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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層中，必須從這些地下單元中提取出來，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。

氣體通過使用多種類型和尺寸的壓縮機進(jìn)行移動，這些壓縮機通過分配管收集，加壓和推動氣體，將其通過分配管輸送到各個處理中心和使用點。輸送氣體的壓縮機位于船舶和鉆探領(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。

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

天然氣和石油是數(shù)百萬年前生活在地球上的動植物腐爛的結(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層中。

這些袋可能主要包含氣體，也可能一起存在。據(jù)估計，僅在美國境內(nèi)，可采天然氣的數(shù)量就為900至1300萬億立方英尺（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，硫化氫和氮氣）外，通常還包含不同組成的揮發(fā)性碳?xì)浠衔铩Ｈ绫?所示，商業(yè)管道天然氣主要包含甲烷和少量的乙烷，丙烷，有時還包含少量的丁烷。

為了運輸和存儲，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)用需要專門為此設(shè)計的壓縮機和潤滑劑。

氣體壓縮機

壓縮機可以分為兩個基本類別，往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式。當(dāng)所需壓力較高且氣體流速相對較低時，往復(fù)式壓縮機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

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

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

考慮潤滑過程，將需要潤滑的零件分為兩類是很方便的，即氣缸零件和滑動零件。汽缸零件包括活塞，活塞環(huán)，汽缸套，汽缸填料和氣門。與驅(qū)動端（曲軸箱端），十字頭導(dǎo)軌，主軸承和腕銷，曲軸銷和十字頭銷軸承相關(guān)的所有零件都是運行零件。

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

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小時夸脫油。

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

與氣缸零件潤滑相比，運行零件的潤滑通常要簡單得多，因為它不會與氣體接觸。設(shè)備制造商所需的粘度等級。

由于氣體溫度隨壓力升高而升高，因此如果不除去熱量，潤滑劑將暴露于高溫下并嚴(yán)重分解。因此，壓縮機氣缸配有冷卻套。壓縮機氣缸潤滑劑的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滑劑來冷卻氣缸和運轉(zhuǎn)部件，但是在許多情況下，由于氣缸潤滑劑在高溫下會暴露于壓縮氣體中，因此會使用不同的潤滑劑。因此，潤滑劑還應(yīng)表現(xiàn)出熱和氧化穩(wěn)定性。表2比較了壓縮機的工作溫度。

旋轉(zhuǎn)式壓縮機

旋轉(zhuǎn)壓縮機被分類為容積式或動態(tài)壓縮機。正排量壓縮機利用氣體體積減少來增加氣體壓力。這種類型的壓縮機的示例包括旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機，葉片壓縮機和葉片壓縮機（圖1，圖2和圖3）。

圖1.螺桿壓縮機

圖2.旁瓣壓縮機

圖3.葉片壓縮機

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

這些壓縮機有干式或濕式（注油）螺桿類型。在干式螺桿中，轉(zhuǎn)子在沒有潤滑劑（或冷卻劑）的定子內(nèi)部運行。壓縮熱從壓縮機外部排出，將其限制為單級運行。

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

在旋轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機中，潤滑劑被注入到壓縮機殼體中。轉(zhuǎn)子暴露于氣體和潤滑劑的混合物中。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)高壓熱氣體通過轉(zhuǎn)子之間的密封件逸出或發(fā)生其他嚙合時，會發(fā)生氣體再壓縮。表面并再次壓縮。

再壓縮會導(dǎo)致排氣溫度超過設(shè)備的設(shè)計范圍。這通常導(dǎo)致吞吐量損失和可靠性差。

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

除了這些功能外，還必須潤滑壓縮機進(jìn)口和出口處的軸承。對于旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機，潤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)螺桿式壓縮機中潤滑劑流動的簡化圖。

圖4.旋轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機中的潤滑劑流

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

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

圖3示意性地示出了旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機。旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機由具有多個滑動葉片的轉(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)式壓縮機一樣，旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機的潤滑也是一次性操作。潤滑劑被注入壓縮機殼體，并與壓縮氣體一起排出，通常不進(jìn)行再循環(huán)。潤滑劑在壓縮機殼體和滑動葉片之間提供薄膜，同時在轉(zhuǎn)子的葉片槽內(nèi)提供潤滑。葉片沿壓縮機殼體表面的滑動需要潤滑劑，該潤滑劑可以承受壓縮機系統(tǒng)中的高壓。

動態(tài)壓縮機，例如圖5中所示的離心壓縮機，以不同的原理運行。

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

在離心式壓縮機中，潤滑劑和氣體不會彼此接觸，這與往復(fù)式，旋轉(zhuǎn)螺桿式和旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機的主要區(qū)別是。潤滑劑要求比較簡單，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滑。

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

zui終壓力低于1 Mpa（約145 psi）的旋轉(zhuǎn)式壓縮機潤滑難度較小。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)螺桿和葉片壓縮機需要使用抗磨（AW）油。選擇合適的壓縮機和具有適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)特性的取決于應(yīng)用的潤滑劑對于成功的工藝至關(guān)重要，這將在此由兩部分組成的系列氣體壓縮機和壓縮機潤滑問題的第二部分中全面解決。