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隔膜压缩机的发展研究与隔膜压缩机在使用中相应的特殊要求

隔膜式压缩机是一种特殊结构的容积式压缩机,由于其具有压缩比大、密封性好、压缩气体不受润滑油和其它固体杂质所污染的特点,因此已经成为我国大型石化装备国产化的攻关项目之一。本文就隔膜压缩机的发展情况加以研究探讨,对国外的著名隔膜压缩机制造企业进行介绍,并介绍了国内隔膜压缩机发展情况与国内的一些生产企业,以供相关行业人士参考。

前言

隔膜式压缩机又称膜式压缩机,是一种特殊结构的容积式压缩机。气缸内有一膜片,缸盖和膜片之间所包含的空间构成气体压缩室,膜片的另一侧为油压室。油缸活塞往复运动,使膜片在油压与气体压力差和本身弹性变形力的作用下来回折动,周期性地改变气体压缩室的容积,进行对气体的压缩。隔膜式压缩机因其特殊的结构,气缸不需要润滑,密封性能非常好,压缩介质不与任何润滑剂接触,因此可以压缩纯度极高的气体,适用于压缩、输送珍贵的稀有气体。另外,对于腐蚀性强,有放射性、有毒、易爆的气体,也特别适宜采用隔膜式压缩机。隔膜式压缩机气缸散热良好,可采用较高的压缩比,因而提供的压力范围很广。由于其具有压缩比大、密封性好、压缩气体不受润滑油和其它固体杂质所污染的特点,因此已经成为我国大型石化装备国产化的攻关项目之一,广泛用于食品工业、石油工业、化学工业、电子工业、核电站、航空航天、军事装备、医学、科研等领域。

隔膜式压缩机的发展情况
隔膜压缩机的发展历史可以追溯到20世纪初期。1916年,法国Henri Corblin 在寻找氯压缩系统时发明了金属隔膜压缩机,该产品确保他在巴黎的公司“SA de Compresseurs á  Membrane Corblin”不断的成长壮大,之后的许多年,他一直是全球隔膜压缩机的唯一制造商,为化工、石化和工业气体生产行业提供解决方案,也是历史上生产隔膜压缩机时间最长的制造商。该公司拥有近百年的历史,因此该公司隔膜压缩机产品压力范围很广,可从真空到超高压300MPa,并且设计制造、质量控制和管理均采用电子计算机等顶级高新技术。由于隔膜压缩机在国外的发展时间较长,因此,先进的隔膜压缩机生产技术在过去的几十年里,一直是被国外所垄断,尤其是在大排量,超高压隔膜压缩机研发技术上,也一直是国外掌握着最先进的制造技术。现在,国外生产隔膜式压缩机的主要国家有:法国、日本、德国、美国、俄罗斯、瑞士等。
目前,随着我国经济实力的增强,政府政策更是给予大力支持,在隔膜压缩机这一技术领域上,我国已经取得了一定突破,甚至可以与国外的一些著名制造商相互竞争,并且,国产隔膜式压缩机在国际市场上还占有着低价位的性价比优势。可以说,我国的隔膜式压缩机技术现状已经达到了非常领先的水平,在整个压缩机技术领域里隔膜式压缩机技术进展是较为乐观的,发展前景也十分广阔。
我国隔膜式压缩机也有将近40多年的发展历程,从第一台仿制法国的隔膜式高压压缩机开始,便揭开了隔膜式压缩机在我国发展的崭新一页。到目前为止,我国制造隔膜式压缩机的企业已经形成了一定的产业集群,以北京为主要生产基地。我国大部分生产隔膜式压缩机企业大部分落户于北京,每个企业攻关的技术难题不一样,但是都在我国隔膜式压缩机技术研发上取得了不同的进步与突破。从制造我国第一台仿制法国的隔膜式高压压缩机开始,便一直在隔膜压缩机技术领域里不断的开辟新的技术项目,至今也已经成为在我国隔膜压缩机生产历史上时间最长的制造企业,并且已经成为了我国生产隔膜压缩机的骨干带头企业。
现在,我国隔膜式压缩机制造企业的生产能力和产品已经达到了国际先进水平,一些国产隔膜压缩机还完全可以替代进口产品,甚至一些国产隔膜压缩机销往国外,评价良好。目前,国产隔膜压缩机不仅能够完成特殊气体介质的充装,同时,在石油化工装置上也得到了广泛的应用,而且我国对隔膜压缩机的制造、安装、使用维护也制定了相应的行业标准。(2004年,JB/T《隔膜压缩机》标准已由国家发展与改革委员会正式批准发布。标准号为JB/T6905-2004。)2004年批准发布的JB/T《隔膜压缩机》标准,是最新标准,该标准是对JB/T6905-1993《隔膜压缩机》标准的修订,并且替代。2004年隔膜式压缩机标准与JB/T6905-1993相比,主要在标准引用上做了调整,增加了安全、涂漆等方面的标准;补充了隔膜压缩机安全、防爆以及管路质量的要求标准;增加了隔膜压缩机噪声值的具体考核指标;修改了隔膜压缩机清洁度的档次及要求;修改了隔膜压缩机冷却水流量规定中的额定排气压力档次及冷却水流量值;补充了隔膜压缩机标准容积流量的基本参数;补充了隔膜压缩机在规定工况下的比功率值。
2004JB/T《隔膜压缩机》标准适用于排气压力小于或等于1000kgf/cm2(表压力),液压驱动金属膜片的隔膜式压缩机,该机用于压缩机空气以及高纯度、稀有、易燃易爆、有毒、腐蚀性等气体。就目前发展情况而言,世界上大部分隔膜式压缩机制造商都是生产金属膜片的隔膜式压缩机,而我国生产的隔膜式压缩机也多为金属膜片式。对于非金属膜片式压缩机,也是我国亟待研究发展的一个项目。非金属隔膜压缩机属于有前途的机种之一,在某些重要方面,它具有一般填充聚四氟乙烯环无油润滑压缩机所不具备的优势。国内开发这种产品时,应将非金属膜片材料及规范的研究与制订同时置于首要位置以形成市场规模的商品。目前我国对非金属隔膜压缩机正在拟定研发当中,相信未来,在非金属膜片式隔膜压缩机这个项目上,我国也会取得进步,并且具有世界领先水平。
就目前隔膜式压缩机的发展情况来讲,隔膜式压缩机按结构形式分类分z、v、D、L、w、六角型六种型式;按膜片材质分为金属膜片(包括黑金属、有色金属)、非金属膜片;按压缩介质分为稀有贵重气体(He)、易燃易爆气体(H2、C2H2)、高纯度气体(AT、N2 99.999%)、腐蚀性气体(O2、H2S、氟立昂)、有毒有害气体(CO、NO)、放射性气体(核废氢气 、冷却剂He)。对于特殊的压缩介质,压缩机应有相应的特殊的要求:直接与压缩介质接触的缸盖、气阀、压管及其气管路的材质,如高纯氮气、腐蚀性气体采用不锈钢,硫化氢气体采用钛材且不能使用含铜的材质,放射性气体采用OOCrl8Nil0Ti;氧气压缩机的液压油使用氟油;易燃易爆气体压缩机由隔爆电动机驱动且各电气元件也应防爆;按运动机构分为曲轴连杆(包括连杆、主副连杆、多副连杆)、曲柄滑块如 GD2–120/35~350;按冷却方式分为水冷却、油冷却、后风冷却、自然冷却;按润滑方式分为压力润滑、飞溅润滑、外置强制润滑设备。