【压缩机网】无油压缩空气应用越来越广泛，除了传统的应用行业诸如食品、医药、电子、芯片、喷涂、空分、仪用控制，近期诸如LCD面板、锂电池、太阳能、医用设备等新兴行业也获得了快速发展。随着ISO8573-1“0级无油”标准的深化，催生无油压缩技术的蓬勃发展，如干式无油螺杆引入变频技术、螺杆转子“锥形”设计，小型干式旋齿技术，无油涡旋技术，离心机小型化、高速化。
近二十年更有很多新技术被引入，其中有两个比较热门的话题，一个是磁悬浮小型高速离心式压缩机：磁悬浮离心压缩机是用高速电机来直接带动叶轮，替代了齿轮箱；变频调节替代了进口导叶；磁悬浮轴承替代了滑动轴承和润滑系统等等。第二个就是水润滑无油压缩机：用水替代油喷入压缩腔起到润滑、密封和冷却作用的话，可以实现“无油压缩”，产生的压缩空气就不含油，获得可靠的“0级无油”压缩空气。
一、什么是无油压缩机
无油压缩机全称“无油润滑压缩机”——压缩机工作时，在“压缩腔”内没有油介入；压缩机排气，没有压缩机油污染。
无油压缩机分类（常用类型）
速度型：
√离心式
√轴流式
干式压缩型：
√无油涡旋
√干式无油双螺杆（旋齿）
√无油活塞
水润滑型：
√水润滑双螺杆
√水润滑单螺杆
√水润滑滑片
二、无油压缩机技术的选用
一个共识是，喷油润滑压缩相对简单，从5kW到500kW，喷油螺杆一级压缩和两级压缩，低压、中压都可以。但是无油压缩就比较复杂，下图中水平坐标代表“流量”，垂直坐标代表“比功率”。就常用的工厂动力用压缩机（排气压力5～10barG）的能效而言，大型压缩机是三级离心的优势明显，中、大型无油压缩机是两级干式螺杆的优势明显，小一点的无油压缩机是两级旋齿的优势明显。新出现的水润滑无油双螺杆压缩机，在中、小型范围内效率远远优于干式无油螺杆和旋齿压缩机。
这是因为干螺杆无油压缩机比较适合的转子齿顶圆速度为80～120m/s，但是小型的干式无油螺杆转子直径就小了，即使转速很高也很难达到这个齿顶圆速度。大型的干式无油螺杆转子的转速一般在8000rpm左右，小型的干式无油螺杆转子转速多为12000～13000rpm，但是这时阳转子的齿顶圆速度远远达不到每秒60m/s。再加上螺杆“相对”间隙的影响，小型干螺杆的能效明显变差，尤其是75kW以下急剧变差。
另有一种解决办法可以把气量做小并且转子直径不会太小，就是把转子做的短一点，这就是旋齿，如下图上排左。旋齿压缩机由于直径大，所以能效在小功率的时候比干式无油螺杆压缩机会好一点。但是旋齿压缩机也有一个缺点，由于旋齿结构的“齿体长度”非常短而且是直线，当涂层剥落后，排气量和能效衰减比干螺杆明显。
水润滑双螺杆压缩机转子齿顶圆速度为15～30m/s，非常适合小功率螺杆压缩机，在37/45kW时整机比功率比干螺杆高15%以上。
三、水润滑无油压缩机
现在各行各业使用最广的是喷油螺杆压缩机，由于润滑油喷入压缩腔起着润滑、密封和冷却作用，使得压缩过程简单又可靠，但是产生的压缩空气含油。如果用水替代油喷入压缩腔起着润滑、密封和冷却作用的话，可以实现“无油压缩”，产生的压缩空气就不含油，获得可靠的“0级无油”压缩空气。
从理论上讲能够实现水润滑无油压缩的结构有三种，第一种是水润滑滑片压缩机、第二种是水润滑单螺杆、第三种是水润滑双螺杆。
水润滑无油压缩机的原理特征就是水替代油起到润滑、密封和冷却的作用。
水润滑无油压缩机的主要挑战：（1）水的密封性不如油；（2）润滑作用也远不如油；（3）水会引起生锈。
作为压缩辅助介质水比油的优势：（1）水的冷却效果比油好，所以压缩过程更接近于等温压缩，等温压缩是最节能的压缩过程；（2）水的分离效果比油好，所以它的汽水分离器没有分离（滤）芯这样一个阻力元件，不仅不需要花费“分离芯”更换成本，而且还免除了“分离芯”的压力损失递增造成额外功率消耗；（3）“纯水或软水”远比“压缩机油”便宜、环保且容易获得。
既然知道了水替代油的挑战和优势，那么我们在设计机器的时候就要做选择：
首先，水润滑无油压缩机的机械结构选择：啮合副要磨损小。由于水的润滑性能没有油好，磨损要小那就要用滚动摩擦替代滑动摩擦；因为滚动摩擦的磨损小。即使有滑动摩擦，那么滑动速度尽量要低，还要避免往复运动，因为往复运动不容易形成连续稳定的水膜。
其次，水润滑无油压缩机的密封形式选择：密封线连续且短。因为水的密封性比油要差，从润滑角度讲，在双螺杆、单螺杆和滑片这三种结构中，双螺杆结构是磨损最小的，密封线连续而且又短，减少内泄漏。
综合上述原因，这就是为什么跨国公司为什么都走向了水润滑双螺杆这一方向。
第三，水润滑无油压缩机的材料选择：因为水会引起生锈，所以壳体选择青铜或者不锈钢，轴是不锈钢的，转子、星轮或滑片选择PEEK或树脂类复合材料制造。
四、无油水润滑双螺杆与单螺杆比较
可以发现，国内以水润滑单螺杆为主，国外差不多同期已经进入水润滑双螺杆时代，我们从技术上来比较一下两者各自的特点。
回顾20多年前回转容积式压缩机开始流行初期，喷油双螺杆约占70%市场份额、单螺杆几乎要占20%-25%，喷油滑片大概占5%左右。随着螺杆转子加工设备的成熟，尤其是“螺杆转子磨床”的出现，双螺杆转子加工精度大幅度提升、质量大幅度提高，双螺杆压缩机的能效优势、可靠性高和稳定寿命长等特征得以充分体现。今天喷油回转容积式压缩机中，喷油双螺杆压缩机占98%以上，其它喷油单螺杆和喷油滑片占比非常小。
双螺杆、单螺杆和滑片结构在能效、稳定性、可靠性和寿命等差别，在喷油回转式压缩机时代都已经表现出来了。这些差异在喷水时代更加明显，因为水的润滑和密封作用要比油差很多。这就是欧美日跨国公司已经全面进入了无油水润滑双螺杆时代的原因。
五、国内外水润滑双螺杆压缩机产品动向
阿特拉斯·科普柯“AQ水润滑双螺杆压缩机”：在2023年前以比利时原装进口形式在国内销售，有千余台的保有量。2023年在无锡工厂完成了的国产化，销量快速上升；即便在2024年整体市场略显低迷的大环境下，AQ系列依旧逆势上扬，销售业绩相比2023年实现超30%的迅猛增长，也是其产品性能和质量的体现。
2.德国AquaAir水润滑双螺杆无油压缩机：在2013年投放国内市场，引发国内厂家竞相研发“水润滑双螺杆”的热潮；由于技术难度大、研发周期长、涉及学科跨度大、供应链长且繁琐，坚持下来的厂家不多。现在欧洲著名主机厂家RotorComp收购AquaAir，会在全球开展“水润滑双螺杆主机”业务，这必将加快国内“水润滑双螺杆无油压缩机”市场发展。
3.比利时JustAir（仅气）水润滑双螺杆压缩机：于2023年12月15-16日在宁波召开中通协“无油压缩空气技术推进会议”上发布，与会者见证了这台仅气WS45-8VSD的高能效和运行平稳特征。仅气（JustAir）参加“中国(上海)国际技术进出口交易会”2024/6/12-14，上海市市长龚正先生光临展台，对这个跨国合作研发生产、具有世界先进水平“填补国内空白”产品高度认可，并寄予厚望。
4.日本IHI和美国寿力：在2013年在国内投放AP系列和GS系列水润滑双螺杆无油压缩机，下图左是寿力GS37VSD在江西某制药厂从2018年运行至今。
5.复盛：在1998年首次引入用“日本三井”水润滑单螺杆主机生产的喷水螺杆压缩机，在2020年推出喷水双螺杆SWV15～120系列，标志着主流压缩机厂家“由喷水单螺杆，向喷水双螺杆的转化”。
6.德耐尔：在2014年7月完成了45kW水润滑双螺杆的样机试制，8月份完成性能测试，现在能够向市场提供30～75kW水润滑双螺杆无油变频压缩机。基于德耐尔在节能和无油解决方案领域建树，新系列30～75kW水润滑双螺杆无油变频压缩机的市场投放，大大加强德耐尔的节能和无油领域市场地位。
7.通润·牧风：在“ComVac ASIA 2024”上海压缩机展推出了无油水润滑双螺杆变频压缩机15～90kW，压力覆盖6～13barG；全系列无油双螺杆压缩机配备了通润的第三代“水润滑双螺杆无油主机”，为用户提供高效节能、稳定可靠、有竞争力的无油压缩机。由于水润滑双螺杆主机阴、阳转子之间的啮合方式是“滚动”，没有磨损；而且水润滑压缩机内部“水分离系统“没有滤芯之类的“阻力递增”元件；能效不会衰减，是搭建“一级能效空压站”的好选手。
综合上述，我们可以归纳出“水润滑双螺杆无油压缩技术”的特点：
（1）稳定可靠、运行平稳和长寿命，这要归结于“双螺杆的啮合形式”——阴阳转子间是“滚动”，没有磨损；
（2）能效好而且性能不衰减，这主要归结于“喷水冷却”接近“等温压缩”的热力学过程和“双螺杆没有磨损”的特点；
（3）研发时间长，这其实也表明“技术门槛高”；这也是由于“双螺杆结构没有磨损”的特点，不存在“磨合过程”，要求螺杆转子的设计和制造都要到达一个很高的水准。
来源：本站原创
【压缩机网】无油压缩空气应用越来越广泛，除了传统的应用行业诸如食品、医药、电子、芯片、喷涂、空分、仪用控制，近期诸如LCD面板、锂电池、太阳能、医用设备等新兴行业也获得了快速发展。随着ISO8573-1“0级无油”标准的深化，催生无油压缩技术的蓬勃发展，如干式无油螺杆引入变频技术、螺杆转子“锥形”设计，小型干式旋齿技术，无油涡旋技术，离心机小型化、高速化。
近二十年更有很多新技术被引入，其中有两个比较热门的话题，一个是磁悬浮小型高速离心式压缩机：磁悬浮离心压缩机是用高速电机来直接带动叶轮，替代了齿轮箱；变频调节替代了进口导叶；磁悬浮轴承替代了滑动轴承和润滑系统等等。第二个就是水润滑无油压缩机：用水替代油喷入压缩腔起到润滑、密封和冷却作用的话，可以实现“无油压缩”，产生的压缩空气就不含油，获得可靠的“0级无油”压缩空气。
一、什么是无油压缩机
无油压缩机全称“无油润滑压缩机”——压缩机工作时，在“压缩腔”内没有油介入；压缩机排气，没有压缩机油污染。
无油压缩机分类（常用类型）
速度型：
√离心式
√轴流式
干式压缩型：
√无油涡旋
√干式无油双螺杆（旋齿）
√无油活塞
水润滑型：
√水润滑双螺杆
√水润滑单螺杆
√水润滑滑片
二、无油压缩机技术的选用
一个共识是，喷油润滑压缩相对简单，从5kW到500kW，喷油螺杆一级压缩和两级压缩，低压、中压都可以。但是无油压缩就比较复杂，下图中水平坐标代表“流量”，垂直坐标代表“比功率”。就常用的工厂动力用压缩机（排气压力5～10barG）的能效而言，大型压缩机是三级离心的优势明显，中、大型无油压缩机是两级干式螺杆的优势明显，小一点的无油压缩机是两级旋齿的优势明显。新出现的水润滑无油双螺杆压缩机，在中、小型范围内效率远远优于干式无油螺杆和旋齿压缩机。
这是因为干螺杆无油压缩机比较适合的转子齿顶圆速度为80～120m/s，但是小型的干式无油螺杆转子直径就小了，即使转速很高也很难达到这个齿顶圆速度。大型的干式无油螺杆转子的转速一般在8000rpm左右，小型的干式无油螺杆转子转速多为12000～13000rpm，但是这时阳转子的齿顶圆速度远远达不到每秒60m/s。再加上螺杆“相对”间隙的影响，小型干螺杆的能效明显变差，尤其是75kW以下急剧变差。
另有一种解决办法可以把气量做小并且转子直径不会太小，就是把转子做的短一点，这就是旋齿，如下图上排左。旋齿压缩机由于直径大，所以能效在小功率的时候比干式无油螺杆压缩机会好一点。但是旋齿压缩机也有一个缺点，由于旋齿结构的“齿体长度”非常短而且是直线，当涂层剥落后，排气量和能效衰减比干螺杆明显。
水润滑双螺杆压缩机转子齿顶圆速度为15～30m/s，非常适合小功率螺杆压缩机，在37/45kW时整机比功率比干螺杆高15%以上。
三、水润滑无油压缩机
现在各行各业使用最广的是喷油螺杆压缩机，由于润滑油喷入压缩腔起着润滑、密封和冷却作用，使得压缩过程简单又可靠，但是产生的压缩空气含油。如果用水替代油喷入压缩腔起着润滑、密封和冷却作用的话，可以实现“无油压缩”，产生的压缩空气就不含油，获得可靠的“0级无油”压缩空气。
从理论上讲能够实现水润滑无油压缩的结构有三种，第一种是水润滑滑片压缩机、第二种是水润滑单螺杆、第三种是水润滑双螺杆。
水润滑无油压缩机的原理特征就是水替代油起到润滑、密封和冷却的作用。
水润滑无油压缩机的主要挑战：（1）水的密封性不如油；（2）润滑作用也远不如油；（3）水会引起生锈。
作为压缩辅助介质水比油的优势：（1）水的冷却效果比油好，所以压缩过程更接近于等温压缩，等温压缩是最节能的压缩过程；（2）水的分离效果比油好，所以它的汽水分离器没有分离（滤）芯这样一个阻力元件，不仅不需要花费“分离芯”更换成本，而且还免除了“分离芯”的压力损失递增造成额外功率消耗；（3）“纯水或软水”远比“压缩机油”便宜、环保且容易获得。
既然知道了水替代油的挑战和优势，那么我们在设计机器的时候就要做选择：
首先，水润滑无油压缩机的机械结构选择：啮合副要磨损小。由于水的润滑性能没有油好，磨损要小那就要用滚动摩擦替代滑动摩擦；因为滚动摩擦的磨损小。即使有滑动摩擦，那么滑动速度尽量要低，还要避免往复运动，因为往复运动不容易形成连续稳定的水膜。
其次，水润滑无油压缩机的密封形式选择：密封线连续且短。因为水的密封性比油要差，从润滑角度讲，在双螺杆、单螺杆和滑片这三种结构中，双螺杆结构是磨损最小的，密封线连续而且又短，减少内泄漏。
综合上述原因，这就是为什么跨国公司为什么都走向了水润滑双螺杆这一方向。
第三，水润滑无油压缩机的材料选择：因为水会引起生锈，所以壳体选择青铜或者不锈钢，轴是不锈钢的，转子、星轮或滑片选择PEEK或树脂类复合材料制造。
四、无油水润滑双螺杆与单螺杆比较
可以发现，国内以水润滑单螺杆为主，国外差不多同期已经进入水润滑双螺杆时代，我们从技术上来比较一下两者各自的特点。
回顾20多年前回转容积式压缩机开始流行初期，喷油双螺杆约占70%市场份额、单螺杆几乎要占20%-25%，喷油滑片大概占5%左右。随着螺杆转子加工设备的成熟，尤其是“螺杆转子磨床”的出现，双螺杆转子加工精度大幅度提升、质量大幅度提高，双螺杆压缩机的能效优势、可靠性高和稳定寿命长等特征得以充分体现。今天喷油回转容积式压缩机中，喷油双螺杆压缩机占98%以上，其它喷油单螺杆和喷油滑片占比非常小。
双螺杆、单螺杆和滑片结构在能效、稳定性、可靠性和寿命等差别，在喷油回转式压缩机时代都已经表现出来了。这些差异在喷水时代更加明显，因为水的润滑和密封作用要比油差很多。这就是欧美日跨国公司已经全面进入了无油水润滑双螺杆时代的原因。
五、国内外水润滑双螺杆压缩机产品动向
阿特拉斯·科普柯“AQ水润滑双螺杆压缩机”：在2023年前以比利时原装进口形式在国内销售，有千余台的保有量。2023年在无锡工厂完成了的国产化，销量快速上升；即便在2024年整体市场略显低迷的大环境下，AQ系列依旧逆势上扬，销售业绩相比2023年实现超30%的迅猛增长，也是其产品性能和质量的体现。
2.德国AquaAir水润滑双螺杆无油压缩机：在2013年投放国内市场，引发国内厂家竞相研发“水润滑双螺杆”的热潮；由于技术难度大、研发周期长、涉及学科跨度大、供应链长且繁琐，坚持下来的厂家不多。现在欧洲著名主机厂家RotorComp收购AquaAir，会在全球开展“水润滑双螺杆主机”业务，这必将加快国内“水润滑双螺杆无油压缩机”市场发展。
3.比利时JustAir（仅气）水润滑双螺杆压缩机：于2023年12月15-16日在宁波召开中通协“无油压缩空气技术推进会议”上发布，与会者见证了这台仅气WS45-8VSD的高能效和运行平稳特征。仅气（JustAir）参加“中国(上海)国际技术进出口交易会”2024/6/12-14，上海市市长龚正先生光临展台，对这个跨国合作研发生产、具有世界先进水平“填补国内空白”产品高度认可，并寄予厚望。
4.日本IHI和美国寿力：在2013年在国内投放AP系列和GS系列水润滑双螺杆无油压缩机，下图左是寿力GS37VSD在江西某制药厂从2018年运行至今。
5.复盛：在1998年首次引入用“日本三井”水润滑单螺杆主机生产的喷水螺杆压缩机，在2020年推出喷水双螺杆SWV15～120系列，标志着主流压缩机厂家“由喷水单螺杆，向喷水双螺杆的转化”。
6.德耐尔：在2014年7月完成了45kW水润滑双螺杆的样机试制，8月份完成性能测试，现在能够向市场提供30～75kW水润滑双螺杆无油变频压缩机。基于德耐尔在节能和无油解决方案领域建树，新系列30～75kW水润滑双螺杆无油变频压缩机的市场投放，大大加强德耐尔的节能和无油领域市场地位。
7.通润·牧风：在“ComVac ASIA 2024”上海压缩机展推出了无油水润滑双螺杆变频压缩机15～90kW，压力覆盖6～13barG；全系列无油双螺杆压缩机配备了通润的第三代“水润滑双螺杆无油主机”，为用户提供高效节能、稳定可靠、有竞争力的无油压缩机。由于水润滑双螺杆主机阴、阳转子之间的啮合方式是“滚动”，没有磨损；而且水润滑压缩机内部“水分离系统“没有滤芯之类的“阻力递增”元件；能效不会衰减，是搭建“一级能效空压站”的好选手。
综合上述，我们可以归纳出“水润滑双螺杆无油压缩技术”的特点：
（1）稳定可靠、运行平稳和长寿命，这要归结于“双螺杆的啮合形式”——阴阳转子间是“滚动”，没有磨损；
（2）能效好而且性能不衰减，这主要归结于“喷水冷却”接近“等温压缩”的热力学过程和“双螺杆没有磨损”的特点；
（3）研发时间长，这其实也表明“技术门槛高”；这也是由于“双螺杆结构没有磨损”的特点，不存在“磨合过程”，要求螺杆转子的设计和制造都要到达一个很高的水准。
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