一、高压充瓶用氧压机的更新换代

1、第一代充瓶氧压机

我国从上世纪五十年代中期起，杭氧率先自行设计并生产小型空分设备以来，也相应的对小空分配套所必须具备的三机（即空压机、膨胀机、氧压机）进行研制开发。笫一代的充瓶氧压机，为仿型设计的0328产品，结构型式为立式、三列、三级、单作用式。每个级的活塞密封元件均为皮碗结构，均使用软纤维材料“反白”（或称红钢纸）压制成形的，气缸内滴注含有少量甘油的蒸馏水进行润滑并降温。这段时间，从1956年～1965年以0328产品为代表的是笫一代充瓶氧压机（或称之谓反白皮碗时代产品）。这一时代的产品，优点是机型结构简单，安装、操作、维修方便；价格低廉。但这一代产品最致命的缺陷是反白皮碗寿命极低，三级皮碗的平均工作寿命不超过15天；最佳的蒸馏水注入量控制比较困难，太多时上填料函（铬革制作的密封环）严重漏水，并渗进曲轴箱导致润滑油失效，并会在气缸内产生水击现象；注入量过少时容易出现高压缸缺水产生高温的危险。同时该机型相关摩擦件的材质，不耐蚀、不耐温，在压力氧条件下容易着火，安全隐患大，常常发生烧缸爆炸事故。

2、第二代充瓶氧压机

笫二代充瓶氧压机，是在1966年～1980年期间，这一代的代表性产品是杭氧的0328M与0328N。这一阶段杭氧对0328产品的密封元件材质和整机零部件结构（包括运动机构）进行了全面的改型设计。诸如：反白皮碗及铬革密封环更改为不同牌号的填充聚四氟乙烯；密封环斜面密封改R球面密封；活塞浮动式改固定式结构；曲轴箱整体式改剖分式结构；中

间体单室改双室结构；气阀环状阀片改网状无导向阀片结构等等。笫二代充瓶氧压机产品（或称之谓四氟皮碗时代产品），延伸了笫一代产品机型结构简单、价格便宜的优点，但仍然存在易损件寿命短（高压级不超过1200h）满足不了用户要求等缺陷。应该说，杭氧是国内最先开发充瓶氧压机产品技术的企业，在计划经济年代，各企业之间都进行着无偿的技术交流和产品资料转让，所以笫一代和笫二代的产品中的0328、0328M、0328N，尽管杭氧于1980年以后就不再生产这些产品了，而国内仍有一些厂家还在生产并销售这类产品。1980年杭氧对笫二代产品进行质量整顿时，由于0328M产品机组振动大、功耗大、易损件寿命短，被正式列入为淘汰产品，并对0328N进行了全面的质量改进后定型为0345A产品，并大批量的投向市场并一直延续生产到现在。从产品技术来说，0345A也仍然划属笫二代充瓶氧压机，同样接受行业产品标准JB/T2902《水润滑往复活塞高压氧气压缩机技术条件》的质量监控。

目前国内市场上对于产品技术更新换代的进度十分缓慢，至今还有笫一代的产品在一些用户服役使用。据2005年“深冷技术”的刊文讯息，河南东联机械制造有限公司和河南中原特殊钢有限公司各有4台这类产品还在使用，近来也有些用户向我们电话咨询：‘红钢纸皮碗零件哪里有售？红钢纸的材料标准是什么？’等问题，这说明一些用户设备技术的应用水平还处在相当落后的状况。

3、第三代充瓶氧压机

1983年GB/T3863《工业用氧》标准颁发实施之后，气体市场对工业用氧品质的要求更高了。标准规定：瓶装的气态氧一等品不得含有游离水；合格品的游离水≤100ml/瓶。工业用氧气体品质的提高，笫一、二代水润滑充瓶氧压机产品的应用受到了冲击，尽管产品结构上设置有气水分离器，但在高压工况下游离态水液体很难分离干净并完全吹除，而且供充瓶用的气态氧相对湿度为100％状态。混什在气氧中的游离水充瓶时将带进气瓶，钢瓶长期累计积水，内壁表面产生腐蚀，钢瓶使用寿命缩短，如果在北方的冬天使用，钢瓶的积水还会冻结气瓶阀门影响操作。为了适应市场的需求，1983年杭氧开发设计无油无水润滑充瓶用氧压机，1984年底试制成功并投入市场运用。从1984年起杭氧在国内首创了笫三代充瓶氧压机产品。代表性产品即为杭氧的0343A产品（专利号为：ZL2004-3-0105851.X），结构型式为立式、两列、五级压缩、气缸无油无水润滑。为了适应出口的要求，产品的充瓶压力提高到16.5MPa，与国外标准规定的灌充压力相接轨；同时产品气量也增大到180m³/h，覆盖空分配套需求的范围更大了。上世纪80年代后期起杭氧开发的11081B笫四型新“150”小型空分设备大多配套选用0343A充瓶氧压机，成套设备的能耗由老设备的1.1下降到0.87Kw.h/m³.O₂以下。满足了标准的要求，得到 了广大用户的认可，目前市场有约450台左右。笫三代充瓶氧压机产品（或称之谓无油无水充瓶时代产品），市场的覆盖时间为1984年起直至现在。产品技术接受JB/T9075《无润滑往复活塞式高压氧气压缩机技术条件》的质控。从0343A产品投入市场运用20多年以来的情况看，该机型具备压缩氧气无油、无水、干燥、氧气品质优良以及机组外型美观、控制装置先进等优点，但机型还存在一些不足之处。诸如：（1）由于本机型结构是引用国外产品技术的，制造难度大、装配要求高。（2）机型为两列级差式的结构型式，两列的往复质量相差较大，使得两列的一阶与二阶往复惯性力在机体内部无法相互抵消，动力平衡性稍差，造成机组振动大并直接影响到运动件的磨损速度。（3）机组结构复杂，部件装配精度要求高。用户往往因为安装、操作和维修不能全面达标的情况下，产品运转故障率增多。（4）单一品种的参数，满足不了相当范围内空分设备匹配时优化组合选型的要求。（5）用户较普遍反映的运行缺陷是：四、五级排温偏高；五级活塞环寿命不够稳定；套管式冷却器水垢严重清洗困难; 接四级缸底部平衡腔的平衡罐清洁度难保持，容易成为安全隐患。

4、第四代充瓶氧压机

随着空分设备品种、参数、流程的多样化发展，市场对充瓶氧压机也相应要求实现多品种、多参数、结构优化的产品出台。2005年之后，杭氧相应推出了笫四代充瓶氧压机产品（或称之谓优化结构系列化产品时代）。笫四代充瓶氧压机系列产品的代表性产品是杭氧开发的Y308（ZW-6/165型）（实用新型专利号为：ZL2005-2-0101631.9）；Y308A(ZW-6/165型);Y310A（ZW-3.3/165型）等常压式充瓶氧压机和Y304（ZW-0.3/8-150型）增压式充瓶氧压机。笫四代产品克服了笫三代产品存在的问题与缺陷，针对市场的需求对产品规格参数进行扩展的同时，在高效、低能耗、低成本及安全性、可靠性、通用性等方面，力求实施最优化的设计。上述的三种常压式充瓶氧压机产品，均为立式、三列、五级压缩、气缸无油无水润滑型式；增压式充瓶氧压机产品，为立式、三列、三级压缩、单作用、气缸无油无水润滑型式。

相比于笫三代产品，笫四代充瓶氧压机产品的优越性体现在：

1、常压式充瓶氧压机产品的气量参数，分别有200m³/h、240m³/h和360m³/h三档规格品种，更能满足空分增产和设备扩容的需求，颇受用户青睐.

2、机型结构型式上选用立式、三列，曲柄错角互为120°，结构设计上力求三列往复质量相接近，使得机器运转时一阶与二阶往复惯性力可以在机体内部获得平衡。这样机体振动小，运转平稳，易损件寿命大大提高。

3、由于各列结构设计中，优化压缩级的合理配置，使得各列气缸密封器的最大工作压力差降低了（△P_max≈2.0MPa），而笫三代产品密封器的最大工作压差值达△P_max≈6.2MPa。这样，笫四代产品的各列密封器可以设计为通用件；组件的结构尺寸大大缩小；低压下密封元件寿命长；同时气缸密封器长期处在低压力氧气的工作条件下，安全隐患大大减少了。

4、采用蛇形盘管组合式气体冷却器，结构简洁，安装、检修以及除水垢都非常方便，颇受用户欢迎。产品的气体冷却器，目前设计有两种型式，对于水质条件良好的用户，也可以选配套管式气体冷却器。

5、由于主机转速降低，活塞线速度也低，高压级的活塞环应用了新结构和新材质，整机易损件的更换期为笫三代产品的二倍之多；同时由于主机转速低，气流脉动的频率和振幅达也大大降低，产品运转率提高。

6、对于已有笫一、二代产品而希望更新换代的用户，笫四代产品是最佳的选择，因为运动机构的安装尺寸具备通用性，可以免除机房与基础的土建工作。

二、空分配套充瓶氧压机的优化组合

笫四代充瓶氧压机开发成功投入市场之后，杭氧的高压充瓶压缩机的产品，就其参数和品种来说，已经初具形成产品系列化生产了。对不同规格空分设备的用户；或者对空分气态产品用量不同与压力等级要求变动的用户；或对旧空分进行改造与要求设备增产的用户；或对空分设备要求进行峰谷型生产的用户等。从设备使用上考虑，是常用性的还是备用性的不同出发点，对充瓶氧压机的品种和台份的选择，按最佳性价效益观点，实行优化组合。目前杭氧可供选择的在产的高压充瓶压缩机系列产品如下表列示：

以上氧、氮气充瓶压缩机产品系列，基本上满足了目前小型空分设备配套时进行优化组合选择的需求，经压缩后充瓶的气体品质均能符合GB/T3863《工业用氧》和GB/T3864《工业氮》的规定。

杭氧压缩机公司是有关氧压机行业TB/T2902-2006、TB/T6893-2006、TB/T5902-2001、TB/T9075-1999、TB/T8694-1998等标准的起草单位。为推进无油无水瓶装气的早日实现，有着行业龙头的责任与义务，不断开发适应市场需求，满足标准要求的多品种、多规格的中、高压氧、氮气压机为气体行业上质量出效益多作贡献，目前正在研究应用耐高温、耐高压活塞环新材料，以达到机型压缩级数的最小化，既降低成本又减少机组体积，通过结构的可靠性分析与设计，实现产品运转率突破96%，高压级易损件寿命达到≥3000h的水平，超越目前行业标准要求的指标≥1500h，并根据用户的需求研究开发单机产量500~600M³/h高压充瓶氧压机产品，满足市场需求。

    目前，医用氧的市场仍然依赖於由内压缩流程的空分设备提供，空分生产的液氧LO₂在冷箱内部通过低温液氧泵加压后经换热器复热汽化为气氧再送出冷箱充瓶。而相对于外压缩流程来说，内压缩流程的空分设备的主要缺陷是能耗高（大约高5％～8％）、产品氧的提取率低（一般仅为90％）。我们正在探索：应用经法定的医疗监察机构认可的对人体无害的自润滑材质制作活塞环；或者研制高速、大压缩比的迷宫式充瓶氧压机，以求适应外压缩流程的空分可以同时提供工业用氧和医用氧市场的需求。技术总是在不断地发展着，相信在不久的将来，深受用户欢迎的笫五代充瓶氧压机新型产品，将会很快在杭氧问世！。

随着小型空气分离设备流程的低压化趋势，其配套的工艺气体压缩机也在不断地更新换代，从最初21Mpa到4.5Mpa到2.0 Mpa到0.8 Mpa，使用压力在不断降低，能耗不断下降，我公司始终是中、小空分工艺气体压缩机专业设计制造单位，为满足用户需求，经两年多的开发应用，目前已有Y201、Y201A、Y201C、Y201D、0232多个品种的工艺气体压缩机适用配套150~2000M³/h空分的配套，经多家用户使用达到低能耗、低噪音、低维护、低运行成本的新一代产品，为低压流程的中、小空分提供了最佳工艺压缩机的选择。