高壓水冷型壓縮機的設計與開發

陶娟

摘要：壓縮機的合理設計對于提升其自身的運行效率和功能效果有非常積極作用，設計工作的開展一方面要結合具體的設備運行功能需求進行，另一方面也要結合壓縮機設備的不同功能環節做好各個部分的設計。除此之外，更需要從壓縮機工作狀態的優化調整入手，通過設計工作的開展提高設備的這方面性能。而對于開發方面的工作而言，結合設備的不同應用環境和功能要求，尋求技術支持完成開發工作是進一步需要完善的內容。

關鍵詞：高壓水冷型壓縮機;設計分析;功能

引言：

壓縮機設備根據不同的型號在設計開發環節所需要關注的側重點是存在差異的，設計工作的開展中，包括機身設計、曲軸與連桿區域的設計以及氣缸設計等。不同的設計環節都需要根據科學的方法開展。

一、壓縮機結構設計

（一）機身設計分析

這部分設計工作主要是指針對壓縮機的曲軸箱進行設計。這部分結構的基本功能承載整個設備的核心運行。另外，機身運行的過程中也是潤滑油通過機身運行而帶動循環的過程[2]。另外，與機身形成緊密連接的各種類型的零部件也包含在設計工作的內容中。例如，曲軸部件、皮帶輪區域以及連桿、活塞、氣缸等。在設計中需要把握的一項基本原則是，在針對各個區域開展設計工作師要盡可能減少各個環節的設計效果出現振動的問題。另外，設計中也要考慮各個部件能夠在運轉過程中承受住一定的沖擊力，這就需要在鑄鋼件的選擇環節注意選擇抗沖擊性較強的部件進行應用。最后，關于潤滑油和活塞區域的設計，潤滑油的設計工作應當考慮到循環性和便捷性，不僅應當為循環運行過程設計專門的儲油池，還應當考慮到潤滑油在壓縮機設備的日常檢驗和維護中的工作開展便捷性，在適當的位置設置潤滑油檢查方孔。

（二）曲軸與連桿設計

曲軸與連桿是兩部分緊密連接的結構，在兩者聯合發揮作用的過程中，曲軸主要起到基礎動力作用，需要承受電機輸入過程中的轉矩以及氣體處在壓縮狀態下時產生的壓力和活塞與連桿協同作用時的慣性力作用。因此，曲軸自身的強度需要達到一定的水平，通常在設計中會選擇鍛鋼作為曲軸制作的原材料。而連桿作為與曲軸協同發揮作用的結構，其材料剛度也需要達到一定的水平。

（三）氣缸設計

氣缸主要承擔壓縮機運行中的壓力，并且完成動力轉換，及時排氣以及排氣壓力的水準是需要考慮側一個重點問題。通常情況下壓縮的壓力指標與壓縮力度的級別有一定的內在聯系，通常情況下比較常見的壓縮級別選擇為4級壓縮，了而且為了盡可能避免壓縮機的壓縮體積過大，設計時運用級差原理，將1級與3級通過協同設計設置在同一個氣缸中，階梯狀分布。這也是為了給后續的維修工作提供便利。另外為了取得更好的設計效果，氣缸蓋的設計工作也發揮著重要的作用。在具體的設計工作中，需要針對處在上部區域的氣缸設計氣缸蓋結構。其內部主要是進氣與排氣閥門。在具體設計中，由于考慮到氣閥冷卻的問題，還需要在氣缸蓋的內部設計一個冷卻用水通道。下圖1為壓縮機內部結構效果圖。

二、壓縮機功能設計

（一）自動控制功能

這部分功能主要是指壓縮機在應用過程中所具備的額延時關閉功能，這是為了取得更好地空載啟動效果。關于停止與啟動的條件，即當壓縮機的工作壓力達到了預設的壓力指標時，機器停止運行，排污閥打開。而當儲存壓縮空氣的空氣瓶內的壓力達到或低于預先設定的啟動壓力指標時，壓縮機則自動啟動。

（二）監測預警功能

當壓縮機發生故障時，這一功能就體現出其重要作用，具體的監控要點設置為對油壓指標、水溫以及氣溫的監測。當這幾部分壓力的設定值與實際值發生較大的偏差時，系統的預警功能就會啟動并發揮提示作用。這是及時發現系統故障和問題，并進一步及時解決故障問題的重要前提條件。

三、冷凝水排放設計

壓縮機用冷凝水自動排放系統，包括集水器、液位開關、電磁閥、氣控自動排水閥及計時器，在集水器中安裝有液位開關，由液位開關根據集水器中的冷凝水液位高低情況給氣控自動排污閥的控制電磁閥發出通斷信號，再由電磁閥控制氣控自動排水閥的控制氣體的通斷從而控制集水器中的冷凝水排放。

集水器中收集到的冷凝水在達到設定的上限值時，其中安裝的液位開關給電磁閥發出信號，電磁閥在收到液位開關信號后切斷氣控自動排污閥的控制氣體，氣控自動排污閥在失去控制壓力后開始自動排放集水器中的冷凝水。在集水器中的冷凝水排放至設定的時間時，重新接通氣控自動排污閥的控制氣體，從而結束集水器中的冷凝水排放。電磁閥在集水器中的冷凝水達到上限時切斷控制氣體，再次接通的時間由計數器或時間繼電器設定。

四、結束語

綜合分析可知，在高壓水冷型壓縮機的設計工作中，設計工作的要點集中在結構和功能兩個方面。首先從結構的角度上來說，壓縮機不同區域的結構設計應當從實際出發結合其所承擔的功能進行優化設計。另外，功能方面的設計要點則集中在自動化程度與監控管理方面。只有全面實現這些方面的優化設計，壓縮機的運行狀態才能得到切實完善。

參考文獻：

[1]徐東鎮，王玉琳，劉冀，等.基于超高壓水射流的壓縮機智能拆解設備設計[J].制造技術與機床，2019，000（004）：25-28.

[2]湛忠利.簡述螺桿空壓機水冷改造與維護[J].現代制造技術與裝備，2019，266（01）：127+129.