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天然氣被廣泛用于給房屋供暖，發(fā)電以及作為生產(chǎn)多種類(lèi)型化學(xué)品的基本原料。天然氣與石油一樣，存在于地下的大型儲(chǔ)層中，必須從這些地下單元中提取出來(lái)，然后輸送到加工廠，然后再輸送到配送中心，以zui終交付給zui終用戶。

氣體通過(guò)使用多種類(lèi)型和尺寸的壓縮機(jī)進(jìn)行移動(dòng)，這些壓縮機(jī)通過(guò)分配管收集，加壓和推動(dòng)氣體，將其通過(guò)分配管輸送到各個(gè)處理中心和使用點(diǎn)。輸送氣體的壓縮機(jī)位于船舶和鉆探領(lǐng)域，化工廠和加工廠，以及分布在分配網(wǎng)絡(luò)中的巨大管道迷宮中，以純凈，可用的形式將氣體推向市場(chǎng)。

本文介紹了氣體，氣體壓縮機(jī)和壓縮機(jī)潤(rùn)滑的各個(gè)方面，包括壓縮機(jī)潤(rùn)滑劑，流體維護(hù)和一些基本的壓縮機(jī)故障分析指南。

天然氣和石油是數(shù)百萬(wàn)年前生活在地球上的動(dòng)植物腐爛的結(jié)果。腐爛的物質(zhì)隨后被困在地下巖層中稱為氣藏的巨大儲(chǔ)層中。

這些袋可能主要包含氣體，也可能一起存在。據(jù)估計(jì)，僅在美國(guó)境內(nèi)，可采天然氣的數(shù)量就為900至1300萬(wàn)億立方英尺（Tcf）。

井口處的天然氣組成是可變的，除了污染物（包括二氧化碳，硫化氫和氮?dú)猓┩?，通常還包含不同組成的揮發(fā)性碳?xì)浠衔?。如?所示，商業(yè)管道天然氣主要包含甲烷和少量的乙烷，丙烷，有時(shí)還包含少量的丁烷。

為了運(yùn)輸和存儲(chǔ)，必須壓縮天然氣以節(jié)省空間。用于輸送天然氣的管道中的氣壓通常保持在1000到1500 psig。為了確保維持這些壓力，壓縮站沿管道間隔約100英里。該應(yīng)用需要專門(mén)為此設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)和潤(rùn)滑劑。

氣體壓縮機(jī)

壓縮機(jī)可以分為兩個(gè)基本類(lèi)別，往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式。當(dāng)所需壓力較高且氣體流速相對(duì)較低時(shí)，往復(fù)式壓縮機(jī)用于壓縮天然氣和其他工藝氣體。它們還用于壓縮空氣。

往復(fù)式壓縮機(jī)

往復(fù)式壓縮機(jī)通過(guò)使用活塞物理上減少氣缸中所含氣體的體積來(lái)壓縮氣體。隨著氣體量的減少，壓力相應(yīng)增加。這種壓縮機(jī)被稱為正排量型。往復(fù)式壓縮機(jī)通常是一次通過(guò)過(guò)程。即，氣體壓縮和潤(rùn)滑劑分離在一次通過(guò)中發(fā)生。

往復(fù)式壓縮機(jī)可進(jìn)一步分類(lèi)為單作用或雙作用。單作用壓縮機(jī)也被歸類(lèi)為汽車(chē)壓縮機(jī)或后備箱活塞單元，在活塞的一側(cè)沿一個(gè)方向壓縮氣體。雙作用壓縮機(jī)壓縮活塞兩側(cè)的氣體。

考慮潤(rùn)滑過(guò)程，將需要潤(rùn)滑的零件分為兩類(lèi)是很方便的，即氣缸零件和滑動(dòng)零件。汽缸零件包括活塞，活塞環(huán)，汽缸套，汽缸填料和氣門(mén)。與驅(qū)動(dòng)端（曲軸箱端），十字頭導(dǎo)軌，主軸承和腕銷(xiāo)，曲軸銷(xiāo)和十字頭銷(xiāo)軸承相關(guān)的所有零件都是運(yùn)行零件。

Scales建議的用于估計(jì)要注入到氣缸中以進(jìn)行潤(rùn)滑的機(jī)油量的方程為：

Q = BxSxNx62.8 / 10,000,000

其中：B是缸徑（英寸），S是沖程（英寸），N是轉(zhuǎn)速（rpm），Q是使用率，表示為每24小時(shí)夸脫油。

然后使用機(jī)械泵和潤(rùn)滑裝置將潤(rùn)滑劑直接供入氣缸和填料。通常在曲軸箱處打開(kāi)的單作用機(jī)利用飛濺潤(rùn)滑進(jìn)行氣缸潤(rùn)滑。壓縮機(jī)閥由系統(tǒng)中的霧化氣體潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑。

與氣缸零件潤(rùn)滑相比，運(yùn)行零件的潤(rùn)滑通常要簡(jiǎn)單得多，因?yàn)樗粫?huì)與氣體接觸。設(shè)備制造商所需的粘度等級(jí)。

由于氣體溫度隨壓力升高而升高，因此如果不除去熱量，潤(rùn)滑劑將暴露于高溫下并嚴(yán)重分解。因此，壓縮機(jī)氣缸配有冷卻套。壓縮機(jī)氣缸潤(rùn)滑劑的zui重要作用之一是作為冷卻劑。

冷卻劑通常是水或水乙二醇制冷劑。盡管可以使用相同的潤(rùn)滑劑來(lái)冷卻氣缸和運(yùn)轉(zhuǎn)部件，但是在許多情況下，由于氣缸潤(rùn)滑劑在高溫下會(huì)暴露于壓縮氣體中，因此會(huì)使用不同的潤(rùn)滑劑。因此，潤(rùn)滑劑還應(yīng)表現(xiàn)出熱和氧化穩(wěn)定性。表2比較了壓縮機(jī)的工作溫度。

旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)

旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)被分類(lèi)為容積式或動(dòng)態(tài)壓縮機(jī)。正排量壓縮機(jī)利用氣體體積減少來(lái)增加氣體壓力。這種類(lèi)型的壓縮機(jī)的示例包括旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機(jī)，葉片壓縮機(jī)和葉片壓縮機(jī)（圖1，圖2和圖3）。

圖1.螺桿壓縮機(jī)

圖2.旁瓣壓縮機(jī)

圖3.葉片壓縮機(jī)

圖1所示的旋轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機(jī)由兩個(gè)相互嚙合的螺桿或轉(zhuǎn)子組成，它們將氣體捕獲在轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)殼體之間。電機(jī)驅(qū)動(dòng)陽(yáng)型轉(zhuǎn)子，而陽(yáng)型轉(zhuǎn)子又驅(qū)動(dòng)陰型轉(zhuǎn)子。兩個(gè)轉(zhuǎn)子都裝在一個(gè)裝有進(jìn)氣口和排氣口的外殼中。氣體通過(guò)進(jìn)氣口吸入到轉(zhuǎn)子之間的空隙中。隨著轉(zhuǎn)子的移動(dòng)，捕獲的氣體量會(huì)逐漸減少并被進(jìn)入網(wǎng)孔的轉(zhuǎn)子壓縮。

這些壓縮機(jī)有干式或濕式（注油）螺桿類(lèi)型。在干式螺桿中，轉(zhuǎn)子在沒(méi)有潤(rùn)滑劑（或冷卻劑）的定子內(nèi)部運(yùn)行。壓縮熱從壓縮機(jī)外部排出，將其限制為單級(jí)運(yùn)行。

在注油螺桿式壓縮機(jī)中，潤(rùn)滑劑被注入氣體中，并被捕集在定子內(nèi)部。在這種情況下，潤(rùn)滑劑用于冷卻，密封和潤(rùn)滑。在分離器中從壓縮的氣體-潤(rùn)滑劑混合物中除去氣體。旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（例如螺桿式壓縮機(jī)）連續(xù)不斷地（每分鐘1到8次）再循??環(huán)潤(rùn)滑油-氣體混合物，以促進(jìn)氣體的冷卻和分離，而往復(fù)式壓縮機(jī)則是一次性的方法。

在旋轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機(jī)中，潤(rùn)滑劑被注入到壓縮機(jī)殼體中。轉(zhuǎn)子暴露于氣體和潤(rùn)滑劑的混合物中。除了在轉(zhuǎn)子上提供薄膜以防止金屬之間的接觸外，潤(rùn)滑劑還提供了密封功能以防止氣體再壓縮，當(dāng)高壓熱氣體通過(guò)轉(zhuǎn)子之間的密封件逸出或發(fā)生其他嚙合時(shí)，會(huì)發(fā)生氣體再壓縮。表面并再次壓縮。

再壓縮會(huì)導(dǎo)致排氣溫度超過(guò)設(shè)備的設(shè)計(jì)范圍。這通常導(dǎo)致吞吐量損失和可靠性差。

潤(rùn)滑劑還通過(guò)除去氣體壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量而用作冷卻劑。例如，對(duì)于旋轉(zhuǎn)螺桿空氣壓縮機(jī)，排氣溫度可能為80ºC至110ºC（180ºF至230ºF），由于熱空氣和潤(rùn)滑劑的湍流混合而加速了氧化。

除了這些功能外，還必須潤(rùn)滑壓縮機(jī)進(jìn)口和出口處的軸承。對(duì)于旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機(jī)，潤(rùn)滑劑與在高溫下被壓縮的氣體接觸，并且在相互嚙合的轉(zhuǎn)子之間經(jīng)受高剪切力。這些是潤(rùn)滑劑的苛刻使用條件。

圖4顯示了典型旋轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機(jī)中潤(rùn)滑劑流動(dòng)的簡(jiǎn)化圖。

圖4.旋轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機(jī)中的潤(rùn)滑劑流

來(lái)自壓縮機(jī)排放管線的潤(rùn)滑劑和氣體混合物進(jìn)入氣體/潤(rùn)滑劑分離器，在此處將壓縮氣體與潤(rùn)滑劑分離。分離后，潤(rùn)滑劑被冷卻和過(guò)濾，然后泵回到壓縮機(jī)殼體和軸承中。

圖2中提供了旋轉(zhuǎn)凸角壓縮機(jī)的示意圖。工作原理類(lèi)似于旋轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機(jī)，不同之處在于，在凸角壓縮機(jī)中，通常不對(duì)配合凸角進(jìn)行潤(rùn)滑以供空氣使用。當(dāng)葉片葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣體被捕獲在葉片葉輪和壓縮機(jī)殼體之間，在此氣體通過(guò)葉片的旋轉(zhuǎn)被加壓然后排出。軸承和正時(shí)齒輪使用加壓潤(rùn)滑系統(tǒng)或油底殼進(jìn)行潤(rùn)滑。

圖3示意性地示出了旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)。旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)由具有多個(gè)滑動(dòng)葉片的轉(zhuǎn)子組成，這些葉片偏心地安裝在殼體中。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，氣體被吸入體積增大的區(qū)域（A）中，并作為壓縮氣體從體積較小的區(qū)域（B）排出。

與往復(fù)式壓縮機(jī)一樣，旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)的潤(rùn)滑也是一次性操作。潤(rùn)滑劑被注入壓縮機(jī)殼體，并與壓縮氣體一起排出，通常不進(jìn)行再循環(huán)。潤(rùn)滑劑在壓縮機(jī)殼體和滑動(dòng)葉片之間提供薄膜，同時(shí)在轉(zhuǎn)子的葉片槽內(nèi)提供潤(rùn)滑。葉片沿壓縮機(jī)殼體表面的滑動(dòng)需要潤(rùn)滑劑，該潤(rùn)滑劑可以承受壓縮機(jī)系統(tǒng)中的高壓。

動(dòng)態(tài)壓縮機(jī)，例如圖5中所示的離心壓縮機(jī)，以不同的原理運(yùn)行。

來(lái)自一組高速旋轉(zhuǎn)的葉片的能量被轉(zhuǎn)移到氣體中，然后被排放到擴(kuò)散器中，在擴(kuò)散器中氣體速度降低，其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓。這種壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一是可以處理大量氣體。

在離心式壓縮機(jī)中，潤(rùn)滑劑和氣體不會(huì)彼此接觸，這與往復(fù)式，旋轉(zhuǎn)螺桿式和旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)的主要區(qū)別是。潤(rùn)滑劑要求比較簡(jiǎn)單，通常良好的防銹和防氧化油將為軸承，齒輪和密封件提供令人滿意的潤(rùn)滑。

壓縮機(jī)潤(rùn)滑劑的選擇取決于壓縮機(jī)的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)，被壓縮的氣體，壓縮程度和zui終出口溫度。從氣缸和閥的潤(rùn)滑以及設(shè)備可靠性的角度來(lái)看，活塞式壓縮機(jī)可提供zui高的氣體壓力，并且是zui困難的氣體壓縮機(jī)之一。但是，R＆O（防銹和防氧化）油通常足以滿足往復(fù)式壓縮機(jī)的曲軸箱飛濺潤(rùn)滑要求。

zui終壓力低于1 Mpa（約145 psi）的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)潤(rùn)滑難度較小。由于葉片與氣缸之間或葉片與葉片之間接觸的可能性，因此旋轉(zhuǎn)螺桿和葉片壓縮機(jī)需要使用抗磨（AW）油。選擇合適的壓縮機(jī)和具有適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)特性的取決于應(yīng)用的潤(rùn)滑劑對(duì)于成功的工藝至關(guān)重要，這將在此由兩部分組成的系列氣體壓縮機(jī)和壓縮機(jī)潤(rùn)滑問(wèn)題的第二部分中全面解決。