油氣分離器的設計 噴油螺桿壓縮機中，在壓縮氣體的同時，大量的油被噴入壓縮機的齒間容積。這些油和被壓縮氣體形成的油氣混合物，在經歷相同的壓縮過程后，被排到機組的油氣分離器中。油氣分離器是噴油螺桿壓縮機機組系統中的主要設備之一。為了降低機組排氣中的含油量和循環使用機組中的潤滑油，必須利用油氣分離器把潤滑油有效地從氣體中分離出來。一、油氣分離原理與方法 1. 油氣混合物特性 在由被壓縮氣體和潤滑油形成的油氣混合物中，潤滑油以氣相和液相兩種形式存在。處于氣相的潤滑油是由液相的潤滑油蒸發所產生的，其數量的多少除取決于油氣混合物的溫度和壓力外，還與潤滑油的飽和蒸氣壓有關。油氣混合物的溫度和壓力愈高，則氣相的油愈多；飽和蒸氣壓愈低，則氣相的油愈少。氣相油的特性與其他氣體類似，無法用機械方法予以分離，只能用化學方法去清除。在一般的運行工況下，油氣混合物中處于氣相的潤滑油很少。一是因為在通常的排氣溫度下，混合物中潤滑油蒸氣的分壓力很低；二是由于潤滑油在從噴入到分離的時間很短，沒有足夠的時間達到氣相和液相間的平衡狀態。處于液相的潤滑油占了所有被噴入油中的絕大部分，但這種液相油滴的尺寸范圍分布很廣。大部分油滴直徑通常處在1～50μm，少部分的油滴可小至與氣體分子具有同樣的數量級，僅有0.01μm。顯然，大油滴和小油滴的性質會有較大的差異。在重力作用下，只要油氣混合物的流速不是太快，大的油滴最終都會落到油氣分離器的底部。油滴直徑越小，其下落的時間就越長。對于直徑很小的潤滑油微粒，卻可以長時間懸浮在空氣中，無法在自身重力的作用下，從氣體中被分離出來。油氣分離器的作用，就是盡可能地把這部分油滴分離出來。 2. 油氣分離方法 按分離機理的不同，噴油螺桿壓縮機機組中采用兩種不同的油氣分離方法。一種稱為機械法，即碰撞法或旋風分離法，它是依靠油滴自身重力以及離心力的作用，從氣體中分離直徑較大的油滴。實際測試表明，對于直徑大于1μm的油滴，都可采用機械法被有效地分離出來。另一種為親和聚結法，通過特殊材料制成的元件（一般稱為油細分離器或分離器芯），使直徑在1μm以下的油滴先聚結為直徑較大的油滴，然后再分離出來。 現在噴油螺桿壓縮機機組中一般都同時采用這兩種不同的油氣分離方法，即用機械法作為粗分離，而用親和聚結法作為精分離。早期的機械法一般采用碰撞法，即在油氣混合物的流動方向上設置某種障礙物，當油氣混合物與障礙物碰撞后，混合物中的油滴就會聚集在障礙物的表面，并在重力的作用下，落到分離器的底部。采用碰撞法時，油氣混合物撞擊障礙物的速度有一定的范圍，其最佳值與氣體和潤滑油的密度有關。一般來說，最佳撞擊速度為3m /s左右。 現代的機組中一般采用旋風分離法或兩種方法結合來進行粗分離。這種方法是在油氣分離器中設置旋風通道，當油氣混合物進入油氣分離器后，首先通過旋風通道，大的油滴將會在離心力的作用下被甩到壁上，然后在重力的作用下，落到分離器的底部。當油氣混合物通過機械法進行分離后，其中約99.7%的油會被分離出來，且此時的油滴直徑多在1μm以下，無法再用機械法進行分離。 親和聚結法主要用于分離直徑在1μm以下的油滴，由過濾和聚結兩個過程組成。這種分離方法所采用的元件（油細分離器），實際上是一種多孔過濾材料，當油氣混合物進入過濾元件之前，直徑大于元件材料孔徑的油滴，將在元件的表面被過濾出來。然后，利用過濾材料內部流道形狀和大小的改變，可使進入其內部的小直徑油滴在慣性力等的作用下，在材料的纖維上聚結成為大直徑油滴，并被過濾出來。目前，油細分離器普遍采用專門為此用途開發的超細玻璃纖維等材料，取得了除油效果佳、壽命長、壓降小的效果。專業廠家生產的油細分離器已經可使氣體中的含油量降到1～2ppm。 二、油氣分離器設計 1、油氣分離器的結構形式與特點在噴油螺桿壓縮機中，機組排氣中所含的潤滑油就是油的消耗，所以油氣分離器都采用機械法和親和聚結法的組合形式，即采用兩級分離，以降低潤滑油的消耗量。

一般來說，油氣分離器一共有三種結構形式，

一是早期油氣分離器大多采用的形式。油氣混合物從壓縮機進入油氣分離器后，首先撞擊分離器中設置的擋板壁面，利用機械碰撞法進行一次分離，然后油氣混合物以較低的速度進入油細分離器進行二次分離。這兩種結構形式均是采用碰撞與旋風分離相結合來進行一次分離的。油氣混合物從油細分離器下方沿切向進入，流經預設的旋風通道，利用旋轉所形成的離心力進行一次分離。這種結構形式的一次分離效果較之單純的碰撞法有了提高，但仍然存在一些缺點：一是由于增加了旋風通道，油氣分離器的高度增加；二是油氣混合物直接掃過油面，降低了分離效果；三是由于旋風通道一般是焊接于油氣分離器中下部，使得對油氣分離器底部的清洗變得非常困難。圖3的結構形式是在油細分離器與油氣分離器壁之間設一圓筒，由分離器壁與圓筒間的空間作為旋風通道。油氣混合物從分離器上部沿切向進入，利用旋轉所形成的離心力進行一次分離。由于這種方式分離效果好，又避免了圖2結構中的缺點，因此得到越來越廣泛的應用。 經過油細分離器分離出來的潤滑油聚集在油細分離器的底部，需要通過回油管引出，排到壓縮機的吸氣口或處于較低壓力的齒間容積中。