Основной принцип двухступенчатого компрессора состоит в том, чтобы разделить процесс сжатия воздуха от атмосферного давления до целевого давления на две стадии: «первичное сжатие низкого давления» и «вторичное сжатие высокого давления». Благодаря поддержке таких процессов, как промежуточное охлаждение и сепарация нефтяного газа, он обеспечивает эффективную выработку сжатого воздуха с низким потреблением. Весь рабочий процесс можно разделить на пять ключевых этапов:
1. Шаг 1: Впуск воздуха и первичное сжатие (ступень низкого давления)
Фильтрация воздуха: Окружающий воздух (приблизительно 0,1 МПа) сначала поступает в воздушный фильтр, который удаляет твердые частицы, такие как пыль и примеси (обычно с точностью фильтрации 1–5 мкм ). Это предотвращает износ цилиндра или загрязнение сжатого воздуха.
Сжатие низкого давления: Отфильтрованный чистый воздух поступает в цилиндр низкого давления, где возвратно-поступательное движение поршня сжимает объем воздуха и увеличивает его давление (обычно от 0,1 МПа до 0,3-0,5 МПа), завершая первое сжатие. При этом процессе выделяется значительное количество тепла, температура которого достигает 120-160 ° С.
2. Шаг 2: Промежуточное охлаждение для снижения температуры воздуха и энергопотребления. В этом ключевое различие между двухступенчатым сжатием и одноступенчатым сжатием — промежуточный охладитель (обычно кожухотрубный или ребристый теплообменник) принудительно охлаждает высокотемпературный воздух после первичного сжатия.
-Охлаждающая среда (обычно охлаждающая вода или охлаждающий воздух) обменивается теплом с высокотемпературным сжатым воздухом, снижая температуру воздуха со 120-160 ℃ до 40-50 ℃ (близкой к температуре окружающей среды).
-Плотность охлаждающего воздуха значительно увеличивается, а молекулярная активность снижается, что позволяет не только уменьшить «сопротивление толканию» последующего вторичного сжатия, но также избежать потери высокой температуры на уплотнении вторичного цилиндра и смазочном масле, а также косвенно снизить потребление энергии и частоту отказов оборудования.
3. Третий этап: вторичное сжатие до целевого давления (стадия высокого давления). Охлажденный воздух низкого давления (0,3–0,5 МПа) поступает в цилиндр высокого давления, где поршень высокого давления дополнительно сжимает его для достижения целевого промышленного давления (обычно 0,7–1,3 МПа, в некоторых моделях высокого давления превышает 3 МПа), завершая вторую ступень сжатия. Поскольку первичное сжатие уже привело к снижению давления, «степень сжатия» (давление выхлопа/давление всасывания) при вторичном сжатии значительно ниже, чем при одноступенчатом сжатии (обычно 2–3:1). Этот процесс постепенного сжатия повышает эффективность преобразования энергии за счет минимизации потерь тепла и максимального преобразования электрической энергии в потенциальную энергию сжатого воздуха.
4. Шаг 4: Сепарация нефти и газа и очистка воздуха. В двухступенчатых воздушных компрессорах обычно используется масляная смазка (в некоторых безмасляных моделях используется сухое сжатие). При сжатии смазочное масло смешивается с воздухом, требуя разделения и очистки через маслогазоотделитель.
