摘要：供风系统是向整个列车或机车提供压缩空气的风源，空气压缩机组是供风系统的主要组成部分，要求其具有噪声低、振动小、结构紧凑、维护方便、环境实用性强的特点。目前，市场上空气压缩机主要有活塞式和螺杆式两种，本文对活塞式和螺杆式空气压缩机优缺点进行对比分析。
关键词：轨道交通；螺杆式；活塞式；空压机
一、螺杆式与活塞式空压机组成及工作原理
1、活塞式空气压缩机组成及工作原理
（1）组成
活塞式压缩机由固定机构、运动机构、进/排气机构、中间冷却装置和润滑装置等几部分组成。其中，固定机构包括机体、气缸、气缸盖；运动机构包括曲轴、连杆、活塞；进/排气机构包括空气滤清器、气阀；中间冷却装置包括中间冷却器（简称中冷器）、冷却风扇；润滑装置包括润滑油泵、润滑油路等。
（2）工作原理
当活塞式空压机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞式压缩机的活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时气缸即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积到最大时为止，进气阀关闭；活塞式压缩机的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，活塞式压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。
2、螺杆式空气压缩机组成及工作原理
（1）组成
螺杆式空气压缩机组由五大主要部件构成：驱动装置、空气压缩机体、风冷却装置、空气净化装置和吊架，它们用螺栓连接在一起组成一个紧凑单元。
（2）工作原理
螺杆式空气压缩机的主机是双回转轴容积式压缩机，转子为一对互相啮合的螺杆，螺杆具有非对称啮合型面。主动转子为阳螺杆，从动转子为阴螺杆。两个互相啮合的转子在一个只留有进气口的铸铁壳体里面旋转，螺杆的啮合和螺杆与壳体之间的间隙通过精密加工严格控制，并在工作时向螺杆内喷压缩机油，使间隙被密封，并将两转子的啮合面隔离防止机械接触摩擦。另外，不断喷入的机油与压缩空气混合，用来带走压缩过程所产生的热量，维持螺杆副长期可靠地运转。当螺杆副啮合旋转时，它从进气口吸气，经过压缩从排气口排出，得到具有一定压力的压缩空气。
二、活塞式空气压缩机特点分析
1、活塞式空压机优点：
（1）进气、排气压力、风量的涵盖范围非常广泛。
（2）活塞式空压机的构造组成和工作原理使其具有良好的气密性。
（3）采用高强度转子，转速低、坚固耐用、连续使用故障率低。
（4）活塞式压缩机技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。
2、活塞式空压机缺点：
（1）压力不稳，自动化程度底。
活塞式空压机是往复间断性供气，运行时气流脉动大，活塞式空压机自动化程度低，基本没有自动控制系统，输出压力的调节是靠对加卸载阀、调节阀的控制来实现的，调节速度慢，波动大，精度低，输出压力不稳定。
（2）设备维护量大。
空压机工频启动电流大，工作方式决定了加卸载阀必然反复动作，部件易老化，轴承磨损大，设备维护量大，运行达到一定周期后，需对整个压缩机进行彻底维修，工作量大，以下为某活塞式空压机维护保养要求参考。
（3）运行可靠性差。
活塞式空压机有气阀、活塞、活塞环、连杆瓦等诸多易损件，连续运行的可靠性差，一方面会影响生产，另一方面会增加维护管理的费用。
（4）运行的经济性低。
与螺杆式空压机相比，活塞式空压机的效率低，特别是长期连续运行，其经济性更差。由于活塞式空压机所形成的压缩腔内很多都是易损件，这些易损件的磨损和损坏都将造成气体压缩时候更大的泄漏，最终导致压缩机效率的降低。
（5）噪音大。
活塞式空压机为往复式运动机构，存在着不可消除的惯性力，因此运行时振动大，噪音高。
三、螺杆式空气压缩机特点分析
1、螺杆式空压机优点：
（1）启动电流小，对电压无冲击。
变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软停，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命。
（2）可靠性高和寿命长。
螺杆式空气压缩机工作时除了轴承和轴封等部件外，没有因相对运动而承受摩擦的零部件。阴、阳螺杆和机壳之间并不产生机械接触和摩擦，在工作中不产生磨损。这形成了高可靠性和免维护性。通常螺杆式空气压缩机的检修周期可以不短于整车的大修期。
（3）设备维护量小。
在运用中检修人员只要注意观察机油油位不低于油表或视油镜刻线；保证空气滤清器不被堵塞，空气压缩机就能正常工作，维护操作简单，减轻了操作工的劳动强度。达到一定运行周期后，只需进行一般性大修，以下为某螺杆式空压机维护保养要求参考。
（4）噪声低、振动小。
当螺杆式空气压缩机工作时，旋转部件两个螺杆的运动没有质心位置的变动，因而没有产生振动的干扰力。经精密加工和磨削制造的阴、阳螺杆和机壳之间，互相密贴和啮合的间隙是通过喷油实现密封和冷却的，并不产生机械接触和摩擦，因而在工作中噪声低。另外它的空气压缩过程是连续的，不受气阀开闭的制约，所以，压缩空气流动也连续而且平稳、没有脉动。
（5）长期运行的经济性高。
螺杆压缩机不存在影响机器效率的易损件，进行压缩的一对转子由于自身结构的特点不会出现磨损，因此长期连续运行的经济性要远远优于活塞式空压机。
（6）自动化程度高、维护方便、能耗低。
螺杆压缩机有完善的自动控制与保护系统，属于机电一体化产品，方便了设备的维护管理，同时也最大限度地降低了能耗。
2、螺杆式空压机缺点：
（1）目前螺杆式空压机多为进口部件，维护成本高，周期长。
（2）需要做好定期的维护保养，要定期检查空压机油标，观察机油颜色变化，更换空压机油。
四、行业内市场使用情况
目前铁路机车及地铁列车在设计时均选用螺杆式空气压缩机，早期直流机车所使用的活塞式压缩机在中大修时也大部分进行技术改造，更换为螺杆式压缩机；地铁工程车空压机也向简单化、小型化发展，绝大部分城市地铁工程车上的空压机都已经从原有的活塞式改为螺杆式。
五、小结
以上对比结果显示：活塞式空压机是通过活塞的往复式运动压缩气体，因其运动部件比较多，噪音相对较大，使用寿命短，维护工作量大；螺杆式空压机是通过两个螺杆的旋转来压缩气体，相对于活塞式空压机运行比较稳定，噪音小，使用寿命较长，零部件不易被损坏、且一次性投入后，后期维护费用低，压缩后空气的质量较高，稳定性好，维护方便、有利于工艺生产的要求。
为规避螺杆式空压机的缺点，我们必须严格按照空压机维护保养说明书进行维护保养，做好修程内空压机油位、油样检查，按周期维护要求加注空压机油，做好空压机一保、二保修程内常用消耗件备件：滤芯（空滤）、集油器、油气分离器滤芯、电磁阀等主要部件，则可避免空压机故障，减少维护成本。中、大修时，厂家根据空压机维修内容做好空压机必换件更换、加注空压机油，检修完毕，试验确认空压机工作状态。
参考文献：
[1]徐建英．螺杆式空气压缩机[M]. 中国铁道出版社，2004．
[2]蔡莉.广州地铁八号线列车供风系统结构比较及运用情况分析[J].机电工程技术. 2017(05)
[3]尚再国. 螺杆式和活塞式空气压缩机的使用比较[J].水泥. 2011(03)
论文作者:吕晶
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/9
标签：空压机论文; 活塞式论文; 空气压缩机论文; 螺杆论文; 气缸论文; 压缩机论文; 螺杆式论文; 《基层建设》2018年第15期论文;