【壓縮機網(wǎng)】1、引言
安瑞科（蚌埠）壓縮機有限公司前身為蚌埠壓縮機總廠，20世紀60年代引進蘇聯(lián)的VF-1.1/350型空氣壓縮機生產逾50多年，現(xiàn)已落后于現(xiàn)行技術規(guī)范，而同類技術參數(shù)的國產壓縮機均落后于國外產品。基于我國國防事業(yè)的飛速發(fā)展，依據(jù)空軍某部提出的高壓力、小型化、輕量化空氣壓縮機的要求，經(jīng)分析研究提出研發(fā)一種新型結構的空氣壓縮機，支持國防基礎裝備的需要。
2、項目來源與指標要求
空氣壓縮機的基本技術要求：
通過檢索發(fā)現(xiàn)與該要求相近的產品為德國某品牌18.1-11-5型空壓機。該型壓縮機主機為4列星型結構，皮帶傳動，曲軸轉速1320r/min，風冷5級壓縮，1、3、5級各1列，2、4級級差式一列，最終排氣壓力50MPa，公稱容積流量為0.55m3/min。技術差異：流量略低，相差22%；機組凈重470kg，超重70kg；外形尺寸1840mm×830mm×1515mm，長度與高度方向較大，同時由于使用場合的特殊性，自主開發(fā)更為重要。
3、項目研發(fā)思路與初步方案
經(jīng)查考文獻并結合所需的技術參數(shù)確定為研究方向：
?。?）吸氣壓力由于海拔范圍較寬，50MPa排氣壓力下，總壓縮比最小496海拔為零，最大835海拔4500m；由于總壓縮比較大，氣量較小，現(xiàn)有產品VF-1.1/350為4級壓縮，確定本案采用五級壓縮，平均壓縮比3.46~3.84；氣缸設計時，前級壓縮比應取大值，末級壓縮比相對要小，以適應海拔高度的變化對壓縮比的影響，保證在全海拔條件下滿足排壓50MPa。
?。?）壓縮級數(shù)超過5級，若壓縮機列數(shù)不大于4列，則需設計級差式結構，考慮到可靠性與快速維護性，新開發(fā)機型列數(shù)大于5列，壓縮機列數(shù)偶數(shù)列最好，最終確定為6列，一級氣缸相對其他缸徑相差較大，可分為兩缸，同時參考低壓氣泵取高壓縮比，使高壓級壓縮比相對較小，適合海拔變化。
?。?）直聯(lián)驅動的6列5級壓縮機總長度需小于1050mm，剔除4極180L電機總長度719.5mm，可設計的空間僅余460.5mm，對壓縮機基礎件結構設計難度較大。參考《容積式壓縮機技術手冊》，星形、核潛艇用3K-30A型高壓空壓機結構，經(jīng)過多次反復三維模擬與驗證，從而確定了單重列6星型主副連桿結構的型式。壓縮機機身與B35電機的法蘭盤直接聯(lián)接，曲軸與電機軸伸采用剛性直聯(lián)，設計主副連桿結構替代6條連桿，保證電機、壓縮機、風扇整合軸系凈長度尺寸970mm。
（5）壓縮機材料盡可能選用鋁合金材料，確定機身、分離器、框架等全部采用鋁材，電機按鋁殼材料選用，電機重約123kg。確定研發(fā)樣機的主要技術參數(shù)見表2。
4、項目實施與技術說明
上述研究方向與技術參數(shù)確定后，安瑞科壓縮機有限公司組織研發(fā)團隊通過近一年的設計、制造、組裝與測試，成功研發(fā)出50MPa星型空氣壓縮機（圖1）的樣機。
50MPa星型空氣壓縮機主體技術采用六星型運動機構（圖2），壓縮機曲柄連桿機構是參照蘇聯(lián)七星型壓縮機結構形式，6列氣缸均布于機身圓周表面，連桿為主副連桿結構，使各氣缸中心線位于同一平面內，活塞力與往復慣性力均通過連桿集中于同一連桿盤，在中心連桿盤先進行綜合抵消大部分，剩余部分再傳遞給曲軸，區(qū)別于其他多列多條連桿，作用于曲軸不同平面上的復雜受力條件。
六星型結構的動力平衡分析計算：對于單排六列星型壓縮機，氣缸夾角為60°，各列的往復運動質量均相等，各列往復慣性力如表3所示。
將各列慣性力合成得：
?。ㄗ云胶猓?/div>
分析得出下列結論：一階慣性力的合力為定值3msrω2，且始終處于曲柄方向向外，因此可以在曲軸曲柄相反方向裝設平衡重進行平衡；二階往復慣性力的合力為0，結構滿足自平衡；旋轉慣性力也可用平衡重平衡；同時由壓縮機采用主副連桿結構，各列連桿、氣缸均在一個中心平面內，所以不存在往復慣性力矩和旋轉慣性力矩。六星型主副連桿結構的高平衡性能使得壓縮機在高速運轉時也無需基礎安裝。經(jīng)樣機試車驗證，機組實測振動值＜10.0mm/s，優(yōu)于壓縮機標準限定值45.0mm/s。
主副連桿結構在對曲軸的平衡重設計計算時，是通過迭代公式計算及SolidWorks 的三維模擬仿真分析（圖3），并結合了動平衡機的驗證，確定出準確的平衡精度。
主副連桿的結構設計。本案的六星型壓縮機連桿采用了一主五副的組合式結構（圖4），其結構尺寸確定后，就需考慮加工、組裝與維護等方面的可操作性、可維護性與低成本。經(jīng)過三維模擬、受力分析、加工工藝驗證最終采用了主連桿桿體分體式，主連桿桿體與主連桿盤通過雙銷固定，傳遞動力；副連桿與主連桿盤采用單銷聯(lián)接，可以自由擺動；除主連桿固定銷外，其余連桿銷孔內裝有滾針軸承；所有銷孔尺寸統(tǒng)一，聯(lián)接后采用擋圈限位，整個連桿組件沒有一個螺紋連接；該組合式主副連桿結構簡單，互換性強，安全性能高。
在小型化設計方面，首先確定了壓縮機轉速采用4極電機直驅，壓縮機曲軸轉速為1465r/min，行程按60mm，活塞平均速度僅2.93m/s，保證氣閥工作可靠性；連桿大小頭中心距175mm，連桿比為0.17，使活塞或導向活塞對氣缸壁的側壓力較??；主機水平布置的氣缸分別為1級和2級，使連桿直接驅動活塞，沒有導向活塞，使壓縮機寬度方向尺寸最小，滿足800mm的要求；上下方向的3、4、5級均有導向活塞，既保證高壓活塞密封的可靠性，又不影響機組總體高度尺寸。電機軸插入機身內與曲軸剛性直聯(lián)，驅動端沒有軸承支撐，曲軸僅在風扇端有一個軸承支撐，加上電機2個軸承，整個軸系為3點支撐；軸系同時利用了電動機轉子與風扇的轉動慣量替代了飛輪，使得整個軸系長度最短，保證機組總長度的限制條件。海拔高度0~4500m寬范圍的設計方案。壓縮機熱力計算時按平原常壓（1.013bar(A)）吸氣時前級壓縮比取較大值，如一級壓縮比大于4，末級壓縮比小于3，從而保證在高海拔（4500m@0.59bar(A)）低吸氣壓力時，最終排壓50 MPa時末級壓比低于4.2，排氣溫度＜200℃，滿足高海拔下的排氣壓力指標。壓縮配用電機按高原條件取降容系數(shù)0.77，取功率22kW，留有充分功率富裕度。
高海拔排量核算：大氣壓力為0.59bar （A），相對濕度≤95%@30℃（按最大負荷假設），空氣含水量為43748.566×10的6次冪 ，實現(xiàn)產出的高壓50MPa的氣量為Q'=0.7×（0.59/1.013）×（1-0.0437）=0.39m3/min。
壓縮機的輕量化設計。本項目的大量應用了鋁合金材料，對機組總質量指標加以控制，機身、活塞、低壓級氣液分離器等采用了ZL108、ZL401、2A12、7075等鋁材，根據(jù)耐磨與防腐的要求進行表面陽極化處理；框架、管夾、箱體蓋板等采用6061、1060等鋁合金型材；風扇葉輪采用鋁合金，電動機采用鋁殼型較鑄鐵電機輕120kg，電氣控制箱采用不銹鋼板壓制，使得整體機組重量滿足≤400kg的要求。未來可針對1～3級銅換熱管進行鋁管替換、低壓氣缸蓋采用鑄鋁、高壓空冷器氣腔采用彎管焊接等優(yōu)化設計，還能進一步降低機組總質量。
50MPa星型空氣壓縮機的主要工藝流程（圖5）。在機組上方集成一個空濾器，箱體外的空氣過濾后通過金屬軟管分別進入2個1級氣缸，1級氣缸與氣泵設計相同，氣閥采用閥板式，閥損小、效率高。由于2個氣缸缸徑小，冷卻效果極好，即使壓縮比大于4，實際排氣溫度仍小于100℃，1級氣缸同時回收各級氣缸泄漏進機身內的油氣，達到潤滑氣缸與防止油氣污染機組的目的。4級與5級氣缸是向下結構，與鉛垂面相差約30°，活塞采用柱塞式結構，缸套采用GCr15材料，較耐磨；5級氣閥采用極小的單進、單排結構，直徑僅16mm，經(jīng)驗證工作可靠?？諝饨?jīng)5次壓縮、5級冷卻、級間分離、未級除油過濾后輸出高壓空氣；選用高壓電磁閥作為自動閥，通過PLC控制實現(xiàn)定期排污和自動停機時放空卸荷。
50MPa星型空氣壓縮機的冷卻系統(tǒng)設計。本機要求為全風冷設計，需通過風扇進行強制冷卻，原設計方案有2種方式，一種是電機風扇換成大的葉輪，在葉輪前布置空冷器，由葉輪吸風先冷卻空冷器，再對電機表面冷卻，最后對壓縮機氣缸表面進行冷卻；另一種是在壓縮機曲軸的外伸軸安裝風扇葉輪，在氣缸之間布置冷卻盤管，風扇吸風同時對盤管和氣缸進行冷卻，電機由自身風扇冷卻。這2種方式經(jīng)對比，在要求極小尺寸的前提下，只有后一種方式更加有利。設計中選用了風量較大、噪聲低、質量輕的鋁合金葉輪，保證機組具有完備的冷卻效果。壓縮機機身由鋁合金鑄造而成，在油池表面鑄有散熱筋，潤滑油直接通過機身散熱；各級氣缸、導向缸、缸蓋表面均設計有散熱筋加強散熱；除4級與5級氣缸之間為機身，其他各氣缸之間均布置冷卻盤管，提高風扇迎風面的利用率；1~3級冷卻均采用紫銅盤管作為冷卻器，4級與5級高壓冷卻器采用304不銹鋼翅片管焊接而成，安全性高、冷卻效果極好，空氣冷卻后僅高于環(huán)境溫度3~5℃。
50MPa星型空氣壓縮機的潤滑系統(tǒng)設計。由于六星壓縮機油池較低，為滿足潤滑可靠，在機身油池內部安裝有齒輪泵，齒輪泵通過曲軸軸伸上的皮帶輪驅動泵油，潤滑油經(jīng)調壓、過濾分別向曲軸連桿機械、3級導向缸、4級缸套、5級缸套供油潤滑與冷卻，每個供油點均設有可調節(jié)油量的節(jié)流閥，可控制單點出油量；2級氣缸與1級氣缸通過飛濺潤滑。潤滑油泵安裝于油池內，避免了噪聲與外漏。
50MPa星型空氣壓縮機的電氣系統(tǒng)設計。電機功率較小，同時啟停時系統(tǒng)可自動放空，載荷較小，主回路（電機功率22kW） 設計為直接啟動方式，熱繼電器保護；控制回路采用PLC程序控制，壓力變送器和溫度傳感器檢測控制模式，進行實時保護；采用觸摸屏顯示的人機操作界面，具有實時顯示運行參數(shù)、故障提示、參數(shù)修改等功能。采用寬工作溫度（-40~60℃）型的PLC和觸摸屏一體機（PLC+HMI+I/O+通訊），結構緊湊小巧，擴展能力強，模擬量輸入回路具有隔離特性；控制箱內采用電伴熱帶加熱方式，壓縮機主機油池采用電加熱，機身外部設有空間加熱器，用以滿足-40℃的環(huán)境溫度存儲與啟動加熱要求。
機組供電為三相四線制，AC380V /50Hz，供電總功率22kW。主回路采用AC380V，主回路的控制回路及電磁閥控制回路采用AC220V，其余控制回路及檢測回路采用DC24V。
控制系統(tǒng)可以滿足“一鍵啟停”的要求，PLC和觸摸屏（圖6）均采用HORHER編程組態(tài)軟件Cscape9.20CN，軟件功能強大，具有64位浮點數(shù)運算，高級數(shù)學運算，多路PID自整定和字符串操作；擴展內存最大可達32G，可存儲程序、歷史數(shù)據(jù)記錄、屏幕截圖等，實現(xiàn)無紙記錄功能。根據(jù)壓縮機特性與控制邏輯，編制特定程序對壓縮機電磁閥、電加熱、電機、運行參數(shù)進行監(jiān)控，保證機組的可靠運行，簡化操作人員的技能要求?？刂圃戎糜蠧AN總線端口，RS232/RS485串口，USB端口，以太網(wǎng)端口，支持遠程聯(lián)網(wǎng)訪問和維護；同時支持多種通訊協(xié)議：Modbus/CANooen /ProfiBUS/Ethercan等。
50MPa星型空氣壓縮機各項指標（除電機為工廠試驗的鑄鐵電機，重量不作考核），壓力、流量、溫度、功率、噪聲等通過第三方權威機構的檢測，技術參數(shù)完全合格，并通過行業(yè)專家委員會的新產品鑒定。
2017年通過50MPa星型空氣壓縮機的成功研制，又引申設計出撬裝式移動式氣源站系統(tǒng)，采用系統(tǒng)設計理念，突破單一的壓縮機設計思維，把干燥器、氣瓶組、儀表操作板等設備高度集成撬裝一體化、實現(xiàn)全自動聯(lián)鎖控制，目前已實現(xiàn)了市場應用。
參考資料
[1] 郁永章.容積式壓縮機技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000：10.
[2] 李登科貴著.李維臨整晤.航空發(fā)動機動力學[M].北京：科學技術出版社，1952：2.
安瑞科（蚌埠）壓縮機有限公司前身為蚌埠壓縮機總廠，20世紀60年代引進蘇聯(lián)的VF-1.1/350型空氣壓縮機生產逾50多年，現(xiàn)已落后于現(xiàn)行技術規(guī)范，而同類技術參數(shù)的國產壓縮機均落后于國外產品。基于我國國防事業(yè)的飛速發(fā)展，依據(jù)空軍某部提出的高壓力、小型化、輕量化空氣壓縮機的要求，經(jīng)分析研究提出研發(fā)一種新型結構的空氣壓縮機，支持國防基礎裝備的需要。
2、項目來源與指標要求
空氣壓縮機的基本技術要求：
通過檢索發(fā)現(xiàn)與該要求相近的產品為德國某品牌18.1-11-5型空壓機。該型壓縮機主機為4列星型結構，皮帶傳動，曲軸轉速1320r/min，風冷5級壓縮，1、3、5級各1列，2、4級級差式一列，最終排氣壓力50MPa，公稱容積流量為0.55m3/min。技術差異：流量略低，相差22%；機組凈重470kg，超重70kg；外形尺寸1840mm×830mm×1515mm，長度與高度方向較大，同時由于使用場合的特殊性，自主開發(fā)更為重要。
3、項目研發(fā)思路與初步方案
經(jīng)查考文獻并結合所需的技術參數(shù)確定為研究方向：
?。?）吸氣壓力由于海拔范圍較寬，50MPa排氣壓力下，總壓縮比最小496海拔為零，最大835海拔4500m；由于總壓縮比較大，氣量較小，現(xiàn)有產品VF-1.1/350為4級壓縮，確定本案采用五級壓縮，平均壓縮比3.46~3.84；氣缸設計時，前級壓縮比應取大值，末級壓縮比相對要小，以適應海拔高度的變化對壓縮比的影響，保證在全海拔條件下滿足排壓50MPa。
?。?）壓縮級數(shù)超過5級，若壓縮機列數(shù)不大于4列，則需設計級差式結構，考慮到可靠性與快速維護性，新開發(fā)機型列數(shù)大于5列，壓縮機列數(shù)偶數(shù)列最好，最終確定為6列，一級氣缸相對其他缸徑相差較大，可分為兩缸，同時參考低壓氣泵取高壓縮比，使高壓級壓縮比相對較小，適合海拔變化。
?。?）直聯(lián)驅動的6列5級壓縮機總長度需小于1050mm，剔除4極180L電機總長度719.5mm，可設計的空間僅余460.5mm，對壓縮機基礎件結構設計難度較大。參考《容積式壓縮機技術手冊》，星形、核潛艇用3K-30A型高壓空壓機結構，經(jīng)過多次反復三維模擬與驗證，從而確定了單重列6星型主副連桿結構的型式。壓縮機機身與B35電機的法蘭盤直接聯(lián)接，曲軸與電機軸伸采用剛性直聯(lián)，設計主副連桿結構替代6條連桿，保證電機、壓縮機、風扇整合軸系凈長度尺寸970mm。
（5）壓縮機材料盡可能選用鋁合金材料，確定機身、分離器、框架等全部采用鋁材，電機按鋁殼材料選用，電機重約123kg。確定研發(fā)樣機的主要技術參數(shù)見表2。
4、項目實施與技術說明
上述研究方向與技術參數(shù)確定后，安瑞科壓縮機有限公司組織研發(fā)團隊通過近一年的設計、制造、組裝與測試，成功研發(fā)出50MPa星型空氣壓縮機（圖1）的樣機。
50MPa星型空氣壓縮機主體技術采用六星型運動機構（圖2），壓縮機曲柄連桿機構是參照蘇聯(lián)七星型壓縮機結構形式，6列氣缸均布于機身圓周表面，連桿為主副連桿結構，使各氣缸中心線位于同一平面內，活塞力與往復慣性力均通過連桿集中于同一連桿盤，在中心連桿盤先進行綜合抵消大部分，剩余部分再傳遞給曲軸，區(qū)別于其他多列多條連桿，作用于曲軸不同平面上的復雜受力條件。
六星型結構的動力平衡分析計算：對于單排六列星型壓縮機，氣缸夾角為60°，各列的往復運動質量均相等，各列往復慣性力如表3所示。
將各列慣性力合成得：
?。ㄗ云胶猓?/div>
分析得出下列結論：一階慣性力的合力為定值3msrω2，且始終處于曲柄方向向外，因此可以在曲軸曲柄相反方向裝設平衡重進行平衡；二階往復慣性力的合力為0，結構滿足自平衡；旋轉慣性力也可用平衡重平衡；同時由壓縮機采用主副連桿結構，各列連桿、氣缸均在一個中心平面內，所以不存在往復慣性力矩和旋轉慣性力矩。六星型主副連桿結構的高平衡性能使得壓縮機在高速運轉時也無需基礎安裝。經(jīng)樣機試車驗證，機組實測振動值＜10.0mm/s，優(yōu)于壓縮機標準限定值45.0mm/s。
主副連桿結構在對曲軸的平衡重設計計算時，是通過迭代公式計算及SolidWorks 的三維模擬仿真分析（圖3），并結合了動平衡機的驗證，確定出準確的平衡精度。
主副連桿的結構設計。本案的六星型壓縮機連桿采用了一主五副的組合式結構（圖4），其結構尺寸確定后，就需考慮加工、組裝與維護等方面的可操作性、可維護性與低成本。經(jīng)過三維模擬、受力分析、加工工藝驗證最終采用了主連桿桿體分體式，主連桿桿體與主連桿盤通過雙銷固定，傳遞動力；副連桿與主連桿盤采用單銷聯(lián)接，可以自由擺動；除主連桿固定銷外，其余連桿銷孔內裝有滾針軸承；所有銷孔尺寸統(tǒng)一，聯(lián)接后采用擋圈限位，整個連桿組件沒有一個螺紋連接；該組合式主副連桿結構簡單，互換性強，安全性能高。
在小型化設計方面，首先確定了壓縮機轉速采用4極電機直驅，壓縮機曲軸轉速為1465r/min，行程按60mm，活塞平均速度僅2.93m/s，保證氣閥工作可靠性；連桿大小頭中心距175mm，連桿比為0.17，使活塞或導向活塞對氣缸壁的側壓力較??；主機水平布置的氣缸分別為1級和2級，使連桿直接驅動活塞，沒有導向活塞，使壓縮機寬度方向尺寸最小，滿足800mm的要求；上下方向的3、4、5級均有導向活塞，既保證高壓活塞密封的可靠性，又不影響機組總體高度尺寸。電機軸插入機身內與曲軸剛性直聯(lián)，驅動端沒有軸承支撐，曲軸僅在風扇端有一個軸承支撐，加上電機2個軸承，整個軸系為3點支撐；軸系同時利用了電動機轉子與風扇的轉動慣量替代了飛輪，使得整個軸系長度最短，保證機組總長度的限制條件。海拔高度0~4500m寬范圍的設計方案。壓縮機熱力計算時按平原常壓（1.013bar(A)）吸氣時前級壓縮比取較大值，如一級壓縮比大于4，末級壓縮比小于3，從而保證在高海拔（4500m@0.59bar(A)）低吸氣壓力時，最終排壓50 MPa時末級壓比低于4.2，排氣溫度＜200℃，滿足高海拔下的排氣壓力指標。壓縮配用電機按高原條件取降容系數(shù)0.77，取功率22kW，留有充分功率富裕度。
高海拔排量核算：大氣壓力為0.59bar （A），相對濕度≤95%@30℃（按最大負荷假設），空氣含水量為43748.566×10的6次冪 ，實現(xiàn)產出的高壓50MPa的氣量為Q'=0.7×（0.59/1.013）×（1-0.0437）=0.39m3/min。
壓縮機的輕量化設計。本項目的大量應用了鋁合金材料，對機組總質量指標加以控制，機身、活塞、低壓級氣液分離器等采用了ZL108、ZL401、2A12、7075等鋁材，根據(jù)耐磨與防腐的要求進行表面陽極化處理；框架、管夾、箱體蓋板等采用6061、1060等鋁合金型材；風扇葉輪采用鋁合金，電動機采用鋁殼型較鑄鐵電機輕120kg，電氣控制箱采用不銹鋼板壓制，使得整體機組重量滿足≤400kg的要求。未來可針對1～3級銅換熱管進行鋁管替換、低壓氣缸蓋采用鑄鋁、高壓空冷器氣腔采用彎管焊接等優(yōu)化設計，還能進一步降低機組總質量。
50MPa星型空氣壓縮機的主要工藝流程（圖5）。在機組上方集成一個空濾器，箱體外的空氣過濾后通過金屬軟管分別進入2個1級氣缸，1級氣缸與氣泵設計相同，氣閥采用閥板式，閥損小、效率高。由于2個氣缸缸徑小，冷卻效果極好，即使壓縮比大于4，實際排氣溫度仍小于100℃，1級氣缸同時回收各級氣缸泄漏進機身內的油氣，達到潤滑氣缸與防止油氣污染機組的目的。4級與5級氣缸是向下結構，與鉛垂面相差約30°，活塞采用柱塞式結構，缸套采用GCr15材料，較耐磨；5級氣閥采用極小的單進、單排結構，直徑僅16mm，經(jīng)驗證工作可靠?？諝饨?jīng)5次壓縮、5級冷卻、級間分離、未級除油過濾后輸出高壓空氣；選用高壓電磁閥作為自動閥，通過PLC控制實現(xiàn)定期排污和自動停機時放空卸荷。
50MPa星型空氣壓縮機的冷卻系統(tǒng)設計。本機要求為全風冷設計，需通過風扇進行強制冷卻，原設計方案有2種方式，一種是電機風扇換成大的葉輪，在葉輪前布置空冷器，由葉輪吸風先冷卻空冷器，再對電機表面冷卻，最后對壓縮機氣缸表面進行冷卻；另一種是在壓縮機曲軸的外伸軸安裝風扇葉輪，在氣缸之間布置冷卻盤管，風扇吸風同時對盤管和氣缸進行冷卻，電機由自身風扇冷卻。這2種方式經(jīng)對比，在要求極小尺寸的前提下，只有后一種方式更加有利。設計中選用了風量較大、噪聲低、質量輕的鋁合金葉輪，保證機組具有完備的冷卻效果。壓縮機機身由鋁合金鑄造而成，在油池表面鑄有散熱筋，潤滑油直接通過機身散熱；各級氣缸、導向缸、缸蓋表面均設計有散熱筋加強散熱；除4級與5級氣缸之間為機身，其他各氣缸之間均布置冷卻盤管，提高風扇迎風面的利用率；1~3級冷卻均采用紫銅盤管作為冷卻器，4級與5級高壓冷卻器采用304不銹鋼翅片管焊接而成，安全性高、冷卻效果極好，空氣冷卻后僅高于環(huán)境溫度3~5℃。
50MPa星型空氣壓縮機的潤滑系統(tǒng)設計。由于六星壓縮機油池較低，為滿足潤滑可靠，在機身油池內部安裝有齒輪泵，齒輪泵通過曲軸軸伸上的皮帶輪驅動泵油，潤滑油經(jīng)調壓、過濾分別向曲軸連桿機械、3級導向缸、4級缸套、5級缸套供油潤滑與冷卻，每個供油點均設有可調節(jié)油量的節(jié)流閥，可控制單點出油量；2級氣缸與1級氣缸通過飛濺潤滑。潤滑油泵安裝于油池內，避免了噪聲與外漏。
50MPa星型空氣壓縮機的電氣系統(tǒng)設計。電機功率較小，同時啟停時系統(tǒng)可自動放空，載荷較小，主回路（電機功率22kW） 設計為直接啟動方式，熱繼電器保護；控制回路采用PLC程序控制，壓力變送器和溫度傳感器檢測控制模式，進行實時保護；采用觸摸屏顯示的人機操作界面，具有實時顯示運行參數(shù)、故障提示、參數(shù)修改等功能。采用寬工作溫度（-40~60℃）型的PLC和觸摸屏一體機（PLC+HMI+I/O+通訊），結構緊湊小巧，擴展能力強，模擬量輸入回路具有隔離特性；控制箱內采用電伴熱帶加熱方式，壓縮機主機油池采用電加熱，機身外部設有空間加熱器，用以滿足-40℃的環(huán)境溫度存儲與啟動加熱要求。
機組供電為三相四線制，AC380V /50Hz，供電總功率22kW。主回路采用AC380V，主回路的控制回路及電磁閥控制回路采用AC220V，其余控制回路及檢測回路采用DC24V。
控制系統(tǒng)可以滿足“一鍵啟停”的要求，PLC和觸摸屏（圖6）均采用HORHER編程組態(tài)軟件Cscape9.20CN，軟件功能強大，具有64位浮點數(shù)運算，高級數(shù)學運算，多路PID自整定和字符串操作；擴展內存最大可達32G，可存儲程序、歷史數(shù)據(jù)記錄、屏幕截圖等，實現(xiàn)無紙記錄功能。根據(jù)壓縮機特性與控制邏輯，編制特定程序對壓縮機電磁閥、電加熱、電機、運行參數(shù)進行監(jiān)控，保證機組的可靠運行，簡化操作人員的技能要求?？刂圃戎糜蠧AN總線端口，RS232/RS485串口，USB端口，以太網(wǎng)端口，支持遠程聯(lián)網(wǎng)訪問和維護；同時支持多種通訊協(xié)議：Modbus/CANooen /ProfiBUS/Ethercan等。
50MPa星型空氣壓縮機各項指標（除電機為工廠試驗的鑄鐵電機，重量不作考核），壓力、流量、溫度、功率、噪聲等通過第三方權威機構的檢測，技術參數(shù)完全合格，并通過行業(yè)專家委員會的新產品鑒定。
2017年通過50MPa星型空氣壓縮機的成功研制，又引申設計出撬裝式移動式氣源站系統(tǒng)，采用系統(tǒng)設計理念，突破單一的壓縮機設計思維，把干燥器、氣瓶組、儀表操作板等設備高度集成撬裝一體化、實現(xiàn)全自動聯(lián)鎖控制，目前已實現(xiàn)了市場應用。
參考資料
[1] 郁永章.容積式壓縮機技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000：10.
[2] 李登科貴著.李維臨整晤.航空發(fā)動機動力學[M].北京：科學技術出版社，1952：2.
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