作者简介
高其烈，1961年毕业于西安交通大学压缩机专业活塞式专门化。2003~2007年任中国通用机械工业协会压缩机分会理事长，秘书长。曾任原一机部通用机械压缩机研究所，国机集团中国通用机械工程总公司研究员级高级工程师，现任西安交大兼职教授。

现代社会压缩机无处不在，无时不在，它全面跃动于生产、生活的各个方面，为人们的衣食住行和各产业运行所不可或缺。而流程工业用压缩机，则是压缩机族群的核心和发动机，既引领并主导着压缩机的整体技术进步，又是国民经济重大技术装备中的重要成员，还占据了压缩机总销售额中的压倒性份额。因此，流程工业用压缩机选型与设计的理念至关重要，其重要性远胜过取得某一重要工程项目，本文将介绍流程工业用压缩机选型与设计的若干理念。

压缩机的适用性选型与设计

使用方对压缩机的选型，制造方对压缩机的设计，都应当紧扣“适用性”这一根本原则。压缩机使用方、压缩机制造方对“适用性”的要求、理解可能不尽相同，这是很自然的情况。只有通过供需双方的深入沟通，在取得共识并付诸实施之后，制造方提供的压缩机才有可能取得使用方满意的运行效果。

压缩机的吸排气压力、容积流量、压缩介质，气缸润滑方式，是使用方的基本要求。然而，诸多细节也都应进行深入切磋，只有这样，制造方的具体设计才能既紧扣要害，又周到细致，适用性好。

所谓多处细节诸如：压缩机的结构类型（离心式、轴流式、螺杆式、隔膜式、往复活塞式），压缩机运行地点的海拨高度、环境温度范围，以何种驱动机驱动，是否直联，与压缩机的功率/转速之匹配，压缩机是否橇装，固定、移动还是车载，冷却方式如何，压缩机组外形尺寸、重量的限制，噪声、振动之限值，容积流量调节范围等。

以下将针对这些细节做具体阐述。

压缩机的冷却方式

水冷式

压缩机是高发热量机械，对其气缸、各级气体冷却器、润滑油冷却器实施水冷却，方可有效地保证其工作正常。这种传统的水冷却方式，在水资源日益匮乏的今天，依然是压缩机冷却方式的主流。

尽管严重浪费水资源的直排水冷却方式已被基本摒弃，但是循环水冷却方式并不是很理想的，应该说只是在若干场合它是无奈的选择而已。玻璃钢冷却塔对循环冷却水在热态时的充分曝气，使水中的氧分压升高，对亲水金属设备产生不可避免的腐蚀。至于冷却水循环过程中水的蒸发量、挥发量自然也颇可观。冷却水作为压缩机散热的中间载体，它其实逃不脱二次冷却散热的命运。循环水冷却系统中，循环水泵和冷却风扇的功率消耗自是少不了的。

风冷式及自然冷却方式

笔者以为风冷式及自然冷却方式，将逐渐晋升为压缩机冷却方式的主流。

1.风冷式及自然冷却方式，是由空气执行的与压缩机散发热量的直接换热。它无需中间热载体，换热效率高，不会造成金属设备腐蚀，又能很有效地简化压缩机主机结构和换热器结构并节省大量金属材料。

2.毋庸置疑，借助于冷却风扇，风冷式系统可以有效地将不同压缩介质的各级排气温度控制在出自安全性要求所允许的范围之内，润滑油温度和各级气缸温度也能处于正常状态。

3.风冷式系统同样可以把压缩机主机上需要冷却却不易实施冷却的部位冷却下来。例如，往复活塞式压缩机的填料，它既是与活塞杆在气体压力箍紧下摩擦产生高温的部位，又是必须不被热量涨死还能有效相对滑动之处，同时又应确保对气缸内有压气体（甚至是高压力）的有效密封。水冷式压缩机对填料部位的冷却措施显而易见。对于风冷式而言，只要采用能导出热量的润滑油对填料部位进行冷却，再由风冷式润滑油冷却器把油温降下来就可以了，极其简便易行。

4.相对于水冷式而言，风冷式压缩机只要在润滑油系统的适当部位（如往复活塞式压缩机的机身、曲轴箱）配置油用电加热器，就能做到全天候、全地域服务，在无水、缺水、高寒、酷暑各种条件下都能运行自如。这是水冷式压缩机难以做到的。

5.冷却用风扇的噪声，只要措施得当，就完全可以控制在出自环境保护、劳动保护角度要求的限值之内。

6.风冷式压缩机的大型化。40年前，先进的往复活塞式空气压缩机系列产品，其两级压缩、排气压力0.7MPa者，中间冷却器、后冷却器、油冷却器由轴流式风扇强制吹风冷却，而气缸由小风机通过原有“水套”鼓风冷却，压缩机功率等级已高达250kW。工艺流程用大型高压往复活塞式压缩机，借助于大型风冷器和对压缩级数的灵活掌握，在10年前也已成功地推出了4000kW级风冷式橇装机组。可见，压缩机风冷化趋向和大型化的脚步是迅速的。

流程工业用大型离心式压缩机结构。

压缩机余热的综合利用

水冷式压缩机、风冷式压缩机的余热综合利用，主要通过由其冷却器导出的热水或热风来实现。北欧国家在50余年前已对此充分重视。多年来压缩机系统工程的演化，已使压缩机余热的综合利用趋于多样化和高效。

压缩机的橇装机组化

压缩机主机和关联最紧密的驱动机、附属设备，共置于类似于雪橇、马拉爬犁的底座之上，构成了橇装压缩机组。此种机组化方式源自欧洲小型空气压缩机和美国油气田上游用大型压缩机。时至今日，各种类型和各种功率等级的压缩机皆日益趋向于机组化橇装，且尽量在压缩机制造企业内橇装完成。其中，中等以下功率机组以惯性力平衡优良为前提，还往往仅以减震器支承，无需浇注混凝土基础。橇装方式在最大程度上方便了压缩机组安装就位，只需找正并快速联接气体、冷却水管路和强电，即可运行。更重要的是，它保证了压缩机主机各部位及附属设备之间在运输时或运行时的联结刚性。

优选压缩机容积流量调节方式

压缩机运行工况变化时，有必要调节其容积流量，以节省压缩功、节约能源。流程工业用大型压缩机容积流量的调节，方式多样，技术进展迅速，并因其引入注目的节能成效，而越发受到青睐。尽管调节系统的设备购置费不低，但经济收益回报颇为丰厚。

针对压缩机的不同类型和运行特点，优选适宜的容积流量调节方式，则能以小的设备费投入换取理想的节能效应，事半功倍。

流程工业用大型往复活塞式压缩机实机。

压缩机综合优化设计

在压缩机的方案参数选择和具体设计中，节省能源消耗与节约原材料这两大目标，往往发生矛盾，只有通过压缩机综合优化设计，经过多方案对比之后，才能确定实施包括节能、节材在内的主导理念的平衡点。为求得设计的臻乎完美，需要时间和必要的条件。

压缩机噪声的降低

在测定压缩机组的噪声频谱之后，设计压缩机组的吸隔声罩，无疑是降低压缩机噪声的重要手段。通过压缩机主机和机组构成各部分的结构设计、材质选取，降低其自身噪声，更是积极的措施。

譬如，某容积式回转压缩机的铸铁机壳是双层壁结构，内层壁包容了在喷油状态下工作的转子，内外层壁之间还提供了含油气体初分离的空间，其双层铸铁壁机壳有效地降低了自身噪声：转子开合压缩容积所产生的脉冲气流噪声，被内层壁和外层壁双重屏蔽；外层壁对气体流动噪声的阻隔也是有效的。

再如，往复活塞式空气压缩机的铸铁机身，提供有空气流动的通道和中间冷却器的壳体，降噪有效。

近年来大容积流量的紧凑型齿轮式离心空压机组，其各级气体冷却器和润滑油冷却器，以庞大的承受内气压的联体铸铁外壳组合在一起，既提供安装其上的压缩机主机以强刚性底座，又屏蔽了高速空气流动噪声。

往复活塞式压缩机结构参数的发展方向

往复活塞式压缩机结构参数趋向之争，历来多家齐鸣，各抒已见。原因很简单，压缩机的结构参数对压缩机重量、外形尺寸、具体结构和运行可靠性的影响太大了，同时它还关乎压缩机技术水准的高低。

平心而论，转速的高低，行程的短长，都是相对而言的。不同的压缩介质，不同的运行工况，不同的特定条件，都对压缩机结构参数的选取产生重要影响。同样的转速值、行程值，在甲情况下是高、短的，但对乙情况却可能是低、长的。

全球范围的大大、小小各类型往复活塞式压缩机技术进步的实际状况表明，高转速、短行程依然是其结构参数的发展方向，而由转速、行程共同导出的参数——活塞平均速度——则在一个相对稳定的区间里有所上升。转速和活塞平均速度的增高，很大程度上有赖于压缩机用原材料、特别是气阀的阀片材料的革命性变革，同时机械加工精度的提升也至关紧要。■