現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和高品質(zhì)生活都離不開(kāi)壓縮空氣,空壓機(jī)作為壓縮空氣的搬運(yùn)工,對(duì)于各行各業(yè)的使用者來(lái)說(shuō)都非常重要。談?wù)摽諌簷C(jī)離不開(kāi)三大性能參數(shù)：壓力、流量（排氣量）、功率的表現(xiàn)。由于空壓機(jī)是耗能大戶(hù)，且其廣泛使用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，因此空壓機(jī)的降耗增效意義非常重大，得到業(yè)內(nèi)及客戶(hù)一致認(rèn)可。筆者通過(guò)《帶您發(fā)現(xiàn)壓縮空氣節(jié)能秘密》的十個(gè)章節(jié)從設(shè)計(jì)、制造、使用和服務(wù)（售前、中、后）來(lái)闡述壓縮空氣節(jié)能秘密，希望大家有所收獲。本文為第十章，本章節(jié)主要針對(duì)離心機(jī)在ClassO和非ClassO壓縮空氣需求進(jìn)行分析探討;對(duì)于大流量、無(wú)油品質(zhì)，離心機(jī)優(yōu)勢(shì)巨大，隨著成本降低，中小流量的市場(chǎng)會(huì)被介入。
一.空壓機(jī)分類(lèi)
空壓機(jī)有很多分類(lèi),從結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，通常我們把空壓機(jī)分成：容積式空壓機(jī)和動(dòng)力式空壓機(jī)。
1.容積式空壓機(jī)工作原理：空氣被吸入一個(gè)或多個(gè)壓縮腔后，腔體與進(jìn)氣口的關(guān)聯(lián)關(guān)閉。隨著壓縮腔的容積逐漸縮小，壓力增大,從而得到有一定壓力的壓縮空氣。
容積式空壓機(jī)按其主機(jī)潤(rùn)滑方式，可分為有油潤(rùn)滑和無(wú)油潤(rùn)滑，因此得到的壓縮空氣為有油和無(wú)油。
市場(chǎng)上絕大部分容積式空壓機(jī)為螺桿空壓機(jī)（見(jiàn)圖2）。
2.動(dòng)力式空壓機(jī)工作原理：空氣被吸到高速旋轉(zhuǎn)的壓縮葉輪的葉片之間，加速至高速后進(jìn)入擴(kuò)壓器，氣體的動(dòng)能在擴(kuò)壓器中轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，動(dòng)能增加，壓力升高，從而得到有一定壓力的壓縮空氣。
動(dòng)力式空壓機(jī)主機(jī)無(wú)需潤(rùn)滑油，因此得到的壓縮空氣為無(wú)油。
市場(chǎng)上絕大部分動(dòng)力式空壓機(jī)為離心空壓機(jī)（見(jiàn)圖3）。
二.壓縮空氣含油指標(biāo)
壓縮空氣在全世界各行各業(yè)廣泛使用，隨著社會(huì)進(jìn)步和工業(yè)發(fā)展，越來(lái)越多的用戶(hù)除了對(duì)壓縮 空氣流量、壓力、功耗有要求外，還對(duì)氣體品質(zhì)（含塵、水、油）有不同的要求。
在課程《壓縮空氣品質(zhì)與節(jié)能》講到壓縮空氣的品質(zhì)取決于：空氣中水,油，塵含量。按 ISO8573-1標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定（見(jiàn)圖4 ）。
從2010版開(kāi)始,Class 0的指標(biāo)開(kāi)始提出：即壓縮空氣品質(zhì)要求高于Class 1以上的指標(biāo)。通常稱(chēng)為“無(wú)油”。
由于壓縮空氣中油主要來(lái)自空壓機(jī)，而空壓機(jī)由于結(jié)構(gòu)不同，其潤(rùn)滑方式也不同。此時(shí)，得到的壓縮空氣可以分為：Class 0和非Class 0o根據(jù)客戶(hù)對(duì)氣體品質(zhì)的要求：
Class 0 :在常規(guī)壓力下，7-10bar，無(wú)油容積式與動(dòng)力式空壓機(jī)均可達(dá)到。如高檔食品、飲料、藥品、芯片、太陽(yáng)能電池、紡織等行業(yè)的需求。
非Class 0 :在常規(guī)壓力下,7 ~ lObar ,容積式與動(dòng)力式空壓機(jī)均可達(dá)到（見(jiàn)圖5 ）。
三.衡量壓縮空氣品質(zhì)Class 0的三個(gè)指標(biāo)
1. 塵顆粒物≤0.1μ
2. 殘油含量≤0.01mg
3.壓力露點(diǎn)≤-70℃
四、壓縮空氣Class 0的獲取方式
由于越來(lái)越多的行業(yè)需要無(wú)油的壓縮空氣。我們可以從以下兩種方式來(lái)獲取:
1.物理性無(wú)油
對(duì)于空壓機(jī)來(lái)說(shuō)，空氣在壓縮腔內(nèi)被壓縮時(shí)沒(méi)有油的參與。俗稱(chēng)：先天性無(wú)油。
從物理性無(wú)油市場(chǎng)需求份額（氣量需求）來(lái)看,干式無(wú)油螺桿式空氣空壓機(jī)和離心式空氣空壓機(jī)的需求是蕞大的。
干式無(wú)油螺桿式空壓機(jī)與離心式空壓機(jī)特點(diǎn)比較：
① 空壓機(jī)主機(jī)壓縮腔內(nèi)均無(wú)需潤(rùn)滑油，壓縮空氣品質(zhì)可以達(dá)到ClassO.
② 主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)：
干式無(wú)油螺桿式空壓機(jī)主機(jī)線速度為60-120m/s，一般蕞高轉(zhuǎn)速在lO0OOrpm;
離心式空壓機(jī)主機(jī)線速度為400m/s,一般轉(zhuǎn)速在40000rpm左右。
③ 排氣量影響：
干式無(wú)油螺桿空壓機(jī)有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，排氣量幾乎不受排氣壓力的影響；
而離心式空壓機(jī)排氣量受排氣壓力影響很大。離心式空壓機(jī)是一種流體機(jī)械，其壓力升高與氣體的流動(dòng)是同時(shí)產(chǎn)生的。在高速葉輪的作用下，氣體被加速，然后強(qiáng)迫其擴(kuò)張減速，氣流的速度就轉(zhuǎn)化為壓力。和容積式空壓機(jī)相比，動(dòng)力式空壓機(jī)有一個(gè)特點(diǎn)：哪怕是工作壓力有很小的變化,都會(huì)引起很大的流量變化（見(jiàn)圖8）
干式無(wú)油螺桿可以看出離心式壓縮機(jī)的流量曲線與容積式壓縮機(jī)的流量曲線絕然不同。離心式壓縮機(jī)是恒壓變流量，容積式壓縮機(jī)則是變壓恒流量。所以容積式壓縮機(jī)即使在低速下，仍可以得到高壓比，而離心式壓縮機(jī)必須依賴(lài)高速運(yùn)轉(zhuǎn)且需要固定轉(zhuǎn)速。另外，離心式壓縮機(jī)每一種速度都有流量的上限和下限，下限意味著壓縮機(jī)的背壓大于其內(nèi)壓時(shí)，壓縮機(jī)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)反流。反流引起喘振，噪音和機(jī)械損壞的危險(xiǎn)。
④比功率：
干式無(wú)油螺桿空壓機(jī)一般2級(jí)壓縮,機(jī)組比功率好;離心式空壓機(jī)一般2~3級(jí)壓縮，流量越大機(jī)組比功率越好。
從SER的角度來(lái)分析,80m3/min是螺桿機(jī)和離心機(jī)的黃金分隔線。由于越小排氣量，螺桿機(jī)的成本優(yōu)勢(shì)越明顯。因此離心機(jī)的市場(chǎng)應(yīng)該在大流量，壓力平穩(wěn)，持續(xù)用氣的場(chǎng)合較有優(yōu)勢(shì)。
由于需要較高的技術(shù)要求和制造難度,無(wú)論是干式無(wú)油螺桿空壓機(jī)還是離心式空壓機(jī)，其采購(gòu)價(jià)格和維護(hù)成本都是不菲的。
2.技術(shù)性無(wú)油
對(duì)于空壓機(jī)來(lái)說(shuō)，空氣在壓縮腔內(nèi)被壓縮時(shí)有潤(rùn)滑油的參與，但是可以在壓縮空氣系統(tǒng)中通過(guò)過(guò)濾或化學(xué)的方式去除油。
既然是選擇了技術(shù)性無(wú)油z說(shuō)明客戶(hù)對(duì)壓縮空氣含油量有不同的要求:
① 壓縮空氣含油量需求按ISO7183-1的O.Olμ以下就行;
② ClassO級(jí)就是高于Class 1級(jí)，具體參數(shù)由供需雙方商定；
③ 要求含油量等級(jí)越高，設(shè)備購(gòu)買(mǎi)及使用成本越高；
④ 原則上選擇ClassO級(jí)的“技術(shù)性無(wú)油”并非真正地?zé)o油。
技術(shù)性無(wú)油的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：
① 如果噴油螺桿空壓機(jī)油分離系統(tǒng)出問(wèn)題的話，怎么辦?
② 如果管道除油系統(tǒng)飽和或失效了,怎么辦？
③ 如果壓縮空氣溫度變化，怎么辦？（見(jiàn)圖12 ）
五、離心式空壓機(jī)的市場(chǎng)分析
1物理性無(wú)油壓縮空氣市場(chǎng)需求
① 高品質(zhì)，高產(chǎn)量，高回報(bào)是物理性無(wú)油壓縮空氣市場(chǎng)的需求。
② 離心式空壓機(jī)的市場(chǎng)應(yīng)該在大流量,壓力平穩(wěn)，持續(xù)用氣的場(chǎng)合較有優(yōu)勢(shì)。主要搶占80m3/min以上（壓力＜1.0MPa）無(wú)油空壓機(jī)市場(chǎng)；
③ 隨者市場(chǎng)對(duì)Class0需求的增加,螺桿機(jī)將優(yōu)先滿(mǎn)足中小流量需求。
④ 雖然IHI壽力已將離心空壓機(jī)最小做到了其他品牌難以企及的65kWo而采用三級(jí)壓縮型式，讓空壓機(jī)效率大大提升。但是量產(chǎn)后的成本是否能可以期待？畢竟價(jià)格是阻礙小型離心空壓機(jī)市場(chǎng)推廣蕞大的障礙。
⑤ 在物理性無(wú)油機(jī)市場(chǎng),離心式空壓機(jī)機(jī)只能與干式無(wú)油螺桿空壓機(jī)爭(zhēng)食。
⑥ 無(wú)油空壓機(jī)的銷(xiāo)售渠道已經(jīng)成熟，客戶(hù)群體也穩(wěn)定，市場(chǎng)應(yīng)該不存在死角，只有大品牌之間博弈了,小型離心空壓機(jī)的出現(xiàn),會(huì)讓原有的無(wú)油空壓機(jī)市場(chǎng)用戶(hù)受益。
⑦ 80m3/min以下還是干式無(wú)油螺桿空壓機(jī)的市場(chǎng),120m3/min是離心空壓機(jī)的天下。
2技術(shù)性無(wú)油壓縮空氣市場(chǎng)需求
由于采用“物理性無(wú)油技術(shù)”采購(gòu)或使用空壓機(jī)的成本較高，對(duì)于一些用氣量較小、行業(yè)對(duì)壓縮空氣風(fēng)險(xiǎn)要求不高或者是行業(yè)平均利潤(rùn)率不高的情況下，為了追求Class0的氣源時(shí)，可以采用噴油空壓機(jī)+管道氣體除油技術(shù)=技術(shù)性無(wú)油。
在技術(shù)性無(wú)油壓縮空氣市場(chǎng)中，離心空壓機(jī)應(yīng)該在大流量，壓力平穩(wěn)，持續(xù)用氣的場(chǎng)合較有優(yōu)勢(shì)。主要搶占總用氣量＞120m3/min以上噴油螺桿空壓機(jī)的市場(chǎng)。
3非Class0壓縮空氣市場(chǎng)需求
容積式和動(dòng)力式空壓機(jī)均可參與，在這個(gè)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，氣體品質(zhì)指標(biāo)要求排在流量、壓力、耗功指標(biāo)之后了。
①性?xún)r(jià)比的要求：
對(duì)于許多企業(yè)，使用壓縮空氣的質(zhì)量不同，如果對(duì)含油量要求不髙的客戶(hù)去為離心空壓機(jī)的“無(wú)油功能”買(mǎi)單是不劃算的：
噴油螺桿2500元/m3；
離心機(jī)8000~20000元/m3。
②節(jié)能的要求:
120m3/min是螺桿空壓機(jī)和離心空壓機(jī)的比功率值的黃金分隔線。由于越小排氣量,螺桿機(jī)的采購(gòu)和使用成本優(yōu)勢(shì)越明顯。因此離心機(jī)的市場(chǎng)應(yīng)該在大流量，壓力平穩(wěn),持續(xù)用氣的場(chǎng)合較有優(yōu)勢(shì)。
③負(fù)載變化的要求:
從圖17可以看出離心空壓機(jī)的流量曲線與螺桿空壓機(jī)的流量曲線絕然不同。離心空壓機(jī)是恒壓變流量，而螺桿空壓機(jī)則是變壓恒流量。因此，在變負(fù)載要求高的使用領(lǐng)域，螺桿空壓機(jī)要優(yōu)于離心空壓機(jī)。
綜合評(píng)估：
① 對(duì)于氣體品質(zhì)要求不高（非ClassO）的客戶(hù)，負(fù)載用氣變化大（一般工廠）,建議使用噴油螺桿空壓機(jī)+凈化設(shè)備；
② 對(duì)于氣體品質(zhì)要求不高（非ClassO）的客戶(hù)，負(fù)載平穩(wěn)且用氣大（如鋼廠制氮用氣），建議使用離心空壓機(jī)+凈化設(shè)備；
③ 對(duì)于氣體品質(zhì)要求高（ClassO）的客戶(hù)，負(fù)載用氣變化大且行業(yè)利潤(rùn)率不高（制糖），建議使用噴油螺桿空壓機(jī)+管道氣體除油技術(shù)+凈化設(shè)備；
④ 對(duì)于氣體品質(zhì)要求高（ClassO）的客戶(hù)，負(fù)載用氣變化大或中小流量且行業(yè)利潤(rùn)率高（高端礦泉水，煙草），建議使用干式無(wú)油螺桿空壓機(jī)+凈化設(shè)備;
⑤ 對(duì)于氣體品質(zhì)要求高（ClassO）的客戶(hù),負(fù)載用氣變化平穩(wěn)、大流量且行業(yè)利潤(rùn)率高（高端紡織），建議使用離心空壓機(jī)+凈化設(shè)備。
六.案例分析:
(一)某國(guó)內(nèi)著名的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)企業(yè)最初使用噴油螺桿空壓機(jī)，其產(chǎn)品硅晶片表面含有少量油，出口德國(guó)被退貨處理。后來(lái)該企業(yè)把噴油螺桿空壓機(jī)全部改為無(wú)油螺桿空壓機(jī)：
(二)浙江某加彈廠用離心機(jī)227kW替換2臺(tái)132KW和90kW噴油螺桿。使用一年后該企業(yè)每年節(jié)省電費(fèi)約58.2萬(wàn)元。
(三)小型離心機(jī)與干式無(wú)油螺桿空壓機(jī)在國(guó)際市場(chǎng)已經(jīng)競(jìng)爭(zhēng)了二十年，依然沒(méi)有突破其分割線。
① 離心機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速髙,5萬(wàn)~6萬(wàn)轉(zhuǎn)/分鐘,啟動(dòng)時(shí)跨過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，大型離心機(jī)一般低于臨界轉(zhuǎn)速；
② 葉輪尺寸小,加工精度髙,對(duì)動(dòng)平衡要求苛刻,不停機(jī)運(yùn)行尚可。如果葉輪上附著有灰塵等，停機(jī)后起動(dòng)極易震動(dòng)大,經(jīng)常無(wú)法開(kāi)機(jī)成功；
③ 軸承易損壞，軸承直徑小,允許的震動(dòng)值更小，但是轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)震動(dòng)并不會(huì)相應(yīng)減小，軸承壽命短；
④ 能耗高，一般來(lái)說(shuō)560KW為離心機(jī)和螺桿機(jī)的能耗優(yōu)勢(shì)分界點(diǎn),<500KW時(shí)無(wú)油螺桿更節(jié)能；
⑤ 對(duì)環(huán)境要求髙,如果冷卻效果差，排氣溫度過(guò)髙，長(zhǎng)期高溫報(bào)警狀態(tài)，機(jī)器非常不安全。
本章節(jié)主要針對(duì)離心機(jī)在Class0和非Class0壓縮空氣需求進(jìn)行分析探討；對(duì)于市場(chǎng)上應(yīng)用占比較高的螺桿空壓機(jī)和離心空壓機(jī)討論,離心空壓機(jī)在無(wú)油、壓力平穩(wěn)、大流量、節(jié)能等方面應(yīng)用優(yōu)勢(shì)巨大。但隨著技術(shù)進(jìn)步和工藝成熟，離心空壓機(jī)的成本會(huì)逐步降低，中小流量的市場(chǎng)有可能被其介入！
