空氣壓縮機

mysmile 百科 2025-09-28 83

空氣壓縮機

空氣壓縮機（aircompressor），簡稱空壓機，是將原動機（通常是電動機）的機械能轉換成氣體壓力能的機械設備，是壓縮空氣的氣壓發生裝置。空氣壓縮機與水泵構造類似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。

1934年，瑞典的A·Lyshofm設計并制成了世界上第一臺工業螺桿壓縮機。本世紀50年代，出現了射流邏輯元件，開始把數字技術和邏輯代數等控制技術引進氣動系統。空壓機按工作原理可分為：容積型、動力型（速度型或透平型）、熱力型壓縮機，還可以按潤滑方式、性能、用途、形式等方式進行分類。空壓機屬于通用設備類，在機械制造、交通運輸、航空航天、電子儀器、紡織輕工等現代生產生活中的應用領域非常廣泛。

空氣壓縮機各管道以及腔體中氣體流動狀況復雜，計算機輔助設計與分析、有限元方法等新興技術在空壓機研發中的應用，有望突破傳統理論研究，不斷推動空壓機科研向自動化、高效率的方向發展。

利用先進分析手段和設計能力，持續優化產品設計，打破現有技術和應用領域的限制，向高壓和大排氣量方向發展，并通過技術創新開拓新的應用領域，是未來螺桿壓縮機發展的一個重要趨勢。

發展歷程

早在3000-4000年前，古人就開始用獸皮加工制成“皮老虎”，用于壓氣鼓風從事冶煉。東漢以后，出現了名叫“水排”的水力鼓風設備和一直沿用至今的木制風箱，可以說是現代活塞式空氣壓縮機的起源。

希臘人Ktesibios也在2000多年前制造了一門壓縮空氣弩炮，利用空氣壓縮能增大推力，達到較遠的射程。18世紀后半葉，歐洲工業生產的迅速發展，需要一種有效的壓縮空氣源以增大燃燒焦炭的鼓風爐的容量，John **eaton于1762年研制成一臺鼓風氣缸適應了這種需要。1776年，John Wilkenson制成了第一臺鼓風機，這是最早的一臺機動空氣壓縮機樣機。John Wilkenson制成一臺鏜床，用于加工火炮，也能進行蒸汽機和鼓風機的大型鑄鐵氣缸的精密加工。

利用壓縮空氣作為傳遞能量的手段始于19世紀，當時發現蒸汽因冷卻太快，不可能遠距離傳送。第一次大規模使用壓縮空氣作為傳輸能量的介質是在瑞士與意大利邊界、阿爾卑斯山脈Mt.Cenis隧道工程中，該隧道為13.6km長的雙軌隧道。當時估計若用人工鑿巖，需30年才能完成，于是決定采用氣動鑿巖機。這項工程于1857年開始人工鑿巖，四年后在隧道兩端安裝了空氣壓縮機并正式使用由該工程總工程師設計的氣動鑿巖機。為了保持有9臺鑿巖機在工作，就有54臺機器在進行修理。當隧道貫穿、兩隊工人相遇時，輸氣管道已從洞口伸延到突破口達7km，這是有史以來第一次將壓縮空氣成功地傳送這樣遠的距離。

將壓縮空氣用于動力傳動系統的重大突破是在1888年。當時Vikter Popp獲準將氣動分配管網用于巴黎下水道系統。Vikter Popp在壓縮空氣站安裝了1500kW(1891年增至1800kW)的空氣壓縮機，輸出壓縮空氣表壓為0.6MPa，分配系統由7km集氣管和50km支管組成。有一個用時間脈沖計時的時鐘，對整個系統的各執行元件實行時基順序控制。

1934年，瑞典的A·Lyshofm設計并制成了世界上第一臺工業螺桿壓縮機。1955年，英國Hofroyd公司制成了第一套不需手工修配的完整的輪予銑切加工設備，螺桿機械的工業化規模生產便由此開始了。1960年，法國人Zirnmern發明了單螺桿壓縮機，直到1972年法國Peugeot公司和Chieago Pneumatic Tool公司的空壓機產品問世時，螺桿壓縮機才引起了人們的極大關注。20世紀80年代中期以來，國外壓縮機行業在技術和生產方面都有新的發展。

氣壓傳動裝置和沖擊設備及工具在采礦工業、建筑工業和交通運輸業得到應用以后，逐漸發展，到現在已廣泛地應用于各個工業部門。本世紀50年代末，出現了射流邏輯元件，隨后出現了各種有可動件的氣動邏輯元件，開始把數字技術和邏輯代數等控制技術引進氣動系統，使氣動系統既包括傳動系統又包括控制系統，從而促進了氣動系統的迅猛發展，以適應工業生產中日益增長的需要。氣動系統已成為今天提高生產效率、實現生產過程自動化最重要的技術手段之一。

基本結構

空氣壓縮機的基本構造，以活塞式空氣壓縮機為例，一般由柴油機、離合器、空壓機、貯氣簡和牽引車等組成。

機體構造

以ZY8.5/7型活塞式空壓機的機體構造為例，它是一種由柴油機驅動、風冷卻、兩級壓縮、單作用活塞的移動式空壓機。其組成部件主要有氣缸蓋、氣缸、上下曲軸箱、曲軸連桿機構、配氣機構、冷卻系和潤滑系等，其結構特點除配氣機構外均與內燃機相似。空壓機的配氣機構是采用自動啟閉式的進、排氣閥裝置依靠氣缸內外的壓力差而自動進行啟閉工作的，其進氣閥與排氣閥的結構完全一樣，只是安裝位置相反，進氣閥的閥片在工作時向氣缸內開啟，以便進氣，排氣閥的閥片在工作時向氣缸外開啟，以便排氣。

調節系統

由空壓機配制出來的壓縮空氣要先貯存在貯氣筒內，貯氣筒的作用一是平衡脈動的氣流，以便使供給各種風動機具的壓縮空氣能具有平穩的壓力；二是降低壓縮空氣的溫度并分離出夾雜在其中的油和水，以保證風動機具的正常使用。此外，由于各種風動機具工作時間的隨機性，壓縮空氣的消耗量也是隨機變化的，這就要求貯氣筒內的氣壓必須保持在一定的范圍之內，才能適應風動機具需氣量的變化，而具有這種功能的機構即是空壓機的自動調節系統。

該系統由氣壓調節器、減荷閥和調速器組成。其中，氣壓調節器直接與貯氣筒相連，其作用是控制空壓機的排氣量，以保證貯氣筒內氣壓的基本穩定，其結構有膜片式和滑片式兩種。減荷閥的作用是根據貯氣筒內氣壓的高低，直接控制空壓機工作的啟閉，常用結構有叉式和閥式兩種。調速器又稱為油門推動器，其作用是控制柴油機油門的大小，調整柴油機的轉速，以適應空壓機工作的要求，其結構多為活塞拉桿式的。

安全閥

空壓機的另外一個重要的構件是安全閥，其中，高壓安全閥安裝在貯氣筒或高壓氣缸的排氣管上，低壓安全閥安裝在冷卻器或低壓氣缸的排氣管上。壓縮空氣的壓力超過規定值時，安全閥會自動開啟，從而保證了空壓機的安全。其結構有球閥式、閥片式和活塞式等型式。空壓機的主要性能指標是排氣量和排氣壓力。排氣量是指每分鐘轉變為壓縮空氣之自由空氣的容積數量。排氣壓力是指貯氣筒中的氣壓，對兩級式的空壓機，其排氣壓力多為700-800kPa。

工作原理

空氣通過進氣過濾器將大氣中的灰塵或雜質濾除后，由進氣控制閥進入壓縮機主機，在壓縮過程中與噴入的冷卻潤滑油混合，經壓縮后的混合氣體從壓縮腔排入油氣分離罐，此時壓縮排出的含油氣體通過碰撞、攔截、重力作用，絕大部份的油介質被分離下來，然后進入油氣精分離器進行二次分離，得到含油量很少的壓縮空氣，當空氣被壓縮到規定的壓力值時，最小壓力閥開啟，排出壓縮空氣到冷卻器進行冷卻，最后送入使用系統。

活塞式空氣壓縮機基本工作原理是利用曲軸連桿（又稱曲柄連桿機構）帶動活塞在氣缸中往復移動，利用氣缸上部容積大小的改變，容積變大時吸氣，空氣經吸氣閥進入氣缸；容積變小時排氣，壓力升高的空氣經排出閥輸出到需要的地方。通常曲柄連桿機構由電動機或小型柴油機帶動，活塞在氣缸中不斷地做往復運動，不斷地吸排氣體，利用管道把壓縮空氣輸送到儲氣瓶內。

離心式空壓機與離心水泵基本結構相似，利用高速旋轉的葉輪帶動空氣一起做旋轉運動，空氣在離心力作用下，被甩向葉輪外徑處，且壓力隨之升高，由螺旋形蝸形腔經排氣口，輸送到用風場所。

產品分類

按工作原理可分為：容積型、動力型（速度型或透平型）、熱力型壓縮機。

按潤滑方式可分為：無油空壓機和機油潤滑空壓機。

按性能可分為：低噪聲、可變頻、防爆等螺旋式空壓機。

按用途可分為：冰箱壓縮機、空調壓縮機、制冷壓縮機、油田用壓縮機，天然氣加氣站用、鑿巖機用、風動工具用、車輛制動用、門窗啟閉用、紡織機械用、輪胎充氣用、塑料機械用壓縮機，礦用壓縮機、船用壓縮機、醫用壓縮機、噴砂用壓縮機。

按形式可分為：固定式、移動式、封閉式。

關鍵技術輔助設計

空氣壓縮機各管道以及腔體中氣體流動狀況復雜，很難用統一的模型來研究，因此，將計算機輔助設計與分析、有限元方法等新興技術引入空壓機的研發中，有望突破傳統理論研究，不斷推動空壓機科研向自動化、高效率的方向發展。

油水分離

水(油)氣分離技術的進步，是提高空壓機的工作性能的重要技術指標。目前，雖有一些新興材料應用到分離器元件的制造中，取得了較好的分離效果，但是隨著材料科學和機械加工技術的發展，可能會有更大的突破。

零件防腐

空壓機中與水接觸的零部件的防腐蝕問題是影響空壓機性能和壽命的關鍵技術之一。目前，采用防腐材料作為零部件的加工材料或在零部件基體金屬上覆蓋耐蝕涂層來解決腐蝕問題，有一定效果，今后應該進一步加大對高耐蝕性和耐磨性工程材料的研究，以延長空壓機的使用壽命和整體性能。研究開發高精度的空壓機專用加工機床、專用刀具．以及先進的測試試驗方法，以提高空壓機的制造和研發水平。

性能參數排氣量

在單位時間內測得空壓機排出的氣體體積數，然后換算到空壓機吸氣狀態下的體積數，稱為空壓機的排氣量，用符號V表示，單位是m/min。

排氣壓力

排氣壓力是指空壓機出口的氣體壓力，用相對壓力度量（理論計算時采用絕對壓力），以符號P表示，單位為Pa。

吸排氣溫度

空壓機吸入氣體與排出氣體的溫度，用符號T、T2表示，單位K。

軸功率

軸功率是指原動機傳給空壓機軸上的功率，用符號N表示，單位KW。

比功率

比功率是指空壓機軸功率與排氣量之比，用符號Nb表示，單位kW（m3·min-1）。

應用領域

空氣壓縮機屬于通用設備類，在現代生產生活中的應用領域非常廣泛，例如：

機械制造業：如加工中心程序控制、組合機床程序控制、零件檢測、設備檢測、汽車組裝、制氧制氨設備的配套、生產流水線、噴涂、充氣及工業機器人等。

冶金工業：如金屬的冶煉、燒結、冷軋、熱軋、線材板材的打捆包裝、連鑄連軋的生產線等。

輕工業：如紡織、家用電器、皮鞋服裝、印刷、包裝、家具、雪茄、食品、藥廠、玻璃、建材等。

電子、試驗、精密儀器行業：對于一些高精度的電子產品的生產、試驗過程、精密儀器的控制、檢測起到很大作用。

化工、軍工行業：對于化工原料的輸送、有害液體的灌裝、炸藥的包裝、魚雷的自動控制裝置、艦艇的自動化設備、石油鉆采等設備上已有大量應用。

電力行業：電廠的輔機設備控制，燃煤的輸送、除灰，工業水處理的配套等應用必不可少。

交通運輸業：列車的制動閘、鐵軌的變道裝置、車輛門窗的開閉、地鐵的自動化控制、輪船的自動化設備、飛機的維修、汽車氣墊船的充氣、碼頭的裝卸輸送等氣動裝置的應用很廣。

航天工業：因氣動裝置能承受輻射和高溫，還能承受大的加速度，在近代的飛機、火箭、導彈控制中逐漸得到廣泛應用。

其他行業：如汽車維修、飛機場、醫院、大型游樂場所等等。

發展趨勢

在石化領域，對往復式壓縮機的需求往往要具備這幾點：容量大、壓力較高、噪音比較低、效率和準確率比較高；對產品進行設計時，應用熱力學和動力學理論對實際應用中的壓縮機進行綜合仿真模擬，采用計算機自動控制，實現節能運行和在線運行的優化。在電力領域，活塞壓縮機目前占據的市場比較大，然而，由于人們對能源消耗造成的污染、環保等意識的不斷增強，隨之對于壓縮機性能的要求也不斷提高，所以，具備高性能的螺桿和渦旋空壓機逐漸被大家所認可并開始占領市場。在制冷電器方面，往復式制冷壓縮機由于適用范圍廣泛，性價比高而一直被應用在各種制冷電器中。但是在這種情況下，往復式壓縮機的市場比例卻在一點點下降。近些年，很多小型制冷電器都是大部分選擇使用復合式壓縮機。隨著科技技術的不斷進步，往復式壓縮機也在應用中結合用戶的使用需求而不斷進行改進，工作效率也在不斷的改進中越來越高。

結合當前國內以及國外的研究進行分析，離心式空氣壓縮機是發展的主流方向，并且因為燃料電池系統需要空氣供應系統展現出更高的性能，所以離心式空壓機與渦輪機之間的配合，會成為燃料電池用空氣壓縮機的重要發展方向。應用模型對經常應用的空壓機和渦輪機進行了仿真模擬，在對結果進行詳細分析之后發現，在將燃料電池的廢氣端應用渦輪機之后，如果進氣壓力為22.5X105Pa時，那么電堆的質量便會減小，具體數值為12％，系統的整體工作效率也會有較小幅度的提升，大約為2％。但會隨著壓力的提升不斷提高，系統效率還會增加。美國的DOE和Honeywell在共同合作之后，共同研發出了高速離心式空壓機，其中應用的空氣軸承，可在工況為滿負荷的情況下，將綜合效率提升5％。

螺桿壓縮機的應用領域也越來越廣泛，但由于螺桿壓縮機還只能應用于中、低壓范圍，在高壓環境下還無法勝任。因此，利用先進分析手段和設計能力，持續優化產品設計，打破現有技術和應用領域的限制，向高壓和大排氣量方向發展，并通過技術創新開拓新的應用領域將是未來螺桿壓縮機發展的一個重要趨勢。

“低碳經濟”的實質就是能源高效利用和新能源應用，核心之一是減排技術創新，節能減排已經成為中國工業發展的指導性方向。從一般的制造型企業統計來看，壓縮機空氣系統電能消耗占企業用電的10%-20%，壓縮空氣系統能耗的96%為壓縮機消耗的電能。因此，中國壓縮機行業的節能是未來的發展方向。

選機要點

對于高壓供氣的唯一選擇是活塞式壓縮機；對于大排氣量的唯一選擇是離心式壓縮機；對于排氣壓力要求不是過高，而排氣量要求又不是太大的情況下，選擇壓縮機時，則要結合工藝要求、邊界條件、人員素質、資金狀況等因素綜合考慮；對裝配水平上檔次的，自動化程度高的空分裝置，且資金充足而人力較緊的用戶單位可優先考慮選用離心式壓縮機。當空分裝置裝配水平要求不高，且資金較緊，但勞動力寬裕時，選用傳統的活塞式壓縮機。

離心機的供氣量與氣體密度相關，所以在選擇離心機時，要特別考慮到冬、夏之間的溫度差異，購機時適當考慮將離心機的產氣量放寬裕些，以補償夏季供氣量不足；對螺桿機而言，主要適用于PSA制氮和空壓站的動力供氣。

安全可靠性對決定能否選用某種機型是一個關鍵條件，這又取決于預見一些典型設備故障發生的范圍和出現的機率，以及它們能否在現場解決。對于一般性的故障，通常均不會因期停機而給整個空分系統帶來過多不便，如果發生破壞性故障，如關鍵部件損傷，對活塞機來說可在現場進行修理，通常是更換某些關鍵部件，如：連桿、活塞、襯套、十字頭等。而離心機或螺桿機的修復，有些工作則無法現場進行，這是個棘手的問題。因為有些備件如：離心機、螺桿機轉子等，其價格昂貴，在整套機組中所占的金額比例很大，資金占用量高，通常所有用戶單位都不做儲備。相對而言，活塞機的備件價格要低的多，儲備起來方便，因此，使用起來靈活性更大些。

十大品牌阿特拉斯科普柯AtlasCopco

阿特拉斯·科普柯成立于1873年，總部位于瑞典的斯德哥爾摩，業務范圍遍及全球170多個國家和地區，并在大約80個國家（地區）設有本地銷售運營網絡。阿特拉斯·科普柯通過創新的產品與服務，為實現可持續的生產力提供各種解決方案。

英格索蘭IngersollRand

創始于1871年美國，全球知名的壓縮機/空壓機供應商，1922年開始進駐國內市場，產品范圍包括全套壓縮空氣系統、動力工具、泵及流體處理系統等等。

壽力SULLAIR

創建于1965年美國，全球較大的螺桿式空壓機專業制造商，專注于空壓機等系列產品研發、生產、銷售，2017年加入日本日立制作所，隸屬于全球五百強日立集團（HitachiGroup)，是全球較大的螺桿式空壓機的專業制造廠商之一。

復盛FUSHENG

自1953年復盛成立股份公司以來，已經歷經半個多世紀的風雨，沉淀了專業制造經驗，擁有尖端的自動化設備。復盛產品條線齊全，以市場需求為己任，擁有節能、環保、高效的品質。產品涉及固定式空氣壓縮機、移動式空氣壓縮機、制冷壓縮機、新能源車用空壓機、柴油發電機、羅茨風機等領域。

開山

專業壓縮機企業，主要生產螺桿式空壓機/冷媒壓縮機/螺桿膨脹發電機，及工藝氣壓縮機/環境工程與冷鏈產業等產品。

康普艾CompAir

源自英國，隸屬GardnerDenver旗下，全球領先的壓縮空氣和壓縮氣體系統制造商，致力于提供各種低壓和高壓壓縮機、定制鼓風機和真空泵的產品。

捷豹Jaguar

始于1990年，臺灣日盛工業旗下，性能優良的空氣壓縮機解決方案供應商，主要從事空壓機/精密過濾器等產品生產/銷售。

Bolaite博萊特

博萊特（上海）壓縮機有限公司是一家專業從事螺桿式空氣壓縮機設計，生產和銷售的企業。公司成立于1999年，經過多年努力，博萊特品牌的產品行銷全國，進入了大量應用領域。

Gesosystems格素

格素全資控股公司“BAEGESOSYSTEMSLTD”(簡稱BAE集團)是一家全球性空氣動力系統集團公司，總部位于英國倫敦，該公司是由”BAEMARCONIELETRONICSYSTEMS”全資控股，是歐洲氣體領域的佼佼者。

日立Hitachi

日立（HITACHI），是日本的一家全球最大的綜合跨國集團，于20世紀60年代來到中國，成為早期進入中國市場的少量外資企業之一。

維護保養

日常保養維護是空壓機安全、可靠運行的重要保證，只有使空壓機在良好的狀態下運行，才能充分發揮設備效能，確保工藝系統的正常運轉。空壓機的日常保養維護通常要進行下列工作：

一、保持設備清潔、干燥、無油污、不泄漏。

二、每天檢查空壓機的運行聲音是否正常，有無振動及泄漏情況，若發現問題及時處理。

三、每天檢查空壓機油位是否合適，并且正確使用潤滑油，

四、每天做好“運行期間應該注意的事項”中要求進行的各項檢查工作。

五、空壓機運轉達到一定時間時，應及時進行檢查、修理或更換已損壞的零部件，使空壓機經常處于完好狀態。

六、檢查空壓機進、出水（氣）管路系統（管件、閥門）支撐機構是否有松動，確保支撐機構牢靠，空壓機不承受支撐力。

七、經常檢查空壓機基礎緊固螺栓的緊固情況，確保連接牢固可靠。

八、空壓機長時間不用或冬季環境溫度較低時，一定要把機器中任何一處的存水全部放凈，以防凍裂機器。

九、空壓機長期停車時應注意做好防銹油封維護保養工作。空壓機重新啟動前，其運動部件（如十字頭及滑道、連桿軸承等）應注入清潔的潤滑油，以免啟動時損壞運動部件。

十、空壓機出廠前已涂脂封存，一般時間為1年，超過即需重新清洗并涂脂封存。空壓機存放在露天、潮濕、有腐蝕的環境中時，需視具體情況減少封存時間，提前更新封存。在使用當中如需要暫停使用，時間超過半個月時，氣閥、氣缸、活塞桿、活塞等無油潤滑的運動表面應涂油封存。如暫停使用超過1個月以上，應按照封存方法清洗擦凈，涂脂封存。

法規管制銘牌制度

每臺空氣壓縮機產品應在其明顯而平坦的部位固定銘牌標志牌，銘牌和標志牌的材質應采用耐化學腐蝕的材料，如青銅、黃銅或不銹鋼。銘牌應標示下列內容：A.產品名稱和產品型號；B.商標；C.礦用合格證號；D.安全標志編號；E.主參數（公稱容積流量、額定排氣壓力、軸功率、轉速、外形尺寸、機重）：F.生產日期或編號；G.工廠名及地址。

優秀商家

上海飛和實業集團

一、掌握了生產浮動星輪技術的要點，且自行設計星輪加工專用裝備，提高傳動副、螺桿和星輪齒的嚙合精度，使加工的分度誤差由國際最先進指標15”控制到10”以內，大大提高星輪片的壽命及運行穩定性；

二、主機在嚙合傳動中，星輪片和螺桿始終保持在最佳的嚙合圓上，同時能自動補償磨損，確保正常間隙，保證了空壓機的排量和排壓的數值；

三、改進了螺桿空壓機的關鍵件星輪片的材質，使用進口的航空級復合碳纖維合成材料PEEK，具有良好的自潤滑特性和機械性能，使螺桿與星輪嚙合為軟性摩擦；

四、因殼體堅固，占地小，噪聲低，因此可以放置在任何需要位置，且安裝簡單，甚至可選用移動型，放在靠近位置，成為節能的重要措施；

五、高效的油氣分離系統采用三級分離，最后的壓縮空氣含油量僅為2ppm。

臺灣復盛機械有限公司

一、獨有的自動無級調節進氣裝置，自有專利技術，采取以五對六的齒形，這與四對六齒形相比，壓縮傳遞效率要高15%，使本品的節能效果顯著；

二、油氣桶組件采用獨創的二次回流技術，使空氣流速更低，油水分離好，出口壓縮空氣含油量小于3ppm，并可配備空氣干燥機、精密過濾器等，以滿足精密儀器對壓縮空氣的高質量要求；

三、設計的高品質重磅式冷卻器，能保證風冷型的排氣溫度不高于環境溫度10℃；水冷型應小于40℃。水走管內、氣走管外可使冷卻器的清洗方便；

四、所有輔件都使用可靠品牌產品；