船用空压机选型指南、安装规范、故障排除与技术标准

一、选型指南

1.1 船用空压机的分类

按工作原理分类，船用空压机主要有活塞式、离心式和回转式（螺杆式）三种。其中活塞式和螺杆式是船用领域最常见的两种类型。

按额定排气压力可分为：

• 低压式：0.2～1.0 MPa

• 中压式：1～10 MPa

• 高压式：10～100 MPa

按用途分类，船用空压机主要包括以下几种：

1.2 选型关键参数

（1）排气压力

选型时首先需确定系统所需的工作压力。启动空气通常需要30～40 bar的压力储存于启动空气瓶中；仪器和控制空气通常需要7～8 bar的稳定压力-；一般服务和工具用气为7～10 bar-。

（2）容积流量

容积流量是指空压机在额定工况下运转，单位时间内于排气口处测得并换算到第一级进气口前吸入空气的温度和压力下的空气体积。选型时需根据船舶主机的启动次数、气瓶容量、用气设备数量等综合计算所需流量。

（3）压缩机类型选择

• 活塞式空压机：适合高压应用（如启动空气），多级压缩，效率高，但气流压力脉动大、机械结构复杂。

• 螺杆式空压机：适合连续供气、中等压力场合，运行平稳、噪音较低。

• 商用船舶的主空压机通常选用容积式、往复活塞式、多级（通常两级）、水冷式机型。

（4）冷却方式

水冷式是船用空压机的主流选择，利用舷外水或淡水闭式冷却-。空冷式则适用于冷却基础设施有限的船舶。

（5）驱动方式

电动机驱动是常见选择，柴油机驱动则适用于应急或特殊工况。

（6）冗余配置

控制用空气由专用空压机供气时，至少应设置两台空压机，其中一台可为备用。启动空气系统通常也要求两台或以上空压机，且应布置在不同的舱室和区域。

1.3 选型注意事项

• 压缩机尺寸应能通过标准船用舱门，避免为安装而进行热工作业。

• 应考虑船上的空间限制、噪音水平、电力可用性及船员操作便利性。

• 选型应与船舶设备配置和运营工况相匹配。

• 应考虑船舶的耐盐雾腐蚀能力及海上极端温度变化适应性。

二、安装规范

2.1 安装位置要求

• 空压机应尽可能靠近用气点安装；当用气点较分散时，应安装于负载中心处以减少管道阻力和泄漏。

• 两台或以上的高压空压机应布置在不同的舱室和区域，确保任一舱室或区域失效时系统仍能工作。

• 工作场地应光线充足、环境安静。

2.2 基座与固定

• 辅机通常通过垫片或减震器安装在甲板或船体的基座上。

• 船用环境中的垫片材料应采用316L不锈钢。

• 基座底板低点应设置至少NPT 2英寸的排放连接。

• 应配备吊耳或系柱式吊装连接装置。

2.3 管路系统安装

材料要求：

• 传送控制信号的控制空气管一般应为铜合金。

• 焊接连接的管路应采用银焊料-。

布置原则：

• 控制空气管系应尽可能短，以最大限度减少信号传递时间滞后。

• 管路应良好固定以防止有害振动，管子与管卡之间应加铅皮或采取其他保护措施。

• 空气管弯曲≤90°时，弯曲半径应不小于管子外径的2倍；≤180°时应不小于4倍。

• 控制系统和安全系统的管路应尽可能分开布置。

连接与试验：

• 管路安装完毕后应经压缩空气吹净，必要时应进行气密试验。

• 空气压缩机或空气管路上应设置油水分离设备，并在压缩空气管路上安装放泄装置。

2.4 冷却系统安装

冷却水管系或循环系统的冷却水泵应连接不少于两个舷外的吸口，吸口应尽可能分布于两舷，且按高低位布置。

2.5 安全装置

• 空压机每级压缩后应设有安全阀，最后级安全阀的开启压力应不大于额定排气压力的1.1倍。

• 压缩空气系统的任何部件，以及因空气压力部件泄漏而可能造成超压危险的空气压缩机，均应设置防止超压的设施。

• 整个系统应设置适当的压力释放装置-。

三、故障排除

3.1 常见故障类型

船用空压机运行中常见的故障包括：气阀漏气、活塞环更换频率高、气缸内径磨损、连杆下头部轴承磨损、各级出现超压等。

3.2 打气慢故障诊断

打气慢是船用空压机最常见的故障之一，其根本原因可归纳为：进气不足 → 压缩泄漏 → 排气阻力大 → 机械效率低。

（1）进气系统问题（最常见）

• 空气滤清器堵塞：滤芯脏污、油泥堵塞导致进气量严重不足。

• 进气门关闭不严：压缩时气体倒流回进气端。

快速判断：拆下空滤后打气速度变快 → 进气堵塞。

（2）气阀与密封泄漏

• 排气阀片磨损、断裂或密封不严，高压气体倒灌回气缸。

• 高低压腔窜气，压缩效率大幅下降。

• 活塞环磨损、断裂或缸套拉伤，压缩行程漏气。

快速判断：缸头烫手、声音发闷 → 阀片漏气；压力上不去但机器很响 → 活塞环窜气。

（3）后冷却器与管路问题

• 后冷却器堵塞、内部结垢，排气阻力大。

• 排气管路堵塞、积油或弯折，背压过高。

• 出口管路止回阀密封失效，气瓶内高压空气倒灌回气缸。

快速判断：气瓶压力掉得快 → 系统漏气。

（4）润滑与机械故障

• 润滑油型号错误或变质-。

• 运动部件磨损（曲轴、连杆、轴承）。

• 电机电压低、皮带打滑、离合器打滑导致转速不足。

（5）压力控制与负载问题

• 压力开关/调节器故障，加载频繁或卸载不正常。

3.3 排气温度高故障

• 可能原因：气阀或阀座问题、冷却水量不足。

• 冷却器胶合垫老化导致冷却效果下降。

3.4 振动故障

• 可能由基频激励引起系统共振。

• 可能由气阀组件磨损或基础结构问题引起。

3.5 维护要点

• 严格按说明书要求更换滑油，频繁检查油质，发现异常立即更换。

• 滑油型号不可加错，如加错应立即彻底清洗系统并吹通注油细管。

• 高压阀和低压阀应定期保养维护-。

• 大修后磨合必须正确：先减载空车运转，频繁检查活塞磨损情况。

• 更换新缸套和活塞时，磨合初期应调整针阀加大注油量。

• 运转中应密切观察水温、打气速度、压力和排气温度等参数。

四、技术标准

4.1 国家标准（GB）

4.2 中国船级社（CCS）规范

CCS发布了《空气压缩机》产品检验指南（Guideline No. M-05），适用于主辅机起动及其他用途（如控制、杂用）的船用空气压缩机的型式认可及检验。

主要技术要求包括：

• 适用机型：活塞式空气压缩机及螺杆式空气压缩机

• 规范性引用文件：CCS《钢质海船入级规范》、CCS《材料与焊接规范》、ISO 5388《固定式空气压缩机 安全规则和实用规范》

• 需提交审批的图纸资料：产品主要性能规格表、总装配图、主要零部件图、油气分离器、冷却系统/润滑系统原理图、安全阀流量计算书等

4.3 国际规范与标准

• IMO MSC.327(90)：对空气质量有相关要求

• ISO 8573-1：压缩空气质量标准

• ISO 5388：固定式空气压缩机安全规则和实用规范

• SOLAS公约：对启动空气瓶的重复启动能力有明确要求

• 各船级社规范：ABS、LR、CCS、BV、DNV等均有相应认证要求

4.4 关键技术要求

• 标准吸气状态：吸入温度20°C，压力为标准大气压（0.101MPa），相对湿度为0，冷却水进口温度15°C

• 空压机振动强度应符合制造商采用的认可标准

• 安全阀开启压力：最后级不大于额定排气压力的1.1倍

• 气动设备应能在动力气源偏离额定值的±20%时正常工作