什么是無(wú)油壓縮空氣
【壓縮機網(wǎng)】有人說(shuō)無(wú)油壓縮空氣應該是百分百無(wú)油；有人說(shuō)空氣中還有油，怎么可能做到百分百呢？有人說(shuō)通過(guò)過(guò)濾的方式把油除掉，但到百分百了沒(méi)有？答案是：沒(méi)有。
可見(jiàn)，大家對此都有爭議。有爭議往往意味著(zhù)會(huì )有發(fā)展，而事物的發(fā)展都是在矛盾推動(dòng)下發(fā)展的，所以行業(yè)給出了關(guān)于無(wú)油壓縮空氣的標準——ISO8573-1:2010《壓縮空氣第1部分：污染物和純度級別》。
上表中最右邊為油總含量和等級分類(lèi)，根據標準規定，一級要求是0.01毫克每立方米，但標準對0級沒(méi)有數字化要求，也沒(méi)表示0級就百分百不含油，而是說(shuō)廠(chǎng)家的標準或者客戶(hù)的需求優(yōu)于一級（含油量小于0.01的壓縮空氣）就可以稱(chēng)為無(wú)油空氣了。
很多產(chǎn)品說(shuō)Class Zero（0級）是小于0.01，這并不意味著(zhù)百分百無(wú)油，也無(wú)需在概念上強調還有點(diǎn)油，因為對于0級就是這樣定義的。對于無(wú)油概念有爭議、有矛盾，也就推動(dòng)了這樣一個(gè)標準的誕生。
無(wú)油壓縮機產(chǎn)品類(lèi)型
活塞機是最早出現的壓縮機形式，無(wú)油壓縮技術(shù)最早也出現在活塞機上。目前我們在市場(chǎng)上已經(jīng)很少看到活塞機了，但實(shí)際上活塞機的應用非常廣。一些非常小的流量，還有一些壓力非常高的場(chǎng)合，比如40公斤以上的特殊場(chǎng)合仍然有無(wú)油活塞壓縮機的身影。
氣量再大一點(diǎn)有無(wú)油渦旋壓縮機，最早只是一兩家有這種無(wú)油機，現在百花齊放，可以看到，很多廠(chǎng)家都有無(wú)油渦旋壓縮機了。再大一點(diǎn)有無(wú)油旋齒壓縮機、無(wú)油螺桿壓縮機。最近這幾年，市場(chǎng)上無(wú)油水潤滑螺桿壓縮機也非常多，水螺桿又分為單螺桿和雙螺桿。水螺桿再往大一點(diǎn)有無(wú)油干式雙螺桿壓縮機，無(wú)油干式雙螺桿也不新鮮了。以前，很多場(chǎng)合除非不得已才用無(wú)油干式螺桿壓縮機，因為價(jià)格比較貴。這兩年價(jià)格也在往下走，這是因為有很多國產(chǎn)品牌開(kāi)始在做。
再往大有離心式壓縮機，大流量甚至高壓力的時(shí)候也可以用離心式無(wú)油壓縮機。目前，市場(chǎng)上的離心機壓力可以從2.5公斤以下做到30公斤以上。如果是深冷空分離心壓縮機，比如循環(huán)壓縮機可以做到40公斤，無(wú)非多加一些葉輪，進(jìn)行多級壓縮。
離心壓縮機的趨勢
1.離心機小型化
離心壓縮機的趨勢是往兩端做，離心機最早的界限是100立方每分鐘，意思是100立方每分鐘以上最好用離心機。但是現在離心機已經(jīng)小型化了，甚至可以做到二十幾立方。20立方到100立方是用的最多的一段氣量范圍，在各個(gè)應用領(lǐng)域都有廣泛應用。
關(guān)于離心壓縮機的第一個(gè)公式叫能量頭，和壓力有關(guān)。離開(kāi)葉輪的氣流流速越高，獲得的壓力會(huì )越高。第二個(gè)公式與流量有關(guān)，葉輪越大獲得的流量越大；葉輪小了獲得流量小。
理論能量頭：
葉輪出口理論流量：
因為離開(kāi)葉輪的速度決定了最大的排氣壓力，離心機小型化會(huì )面臨一個(gè)問(wèn)題：如果要獲得的壓力不變，同時(shí)流量要小，但是葉輪的線(xiàn)速度不能降。在不能降線(xiàn)速度的條件下，葉輪還變小，只能提高轉速，也就是說(shuō)每分鐘的轉速要提高。
那需要提高多少？我們來(lái)看上邊的公式。n是轉速，要把流量降一半，葉輪的轉速要變成原來(lái)的4倍。比如流量從100立方降到50立方，葉輪轉速是之前的4倍；如果從100降到二十多立方，它是正常轉速的4-6倍，達到30萬(wàn)轉甚至以上，所以高轉速就會(huì )給離心機帶來(lái)“高速驅動(dòng)如何實(shí)現”的挑戰。
2.高速驅動(dòng)
傳統的離心壓縮機高速驅動(dòng)需要一個(gè)高速齒輪箱，很大的葉輪帶一個(gè)很大的軸，齒輪帶一個(gè)小齒輪。對小型化的離心壓縮機不需要小的齒輪箱，而是用永磁電機，可讓永磁電機轉速到十幾萬(wàn)轉以上。
離心壓縮機如果按速度來(lái)講是不能變頻的，但是永磁電機的啟動(dòng)和調速一定要有變頻器，這就是為什么現在很多離心壓縮機有了變頻器。
3.高速軸承
高轉速對軸承帶來(lái)了挑戰，之前的滑動(dòng)軸承已經(jīng)不太適用這種幾十萬(wàn)轉的高轉速了，需要空氣軸承、磁懸浮軸承來(lái)滿(mǎn)足高轉速。我們在市場(chǎng)上看到的更多的是磁懸浮軸承，因為空氣軸承的控制難度比較大，但是空氣軸承成本低一些，也可以用氮氣和其它特殊氣體來(lái)支撐軸承。
以上就是離心機目前的幾個(gè)熱點(diǎn)：小型化、永磁電機加變頻器高速驅動(dòng)、磁浮軸承。
干式無(wú)油螺桿產(chǎn)品
干式無(wú)油螺桿產(chǎn)品最早是整機式進(jìn)口的品牌，發(fā)展到第二階段，進(jìn)口主機+國產(chǎn)組裝。就是某些國產(chǎn)品牌購買(mǎi)進(jìn)口的國際品牌的主機，然后在國內組裝。目前，國內品牌已經(jīng)開(kāi)始做無(wú)油螺桿的主機了。
干式無(wú)油螺桿主機的無(wú)油螺桿需要特殊涂層，比如聚四氟乙烯、二硫化鉬、特氟龍，這些涂層都要加石墨等物質(zhì)實(shí)現自潤滑。
1.水潤滑無(wú)油單螺桿壓縮機
無(wú)油水潤滑螺桿壓縮機有兩種，一種是單螺桿，另一種是雙螺桿。目前市場(chǎng)上特別流行水潤滑無(wú)油單螺桿壓縮機，流量范圍為1-40m3/min，其結構是一個(gè)螺桿帶兩個(gè)星輪，需要注意的問(wèn)題有三個(gè)：螺桿與星輪嚙合的應力與密封；不銹材料；軸承密封。
螺桿與星輪嚙合的應力與密封問(wèn)題，需要通過(guò)優(yōu)化型線(xiàn)來(lái)解決。不僅僅螺桿有型線(xiàn)，薄薄的星輪葉片也需要型線(xiàn)。由于螺桿與星輪長(cháng)期接觸水，很容易生銹或者腐蝕，市場(chǎng)上有人用不銹鋼材質(zhì)，也有人用黃銅材質(zhì)，但每一種選擇都有一定的優(yōu)勢和一定的代價(jià)。
對于螺桿和星輪會(huì )有一個(gè)應力，因為它之間是接觸的，接觸必然會(huì )形成摩擦。如果要減少摩擦就要有液體，不管是水也好油也好，在兩個(gè)接觸之間形成動(dòng)力潤滑。在噴油單螺桿暢銷(xiāo)的年代，單螺桿沒(méi)有解決的問(wèn)題就是無(wú)法形成動(dòng)力潤滑。最新的單螺桿研究文章表明，單螺桿要形成好的動(dòng)力潤滑，接觸線(xiàn)也就是星輪的厚度能形成3倍于螺桿表面粗糙度的水層，就可以大幅度的減少摩擦，所以星輪上面需要做優(yōu)化。目前有好些型線(xiàn)技術(shù)在被研究，最新的型線(xiàn)技術(shù)就是多圓柱型線(xiàn)，它有利于減少應力和摩擦，幫助星輪形成動(dòng)力潤滑，但是還一些有應力和摩擦是消除不掉的。
銅材料要軟一些，容易切割，容易做出好的型線(xiàn)來(lái)，銅材還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是銅離子可以殺菌。目前還有一種熱點(diǎn)就是不銹鋼螺桿加不銹鋼外殼，缺點(diǎn)是硬度比較高，不容易切削，不容易加工。要形成一個(gè)好的型線(xiàn)就有點(diǎn)難度，這就體現出各個(gè)廠(chǎng)家的技術(shù)實(shí)力了。
2.水潤滑無(wú)油雙螺桿壓縮機
水潤滑無(wú)油雙螺桿壓縮機流量范圍為2-20m3/min，在目前的市場(chǎng)上比水潤滑無(wú)油單螺桿壓縮機要少。水潤滑無(wú)油雙螺桿壓縮機普遍用的材料是不銹鋼打底的螺轉子，在不銹鋼的轉子上面做陶瓷涂層，陶瓷涂層主要是為了防腐的。
由于雙螺桿有同步齒輪，所以陰陽(yáng)螺桿之間是不接觸的，與單螺桿相比沒(méi)有了應力，也就是沒(méi)有了摩擦。另外，采用了水潤滑的軸承，不會(huì )有油來(lái)污染壓縮空氣，終身不用加油脂，密封性也很好。
不過(guò)，目前在市場(chǎng)上看到的水潤滑無(wú)油雙螺桿壓縮機流量都不夠大，最大到90千瓦，20立方都沒(méi)有。但是水潤滑無(wú)油單螺桿壓縮機可以做到250kW，40立方甚至50立方。筆者有機會(huì )曾看到過(guò)280千瓦的水潤滑無(wú)油單螺桿壓縮機。
3.無(wú)油轉換器
市場(chǎng)具有多樣性，各種創(chuàng )新、各種思路層出不窮。制造無(wú)油壓縮空氣還有一種思路，就是噴油螺桿壓縮機+無(wú)油轉換器，原理就是通過(guò)催化劑的物理化學(xué)反應將油轉換為水和CO2。除油效果：空氣中殘油量<0.0025mg/m3，而ISO8573-1 Class 1的要求是<0.01mg/m3，也達到了無(wú)油的效果。
每種技術(shù)都沒(méi)有優(yōu)劣之分，都是我們在性能、可靠性和成本這三個(gè)要素下的綜合考慮。當然還要考慮流量是多大，壓力是多大。比如10公斤以上干螺桿做不到，水螺桿就可以做到，但是又多了一個(gè)水系統的麻煩。所以沒(méi)有哪個(gè)方案、哪個(gè)技術(shù)是完美無(wú)缺的，只有根據應用情況選擇合適的產(chǎn)品。
無(wú)油壓縮機創(chuàng )新方向
壓縮機行業(yè)經(jīng)常討論能效的問(wèn)題，但是GB19153-2019《容積式空氣壓縮機能效限定值和能效等級》目前只覆蓋了主要的噴油旋轉式壓縮機以及無(wú)油活塞式壓縮機，其它所有形式的無(wú)油旋轉式壓縮機都沒(méi)有能效等級標準。沒(méi)有制定的原因很多，有一種說(shuō)法是目前國內技術(shù)參差不齊，標準技術(shù)數據不夠充分，所以沒(méi)有制定。事實(shí)的確如此，但是能效可以比較，不知道是不是一級能效、是不是二級能效沒(méi)關(guān)系，品牌與品牌、產(chǎn)品與品產(chǎn)品之間是有測量數據的。
1.高效電機
高效電機會(huì )是無(wú)油壓縮機的一個(gè)方向，近幾年新能源汽車(chē)比較火，比如特斯拉、比亞迪等。汽車(chē)行業(yè)的永磁電機現在基本都在用油冷，風(fēng)冷已經(jīng)不用了。另外，新能源汽車(chē)現在普遍使用扁線(xiàn)電機，因為扁線(xiàn)電機的效率更高。
實(shí)際上，電機技術(shù)在不斷的迭代，包括好多年前的高效電機有一種技術(shù)叫開(kāi)關(guān)磁阻或者磁阻開(kāi)關(guān)，目前有些廠(chǎng)家在嘗試，今年的展會(huì )上雖然沒(méi)有看到，但是這將來(lái)也可能是一個(gè)選項。
2.變頻技術(shù)
從前些年到現在我們一直提的都是永磁變頻，目前變頻機里面最重要的一個(gè)東西——IGBT大部分還是進(jìn)口的，國產(chǎn)的很少。國內還有一種選擇，一個(gè)熱點(diǎn)叫碳化硅，碳化硅的變頻器也在研究之中，將來(lái)可以把這些技術(shù)應用到壓縮機中去。
3.儲能技術(shù)
假如空壓機帶個(gè)大電池，晚上電費最便宜的時(shí)候把電充上，到電貴的時(shí)候用電池來(lái)驅動(dòng)空壓機。今年7月份，阿特拉斯·科普柯就曾宣布其全新電池驅動(dòng)移動(dòng)式螺桿空壓機B-Air 185-12計劃于9月投產(chǎn)。
4.新材料
材料技術(shù)不斷的在更新，我們可以選擇更好的材料用于空壓機。比如說(shuō)前面提到的水螺桿，需要用到更好的材料來(lái)既容易切割又防腐。干螺桿壓縮機，會(huì )不會(huì )有種材料既不腐蝕還不用加涂層？
5.新型線(xiàn)
在某次論壇上，西安交大的邢子文教授展示了他的研究成果——不等距螺桿壓縮機型線(xiàn)。在今年的上海壓縮機展上看到有兩家公司把不等矩型線(xiàn)用到了真空泵上，相信很快能看到有人把它用到壓縮機上。
6.AI人工智能
人工智能就是把整個(gè)壓縮機控制起來(lái)，不斷的自我學(xué)習，通過(guò)具體的客戶(hù)實(shí)際場(chǎng)景優(yōu)化控制邏輯。上面提到的電機節能還有一個(gè)方向，就是驅動(dòng)技術(shù)。比如單級壓縮螺桿壓縮機用一部電機驅動(dòng)，兩級壓縮也是用一部電機，將來(lái)可能每一級都用一部電機驅動(dòng)，多個(gè)電機驅動(dòng)一臺空壓機。實(shí)際，我們在汽車(chē)上已經(jīng)看到四個(gè)輪子有四部電機驅動(dòng)，空壓機現在也已經(jīng)有每一級都由獨立的電機來(lái)驅動(dòng)的了。結合AI良好的控制就能實(shí)現更高的能效。當然，以上是我們對未來(lái)技術(shù)的一種暢想，但它有可能會(huì )實(shí)現。
行業(yè)未來(lái)的責任與擔當
無(wú)油空氣無(wú)所不在，到處都在用。那我們的責任在哪里？獲取無(wú)油壓縮空氣，我們不能僅僅考慮使用成本而不考慮其它，比如要考慮“三個(gè)有利于”：
·是否有利于地球？
·是否有利于客戶(hù)？
·是否有利于消費者？
1.有利于地球
如果我們用無(wú)油機器通過(guò)技術(shù)迭代降低費用或者可以讓更多的行業(yè)使用無(wú)油壓縮空氣，就可以起到節能減排的效果。為什么這么說(shuō)？因為噴油機會(huì )有冷凝水排放，而冷凝水里面有油。但是無(wú)油機沒(méi)有含油冷凝水，所以它不需要處理，也可以說(shuō)沒(méi)有環(huán)境污染。
另外，無(wú)油機少了耗材不用換油分，它雖然要換油濾但是換的周期可能是噴油機的4倍甚至8倍。齒輪箱的油需要換，但總用油量可能是噴油機的1/8或者1/10。要知道，每消耗一噸潤滑油會(huì )產(chǎn)生4噸的二氧化碳。所以減少油的使用，也就是給節能減排、給保護地球做貢獻。
2.有利于客戶(hù)
節能不能看某一個(gè)點(diǎn)、看短期，而要看某一段、看長(cháng)期。減少了耗材當然會(huì )減少花費，廢油處理也要花錢(qián)，還可以減少壓力損失。如果用噴油壓縮機，管道使用時(shí)間長(cháng)了里面會(huì )有油污油垢。但對于無(wú)油機產(chǎn)生的無(wú)油空氣，這個(gè)風(fēng)險就小多了。所以從長(cháng)期來(lái)講，管道的壓降保持不變或者變化不大，也是一種為客戶(hù)節能的體現。
對于無(wú)油空氣可以和多種后處理設備搭配，比如鼓風(fēng)式的零氣耗壓縮熱干燥機可以和無(wú)油機結合，而噴油機結合壓縮熱就有點(diǎn)麻煩。還有轉鼓式干燥機只能和無(wú)油機結合使用。所以我們要考慮的是整體的能耗，而不是某一個(gè)部件的能耗。
3.有利于消費者
無(wú)油機有更多的選擇、更多的想象，那么最后還是要有利于我們的消費者。壓縮空氣在我們的生活中無(wú)所不在，最后的產(chǎn)品都會(huì )用在我們人類(lèi)身上，安全、清潔的壓縮空氣必然對每一個(gè)人都有益處。
總之，當你做了對的事情，這個(gè)市場(chǎng)一定會(huì )回饋于你，讓所有相關(guān)者都得利，對這點(diǎn)我們一定要有信心！
來(lái)源：本站原創(chuàng )
什么是無(wú)油壓縮空氣
【壓縮機網(wǎng)】有人說(shuō)無(wú)油壓縮空氣應該是百分百無(wú)油；有人說(shuō)空氣中還有油，怎么可能做到百分百呢？有人說(shuō)通過(guò)過(guò)濾的方式把油除掉，但到百分百了沒(méi)有？答案是：沒(méi)有。
可見(jiàn)，大家對此都有爭議。有爭議往往意味著(zhù)會(huì )有發(fā)展，而事物的發(fā)展都是在矛盾推動(dòng)下發(fā)展的，所以行業(yè)給出了關(guān)于無(wú)油壓縮空氣的標準——ISO8573-1:2010《壓縮空氣第1部分：污染物和純度級別》。
上表中最右邊為油總含量和等級分類(lèi)，根據標準規定，一級要求是0.01毫克每立方米，但標準對0級沒(méi)有數字化要求，也沒(méi)表示0級就百分百不含油，而是說(shuō)廠(chǎng)家的標準或者客戶(hù)的需求優(yōu)于一級（含油量小于0.01的壓縮空氣）就可以稱(chēng)為無(wú)油空氣了。
很多產(chǎn)品說(shuō)Class Zero（0級）是小于0.01，這并不意味著(zhù)百分百無(wú)油，也無(wú)需在概念上強調還有點(diǎn)油，因為對于0級就是這樣定義的。對于無(wú)油概念有爭議、有矛盾，也就推動(dòng)了這樣一個(gè)標準的誕生。
無(wú)油壓縮機產(chǎn)品類(lèi)型
活塞機是最早出現的壓縮機形式，無(wú)油壓縮技術(shù)最早也出現在活塞機上。目前我們在市場(chǎng)上已經(jīng)很少看到活塞機了，但實(shí)際上活塞機的應用非常廣。一些非常小的流量，還有一些壓力非常高的場(chǎng)合，比如40公斤以上的特殊場(chǎng)合仍然有無(wú)油活塞壓縮機的身影。
氣量再大一點(diǎn)有無(wú)油渦旋壓縮機，最早只是一兩家有這種無(wú)油機，現在百花齊放，可以看到，很多廠(chǎng)家都有無(wú)油渦旋壓縮機了。再大一點(diǎn)有無(wú)油旋齒壓縮機、無(wú)油螺桿壓縮機。最近這幾年，市場(chǎng)上無(wú)油水潤滑螺桿壓縮機也非常多，水螺桿又分為單螺桿和雙螺桿。水螺桿再往大一點(diǎn)有無(wú)油干式雙螺桿壓縮機，無(wú)油干式雙螺桿也不新鮮了。以前，很多場(chǎng)合除非不得已才用無(wú)油干式螺桿壓縮機，因為價(jià)格比較貴。這兩年價(jià)格也在往下走，這是因為有很多國產(chǎn)品牌開(kāi)始在做。
再往大有離心式壓縮機，大流量甚至高壓力的時(shí)候也可以用離心式無(wú)油壓縮機。目前，市場(chǎng)上的離心機壓力可以從2.5公斤以下做到30公斤以上。如果是深冷空分離心壓縮機，比如循環(huán)壓縮機可以做到40公斤，無(wú)非多加一些葉輪，進(jìn)行多級壓縮。
離心壓縮機的趨勢
1.離心機小型化
離心壓縮機的趨勢是往兩端做，離心機最早的界限是100立方每分鐘，意思是100立方每分鐘以上最好用離心機。但是現在離心機已經(jīng)小型化了，甚至可以做到二十幾立方。20立方到100立方是用的最多的一段氣量范圍，在各個(gè)應用領(lǐng)域都有廣泛應用。
關(guān)于離心壓縮機的第一個(gè)公式叫能量頭，和壓力有關(guān)。離開(kāi)葉輪的氣流流速越高，獲得的壓力會(huì )越高。第二個(gè)公式與流量有關(guān)，葉輪越大獲得的流量越大；葉輪小了獲得流量小。
理論能量頭：
葉輪出口理論流量：
因為離開(kāi)葉輪的速度決定了最大的排氣壓力，離心機小型化會(huì )面臨一個(gè)問(wèn)題：如果要獲得的壓力不變，同時(shí)流量要小，但是葉輪的線(xiàn)速度不能降。在不能降線(xiàn)速度的條件下，葉輪還變小，只能提高轉速，也就是說(shuō)每分鐘的轉速要提高。
那需要提高多少？我們來(lái)看上邊的公式。n是轉速，要把流量降一半，葉輪的轉速要變成原來(lái)的4倍。比如流量從100立方降到50立方，葉輪轉速是之前的4倍；如果從100降到二十多立方，它是正常轉速的4-6倍，達到30萬(wàn)轉甚至以上，所以高轉速就會(huì )給離心機帶來(lái)“高速驅動(dòng)如何實(shí)現”的挑戰。
2.高速驅動(dòng)
傳統的離心壓縮機高速驅動(dòng)需要一個(gè)高速齒輪箱，很大的葉輪帶一個(gè)很大的軸，齒輪帶一個(gè)小齒輪。對小型化的離心壓縮機不需要小的齒輪箱，而是用永磁電機，可讓永磁電機轉速到十幾萬(wàn)轉以上。
離心壓縮機如果按速度來(lái)講是不能變頻的，但是永磁電機的啟動(dòng)和調速一定要有變頻器，這就是為什么現在很多離心壓縮機有了變頻器。
3.高速軸承
高轉速對軸承帶來(lái)了挑戰，之前的滑動(dòng)軸承已經(jīng)不太適用這種幾十萬(wàn)轉的高轉速了，需要空氣軸承、磁懸浮軸承來(lái)滿(mǎn)足高轉速。我們在市場(chǎng)上看到的更多的是磁懸浮軸承，因為空氣軸承的控制難度比較大，但是空氣軸承成本低一些，也可以用氮氣和其它特殊氣體來(lái)支撐軸承。
以上就是離心機目前的幾個(gè)熱點(diǎn)：小型化、永磁電機加變頻器高速驅動(dòng)、磁浮軸承。
干式無(wú)油螺桿產(chǎn)品
干式無(wú)油螺桿產(chǎn)品最早是整機式進(jìn)口的品牌，發(fā)展到第二階段，進(jìn)口主機+國產(chǎn)組裝。就是某些國產(chǎn)品牌購買(mǎi)進(jìn)口的國際品牌的主機，然后在國內組裝。目前，國內品牌已經(jīng)開(kāi)始做無(wú)油螺桿的主機了。
干式無(wú)油螺桿主機的無(wú)油螺桿需要特殊涂層，比如聚四氟乙烯、二硫化鉬、特氟龍，這些涂層都要加石墨等物質(zhì)實(shí)現自潤滑。
1.水潤滑無(wú)油單螺桿壓縮機
無(wú)油水潤滑螺桿壓縮機有兩種，一種是單螺桿，另一種是雙螺桿。目前市場(chǎng)上特別流行水潤滑無(wú)油單螺桿壓縮機，流量范圍為1-40m3/min，其結構是一個(gè)螺桿帶兩個(gè)星輪，需要注意的問(wèn)題有三個(gè)：螺桿與星輪嚙合的應力與密封；不銹材料；軸承密封。
螺桿與星輪嚙合的應力與密封問(wèn)題，需要通過(guò)優(yōu)化型線(xiàn)來(lái)解決。不僅僅螺桿有型線(xiàn)，薄薄的星輪葉片也需要型線(xiàn)。由于螺桿與星輪長(cháng)期接觸水，很容易生銹或者腐蝕，市場(chǎng)上有人用不銹鋼材質(zhì)，也有人用黃銅材質(zhì)，但每一種選擇都有一定的優(yōu)勢和一定的代價(jià)。
對于螺桿和星輪會(huì )有一個(gè)應力，因為它之間是接觸的，接觸必然會(huì )形成摩擦。如果要減少摩擦就要有液體，不管是水也好油也好，在兩個(gè)接觸之間形成動(dòng)力潤滑。在噴油單螺桿暢銷(xiāo)的年代，單螺桿沒(méi)有解決的問(wèn)題就是無(wú)法形成動(dòng)力潤滑。最新的單螺桿研究文章表明，單螺桿要形成好的動(dòng)力潤滑，接觸線(xiàn)也就是星輪的厚度能形成3倍于螺桿表面粗糙度的水層，就可以大幅度的減少摩擦，所以星輪上面需要做優(yōu)化。目前有好些型線(xiàn)技術(shù)在被研究，最新的型線(xiàn)技術(shù)就是多圓柱型線(xiàn)，它有利于減少應力和摩擦，幫助星輪形成動(dòng)力潤滑，但是還一些有應力和摩擦是消除不掉的。
銅材料要軟一些，容易切割，容易做出好的型線(xiàn)來(lái)，銅材還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是銅離子可以殺菌。目前還有一種熱點(diǎn)就是不銹鋼螺桿加不銹鋼外殼，缺點(diǎn)是硬度比較高，不容易切削，不容易加工。要形成一個(gè)好的型線(xiàn)就有點(diǎn)難度，這就體現出各個(gè)廠(chǎng)家的技術(shù)實(shí)力了。
2.水潤滑無(wú)油雙螺桿壓縮機
水潤滑無(wú)油雙螺桿壓縮機流量范圍為2-20m3/min，在目前的市場(chǎng)上比水潤滑無(wú)油單螺桿壓縮機要少。水潤滑無(wú)油雙螺桿壓縮機普遍用的材料是不銹鋼打底的螺轉子，在不銹鋼的轉子上面做陶瓷涂層，陶瓷涂層主要是為了防腐的。
由于雙螺桿有同步齒輪，所以陰陽(yáng)螺桿之間是不接觸的，與單螺桿相比沒(méi)有了應力，也就是沒(méi)有了摩擦。另外，采用了水潤滑的軸承，不會(huì )有油來(lái)污染壓縮空氣，終身不用加油脂，密封性也很好。
不過(guò)，目前在市場(chǎng)上看到的水潤滑無(wú)油雙螺桿壓縮機流量都不夠大，最大到90千瓦，20立方都沒(méi)有。但是水潤滑無(wú)油單螺桿壓縮機可以做到250kW，40立方甚至50立方。筆者有機會(huì )曾看到過(guò)280千瓦的水潤滑無(wú)油單螺桿壓縮機。
3.無(wú)油轉換器
市場(chǎng)具有多樣性，各種創(chuàng )新、各種思路層出不窮。制造無(wú)油壓縮空氣還有一種思路，就是噴油螺桿壓縮機+無(wú)油轉換器，原理就是通過(guò)催化劑的物理化學(xué)反應將油轉換為水和CO2。除油效果：空氣中殘油量<0.0025mg/m3，而ISO8573-1 Class 1的要求是<0.01mg/m3，也達到了無(wú)油的效果。
每種技術(shù)都沒(méi)有優(yōu)劣之分，都是我們在性能、可靠性和成本這三個(gè)要素下的綜合考慮。當然還要考慮流量是多大，壓力是多大。比如10公斤以上干螺桿做不到，水螺桿就可以做到，但是又多了一個(gè)水系統的麻煩。所以沒(méi)有哪個(gè)方案、哪個(gè)技術(shù)是完美無(wú)缺的，只有根據應用情況選擇合適的產(chǎn)品。
無(wú)油壓縮機創(chuàng )新方向
壓縮機行業(yè)經(jīng)常討論能效的問(wèn)題，但是GB19153-2019《容積式空氣壓縮機能效限定值和能效等級》目前只覆蓋了主要的噴油旋轉式壓縮機以及無(wú)油活塞式壓縮機，其它所有形式的無(wú)油旋轉式壓縮機都沒(méi)有能效等級標準。沒(méi)有制定的原因很多，有一種說(shuō)法是目前國內技術(shù)參差不齊，標準技術(shù)數據不夠充分，所以沒(méi)有制定。事實(shí)的確如此，但是能效可以比較，不知道是不是一級能效、是不是二級能效沒(méi)關(guān)系，品牌與品牌、產(chǎn)品與品產(chǎn)品之間是有測量數據的。
1.高效電機
高效電機會(huì )是無(wú)油壓縮機的一個(gè)方向，近幾年新能源汽車(chē)比較火，比如特斯拉、比亞迪等。汽車(chē)行業(yè)的永磁電機現在基本都在用油冷，風(fēng)冷已經(jīng)不用了。另外，新能源汽車(chē)現在普遍使用扁線(xiàn)電機，因為扁線(xiàn)電機的效率更高。
實(shí)際上，電機技術(shù)在不斷的迭代，包括好多年前的高效電機有一種技術(shù)叫開(kāi)關(guān)磁阻或者磁阻開(kāi)關(guān)，目前有些廠(chǎng)家在嘗試，今年的展會(huì )上雖然沒(méi)有看到，但是這將來(lái)也可能是一個(gè)選項。
2.變頻技術(shù)
從前些年到現在我們一直提的都是永磁變頻，目前變頻機里面最重要的一個(gè)東西——IGBT大部分還是進(jìn)口的，國產(chǎn)的很少。國內還有一種選擇，一個(gè)熱點(diǎn)叫碳化硅，碳化硅的變頻器也在研究之中，將來(lái)可以把這些技術(shù)應用到壓縮機中去。
3.儲能技術(shù)
假如空壓機帶個(gè)大電池，晚上電費最便宜的時(shí)候把電充上，到電貴的時(shí)候用電池來(lái)驅動(dòng)空壓機。今年7月份，阿特拉斯·科普柯就曾宣布其全新電池驅動(dòng)移動(dòng)式螺桿空壓機B-Air 185-12計劃于9月投產(chǎn)。
4.新材料
材料技術(shù)不斷的在更新，我們可以選擇更好的材料用于空壓機。比如說(shuō)前面提到的水螺桿，需要用到更好的材料來(lái)既容易切割又防腐。干螺桿壓縮機，會(huì )不會(huì )有種材料既不腐蝕還不用加涂層？
5.新型線(xiàn)
在某次論壇上，西安交大的邢子文教授展示了他的研究成果——不等距螺桿壓縮機型線(xiàn)。在今年的上海壓縮機展上看到有兩家公司把不等矩型線(xiàn)用到了真空泵上，相信很快能看到有人把它用到壓縮機上。
6.AI人工智能
人工智能就是把整個(gè)壓縮機控制起來(lái)，不斷的自我學(xué)習，通過(guò)具體的客戶(hù)實(shí)際場(chǎng)景優(yōu)化控制邏輯。上面提到的電機節能還有一個(gè)方向，就是驅動(dòng)技術(shù)。比如單級壓縮螺桿壓縮機用一部電機驅動(dòng)，兩級壓縮也是用一部電機，將來(lái)可能每一級都用一部電機驅動(dòng)，多個(gè)電機驅動(dòng)一臺空壓機。實(shí)際，我們在汽車(chē)上已經(jīng)看到四個(gè)輪子有四部電機驅動(dòng)，空壓機現在也已經(jīng)有每一級都由獨立的電機來(lái)驅動(dòng)的了。結合AI良好的控制就能實(shí)現更高的能效。當然，以上是我們對未來(lái)技術(shù)的一種暢想，但它有可能會(huì )實(shí)現。
行業(yè)未來(lái)的責任與擔當
無(wú)油空氣無(wú)所不在，到處都在用。那我們的責任在哪里？獲取無(wú)油壓縮空氣，我們不能僅僅考慮使用成本而不考慮其它，比如要考慮“三個(gè)有利于”：
·是否有利于地球？
·是否有利于客戶(hù)？
·是否有利于消費者？
1.有利于地球
如果我們用無(wú)油機器通過(guò)技術(shù)迭代降低費用或者可以讓更多的行業(yè)使用無(wú)油壓縮空氣，就可以起到節能減排的效果。為什么這么說(shuō)？因為噴油機會(huì )有冷凝水排放，而冷凝水里面有油。但是無(wú)油機沒(méi)有含油冷凝水，所以它不需要處理，也可以說(shuō)沒(méi)有環(huán)境污染。
另外，無(wú)油機少了耗材不用換油分，它雖然要換油濾但是換的周期可能是噴油機的4倍甚至8倍。齒輪箱的油需要換，但總用油量可能是噴油機的1/8或者1/10。要知道，每消耗一噸潤滑油會(huì )產(chǎn)生4噸的二氧化碳。所以減少油的使用，也就是給節能減排、給保護地球做貢獻。
2.有利于客戶(hù)
節能不能看某一個(gè)點(diǎn)、看短期，而要看某一段、看長(cháng)期。減少了耗材當然會(huì )減少花費，廢油處理也要花錢(qián)，還可以減少壓力損失。如果用噴油壓縮機，管道使用時(shí)間長(cháng)了里面會(huì )有油污油垢。但對于無(wú)油機產(chǎn)生的無(wú)油空氣，這個(gè)風(fēng)險就小多了。所以從長(cháng)期來(lái)講，管道的壓降保持不變或者變化不大，也是一種為客戶(hù)節能的體現。
對于無(wú)油空氣可以和多種后處理設備搭配，比如鼓風(fēng)式的零氣耗壓縮熱干燥機可以和無(wú)油機結合，而噴油機結合壓縮熱就有點(diǎn)麻煩。還有轉鼓式干燥機只能和無(wú)油機結合使用。所以我們要考慮的是整體的能耗，而不是某一個(gè)部件的能耗。
3.有利于消費者
無(wú)油機有更多的選擇、更多的想象，那么最后還是要有利于我們的消費者。壓縮空氣在我們的生活中無(wú)所不在，最后的產(chǎn)品都會(huì )用在我們人類(lèi)身上，安全、清潔的壓縮空氣必然對每一個(gè)人都有益處。
總之，當你做了對的事情，這個(gè)市場(chǎng)一定會(huì )回饋于你，讓所有相關(guān)者都得利，對這點(diǎn)我們一定要有信心！
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