高压水冷型压缩机的设计与开发

陶娟

摘要：压缩机的合理设计对于提升其自身的运行效率和功能效果有非常积极作用，设计工作的开展一方面要结合具体的设备运行功能需求进行，另一方面也要结合压缩机设备的不同功能环节做好各个部分的设计。除此之外，更需要从压缩机工作状态的优化调整入手，通过设计工作的开展提高设备的这方面性能。而对于开发方面的工作而言，结合设备的不同应用环境和功能要求，寻求技术支持完成开发工作是进一步需要完善的内容。

关键词：高压水冷型压缩机;设计分析;功能

引言：

压缩机设备根据不同的型号在设计开发环节所需要关注的侧重点是存在差异的，设计工作的开展中，包括机身设计、曲轴与连杆区域的设计以及气缸设计等。不同的设计环节都需要根据科学的方法开展。

一、压缩机结构设计

（一）机身设计分析

这部分设计工作主要是指针对压缩机的曲轴箱进行设计。这部分结构的基本功能承载整个设备的核心运行。另外，机身运行的过程中也是润滑油通过机身运行而带动循环的过程[2]。另外，与机身形成紧密连接的各种类型的零部件也包含在设计工作的内容中。例如，曲轴部件、皮带轮区域以及连杆、活塞、气缸等。在设计中需要把握的一项基本原则是，在针对各个区域开展设计工作师要尽可能减少各个环节的设计效果出现振动的问题。另外，设计中也要考虑各个部件能够在运转过程中承受住一定的冲击力，这就需要在铸钢件的选择环节注意选择抗冲击性较强的部件进行应用。最后，关于润滑油和活塞区域的设计，润滑油的设计工作应当考虑到循环性和便捷性，不仅应当为循环运行过程设计专门的储油池，还应当考虑到润滑油在压缩机设备的日常检验和维护中的工作开展便捷性，在适当的位置设置润滑油检查方孔。

（二）曲轴与连杆设计

曲轴与连杆是两部分紧密连接的结构，在两者联合发挥作用的过程中，曲轴主要起到基础动力作用，需要承受电机输入过程中的转矩以及气体处在压缩状态下时产生的压力和活塞与连杆协同作用时的惯性力作用。因此，曲轴自身的强度需要达到一定的水平，通常在设计中会选择锻钢作为曲轴制作的原材料。而连杆作为与曲轴协同发挥作用的结构，其材料刚度也需要达到一定的水平。

（三）气缸设计

气缸主要承担压缩机运行中的压力，并且完成动力转换，及时排气以及排气压力的水准是需要考虑侧一个重点问题。通常情况下压缩的压力指标与压缩力度的级别有一定的内在联系，通常情况下比较常见的压缩级别选择为4级压缩，了而且为了尽可能避免压缩机的压缩体积过大，设计时运用级差原理，将1级与3级通过协同设计设置在同一个气缸中，阶梯状分布。这也是为了给后续的维修工作提供便利。另外为了取得更好的设计效果，气缸盖的设计工作也发挥着重要的作用。在具体的设计工作中，需要针对处在上部区域的气缸设计气缸盖结构。其内部主要是进气与排气阀门。在具体设计中，由于考虑到气阀冷却的问题，还需要在气缸盖的内部设计一个冷却用水通道。下图1为压缩机内部结构效果图。

二、压缩机功能设计

（一）自动控制功能

这部分功能主要是指压缩机在应用过程中所具备的额延时关闭功能，这是为了取得更好地空载启动效果。关于停止与启动的条件，即当压缩机的工作压力达到了预设的压力指标时，机器停止运行，排污阀打开。而当储存压缩空气的空气瓶内的压力达到或低于预先设定的启动压力指标时，压缩机则自动启动。

（二）监测预警功能

当压缩机发生故障时，这一功能就体现出其重要作用，具体的监控要点设置为对油压指标、水温以及气温的监测。当这几部分压力的设定值与实际值发生较大的偏差时，系统的预警功能就会启动并发挥提示作用。这是及时发现系统故障和问题，并进一步及时解决故障问题的重要前提条件。

三、冷凝水排放设计

压缩机用冷凝水自动排放系统，包括集水器、液位开关、电磁阀、气控自动排水阀及计时器，在集水器中安装有液位开关，由液位开关根据集水器中的冷凝水液位高低情况给气控自动排污阀的控制电磁阀发出通断信号，再由电磁阀控制气控自动排水阀的控制气体的通断从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达到设定的上限值时，其中安装的液位开关给电磁阀发出信号，电磁阀在收到液位开关信号后切断气控自动排污阀的控制气体，气控自动排污阀在失去控制压力后开始自动排放集水器中的冷凝水。在集水器中的冷凝水排放至设定的时间时，重新接通气控自动排污阀的控制气体，从而结束集水器中的冷凝水排放。电磁阀在集水器中的冷凝水达到上限时切断控制气体，再次接通的时间由计数器或时间继电器设定。

四、结束语

综合分析可知，在高压水冷型压缩机的设计工作中，设计工作的要点集中在结构和功能两个方面。首先从结构的角度上来说，压缩机不同区域的结构设计应当从实际出发结合其所承担的功能进行优化设计。另外，功能方面的设计要点则集中在自动化程度与监控管理方面。只有全面实现这些方面的优化设计，压缩机的运行状态才能得到切实完善。

参考文献：

[1]徐东镇，王玉琳，刘冀，等.基于超高压水射流的压缩机智能拆解设备设计[J].制造技术与机床，2019，000（004）：25-28.

[2]湛忠利.簡述螺杆空压机水冷改造与维护[J].现代制造技术与装备，2019，266（01）：127+129.