【压缩机网】本文对全无油往复活塞压缩机进行介绍，并对全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机结构设计、船用压缩机的特殊要求、全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机在船上的适应性进行论述。
文/蔡伟生
引言
随着船舶工业的发展，全无油润滑高压氧气压缩机技术进步，船上制供氧使用全无油润滑高压压缩机成为可选项。本文从安全性及可靠性出发，对全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机进行分析，阐述了全无油润滑高压氧气压缩机上船的可行性。
全无油润滑往复活塞压缩机介绍
随着现代工业技术的迅猛发展，一些工业工艺流程对介质压缩的洁净度要求越来越高，全无油压缩机应运而生。
上世纪中期，新材料——自润滑材料的出现，让压缩机的润滑出现了新的发展方向，即采用填充聚四氟乙烯——一种自润滑材料，对压缩机进行改造，使之对被压缩介质的含油纯度影响降为零，从而扩展了传统往复活塞压缩机在当今工业工艺领域的应用。
传统的稀油润滑往复压活塞缩机，机体内盛有稀油，依靠油泵或动力飞溅将稀油运送至各润滑点，对压缩机的旋转运动及往复直线运动的对磨面进行润滑。这种压缩机的活塞环及填料密封环采用金属材质，在油膜的减磨作用下进行压缩工作，油气分子不可避免地混入被压缩介质，改变了被压缩介质的纯度。这在一些高要求的工艺过程中是不允许的，迫使压缩机改变润滑方式以适应要求。
例如，氦气很贵，大多产于美国，资源稀少加之政治因素提价限售。为了提高氦气利用率，国内氦气回收行业兴起，即利用压缩机将使用过的氦气升压，经过分子筛进行纯化处理，从而获得高纯氦气。如果在回收压缩过程中混入压缩机油不经处理直接进入分子筛，会导致分子筛发生油醉，丧失提纯功能。
相似的，电力行业的保护气六氟化硫，也因价格昂贵且对大气层有破坏作用，从而被要求回收再利用。在回收的过程中六氟化硫气若混入压缩机油，也会给后续提纯带来较为严重的影响。混入油分子的六氟化硫混合气若直接注入高压电柜内，灭不了电弧，会烧毁高压电器，造成事故。
在化工行业中，若参与反应的气体含油可能会导致催化剂中毒失效而使整个反应过程中断。所以，在工艺流程中的气体压缩升压过程，要严格控制压缩机油。
为了实现气体无油压缩，压缩机设计者想出了诸多办法，例如:
1. 水循环压缩机。改油润滑为水润滑，水比油好去除。典型的压缩机有水润滑螺杆压缩机、液环压缩机等。
1969年，法国发明第一台高密封高效率的水润滑螺杆压缩机，这种技术制造出的压缩机被用于军工技术在军舰上使用，长期对发展中国家进行封锁。
今天的压缩机技术，完全干摩擦的、完全无油的螺杆压缩机已经设计制造出来，无油、无水压缩，在一定范围内实现了气体的洁净压缩，只不过价格稍贵。
2. 隔膜压缩机。采用特殊设计的膜片将被压缩介质与外界分隔，在小流量高压力范围内实现洁净压缩。
上述两类全无油润滑压缩机中，水润滑及螺杆压缩机压力范围是低压段，至多做到中压，做不到高压力；隔膜能做高压力，但须先升高油压力再驱动膜片压缩气体介质，机器结构较为复杂，成本较高。
3. 无油润滑往复活塞压缩机。由于新材料——聚四氟乙烯的出现，往复活塞压缩机由原来的金属密封环改为非金属环，实现润滑方式的质变，即气缸及填料的润滑不再需要润滑油，产生了一种新的全无油润滑往复活塞压缩机，实现了气体介质的完全无油压缩。
上世纪中期，设计制造出了全无油润滑往复活塞压缩机，该机器曲轴箱为干式结构，其连杆大、小孔、曲轴前后主轴承均采用双端口密封的含脂球轴承。由于在运行中，无润滑油与被压缩介质接触，因此排出的被压缩介质气体不含油气，是对往复活塞压缩机技术的全新发掘，面世后受到用户欢迎。
图1是一种全无油润滑往复活塞压缩机曲轴箱组件图，图中曲轴箱为开放型，箱内无润滑用稀油。曲轴组件的曲轴两端及连杆大头轴承都采用密封的深沟球轴承。曲轴两端的主轴承分别由轴承座及端盖固定在曲轴箱内，曲轴完全固定在曲轴箱内无窜动，连杆大头与曲柄销采用紧配合且有隔圈及挡圈固定，连杆大头与大头轴承间采用过盈配合且加以铆固，控制了连杆的自由度。连杆小头轴承采用滚针轴承，两端对外安装密封圈，防止润滑脂的溢出。
活塞在气缸内作往复直线运动，活塞与气缸间通过密封件与支承件之间进行接触摩擦，这个摩擦的减磨措施是采用自润滑材料，即采用填充聚四氟乙烯材料制造密封环及支承环，实践证明，这种方法行之有效。
在氟塑料中，聚四氟乙烯消耗量最大，用途最广，它是氟塑料中的一个重要品种。聚四氟乙烯别名铁氟龙、F4、特氟龙等，英文缩写PTFE。制造方法是由四氟乙烯经自由基聚合而成。聚四氟乙烯材料有棒、板、管、薄膜及各种异型形状，广泛用于航天、国防军工、原子能、化工、石油、电子、机械、医药等领域。
聚四氟乙烯是当今世界上耐腐蚀性能最佳之一，因此得塑料王之美称。它具有高化学稳定性和强耐化学腐蚀能力，耐强碱、强酸、强氧化剂等，几乎不受任何化学试剂腐蚀；它不燃烧，对氧、紫外线均极稳定，有突出的耐热、耐寒及耐摩性，摩擦系数是塑料中最小的，是理想的无油润滑材料；长期使用温度范围为-200～+250℃，可使用温度范围为-190～+260℃。
表1是摘录的PTFE物性参数表。
表中显示，PTFE的磨擦系数0.11，抗拉强度及弹性模量数值均较高。
研究发现，聚四氟乙烯可通过增强、填充复配和共混等多种手段进行改性，以弥补材料某些方面的缺陷，开发出新的复合材料能更好的适应于机械、电子、电气、航空航天、汽车等行业零部件的制备需求。
聚四氟乙烯中加入填充剂，从而改善和克服聚四氟乙烯的耐磨性、耐压性及冷却性。这些填充料要求能经受住PTFE的烧结温度，不与PTFE反应，另外具有一定的粒度并能改善PTFE的一些物化性能。目前，填充材料主要有：无机类有玻璃纤维、铜、石墨、二硫化钼、碳纤维等等，有机类材料主要是有机纤维和高分子聚合物。
填充改性后的PTFE的耐磨度可增加500倍以上，耐蠕变性、抗冷流性、硬度及尺寸稳定性都有较大程度的提高与改善。
共混改性PTFE材料，相较于原材料性能也有明显改变，典型如聚酰亚胺（PI）、聚酰胺（PA）、聚醚醚酮（PEEK）等，应用范围很广，但在往复活塞压缩机上的应用不及填充PTFE。如聚醚醚酮主要用于气阀阀片及单螺杆压缩机星轮等。
全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机结构设计
氧气压缩机要求无油、不燃烧。
无油、压缩机结构上，前文述及全无油润滑往复活塞压缩机结构：曲轴箱为干式结构，连杆大、小头、曲轴前后主轴承均采用密封型滚动轴承，确保在压缩机运行中无润滑油与被压缩介质接触。
全无油润滑往复活塞压缩机用于压缩氧气时，轴承采用全氟醚润滑脂，是一种化学惰性润滑脂，高纯氧气环境下不燃烧。
全无油润滑往复活塞压缩机的密封环、支承环，在压缩机内高速运动，采用填充聚四氟乙烯材料。填充聚四氟乙烯化学惰性，在高纯氧气的环境下不燃烧。
所以，虽然氧气是强氧化剂，在压缩升压时可能与油及一些材料在温度合适的时候会燃烧，但针对氧气设计的全无油润滑往复活塞氧气压缩机压缩氧气是安全的，不论高中低压。
全无油润滑往复活塞压缩机也有缺点，比如密封于轴承内的润滑脂会在长期运转中由于温度升高而使润滑脂发生蒸发和氧化分解，脂中的稠化剂也会因变质而失去稠化效果。由于润滑脂性能的改变，使用效果急剧下降，如不及时添加新的润滑脂或更换全新轴承，机器会出现故障不能正常使用。另外，润滑脂也有一定的工作期限，运转条件恶劣，这些都将影响润滑脂的寿命。故全无油润滑压缩机在使用一段时间后，都应考虑更换轴承或添加新的润滑脂。
全无油润滑往复活塞压缩机的轴承与轴瓦两瓣型的滑动轴承不同，是整圈型，更换轴承或添加新的润滑脂有一定的难度。要更换轴承或添加新脂，操作者必须具备一定的专业知识与技能。
利用全无油润滑往复活塞压缩机的安全性优点，规避其缺点，设计出用于充瓶的高压氧气压缩机，其具体结构如图2所示：
压缩机采用双拐二列四级立式结构
立式压缩机技术发展到上世纪中期鼎盛时期，中小型立式压缩机在工艺流程中得到广泛应用。占地面积小是其突出的优点，可以做到较佳的惯性力的平衡。采用优良密封结构，密封住高压已不是问题。具体地：
1. 立式压缩机气缸中心线垂直于地面，故气缸镜面不承受活塞组件的重力，十字头滑道也不承受十字头组件的重力。可能吸入的粉尘或磨屑微粒也匀布于活塞顶面或活塞与气缸的间隙内，因此和其它结构型式相比，立式压缩机的气缸、活塞环及填料磨损最小而且均匀，气体密封条件最佳，气缸和气密元件工作寿命最长；
2. 气缸、中间接筒和机身的截面中心，与多气缸中心线重合，故作用在机身或中间接筒上的气体力，都不会使其壁面产生弯曲应力，所以壁厚可较薄，既减轻重量又节省原材料，满足压缩机轻量化的要求；
3. 多列立式压缩机可采用适当的曲柄错角，并控制各列的往复质量，使一阶、二阶的往复惯性力及旋转惯性力实现机内平衡，压缩机的振动烈度很小，满足恶劣工况条件要求。取两列180°曲柄错角，使得压缩机结构较为简单，更使得压缩机动力平衡达到较好的效果。
4. 因制造原因导致的未平衡二阶往复惯性力，垂直作用于基础，较比水平方向作用于基础时，易被基础承受。
5. 立式压缩机占地小，满足狭小空间的要求。
6. 与卧式压缩机相比，立式压缩机具有较高的抗基础不均匀沉陷能力。在一定的倾斜度内，立式压缩机不致使零件产生附加变形应力，压缩机的性能更稳定。
7. 采用图2所示的气缸结构，A、C腔为级压缩腔，B为平衡腔的结构，部份列活塞力相互抵消，明显减小轴承负荷，实现轴承寿命的长久性。
8. 采用极低转速，大幅度减小旋转不平衡力，F=m*r*ω2=m*
式中：ω为旋转角速度，ν为旋转线速度。
从公式中可以看出，离心力与转速的二次方成正比，所以转速的变化对不平衡力的影响较为明显。不平衡力变小了，不平衡力矩相应地变小，压缩机的振动就变小，压缩机轴承等受力件承受的额外附加力减小，压缩机性能得以提高。
取低转速，还程使得密封环及支承环运行速度降低，摩擦损耗明显减小，压缩机性能得以保证。
9. 取两列立式结构，四级压缩，四个气缸集中在一起，更利于外加风扇进行集中换热，有利于机器外形紧凑，适合用于场地狭小的空间。如图3所示，独立配备的风机不仅对换热器吹风换热，同时也对所有气缸吹风散热。
采取两列立式结构设计的全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机，能够达到JB/T12950《全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机》的要求，该标准规定：
标准还规定，全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机年平均可用度不小于90%，船用压缩机环境条件为(6级海况)：
1. 横摇：±22.5°
2. 纵摇：±7.5°
3. 横倾：±15°
4. 纵倾：±5°
5. 摇摆周期：10s
6. 环境温度：5～50℃
7. 盐雾环境，湿度95%
8. 中修期500小时
全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机在船上的适应性
全无油润滑往复活塞压综机适合船上使用，理由如下：
1. 船用压缩机与陆用压缩机最大区别就是船体摇摆，为了应对摇摆，全无油润滑压缩机有着先天优势，即压缩机本体内无稀润滑油，省去了油的晃动控制。
2. 压缩机各零部件以能在摇摆的海况下工作。结合图1，曲轴组件在曲轴箱上，左右两端分别由轴承座及端盖限制，只有一个旋转自由度，连杆大头固定在曲轴上，也只有一个自由度，连杆小头受小头轴承及活塞的限制，也只有一个小角的的旋转自由度，即所有机件均受控。
3. 压缩机换热有保证。合理地确定压缩机的压缩级数、换热器换热面积及风机风量计算确定，就能够有效地解决压缩过程中及排出气温度的问题。
4. 表征压缩机性能的指标满足要求。这在全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机标准中给出了全面的关于流量、压力、功耗及易损件的数值，按标准设计制造，性能上无问题。
5. 满足防盐雾要求。全无油润滑氧气压缩机用材上大量使用不锈钢，加之采取针对性的表面喷涂处理，防盐雾已不是问题，所以它适合海船上使用。
6. 使用注意事项。具体地，压缩机海船上使用，要在压缩机机座下加装隔震器，隔断压缩机与船体间的震动传递。
7. 全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机在船上使用，还必须遵从《钢质海船入级规范》，经船检达到要求后方可上船使用，例如采用船用电机等。
结语
全无油润滑往复活塞压氧气压缩机，目前排气压力已做到30MPa，其在压缩氧气方面的安全性及可靠性已被众多用户所证实，其结构优势及良好的性能为其上船提供了必要的基础，相信做好必须的相关工作，全无油润滑高压氧气压缩机能为航海事业做出贡献。
参考文献
《容积式压缩机技术手册》郁永章
GB/T12928《船用中压活塞式空气压缩机》
GB/T12929《船用高压活塞式空气压缩机》
GB/T12930《潜水装具用高压活塞式空气压缩机 技术条件》
GB/T12933《船用低压活塞式压缩机》
GB/T12934《船舶控制设备用无油空气压缩机 技术条件》
GB/T14359《船用应急活塞式空气压缩机》
GB/T12950《全无油润滑高压往复活塞氧气压缩机》
《钢质海船入级规范》
来源：本站原创
【压缩机网】本文对全无油往复活塞压缩机进行介绍，并对全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机结构设计、船用压缩机的特殊要求、全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机在船上的适应性进行论述。
文/蔡伟生
引言
随着船舶工业的发展，全无油润滑高压氧气压缩机技术进步，船上制供氧使用全无油润滑高压压缩机成为可选项。本文从安全性及可靠性出发，对全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机进行分析，阐述了全无油润滑高压氧气压缩机上船的可行性。
全无油润滑往复活塞压缩机介绍
随着现代工业技术的迅猛发展，一些工业工艺流程对介质压缩的洁净度要求越来越高，全无油压缩机应运而生。
上世纪中期，新材料——自润滑材料的出现，让压缩机的润滑出现了新的发展方向，即采用填充聚四氟乙烯——一种自润滑材料，对压缩机进行改造，使之对被压缩介质的含油纯度影响降为零，从而扩展了传统往复活塞压缩机在当今工业工艺领域的应用。
传统的稀油润滑往复压活塞缩机，机体内盛有稀油，依靠油泵或动力飞溅将稀油运送至各润滑点，对压缩机的旋转运动及往复直线运动的对磨面进行润滑。这种压缩机的活塞环及填料密封环采用金属材质，在油膜的减磨作用下进行压缩工作，油气分子不可避免地混入被压缩介质，改变了被压缩介质的纯度。这在一些高要求的工艺过程中是不允许的，迫使压缩机改变润滑方式以适应要求。
例如，氦气很贵，大多产于美国，资源稀少加之政治因素提价限售。为了提高氦气利用率，国内氦气回收行业兴起，即利用压缩机将使用过的氦气升压，经过分子筛进行纯化处理，从而获得高纯氦气。如果在回收压缩过程中混入压缩机油不经处理直接进入分子筛，会导致分子筛发生油醉，丧失提纯功能。
相似的，电力行业的保护气六氟化硫，也因价格昂贵且对大气层有破坏作用，从而被要求回收再利用。在回收的过程中六氟化硫气若混入压缩机油，也会给后续提纯带来较为严重的影响。混入油分子的六氟化硫混合气若直接注入高压电柜内，灭不了电弧，会烧毁高压电器，造成事故。
在化工行业中，若参与反应的气体含油可能会导致催化剂中毒失效而使整个反应过程中断。所以，在工艺流程中的气体压缩升压过程，要严格控制压缩机油。
为了实现气体无油压缩，压缩机设计者想出了诸多办法，例如:
1. 水循环压缩机。改油润滑为水润滑，水比油好去除。典型的压缩机有水润滑螺杆压缩机、液环压缩机等。
1969年，法国发明第一台高密封高效率的水润滑螺杆压缩机，这种技术制造出的压缩机被用于军工技术在军舰上使用，长期对发展中国家进行封锁。
今天的压缩机技术，完全干摩擦的、完全无油的螺杆压缩机已经设计制造出来，无油、无水压缩，在一定范围内实现了气体的洁净压缩，只不过价格稍贵。
2. 隔膜压缩机。采用特殊设计的膜片将被压缩介质与外界分隔，在小流量高压力范围内实现洁净压缩。
上述两类全无油润滑压缩机中，水润滑及螺杆压缩机压力范围是低压段，至多做到中压，做不到高压力；隔膜能做高压力，但须先升高油压力再驱动膜片压缩气体介质，机器结构较为复杂，成本较高。
3. 无油润滑往复活塞压缩机。由于新材料——聚四氟乙烯的出现，往复活塞压缩机由原来的金属密封环改为非金属环，实现润滑方式的质变，即气缸及填料的润滑不再需要润滑油，产生了一种新的全无油润滑往复活塞压缩机，实现了气体介质的完全无油压缩。
上世纪中期，设计制造出了全无油润滑往复活塞压缩机，该机器曲轴箱为干式结构，其连杆大、小孔、曲轴前后主轴承均采用双端口密封的含脂球轴承。由于在运行中，无润滑油与被压缩介质接触，因此排出的被压缩介质气体不含油气，是对往复活塞压缩机技术的全新发掘，面世后受到用户欢迎。
图1是一种全无油润滑往复活塞压缩机曲轴箱组件图，图中曲轴箱为开放型，箱内无润滑用稀油。曲轴组件的曲轴两端及连杆大头轴承都采用密封的深沟球轴承。曲轴两端的主轴承分别由轴承座及端盖固定在曲轴箱内，曲轴完全固定在曲轴箱内无窜动，连杆大头与曲柄销采用紧配合且有隔圈及挡圈固定，连杆大头与大头轴承间采用过盈配合且加以铆固，控制了连杆的自由度。连杆小头轴承采用滚针轴承，两端对外安装密封圈，防止润滑脂的溢出。
活塞在气缸内作往复直线运动，活塞与气缸间通过密封件与支承件之间进行接触摩擦，这个摩擦的减磨措施是采用自润滑材料，即采用填充聚四氟乙烯材料制造密封环及支承环，实践证明，这种方法行之有效。
在氟塑料中，聚四氟乙烯消耗量最大，用途最广，它是氟塑料中的一个重要品种。聚四氟乙烯别名铁氟龙、F4、特氟龙等，英文缩写PTFE。制造方法是由四氟乙烯经自由基聚合而成。聚四氟乙烯材料有棒、板、管、薄膜及各种异型形状，广泛用于航天、国防军工、原子能、化工、石油、电子、机械、医药等领域。
聚四氟乙烯是当今世界上耐腐蚀性能最佳之一，因此得塑料王之美称。它具有高化学稳定性和强耐化学腐蚀能力，耐强碱、强酸、强氧化剂等，几乎不受任何化学试剂腐蚀；它不燃烧，对氧、紫外线均极稳定，有突出的耐热、耐寒及耐摩性，摩擦系数是塑料中最小的，是理想的无油润滑材料；长期使用温度范围为-200～+250℃，可使用温度范围为-190～+260℃。
表1是摘录的PTFE物性参数表。
表中显示，PTFE的磨擦系数0.11，抗拉强度及弹性模量数值均较高。
研究发现，聚四氟乙烯可通过增强、填充复配和共混等多种手段进行改性，以弥补材料某些方面的缺陷，开发出新的复合材料能更好的适应于机械、电子、电气、航空航天、汽车等行业零部件的制备需求。
聚四氟乙烯中加入填充剂，从而改善和克服聚四氟乙烯的耐磨性、耐压性及冷却性。这些填充料要求能经受住PTFE的烧结温度，不与PTFE反应，另外具有一定的粒度并能改善PTFE的一些物化性能。目前，填充材料主要有：无机类有玻璃纤维、铜、石墨、二硫化钼、碳纤维等等，有机类材料主要是有机纤维和高分子聚合物。
填充改性后的PTFE的耐磨度可增加500倍以上，耐蠕变性、抗冷流性、硬度及尺寸稳定性都有较大程度的提高与改善。
共混改性PTFE材料，相较于原材料性能也有明显改变，典型如聚酰亚胺（PI）、聚酰胺（PA）、聚醚醚酮（PEEK）等，应用范围很广，但在往复活塞压缩机上的应用不及填充PTFE。如聚醚醚酮主要用于气阀阀片及单螺杆压缩机星轮等。
全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机结构设计
氧气压缩机要求无油、不燃烧。
无油、压缩机结构上，前文述及全无油润滑往复活塞压缩机结构：曲轴箱为干式结构，连杆大、小头、曲轴前后主轴承均采用密封型滚动轴承，确保在压缩机运行中无润滑油与被压缩介质接触。
全无油润滑往复活塞压缩机用于压缩氧气时，轴承采用全氟醚润滑脂，是一种化学惰性润滑脂，高纯氧气环境下不燃烧。
全无油润滑往复活塞压缩机的密封环、支承环，在压缩机内高速运动，采用填充聚四氟乙烯材料。填充聚四氟乙烯化学惰性，在高纯氧气的环境下不燃烧。
所以，虽然氧气是强氧化剂，在压缩升压时可能与油及一些材料在温度合适的时候会燃烧，但针对氧气设计的全无油润滑往复活塞氧气压缩机压缩氧气是安全的，不论高中低压。
全无油润滑往复活塞压缩机也有缺点，比如密封于轴承内的润滑脂会在长期运转中由于温度升高而使润滑脂发生蒸发和氧化分解，脂中的稠化剂也会因变质而失去稠化效果。由于润滑脂性能的改变，使用效果急剧下降，如不及时添加新的润滑脂或更换全新轴承，机器会出现故障不能正常使用。另外，润滑脂也有一定的工作期限，运转条件恶劣，这些都将影响润滑脂的寿命。故全无油润滑压缩机在使用一段时间后，都应考虑更换轴承或添加新的润滑脂。
全无油润滑往复活塞压缩机的轴承与轴瓦两瓣型的滑动轴承不同，是整圈型，更换轴承或添加新的润滑脂有一定的难度。要更换轴承或添加新脂，操作者必须具备一定的专业知识与技能。
利用全无油润滑往复活塞压缩机的安全性优点，规避其缺点，设计出用于充瓶的高压氧气压缩机，其具体结构如图2所示：
压缩机采用双拐二列四级立式结构
立式压缩机技术发展到上世纪中期鼎盛时期，中小型立式压缩机在工艺流程中得到广泛应用。占地面积小是其突出的优点，可以做到较佳的惯性力的平衡。采用优良密封结构，密封住高压已不是问题。具体地：
1. 立式压缩机气缸中心线垂直于地面，故气缸镜面不承受活塞组件的重力，十字头滑道也不承受十字头组件的重力。可能吸入的粉尘或磨屑微粒也匀布于活塞顶面或活塞与气缸的间隙内，因此和其它结构型式相比，立式压缩机的气缸、活塞环及填料磨损最小而且均匀，气体密封条件最佳，气缸和气密元件工作寿命最长；
2. 气缸、中间接筒和机身的截面中心，与多气缸中心线重合，故作用在机身或中间接筒上的气体力，都不会使其壁面产生弯曲应力，所以壁厚可较薄，既减轻重量又节省原材料，满足压缩机轻量化的要求；
3. 多列立式压缩机可采用适当的曲柄错角，并控制各列的往复质量，使一阶、二阶的往复惯性力及旋转惯性力实现机内平衡，压缩机的振动烈度很小，满足恶劣工况条件要求。取两列180°曲柄错角，使得压缩机结构较为简单，更使得压缩机动力平衡达到较好的效果。
4. 因制造原因导致的未平衡二阶往复惯性力，垂直作用于基础，较比水平方向作用于基础时，易被基础承受。
5. 立式压缩机占地小，满足狭小空间的要求。
6. 与卧式压缩机相比，立式压缩机具有较高的抗基础不均匀沉陷能力。在一定的倾斜度内，立式压缩机不致使零件产生附加变形应力，压缩机的性能更稳定。
7. 采用图2所示的气缸结构，A、C腔为级压缩腔，B为平衡腔的结构，部份列活塞力相互抵消，明显减小轴承负荷，实现轴承寿命的长久性。
8. 采用极低转速，大幅度减小旋转不平衡力，F=m*r*ω2=m*
式中：ω为旋转角速度，ν为旋转线速度。
从公式中可以看出，离心力与转速的二次方成正比，所以转速的变化对不平衡力的影响较为明显。不平衡力变小了，不平衡力矩相应地变小，压缩机的振动就变小，压缩机轴承等受力件承受的额外附加力减小，压缩机性能得以提高。
取低转速，还程使得密封环及支承环运行速度降低，摩擦损耗明显减小，压缩机性能得以保证。
9. 取两列立式结构，四级压缩，四个气缸集中在一起，更利于外加风扇进行集中换热，有利于机器外形紧凑，适合用于场地狭小的空间。如图3所示，独立配备的风机不仅对换热器吹风换热，同时也对所有气缸吹风散热。
采取两列立式结构设计的全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机，能够达到JB/T12950《全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机》的要求，该标准规定：
标准还规定，全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机年平均可用度不小于90%，船用压缩机环境条件为(6级海况)：
1. 横摇：±22.5°
2. 纵摇：±7.5°
3. 横倾：±15°
4. 纵倾：±5°
5. 摇摆周期：10s
6. 环境温度：5～50℃
7. 盐雾环境，湿度95%
8. 中修期500小时
全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机在船上的适应性
全无油润滑往复活塞压综机适合船上使用，理由如下：
1. 船用压缩机与陆用压缩机最大区别就是船体摇摆，为了应对摇摆，全无油润滑压缩机有着先天优势，即压缩机本体内无稀润滑油，省去了油的晃动控制。
2. 压缩机各零部件以能在摇摆的海况下工作。结合图1，曲轴组件在曲轴箱上，左右两端分别由轴承座及端盖限制，只有一个旋转自由度，连杆大头固定在曲轴上，也只有一个自由度，连杆小头受小头轴承及活塞的限制，也只有一个小角的的旋转自由度，即所有机件均受控。
3. 压缩机换热有保证。合理地确定压缩机的压缩级数、换热器换热面积及风机风量计算确定，就能够有效地解决压缩过程中及排出气温度的问题。
4. 表征压缩机性能的指标满足要求。这在全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机标准中给出了全面的关于流量、压力、功耗及易损件的数值，按标准设计制造，性能上无问题。
5. 满足防盐雾要求。全无油润滑氧气压缩机用材上大量使用不锈钢，加之采取针对性的表面喷涂处理，防盐雾已不是问题，所以它适合海船上使用。
6. 使用注意事项。具体地，压缩机海船上使用，要在压缩机机座下加装隔震器，隔断压缩机与船体间的震动传递。
7. 全无油润滑往复活塞高压氧气压缩机在船上使用，还必须遵从《钢质海船入级规范》，经船检达到要求后方可上船使用，例如采用船用电机等。
结语
全无油润滑往复活塞压氧气压缩机，目前排气压力已做到30MPa，其在压缩氧气方面的安全性及可靠性已被众多用户所证实，其结构优势及良好的性能为其上船提供了必要的基础，相信做好必须的相关工作，全无油润滑高压氧气压缩机能为航海事业做出贡献。
参考文献
《容积式压缩机技术手册》郁永章
GB/T12928《船用中压活塞式空气压缩机》
GB/T12929《船用高压活塞式空气压缩机》
GB/T12930《潜水装具用高压活塞式空气压缩机 技术条件》
GB/T12933《船用低压活塞式压缩机》
GB/T12934《船舶控制设备用无油空气压缩机 技术条件》
GB/T14359《船用应急活塞式空气压缩机》
GB/T12950《全无油润滑高压往复活塞氧气压缩机》
《钢质海船入级规范》
来源：本站原创
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