【壓縮機網】1、使用背景

　　隨著社會經濟的發展，噴油螺桿壓縮機的需求量越來越大。由于其零部件少、可靠性高、動力平衡性好、多相混輸適應性強、氣體脈動小、操作維護方便、大修周期長等特點，越來越多的螺桿機取代了活塞機廣泛應用于礦山、化工、動力、冶金、醫藥、紡織、造紙、卷煙、化纖、建筑、機械和冷凍等工業部門。由于國家環保的要求，各使用企業對空氣品質有了更高的要求，如何給用戶提供含油低、高品質壓縮空氣的同時降低潤滑油的使用成本，成了各噴油螺桿壓縮機生產廠家必須考慮的一個問題。

　　噴油螺桿壓縮機中，由于密封、冷卻和降噪的需要，在壓縮氣體的同時需要往轉子腔里噴入大量的潤滑油。這些油和吸入到主機中的氣體形成了油氣混合物，在經歷相同的壓縮過程后被排到機組的油氣分離器中，大部分油通過油氣分離器分離出來進入下一個循環，少量油隨壓縮氣體被排出到機組外。油氣分離器是噴油螺桿壓縮機機組系統中的主要零部件之一，為了降低機組排氣中的含油量和減少循環使用機組中的潤滑油，必須利用油氣分離器盡可能把所有的潤滑油有效地從氣體中分離出來。

　　2、分離原理

　　為達到更好的分離效果，減少壓縮空氣帶走的潤滑油，噴油螺桿壓縮機中油氣分離一般采取粗分離和精分離多道分離。按分離機理的不同，油氣分離方法分為機械法與親和聚結法，一般采用機械法作為粗分離，采用親和聚集法作為精分離。

　　常規噴油螺桿機組中一般采用旋風分離法來進行粗分離。油氣分離器的進氣口沿油氣分離器筒體切向布置在油氣分離器筒體的上部，同時減小進氣口徑（一般采用壓扁進氣管的方式）加快油氣混合物進入油氣分離器的速度。當油氣混合物進入油氣分離器后，會沿著油氣分離器筒體壁高速旋轉，大的油滴將會在離心力的作用下被甩到筒體壁上，然后在重力的作用下，沉積到油氣分離器的底部，其中約99.7%的油會被分離出來，且此時壓縮氣體中的油滴直徑多在1μm以下，無法再用機械法進行分離。

　　剩下的油滴直徑基本都在1μm以下，因此需要采用親和聚結法進行精分離，即采用精分濾芯進行分離。精分離由過濾和聚結兩個過程組成，這種分離方法所采用精分濾芯，實際上是一種多孔過濾材料（大部份為超細玻璃纖維），當油氣混合物進入精分濾芯之前，直徑大于濾芯材料孔徑的油滴，將在濾芯的表面被過濾出來，然后小直徑的油滴在通過濾芯內部材料時在流道形狀和大小的改變以及慣性力等的作用下聚結成為大直徑油滴，并沉積到濾芯底部，此時從油氣分離器排出的壓縮氣體含油量已經降到1～2ppm。

　　3、結構設計

　　3.1 結構型式

　　噴油螺桿壓縮機上的油氣分離器分為臥式和立式兩種，常見的一般采用立式結構。油氣分離器筒體上部安裝油氣分離器濾芯，最下部作為油箱，在油氣分離器筒體和精分濾芯外側之間安裝粗分離筒，油氣分離器的進氣口沿油氣分離器筒體切向布置在油氣分離器筒體的上部，而出氣口布置精分濾芯后，一般放在油氣分離器上部的平蓋上。

　　對于特定的或有特殊要求的噴油螺桿壓縮機機組可采用不同的油氣分離器結構型式。

　　3.2 濾芯選擇

　　根據噴油螺桿壓縮機的額定容積流量選擇合適的油氣分離器精分濾芯，精分濾芯的額容積流量應大于壓縮機的額定容積流量，一般要留20%的余量，各濾芯生產廠家標定的額定容積流量一般以進氣壓力為大氣壓、排氣壓力為0.7MPa為設計點。

　　對于進氣壓力高于大氣壓或額定排氣壓力低于0.7MPa的機組，考慮到設計流速的變化須相應加大精分濾芯的余量。

　　對于壓縮介質為工藝氣體時，油氣分離器濾芯流量及材料的選擇必須考慮吸入狀態和壓縮介質對濾芯的影響。

　　為不影響油氣分離器的尺寸以及獲得最合理的油氣分離器結構，濾芯選擇時應應選取長徑比在2左右的精分濾芯。

　　3.3 關鍵尺寸的確定

　　3.3.1 進氣口直徑

　　由于油氣混合物中含有大量油滴，不同于壓縮空氣，故而不能完全按壓縮空氣在不同壓力下的常規流速選擇進氣口直徑，為保證更好的旋風粗分離效果，進氣口應盡量靠近筒體的切向位置，并應避免進氣流直接撞擊到導流圈，同時要保證較高的流速，設計時一般選擇油氣分離器進氣口的流速為10～15m/s。

　　3.3.2 粗分離筒直徑和高度

　　選擇合適的濾芯規格后，根據濾芯的外徑計算粗離分筒的直徑，設計時一般選擇油氣分離器濾芯與其外側粗分離筒之間的截面氣體流速不大于1.5m/s。

　　粗分離筒的底部與油氣分離器濾芯的底部應留有必要的高度間隙，防止此處氣體流速過高，把下落的油滴重新帶到油氣混合物中，設計時一般考慮粗分離筒超出濾芯底部15～20mm。

　　3.3.3 油分筒體直徑

　　確定完粗分筒的直徑后計算筒體直徑，根據油氣分離器粗分離筒和油氣分離器筒體間的截面氣體流速確定油氣分離器筒體的內徑，為保證旋風分離有足夠的時間，油氣混合物沉降速度不宜過快，設計時一般導流圈和油氣分離器筒體間的截面氣體流速不大于0.7m/s。

　　3.3.4 潤滑油液位

　　潤滑油液位H1一般根據以下要求來確定：

　　——油氣分離器允許的最低液位H2，此液位應根據油氣分離器吸油管口的位置確定，確保機組運行過程中油氣分離器吸油管不能吸入壓縮氣體。設計時，油氣分離器最低液位一般要求高于吸油管口80mm。

　　——機組在設計規定時間內運行時消耗的潤滑油液位H3。設計時，潤滑油耗量一般按機組在額定工況下連續滿負荷運行2000小時計算。對于噴油工藝螺桿壓縮機，設計時，潤滑油耗量一般按機組在額定工況下連續滿負荷運行4000～8000小時計算。

　　——在機組運行過程中壓縮機主機、油冷卻器和油管路系統中可能填充的潤滑油對應的液位H4。設計時，一般根據壓縮機主機、油冷卻器及油管路中的容積大小來確定。

　　3.3.5 加油口高度

　　油氣分離器加油口高度一般根據油氣分離器潤滑油液位確定，原則上要求一次性加油即能保證機組的正常運行，因此油氣分離器加油口高度位置即為油氣分離器潤滑油液位H1的高度位置。

　　3.3.6 視液鏡高度

　　在機組運行時，油氣分離器中的潤滑油液位應處于合理的范圍內，液位過低會影響機組的潤滑和冷卻效果，還會降低潤滑油的使用壽命。液位過高則會影響油氣分離器的分離效果，增加機組油耗和壓縮氣體中的含油量。在設計時，一般把油氣分離器允許的最低液位H2定為視油鏡的下限液位（機組正常運行的下限液位），加上設計規定時間內運行時的潤滑油耗量后的液位H3定為視油鏡的上限液位（機組正常運行的上限液位）。機組正常運行時，油氣分離器中的液位應處于視油鏡的上、下限液位之間，一旦低于視液鏡下限液位時必須立即停機并添加潤滑油。

　　3.3.7 總高度

　　在確定了油氣分離器濾芯、導流圈尺寸及潤滑油液位后，確定油氣分離器總高度H時還需考慮潤滑油液位H1和濾芯底部的距離，此距離太近壓縮氣體會帶走部分潤滑油，影響油氣分離器的分離效果，增加機組油耗和壓縮氣體中的含油量。設計時，油氣分離器潤滑油液位和濾芯底部之間的距離一般取200～250mm左右。

　　3.3.8 供氣口直徑

　　供氣口一般設計在油氣分離器平蓋的圓心處，集合最小壓力閥的設計或選型，供氣口的流速一般按10m/s左右來設計。

　　3.3.9 吸油管直徑

　　油氣分離器底部的吸油管直徑應根據壓縮機主機的噴油量和潤滑油的流速來選取。設計時，潤滑油的流速一般按3～5 m/s選取。

　　3.3.10 其它尺寸

　　設計油氣分離器時，油氣分離器上還應根據需要預留一定尺寸的控制氣接口、安全閥接口、放油排污口、壓力測點、溫度測點、回油口等接口。

　　3.4 密封

　　油氣分離器主要考慮的是濾芯處的密封，即濾芯與筒體和平蓋之間的密封。由于濾芯的材質主要為玻璃纖維，壓縮氣體在高速流過濾芯的時候由于摩擦會產生大量靜電，油氣分離器里面大量高溫高壓的油霧再加上壓縮氣體含有高濃度的氧氣，在一定的條件下可能會產生燃燒或爆炸，因此必須將靜電導出去。因此油氣分離器此處的密封并不能簡單的采用O型圈等軟密封，傳統的做法是采用石棉板上釘圖書釘或穿細金屬絲的方法保證靜電可以由濾芯通過筒體導出，由于該裝置的低成本和簡易性，絕大數廠家都采用這種密封形式，但實際使用情況來看并不能完全避免油氣分離器內部起火事故的發生。

　　因此該處的密封最可靠的方式是采用軟的金屬墊進行密封，一般在濾芯法蘭邊上下各墊一個鋁墊或銅墊。

　　3.5 設計壓力

　　油氣分離器作為受壓元件，其設計應符合GB 150的相關規定，并還應遵守國家頒布的有關法令、法規和規章。

　　如無特別規定，油氣分離器的設計壓力等級可按常規噴油螺桿壓縮機機組額定排氣壓力分為1.0、1.6和2.5MPa三類，油氣分離器的最高工作壓力為安全閥的起跳壓力，對于有特殊要求的噴油螺桿壓縮機機組，其油氣分離器的設計壓力等級和最高工作壓力可根據用戶合同的設計輸入參數確定。

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