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【干货】认识一下空气压缩机

【干货】认识一下空气压缩机 三潜社ThreeDivingClub
2024-11-26
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导读:了解关于水肺空压机的一些原理,帮你更清晰地认知水肺潜水

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空气压缩机

气瓶的气如何灌进去

气体的安全程度如何

这些都仰仗默默奉献的空气压缩机


air compressor

空气压缩机看上去离我们很远,其实我们肯定看到过,道路维修时,有些破碎镐后连着一根线,这背后就是移动空压机在使力,潜水的空气压缩机是其中的一种,属于工业机器,操作需要专人进行,认识了解空压机可以让我们更多地了解我们的潜水运动。


Air Compressor

空气压缩机


空气压缩机是一种用以压缩气体的设备,简称空压机。空压机与水泵构造类似。大多数空压机是往复活塞式,旋转叶片式或旋转螺杆式。

空压机由电动机驱动压缩机,使曲轴产生旋转运动,带动连杆使活塞产生往复运动,引起气缸容积变化。由于气缸内压力的变化,通过进气阀使空气经过空气滤清器(消声器)进入气缸,在压缩行程中,由于气缸容积的缩小,压缩空气经过排气阀的作用,经排气管,单向阀(止回阀)进入储气罐(气瓶),当排气压力达到额定压力时由压力开关控制而自动停机。

空气压缩机提供气源动力,是气动系统的核心设备,机电引气源装置中的主体,它是将原动(通常是电动机或柴油机)的机械能转换成气体压力能的装置,是压缩空气的气压发生装置。

文字比较晦涩,放动图就明白了。

活塞式空压机

以上是活塞式的空压机,活塞的旋转构成了一个吸气和压气的周期,当连杆(黄色)将活塞推到下方时,左边的进气阀打开,吸入气体,然后关闭进气阀,随着连杆逐步带动活塞向上运动,空压机将吸入的气体通过右边的出气阀压出到密闭容器内(图中未画出)。

活塞式空压机压力高,但体积庞大,噪音大,具有不平衡惯性力,活塞式空压机依靠增加级数来提高压力,比如下图的二级空压机,将左边压缩过的气体到右边再进行一次压缩。

二级空压机

螺杆式压缩机


螺杆式压缩机,原动机驱动高精度的螺杆,在右侧吸入空气后,随着螺杆间的挤压,逐步减少空间体积,空气量不变,体积的减少意味压力增加,在螺杆末端(左侧),压缩后的气体压入密闭容器。

叶片压缩机

叶片压缩机,内部是一个偏心的原动机在带动叶片,叶片间是密闭的空间,从上方进气后,随着旋转,空间逐步压缩,然后将压缩后的气体送到右边的密闭容器。

空压机的重要指标

螺杆式和叶片式压力都不高,不过噪音不大,且输出平稳。

看到这里,说一下空压机的几个重要指标:

工作压力

Working Pressure

空压机的工作压力指的是能达到的压强(P),一般用Pa,潜水常用的200bar=20MPa;

容积流量

Volumetric Flowrate

容积流量在中国又被称为排气量或铭牌流量,即在所要求的排气压力下,空压机单位时间内排出的气体容积。比方潜水气瓶12L*200bar,就是2400L,对于一个排气量是100L/分钟的空压机,就需要打24分钟的气才能打满;

露点单位℃

Dew Point

表示气体的干燥程度;

比功率

Specific Power

压缩机单位容积流量所消耗的功率,是评价压缩机能效的重要指标。


 Scuba Air Compressor

水肺空压机


空压机用途很广,从一开始提及的破碎镐,到油气行业检测仪表的基础空气提供都有涉及,还包括医疗、船舶、油井等。

典型的船用空压机,压力3Mpa

水肺充气用空压机是很小的一块,不同的压缩机生产商会归类到不同的板块。不过,无论如何归类,作为潜水员的水下维生装置,高质量、可呼吸的压缩空气是至关重要的。这也是我们写这篇的初衷,潜水员应该知道水肺空压机是如何工作的,了解如何维护和基本的维修。

TANABE

比如TANABE,就归类到海事一览

我们不能使用常规的空压机进行水肺潜水,因为它与为水下使用而设计的空压机有很大的不同。水肺空压机是一种高压空气压缩机系统,设计用来填充潜水员在水下呼吸用的气瓶。

水肺压缩机与普通空气压缩机

水肺压缩机与普通空气压缩机的区别主要体现在两个方面:


压力


水肺气瓶必须在非常高的压力下充气,大约是200bar(3000psi),大多数其他行业空压机不用那么高。


质量


用于潜水的压缩空气必须是干净而且干燥的。其设计目的是提供可呼吸的清洁空气,因为被污染的空气可能会导致严重的健康问题,甚至死亡,水肺空压机提供的空气,要经过适当过滤。

由于气瓶的金属属性,进入气瓶的空气必须是干燥的,因为湿润的空气会让气瓶生锈,铁锈剥落会存在安全隐患。

为了确保空气供应的干净和干燥,水肺空压机配备了一系列过滤器和水分分离器,去除水分和各种其他污染物。一旦水分被去除,压缩空气就会经过一系列活性炭过滤器,去除大量的碳氢化合物,即去除一氧化碳(CO)。

Working Principle of Scuba Air Compressor

水肺空压机工作原理


先前章节中空气压缩机中的动图只是帮助大家理解基本原理,任何一种真实的空压机都远比这个复杂的多,在具体讲水肺空压机的工作原理时,我们将分四个基本阶段的进行概述:

水肺空压机的工作原理


压缩和冷却


在第一阶段,水肺空压机通过其进气过滤器吸入空气,然后将空气压缩到大约7-10bar(100-140 psi)时,将空气推出。这个过程由于产生大量的热量,空压机配备了一个冷却器,在空气进入下一个阶段之前进行冷却。


进一步压缩,再次冷却,水分分离


第一阶段被轻微压缩和冷却的空气,进入第二阶段,再次被压缩。这一次,空气被压缩55-70bar(800-1000 psi)。空气会再次冷却,并通过一个湿气分离器进入下一个阶段。


再次压缩,再次冷却,水分分离


第三阶段,空气被压缩得更厉害,视不同的型号,有的出口空气能达到344bar(5000psi)。在这个过程之后,再次通过冷却器和水分分离器后去往最后阶段。


通过稳压阀输出


通过稳压阀,将压力稳定的气体输出,稳压阀一般可调整,压力范围为186-227bar(2700-3300 psi)。

Types of Scuba Air Compressors

水肺空压机的种类


01

按照驱动类型可分为:

  • 电动空压机

  • 气体空压机

  • 柴油空压机

02

根据空压机的压力可分为:

  • 低压空压机:一般用于管供潜水

  • 高压空压机:用于水肺气瓶

配置空压机,应考虑其最大压力和容量应该与气瓶的选择匹配。

03

空压机按是否油润滑分为:

  • 无油空压机:采用陶瓷环和气缸套,不需要任何润滑,因为没有油,解决了自身污染呼吸空气的风险。然而,但成本明显高于油润滑压缩机

  • 润滑油压缩机:更常见的种类,成本远低于无油的型号,风险是如果油与呼吸的空气接触,总会有微量的油随空气一起从压缩机中出来。这被称为随气排油(oil-carry-over),通过专门的过滤器去除。

Use of Scuba Air Compressor

水肺空压机的使用


下面的内容在度假村和潜水中心更容易接触到,仔细观察一下工作人员的工作过程,结合自己学到的东西,会让自己的潜水更安心!

1

检查气瓶是否符合要求,包括查看外观和检查钢印及年检标志。

2

把气瓶放在阴凉的地方中,这可以防止空气因热而膨胀。

3

正确设置空压机,检查仪表,确保自动停机功能打开。

4

连接气瓶和空压机。

5

打开空压机,填充气瓶,此时人不可以走开,要持续观察压力表,以便自动停机失效时能手动关停。

如果空压机在一直填充不满气瓶,可能是出现了压缩问题,应该联系技术人员上门。

为保证空压机的最佳状态。定期一些维护能延长空压机的寿命,如果看到度假村或潜店的人员不充气时在做以下事情,代表使用的空气质量会很好:


清除存水中的水分:存水在操作时容易产生湿气。空压机通常配有一个专门设计的阀门来清除这些水分。在使用这个阀门之前,请释放压力。


清洁进气口:如果进气口有灰尘,将导致机器工作效率低下甚至出现系统故障。确保进气口干净即可。


检查并拧紧紧固件:紧固件不光是装配的螺丝螺母,也可能是旋入的温度计、分离器。当空压机运行时,振动很大,长时间的振动会导致紧固件松动,应该定期检查和拧紧这些紧固件。


必要时检查并更换软管:软管是空压机的重要部件,软管的长度越大使用时间越长,越有可能发生故障。定期检查,避免问题。


经常检查和更换空气过滤器:过滤器出问题,可能导致空压机发生撬杠,发生异物堵塞的空滤要更换掉。

Epilogue

结语


水肺空压机就像酒店里的电梯、空调,我们会去使用,不用非常明白背后的道理,但作为有心者,可以在看得见的地方去瞧一瞧它们的细节,它们的检修如何,新旧如何,保养得怎么样,多人使用会不会出问题。

和维护它们的操作人员攀谈一下机器吧,操作人员可能会因为你的话而觉得他们的工作不再是机器维护,而是服务于活生生的人,升华的工作产生更高的热情,这能让潜水中心更好的为我们服务。

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