一步扩展。
如，将测点扩展到几百点，或同时测试多台机组的性能；扩大系统的输出控制功
能；分析测得的数据，提出产品改进意见或方案；在企业内部或企业间通信，协
同工作，共享有关数据等。
氧气透平压缩机的安全运行问题
物质在燃烧过程中，氧气起着助燃作用。在大气条件下，氧气的含量约占21%，
金属材料的燃点大大降低。只要有合适的温度，钢铁同样会发生燃烧。因此，在
高纯度、高压力、高流速的压缩机中，如果氧气温度意外升高，遇上外来杂质与
流道摩擦、与氧气接触的流道壁面有橡胶或油脂等点燃较低的物质、转子与静止
件意外碰撞等情况，都可能引起着火，造成机毁人亡的重大事故。因此，纯氧被
认为是一种危险性气体。无论是制造商还是氧压机用户，都必须认真对待氧压机
的安全问题。杭氧透平机械有限公司从1970年开始生产离心式氧气压缩机，至
今已有30年的历史。迄今为止，已生产各种离心式氧压机的全套设计制造技术，
使杭氧氧气透平压缩机（以下简称氧透或氧压机）的技术水平提高到接近国际先
进水平的高度。经过多年来不断地发展与改进，杭氧的氧透已经从原来的单缸型
发展到双缸型，从为数不多的几种产品发展到多品种多规格比较完整的系列产
品，基本满足了国内冶金、化肥、煤化工等不同用户的需要。
1.氧透机组的配置情况
1.1主机的配置
氧压机的基础为两层框架式结构。主机布置在上层，辅机在下层。除供油
装置和控制仪表外，全部设备由防火墙隔离。双缸型氧压机主机的排列形式如下：
主电机——增速机——低压压缩机——高压压缩机；或：主电机——低压缸增速
机——低压压缩机——高压缸增速机——高压压缩机。高、低压压缩机均采用水
平剖分的单轴多级多段压缩机。如前所述，杭氧氧透的机型是专为押送氧气而设
计的，对于防止转子与静压元件碰擦，防止氧气被污染，防止氧、油外漏，限制
氧气过高的温升和流速等压氧的安全性做了周全的考虑。压缩机的壳体用数控龙
门铣床机密加工。压缩机转子用高强度不锈钢制造。用于氧气的迷宫密封用同镍
合金制造。低压缸一级叶轮进口前设置可调式叶栅导流机构，以实现流量的自动
调节。低压缸各级采用叶片扩压器以提高级效率；高压缸采用无叶扩压器以扩大
调节范围。
这种机型的另一大优点是运转一部分稳定。径向轴承采用抗失稳能力强的
可倾瓦轴承。推理轴承采用美国进口的自动均压推力轴承。每个轴承处设置振动
监测探头。每根转子设置轴向位移监测探头。
主电机采用异步电动机。在机组启动阶段，转子系统有一个不稳定阶段。
如采用同步电动机拖动，当电机牵入同步转速时会对转子产生扭矩冲击，对于氧
压机来说这是不允许的。主电机与低压缸增速机之间采用绝缘型联轴器连接，以
防止电机转子端的感应电流传入压缩机。其余各部分之间采用进口的挠性膜片式
联轴器。这种联轴器对转子的不对中度不敏感，且外型小无需润滑，具有很小的
转动惯量和很高的可靠性。根据近三十年来的使用经验，绝无发生意外事故的记
录。配置高压缸增速机的优点在于可以分别选择高、低压缸转子的最佳转速，以
满足小流量氧压机最佳的性能匹配和最宽的调压范围。对于大流量的氧压机，则
无须配置高压缸增速机。
1.2辅机的配置
氧气冷却器：压缩机每两级冷却一次，以防止过高的氧气温度，降低能耗。采用
氧气走管内、冷却水走管外的列管式冷却器。因为氧气侧换热表面必须无油、干
净。组装后的管束的内壁便于脱脂、清洗和检查，有利于保证氧气测表面的清洁
度。
氧气过滤器：在压缩机进口前、回流氧气旁通阀前以及氧气平衡管压力控制阀前，
分别设置了氧气过滤器，用以清除氧气中的杂质，避免氧气高速气流流过压缩机
流道和阀芯时与壁面发生碰撞产生火花。此外，轴端密封用氮气的进口调节阀前
也设置了过滤器。
管道膨胀节：氧气冷却器通过连接管道与压缩机相连，形成封闭回路。当高温氧
气通过时，由于热膨胀而对压缩机产生很大的附加作用力。为此，在各冷却器进
气管上设置波纹膨胀节，吸收管道的热变形。
强制润滑油系统：从供油装置的吸油口开始，粗过滤器、油泵、油冷却器、精过
滤器以及相关的管道和控制阀门均为双元件结构。每一组都可单独工作，互为备
用，通过控制系统可实现自动或手动切换。还设有排烟风机和油气分离器以保持
油系统的负压状态，避免由于内压引起润滑油的外漏，减少油的损耗。供油的压
力和温度由控制系统自动控制在正常的范围内，保证主机的正常运转。一旦发生
低压电断电或供油系统出现重大故障，机组连锁自动停车。转子惰转期间由高位
油箱继续供油。
2钎焊技术在小流量高压比氧压机上的应用
除了对安全可靠性的特殊要求之外，氧压机的另一特点是流量小压力高。这
两方面的特点对设计制造提出了新的要求。高压小流量氧压机的难点之一在于叶
轮流道狭窄，难于焊接。如果采用电弧焊，无论采用从流道内侧的角焊还是采用
从外测的塞焊，由于焊接的高温收缩、飞溅和表面氧化的缘故，流到的尺寸精度
和表面的粗糙度都难以保证。这对窄流道叶轮十分不利，导致性能的偏差和高能
耗。此外，塞焊叶轮还容易在流道内侧形成缝隙，对压氧的安全性构成威胁。除
非采用像钎焊、扩散焊这一类特殊焊接技术方可确保也轮的高质量。
1989年以来，杭氧特种焊接研究所一直致力于各种钢叶轮的钎焊试验和工
艺改进。杭氧生产的氧透叶轮以高强度不锈钢为母材，流道用数控机床铣制成形，
然后与轮盖钎焊成。叶轮在钎焊炉内加热均匀，焊接温度较低，无有害气体存在，
可以确保叶轮的焊透性。同时流道不变形，表面光洁，无氧化皮。还可实现同炉
热处理，省工省料。现在，该所已具备真空炉和氮气保护两种专门用于叶轮的钎
焊炉，掌握了多种钎料的钎焊技术，。引进了专门用于叶轮焊缝无损探伤的C扫
描设备检查焊缝内部的缺陷。扫描的结果用图像方式输出，使检查者可以直观、
准确地了解和判断焊接的可靠程度。当焊缝缺陷不可接受时，还可以方便地回炉
补焊，而不影响流到的几何精度和母材的机械性能。这是钎焊叶轮的又一大优点。
根据杭氧历次进行的叶轮破坏性试验的结论，钎焊焊缝的强度已经超过了叶轮母
材的强度要求。
总的来说，杭氧用于氧透的叶轮具有强度高、几何尺寸精度高、流到表面光
洁、无缝隙、无氧化皮等优点。迄今为止，杭氧已成功地进行了一百多个产品叶
轮的钎焊。有了设备和技术上的保证，杭氧可以制造流道更窄、压比更高的高质
量高性能的氧压机。
3.氧透的操作与控制
3.1操作控制的基本原则
从保障人机安全和提高设备的操作控制水平出发，全部监测仪表及控制按钮
均设在防火墙外的中控室和机旁盘上。氧压机的正常启动或停车采用单手柄（按
钮）操作，通过控制仪表发出指令控制一系列的启动或停车动作。进入正常运转
后，用户同样可以发出指令改变氧压机的运行状况，调整氧压机的运行参数。设
备的各个要害部位和运行状况均处于仪表不间断的监视之下。一旦超出正常值，
系统首先控制相关部机做出相应的调整，保证正常运行；如果超出报警设定值，
系统发出声光报警，提醒操作人员采取进一步措施；如果达到设定的危险点，系
统将自动控制各相关部机做一系列的停车准备动作后紧急停车，保障设备和人员
安全。用户可以根据自身的承受能力和实际需要选择控制仪表的先进性。例如：
计算机控制、常规仪表控制或混合型仪表控制等。其中以计算机最为先进，推荐
优先选用。但无论用户选择何种类型的控制仪表，设备成套商都将确保仪表的可
靠性。
3.2基本的检测控制
机组的启动条件控制
机组的启动程序控制
机组的正常停车程序控制
进口氧气衡压控制
密封及保安氮气气源衡压控制
轴端氮气密封系统的衡压差控制
氧压机各氧气腔危险温度监测及灭火停车保护控制
转子振动及轴向位移监测控制
润滑油的衡压恒温控制
断电保护控制
重故障紧急停车控制
除以上监测控制回路外，还设置了周全的监测报警系统
3.3氧压机的启动过程
无论从设备的机械运转角度还是从介质的热力过程看，氧压机的启动过程都是一
个不稳定过程。为避免误操，确保氧压机的安全启动，系统设定了机组启动条件
的检查程序和启动过程的控制程序。为保证人员安全，氧压机运转时的全部操作
在中控室进行。
当把操作手柄（或按钮）至于“准备”位时，系统将按设定的程序自动操作
各氧、氮阀门和进气导叶机构到位，并自动对水、电、气、油等外部条件以及辅
助设备、仪控、电控系统等进行检查，确认全部符合启动条件后发出启动信号。
当把手柄至于“启动”位时，按照设定的时序，主电机启动，机组首先进入内部
的氮气循环运转。进气导叶和相关阀门按程序动作，排气压力自动调整到规定值。
操作人员确认机组运转稳定、一切正常后，再打开氧气进口阀，氮气进口阀自动
关闭，放空阀进入自调状态。随着氧气的进入，机组流道中氮气的浓度逐渐降低。
当氧气的浓度经由取样阀取样分析合格后，通过仪控系统控制排气压力上升到需
要的送氧压力，打开氧气出口阀，放空阀自动关闭，完成氧压机的启动过程。
除此之外，系统还设置了氮气试车的操作控制程序。氮气运转操作在机旁仪
表盘上进行。氮气试车主要用于设备最终安装完成后或者设备经检修后，进入氧
气运转之前，确认设备的完好状态。
4.防火安全措施：
对于透平氧压机来说，核心问题是安全。因此，如何保证氧压机长期、可靠、稳
定地运转，避免人机事故的发生，成了氧压机的设计、制造、安装和运行的中心
问题。根据杭氧长期积累的实践检验，只要制造厂、安装队和用户都对这一问题
有清醒的认识，给予足够的重视，采取必要的防范措施，遵照必要的安全技术规
范和规定程序进行各项工作，安全可以避免事故的发生。自引进“日立”氧透技
术后，杭氧生产的数十台氧压机在国内外用户一直长期正常运转，就是最好的例
证。
除前述的有关措施意外，主要还有以下各项保安措施。
4.1材料的选择：
凡与氧气接触的金属表面，均须采用化学稳定性好、不易氧化的材料制造。
压缩机机身、隔板用铸铁件，对氧气流道及密封腔的材料制造。密封器采用燃点
极高的铜镍合金。转子、叶片扩压器，以及氧气、氮气、氧氮混合气和进油管道、
氧气阀门、冷却器（换热元件用铜制造）、过滤器、膨胀节，以及凡与氧气接触
的其他辅助设备，均采用不锈钢制造。用于氧气密封垫片和填料，用不含有机物
的弹性材料制造。
4.2零部件的清洁度：
氧压机出厂前，压缩机、冷却器、过滤器和阀门等部件，凡与氧气接触的表
面都经严格的脱脂处理，并清洗干净，经由专用仪器油分析仪化验确认合格后在
行组装。最后，机内充入氮气并密封后在发运出厂。现场最终安装前，除对上述
设备的含油量进行复验外，还要对氧气管道和其他辅助设备进行上述的脱脂及清
洗处理，以保证全部氧气通道干净无油。
4.3限制氧气的温升：
氧压机中，氧气的最高温度发生在各段排气蜗壳处，设计者须采取必要的手
段限制各段的温升，同时在各要害部位设置温度测点进行监控。当冷却水量不足、
冷却器排气温度或蜗壳温度过高时，系统发出报警，提醒调整冷却水量或采取其
他措施。当蜗壳温度超过连锁设定值时，系统即认为氧压机处于事故状态，自动
紧急打开放空阀，关闭氧气进出口阀，同时向机内喷入氮气，停车，避免事故的
扩大。此外，还要限制流经管道和阀门的氮气流速，避免混入氧气中的杂质与流
道过分摩擦生热。
4.4防止氧气和油气外泄露：
氧压机在结构上的特点之一是轴封端特有的充气式差压密封系统。对于压缩
机两端的轴承箱内的润滑油和油蒸气，通过排烟风机保持包括轴承箱在内的整个
油系统一定的真空度，并在轴承箱口充入一定的压力的惰性气体进行密封，防止
1由和油气外漏。对于压缩机两端的轴空处，通过与两轴端的一组密封腔相通的
密封管路、相应的仪表和阀门控制氧一混合气、氮一混合气以及混合气一进口氧
气的压差，确保压缩机轴端无氧气外漏，对于机体的剖分面，涂上不可燃的密封
涂料防止漏氧。此外，通过下层防火墙上的两台通风机，防止由辅助设备意外泄
露的氧气浓度过高而形成富氧空间。
4.5采用绝缘型联轴器：
采用绝缘型联轴器防止压缩机转子感应轴电流，通过底线接地释放设备可能
感应的电荷。
4.6设备防火墙：
作为保障人员安全的最后屏障，设置防火墙，把全部氧气设备、管道、阀门
用阻燃材料构成的墙体与外界隔离。用于运行数据的显示、控制及操作的仪表、
手柄（按钮），均设在防火墙外。这样，氧压机运转期间，工作人员均在危险区
外，避免意外的人员伤亡事故发生。
5.氧气流量的调节方式：
氧压机的流量调节，采用在氧压机进口处设置可调导流叶栅机构，并通过气
动长行程执行自动控制的方式进行。长行程执行器受进气和排气衡压控制回路的
控制回路的控制，工作原理是：当用户的用氧量与空分的产氧量不平衡时，进气
压力或排气压力发生波动，一旦压力波动超过规定范围，长行程执行器就带动导
流叶栅转动，改变气流方向，促使进排气压力在新的流量条件下重新衡定下来。
与在进气管上设置碟阀的调节方式相比，采用可调导流叶栅调节有如以下优点：
调节范围宽，能耗低。
空气压缩机排气量下降的原因分析与处理：
1.前言：
山东XX钢铁集团公司4#制氧机是引进德国林德公司生产的1200m3/h制氧
机，该装置采用了国际水平的制氧工艺，其先进的特点是采用了规整填料塔、无
氢制氧、膜式冷凝蒸发器等技术。产品有12000m3/h02、12000m3/hN2、
240m3/hL02、100m3/hLN2、410m3/hLAr。该装置与1996年5月开始安装，9
月进入试车阶段，1997年7月正式投产。投产后运行状况良好，并且通过了合
同要求的运行考核。在其运行的近三年后，氧气产量逐步下降，并且精馏工况易
产生波动。尤其在2000年9月同期下降了200～300m3/h。经过初步分析确认，
氧气产量下降的主要原因是由于配套的空压机排气量不足造成的，下面就空压机
排气量不足的原因分析与处理以及其结构性能作一介绍。
2.空压机简介：
该空压机是林德公司为我车间12000m3/h制氧机配套的主体设备，是由
AtlasCopco生产的GT系列离心式压缩机，型号为cT078L3K3,分三级压缩，
两极冷却。马达是由西门子公司生产的6kV交流同步电动机。
2.1整体结构：
GT系列离心式压缩机是整体驱动径向式压缩机。有一个主动齿轮，两个高
速齿轮，分别与三个轴连为一体装在水平分列式的齿轮箱内。齿轮是单螺旋、直
齿圆柱型的。叶轮装在两个高速轴的悬伸位置，有利于轴向进气，与蜗壳等部件
可靠地连接在齿轮箱上。
2.2空气压缩机核心部件：
（1）蜗壳其横断面积沿叶轮转动方向扩展。
（2）转子由一个或两个悬伸叶轮和压缩机的小齿轮轴组成。小齿轮轴装有热配
正锁推力轴套。
（3）轴封该轴封为浮动碳环密封，用来密封叶轮背面和齿轮箱之间的空间，将
漏降至最小。
（4）叶轮轴向密封用于把使用封闭式叶轮时从叶轮出口到叶轮进口的泄露降至
最小。
（5）入口导流叶片它是一种装在吸入壳中的标准化组装件，由气动调节可实现
均匀无极调节。
2.3GT078.L3K3型空压机的有关性能参数：
表1中数据其设计值均是查自林德公司提供的技术资料，在实际运行中所
监控的参数点不完全与其一致。
表1空气压缩机性能参数：
项目压缩机数据设计保证值实际值
空压压缩机排气流量，m3/h614005000～62000
实际入口流量，m373379<74060
一级吸入口压力，Mpa0.09740.096～0.098
一级入口温度，℃30—12～38
排出气体压力，Mpa0.510.54
在P2/P1不变时喘振极限，m3/h42000
一级振动，μm29.67～8
二级振动，μm29.612～13
三级振动，μm29.411～12
轴承1，℃80＜76
轴承2，℃80＜70
轴承3，℃80＜60
自由端轴承，℃80＜70
传动轴固定轴承，℃80＜79
传动轴浮动轴承，℃80＜62
气体冷却器中间冷却器1后的温度，℃36＜36
中间冷却器2后的温度，℃37.1＜36
中间冷却器1后的压力，Mpa（表压）0.09无检测
中间冷却器2后的压力，Mpa（表压）0.178无检测
总水流量，m3/h320无检测
污垢系数，m2.k/w2×10-4无检测
冷却水上水压力，Mpa（表压）0.3430.33～0.36
上水温度，℃30＜30
2.4空压机运行状态说明：
该压缩机自投产后，从空压机轴振动及温度方面来看未出现异常，运转平稳，
运行状态良好。从压缩机的出力状态看，即使是在投产后的前两年，其排气量也
相对偏小。这主要表现在受环境因素的影响较大。当气温达35℃以上时，空气
量下降5%。但在使用近三年后，空气压缩机的排气量有明显减少的趋势，尤其
在2000年9月，排气量已不足55000m3/h，且此时空压机的进口导叶也接近全
开。由于无法保证分子筛均压切换时的空气量，导致空分精馏工况产生波动，调
节困难。为进一步明确问题，排除环境方面的影响，下面将2000年9月与1999
年9月在水温和气温基本相同的状况下，出力状况比较如表2所示。
表2空压机同期性能比较：
参数:
时间气温℃水温℃一级吸入温度℃二级吸入温度℃三级吸
入温度℃导叶开度%排气流量m3/h排气压力kpa吸入压力kpa
1999.920.322.42529287959.6041997
2000.918.32526282778.45534940897
1999.92124.524272571.76011542097
2000.96.24601140897
1999.92222.721292867.55986841997
2000.92023.923262665.85586640797
1999.92321.324292670.55950341997
2000.92123.392227288
1999.9242327302768.95917641797
2000.92224.320262669.75480040697
1999.92524.120292870.
2000.92325.323272779.95481240597
3.原因分析：
影响空气压缩机排气量的因素有以下几个方面：吸入温度过高；叶轮脏；导流叶
片、空压机通道脏；空气过滤阻力过大；中间冷却器冷却效果差；入口导流叶片
开度错误设置；空压机轴封和叶轮密封泄露造成内外损失，降低空压机效率。
针对以上因素，逐步找出影响该空压机排气量的主要因素：
（1）首先从环境温度看吸气温度远低于设计温度，吸气温度过高的因素被否定；
中间冷却器冷却效果差，从运行参数看其二级和三级吸入温度也明显低于设计
值，而且在2000年初已对两只中间冷却器水侧进行了清理，且上水与回水温差
比较明显，显然中间冷却器效果差不是影响本压缩机气量的主要因素。
（2）从空压机使用状况看，自投产以来运行平稳未出现错误操作，而且在现场
监听也未发现各级密封有明显的泄露。同时对进口导流叶片开度检修检查，微机
显示开度与现场指示开度完全相符且动作灵活，所以进口导流叶片错误设置也不
可能。
（3）从表2中的吸入压力可能看出比设计值低1～1.4kpa，而影响吸入压力的
因素：一是环境气压的变化，是不能人为调节的；二是吸入过滤系统的阻力，第
二级和第三级布袋均有阻力仪表，其阻力值均在正常范围，第一级旋风子过滤器
无阻力显示，但明显的脏，大部分通道已被灰尘堵塞，这也会影响空压机的吸气
量，但不是最主要的因素。
（4）通过上述的分析，影响空压机排气量的因素也就只有叶轮脏、入口导流叶
片脏、空压机通道脏等因素了。回顾该空压机的使用历史，尽管空压机的运转平
稳，没有出现错误操作，但是其空气过滤系统两级布袋的使用效果是不能令人
满意的。所有叶轮、导流叶片、空压机通道脏是极有可能的。但是因为这两级布
袋过滤器，在两年随机备品用完后，曾换过几个厂家的产品进行替代，所使用的
布袋不仅初始阻力高，而且过滤效果较差，多次检查都发现布袋背面已透过灰尘，
透过布袋的灰尘必将污染空压机的流通通道。为证实这一观点，我们对空压机作
了进一步的检查，对于空压机内部的污垢在运行期间是不可能看见，能间接反映
的运行参数，如各级进排气的压力和一、二、三级进气温度有指示，其余均未设
置，因此我们在现有的情况下，利用红外线测温仪对空压机的各级排气温度进行
测量，结果见表3.
表3空压机各级排气温度：
参数：
变化一级排气温度℃二级排气温度℃三级排气温度℃
最高119.193.794.8
最低105.885.489.6
平均110.8489.9792.06
表3数据是2000年9月20日以后连续10天，在排除吸入温度的影响后，用20
组数据计算的。从表4中可以明显地看出第一级排气温度明显比二级排气温度高
出20℃。而二、三级排气温度比较一致，因无排气温度的历史记录，只能作横
向比较，按理论计算，一般空压机的第一级压比稍小，其排气温度不应该最高，
其问题实质——空压机排气量低，就与第一级排气温度有直接的关系，温度过高
必将减少空压机的排气量。针对该空压机其排气温度高的原因有两条：一是叶轮
脏；二是一级中间冷却器到二级入口之间有一层10cm厚的不锈钢丝网，该钢丝
网被灰尘堵塞的可能性比较大（该滤网无阻力指示）。如果其被堵，将引起一级
排压高，排气高则排气温度也要相应的高。至此导致该空压机的排气量下降的主
要因素归结为以下几条：
（1）一级中间冷却器后不锈钢丝网被堵塞。
（2）进口导叶，一‘二级进气口及叶轮脏。
（3）旋风子过滤器通道堵塞，引起吸入压力下降时空压机排气量降低的次要因
素，一级冷却器芯子气侧被污染也是空压机排气量下降的一项因素。
4.空压机排气流量低的处理：
根据以上分析及所掌握的空压机解体维护工作的检验，特制定如下处理措施，并
于2000年11月1日进行处理。
（1）对一级冷却器抽芯检查清理气侧，对后面的不锈钢丝网进行清理。
（2）清理打磨空压机进口导叶及能拆卸的一、二级进气管道，并检查一、二级、
叶轮。虽然叶轮也较脏，因怕破坏其动平衡未做打磨。
（3）清洗旋风子过滤器，更换二、三级布袋。
（4）为便于以后检查，分别加上一、二级排气温度及压力和二、三级进气压力
等就地仪表。
5.效果及今后防范措施：
（1）经过上述措施的实施后，效果十分明显，空气量大幅提高，达到了设计要
求。下面将检修后5天有关运行参数的平均值统计如表4
表4检修前后空压机有关运行参数比较表：
参数：
时间水温℃一级吸入温度℃二级吸入温度℃三级吸入温度℃
导叶开度%排气流量m3/h排气压力kpa吸入压力kpa一级排气温度℃
检修前：
18.8511.522.3321.1672.285786442097.4108.5
检修后：
18.112.420.820.268.766.7
（2）通过这次故障分析与处理，为我们更好地掌握、运用、操作该设备，更好
地挖掘该设备的潜力打下了基础，积累了经验。为此在以后的工作中应特别注意
以下几点：
一、每运行一个季度，都要对设备的运行状况做出总结，认真分析记录运行参数
的变化，便于及时发现问题，掌握设备的运行状态。
二、不要轻视空压机吸气过滤器的作用，压选用过滤效果好、初始阻力相对较低
的滤料，尽力减少对空压机系统的污染。
三、针对我们车间的运行状况，对布袋过滤器每周检查一次清洗，纳入设备维护
标准。
空分用DH63型空气压缩机增产节能改造：
1概述：
水城钢铁公司氧气厂2#KDON-6000/6600-VII型全低压切换板翅式制氧机组用
DH63型空气压缩机，是我国上世纪七十年代末八十年代初的产品，该型压缩机
双轴四级等温压缩机；压缩机的四个叶轮分别安装在两个转达速不同的小齿轮轴
的两端，构成高低速两个转子；每个叶轮与各自独立蜗壳构成气流流道；高低转
子分别布置在大齿轮轴的两侧，由于大齿轮带动，大齿轮通过齿式联轴器与电机
联接。
该空压机使用十年来，由于各种原因其运行效率一直不高。在导叶阀全开的
情况下，空压机的排气量及排气压力明显达不到设计要求。六盘水市夏季气温
30℃～50℃时，平均排气量为32500m3/h，排气压力530kpa（A）氧产量
5500m3/h～5700m3/h，氧气纯度99.3%。主冷的液氧液面长期维持在2650mm左
右（正常值为2750mm）；氧气出塔压力15kpa左右（正常值为20kpa）。经分析
认为2#机组出氧能力不足、单耗能高的主要原因是空压机效率降低，未能达到
最初水平。
随着工厂生产水平的提高以及工艺过程的改进，这些老的压缩机设备已不能
满足当前生产的实际需要。但由于更换成套设备受到资金、成本和安装调试周期
长诸多因素限制，采用了对压缩机进行三元流技术改造方案。水城钢铁公司与西
安交大赛尔机泵成套设备有限责任公司合作，对空分用DH63型空气压缩机进行
了“全可控涡”三元流技术改造，取得了较大的效益，达到了预期的目的。
63型空压机三元流改造技术方案：
（1）采用“全可控涡”节能型三元叶轮设计技术【1】。保持原有空压机机
壳的尺寸不变，原机动功率不变，只对空压机的高、低速轴和转子、大齿轮轴、
各级轴承、扩压器、气封油封等进行增产节能改造；在对原机壳进行详细测绘后，
设计并改造与原机壳及新叶轮相匹配的叶片扩压器内隔板。
（2）采用先进的制造工艺及严格的质量控制手段，具体包括：三元叶轮采
用整体铣制二体焊结构；空间扭曲型三元叶片采用CAD/CAM一体化技术软件自
动编程，在五座标动数控铣床上加工制造；轮盖与叶片组对点焊后，用空间样板
检验，漏光＜0.1mm；用小电流多次焊，满焊后焊缝100%检验，再用空间样板
检验组对精度，漏光＜0.5mm；叶轮焊完，焊缝检验合格后，整体调质，按标准
检验全部力学性能；叶轮精车成型并经过精密动平衡后，在真空超速试验台上作
115%工作转速下的超速试验；进行转子整体转动平衡试验；所有件的制造与验
收均采用相应国标或AP1617标准。
3.改造后对2#制氧机产生的效果：
3.1切换式换热器自清除工况得到进一步改善：
由于空气流量大幅度增加，压力提高，返流污氮气由原来21900m3/h增加
到现在的23100m3/h。换热器过滤提高，气体不易发生偏流，换热均匀，环境
温度上升；切换式换热器冷区向中部偏移，减小冷端温差，自清除能力得到加强，
有利于2#制氧机组的长期、高效运行。
3.2膨胀制冷量增加，调控范围大，有利于制氧机的安全运行。
空分设备正常所需冷量绝大部分来自膨胀机绝热等熵膨胀。改造后由于空气
压力的提高，膨胀机入口压力由0.41MPa提高到现在的0.43～0.44MPa，焓降
增加，膨胀机制冷量增加。液空，主冷液位受控比较稳定；由过去的（2300～2650）
mm，稳定到现在的（2650～2750）mm，满足了液面对制冷量的需要。
也使主冷板式全浸式操作成为现实。这对防止主冷微爆，确保制氧机安全运
行起到了保证作用。
3.3精馏工况进一步改善，潜力充分挖掘：
由于空气量增加及压力的提高，精馏工况所需的传质传热条件得到加强。下
流液体及上升蒸汽量的液汽量的液汽比增加，精馏效果明显提高。在保证氧气质
量（纯度≥99.6%）的情况下，氧气产量可在6600m3/h～7000m3/h范围内进行
调节。从而将国产制氧机10%—15%的精馏潜力得以充分挖掘，较大地提高了制
氧机的经济效益。
3.4机组变工况调节范围大，生产组织灵活，综合效益提高空压机制造后进口导
叶阀开度在40°～50°，即可满足空分的需要，调节范围还有很大的余量，可
为今后2#机组切换板式流程改为分子筛净化、无氢制氩工艺奠定前期物质基
础，进而可改变我厂只有一台机组生产液氩、无法确保检修时外部用户用氩的被
动局面。
4.经济效益分析：
DH63型空压机改造前后的参数对比见表1。
（1）空压机改造后平均每小时可多生产氧气800m3/h，按0.375元/m3【注】，
则全年所创效益为240万元。
（2）空压机改造后，由于空压机出口压力、流量的增加，相应空压机耗电量平
均每小时比改造前多耗电416Wh，在电耗上每年多增费用为108.2万元。
（3）空压机改造后每年净效益为：240-108.2=131.8万元【注】
（4）空压机改造后，为2#机组切换式切换式流程改为分子筛净化、无氢制氩
工艺打下期物质基础。同时使不光保产能力得到提高，具备了确保炼钢在今年的
增产目标基础上多生产10万吨的钢的用气要求。DH63型空气压缩机改造后的设
备已安装调试完毕，并投入正常运行。实践表面，改造后的机器运转平衡，各项
气动参数均已达到设计要求。新设计的四油叶轴承运行良好，机组振动很小，能
够保证长周期运转。氧气产量由改造前的平均5700（夏季）增至目前的6800（夏
季）。每小时平均增产800，使水钢的保产能力大为提高，已经具备了确保炼钢
年产180万吨钢的用气要求。
【注】：氧气价格、电费按水钢内部执行价格计算。
1000m3/h空分设备用离心压缩机的开发与应用：
概述：
开封空分集团有限公司自1969年开始制造离心压缩机以来，设计制造离心
压缩机已有三十多年的历史。20世纪70年代，主要生产用于1500m3/h和
3200m3/h空分设备的DA200和DA350型单轴离心压缩机。进入20世纪80年代，
我公司的离心压缩机生产得到很大的发展，1981年自行研制成功了国内首台H
型双轴离心压缩机，用于3200m3/h空分设备，替代原有的DA3500单轴离心压
缩机，使等温效率有较大的提高。随着电子计算机的发展和三元流动理论在离心
压缩机中的应用，我公司与20世纪内年代中期，相继开发研制成功
80～1500m3/h空分设备及空气动力源用的具有三元叶轮的双轴离心压缩机。20
世纪90年代初，根据市场的H700型离心压缩机。在此基础上，又开发了用于
4500m3/h空分设备的H500系列压缩机和配7000m3/h空分设备的H800系列压
缩机，使双轴压缩机大型化、系列化。于此同时，利用三元流动理论新技术，对
原有的DA200和DA350型压缩机进行了更新改造，设计了大流量三元叶轮转子，
提高了原机的等温效率，增大了流量，为空分设备增容改造提供了保证。近年来，
随着CAD技术的不断普及和发展，特别时1995年以后，通过引进美国NREC公司
先进的透平机械CAD/CAM软件以及五轴联动数控铣床的投入，大大提高了我公司
透平机械的设计制造技术水平。我公司1997年自行研制的供天津铁厂1500m/h
空分设备的DA1800-51型离心压缩机，是目前国内自行设计制造的最大的单轴
离心压缩机。该机效率高，运转稳定，至今已经连续运行了5年。到目前为止，
我公司已经设计和生产了双轴H型和DA型两大系列数十种不同规格百余台空气
和氮气离心压缩机，产品遍布全国各地，并出口印尼、印度、越南等国。可以为
用户提供流量范围3000～120000m3/h、压力范围0.5～3.0MPa的各种空气及氮
气离心压缩机。
2.10000m3/h空分设备用离心空气压缩机简介：
目前。国内外生产的用于6000m3/h空分设备以上的离心空压机有双轴和单
轴型两种。20世纪70年代初期，由于离心压缩机大多采用二元叶轮，为了提高
级的多变效率，在小流量范围内，双轴离心压缩机具有较多的优越性，因此流量
小于40000m3/h的多采用双轴离心压缩机，而在流量在40000m3/h以上的多采
用单轴离心压缩机。进入20世纪90年代，由于三元叶轮的采用和先进的加工技
术，使这两类离心压缩机的工作范围都有所扩大。国外Cooper公司双轴MSG系
列离心压缩机的量可达150000m3/h；而Demag公司双轴VK系列离心压缩机的
最大流量可达500000m3/h；SULZER公司的RIK单轴离心压缩机系列的流量范
围为35000～400000m3/h；而Demag公司开发的RR单轴离心压缩机系列流量范
围为50000～500000m3/h。可见，在大流量的情况下，双轴压缩机仍具有较强
的竞争力。国内，6000m3/h空分设备以上配用的离心压缩机有双轴型，也有单
轴型，两者都可以满足需要。而单轴离心压缩机即可以电机驱动，也可以汽轮机
直接驱动，更加适合化工行业的空分设备。因此，有着更加广泛的市场前景。
根据我公司透平压缩机的设计制造能力及空分设备的需要，我们认为将双
轴离心压缩机的最大流量为45000m3/h，单轴型离心压缩机的最大流量为
120000m3/h较为适宜。根据鄂钢集团公司的要求，在对国内大型离心压缩机的
结构设计、材料的选用、自动控制、安装维护等方面资料收集、分析、研究的基
础上，结合我公司多年设计制造离心压缩机的成熟经验，最终确定10000m3/h空
分设备用空压机采用单缸、单吸入、双支撑、单轴四级等温离心压缩机。该机共
四级叶轮，三次中间冷却。首级为悬臂式，轴向进气，带进口导叶调节，既具有
双轴型压缩机调节性能好、气动效率高的优点，又具有单轴型压缩机运转可靠性
高的优点。现将该机的情况简要介绍如下：
2.1要技术参数：
型号：DA1200—41
介质：空气
进口容积流量：1150m3/min
进口压力：0.97MPa（A）
进口温度：35℃
进口相对湿度：80%
轴功率：4453kW
压缩机重量：14.6t（不包括辅助设备和电机）
压缩机外形尺寸：L×b×h：3000×2800×2000mm
电动机功率：5400kW
2.2要组成及结构特点：
（1）为了获得较高级效率，我们将四只叶轮全部计成具有良好气动性能的三元
叶轮，并采用了叶片扩压器。
（2）为了优化局部负荷工况，一级采用了悬臂式结构，单独蜗壳使单轴压缩机
具备了与双轴压缩机相同的轴向进气进口导叶调节，改善了调节性能，提高了气
动效率，这是本机最大的技术创新之处。
（3）机壳采用水平和垂直剖分结构，便于加工制造，结合面经过精密加工，保
证了机壳内高压气体不致外泄。叶轮采用不锈钢焊接成，经静、动平衡和超速试
验，具有很高的可靠性和安全性。一级叶轮用螺栓与轴连接，避免了以往双轴H
型压缩机中因转子叶轮振动大而导致轴断裂的现象，整个转子经过严格的动平衡
校正，保证了运转的平稳性。
（4）支撑轴承为可倾瓦轴承，五个可倾瓦块沿圆周均匀分布，支撑于轴承的内
孔，活动瓦块可以适应负荷的变化，沿圆周方向摆动。这种轴承具有较高的抗振
性。
(5)机座为钢板焊接而成的整体框架式结构，机壳的四只猫爪座落在机座上，为
了减少因机组热膨胀而产生的各轴线位置的偏移和热应力，机座沿轴向和横向均
装有导向键，保证了机组之间在任意情况下的同心度。
（6）压缩机与增速器、增速器与电动机之间均由膜片联轴器连接。由于这种联
轴器的金属挠性结构，使其有耐热、耐腐蚀、不需要润滑、使用寿命长、吸收更
大的轴偏差、降低联轴器安装精度要求、缓和冲击等优点。与齿轮联轴器相比，
由于运转中对机组的附加弯矩小，因此对两端轴有很好的保护作用，同时，可以
减少轴的振动，提高整个机组的使用寿命。
（7）增速器为单级变速，箱体为铸铁件。大、小齿轮均采用优质渗碳钢，经滚
齿、渗碳磨齿，具有很高的加工精度。小齿轮轴承为可倾瓦轴承，轴承温度低，
抗振性好。由于增速器为独立结构，避免了因压缩机转子叶轮振动对齿轮啮合的
影响，提高了运转可靠性。
（8）机组带有润滑系统和冷却系统。全部油管和各级进气管道均采用不锈钢制
造，冷却器壳体进行了表面防腐蚀处理，避免铁锈进入叶轮，影响动平衡，延长
了连续运行周期。
（9）为了保证机组操作及运行的安全，防止任何事故的发生，设有包括启动连
锁条件、运行安全保护、自动停车保护、连锁控制、自动调节、防喘振装置在内
的安全保护系统。机组带有轴振动在线检测装置，可时刻查看转子运转情况，延
长机组寿命。
（10）本机设有隔音罩，可减少噪音15分贝，隔音罩外噪音小于85分贝。
2.3压缩机实际运行结果：
DA1200—41型离心压缩机于2002年2月在鄂钢集团有限公司安装开车成功。机
械运转和性能测试的结构表面，机组运行平稳、可靠，轴承温度和振动均负荷设
计要求。在进口温度10℃，进口导叶60度，出口压力0.5MPa（C）时，出口标
准流量为66000m3/h；进口导叶90度，出口压力0.5MPa（G）时，出口标准流
量为75000m3/h，完全可以满足10000m3/h空分设备的需要。由于该机组具有
良好的调节性能，若进行适当变型，作为6000～15000m3/h空分设备的配套空
压机是完全可能的。
3.结束语：
开封空分集团有限公司研制的DA1200—41型离心压缩机结构先进，性能优越，
运转安全可靠，变型能力强，具有广阔的市场前景。但由于该机投用时间不长，
使用中肯定还会暴露出一些不足的问题，我们将认真听取用户对该产品的改进意
见，进一步完善设计，提高制造水平，使这大型单轴离心压缩机系列更加先进可
靠，为我过空分事业的发展做出更大的贡献。
大功率空气压缩机的故障诊断与控制：
大功率空气压缩机是空分行业的重要设备。功率较大，运行启动步骤复杂，
在大功率空压机启动时，企业的很多部门都需停车，以便给大功率空压机的启动
提供足够大的启动电流。因此，大功率空气压缩机的停车再启动会给企业造成巨
大的经济损失，对大功率空气压缩机的故障正确诊断与控制，提高设备本身的可
靠性将会给企业带来巨大的经济效益。
为了保证大功率空气压缩机设备本身的安全运行，设置了许多的检测控制
点，来完成空气压缩机的控制及连锁保护。针对不同型号的空气压缩机，监测及
控制点的选择应有所有同。
关键点的控制对空气压缩机可以起到安全保护作用，但一些非关键点的控制不仅
增加了系统的负担，从企业经济效益方面考虑也很不可行。因此，在空气压缩机
的监测控制系统中做到最优化，用最少的点来控制空气压缩机，安全保护设备本
身正常运转的同时，及时反馈异常信息，做到计算机控制系统实时呐音，操作工
及时分析处理。在大功率空气压缩机控制中，常规仪表控制，故障率较高，参数
点之间联系不紧密，常常发生误动作，在不该停车时，发出停车信号，使压缩机
停车；在应该停车时，不发出停车信号，给企业生产造成巨大影响。
相对而言，PLC控制及计算机控制技术在国内外发展的已经相当完善。在空
压机的进出口阀外，完善其自动功能，实时调节系统的功效。并且利用计算机综
合过程的所有参数，进行更为标准的判断，失误动作降到最低，利用系统的可调
性，进行防喘振控制。控制系统软件在正常情况下都能对压缩机运行参数进行处
理，记录，存盘，操作人员可随时进行查询分析。利用运行曲线预测故障隐患，
当然，系统的追忆事故功能使操作人员立即准确的诊断故障，但是，检查点参数
的异常波动，都可能被认为是工况异常而停车。有时是传感器故障和一些意外的
干扰信号引起的参数波动。为了尽量避免非空气压缩机故障停机而导致影响其他
生产设备的运行。提高人为参与故障诊断处理意识，防范于未然。在我企业，尽
是使用防震铂热电阻，旧式热电阻保护套底加软件塑圈，加强防振耐磨，针对旧
式放大器温想象，在电涡流传感器前置放大器温现象，在电涡流传传感器前置放
大器处附设防高温材料，及时更换信号电缆。发现监测控制参数异常时，通过计
算机历史及运行趋势，全面分析排查，及时做出解决方案，分别在空气压缩机不
停车的情况下成功处理两起接线松动，一起热电阻进水，一起放大器温漂故障，
避免了空压机的停车。同时借助于保护运行及历史记录正确判断出一起瓦碎事
故，及时停车处理，避免了更大的经济损失。大功率空气压缩机的故障诊断与控
制，要以系统性、可靠性、实时性、在线性，可扩展性及经济为原则，最大程度
上做到系统最优化，尽可能的自动调节压缩机工况，计算机的自诊断故障功率强
大，提高系统的容错能力。借助于现代智能诊断仪，加强人为参与故障诊断分析
处理。根据企业的现状，以提高经济效益和祔效益为目的，把现代故障诊断处理
理念落实到工作中。