无油空压机和有油空压机的区别：压缩原理、空气品质与维护对比

工业空压机所说的“有油”和“无油”，主要是指空气压缩腔内是否使用润滑油。

喷油螺杆空压机在压缩过程中喷入润滑油，利用润滑油参与润滑、密封和冷却。水润滑无油螺杆空压机则使用水承担相应作用。另一类干式无油螺杆空压机不向压缩腔喷入润滑介质，通过不同的机械结构完成压缩。

三种技术都可以用于工业压缩空气系统，但压缩主机、气液分离、后处理和维护要求存在差别。

本文由格兰克林集团提供，以本公司水润滑单螺杆机组为技术实例，与常见喷油螺杆压缩方式进行对照。涉及其他压缩技术时，主要说明其工作原理，不作不同厂商之间的实测性能排名。

一、无油和有油的区别，首先在压缩腔

喷油螺杆空压机工作时，润滑油进入压缩腔，在转子及相关工作区域参与润滑、密封和冷却。

压缩后的空气携带润滑油进入油气分离系统。分离出的润滑油经过油路处理后循环使用，压缩空气进入后续供气系统。

油气分离器主要用于回收润滑油。对于总油含量要求严格的生产工艺，还需要处理分离后可能残留的油气溶胶和油蒸气。

水润滑无油螺杆空压机不向压缩腔喷入润滑油，而是利用水参与压缩过程中的润滑、密封和冷却。

格兰克林水润滑单螺杆主机采用主螺杆与门转子（星轮）配合的结构。

主螺杆旋转时，与门转子和机壳共同形成容积变化的工作腔。空气随着工作腔容积减小而被压缩，进入压缩腔的润滑水参与相关接触部位的润滑，并吸收部分压缩热量。

压缩后的气水混合物进入分离系统。分离出的润滑水经过过滤、冷却后返回循环水路，压缩空气则进入后续供气系统。

喷油机组需要管理润滑油循环和油气分离，水润滑机组需要管理润滑水循环和气水分离。这些结构差异直接影响日常检查和维护项目。

二、单螺杆、双螺杆与无油润滑属于不同分类

讨论无油螺杆空压机时，需要把机械结构和润滑方式分开。

从机械结构看，螺杆压缩机可以采用单螺杆或双螺杆等形式。

从压缩腔润滑方式看，则存在喷油、水润滑和干式无油等技术路线。

这两个分类维度不能混为一谈。

分类维度	技术形式	主要特点
机械结构	单螺杆	主螺杆与门转子等部件配合形成压缩工作腔
机械结构	双螺杆	两个相互啮合的螺旋转子配合完成压缩
压缩腔润滑	喷油	润滑油进入压缩腔
压缩腔润滑	水润滑	水参与压缩腔内的润滑、密封和冷却
压缩腔润滑	干式无油	压缩腔内不喷入润滑油或润滑水

水润滑技术既可以采用单螺杆，也存在水润滑双螺杆技术。

格兰克林本文涉及的水润滑产品，主要采用单螺杆压缩结构。

常见干式无油双螺杆机组则通过同步齿轮保持转子间的相对位置，使转子在设计间隙下运行。同步齿轮和轴承等部件使用的润滑系统，与空气压缩通道隔离。

因此，水润滑与干式无油的区别，不只是把水从压缩腔中去掉。两种技术的转子工作条件、冷却方式、润滑隔离和维护项目都可能不同。

三、喷油螺杆与水润滑无油螺杆的技术对照

对比项目	水润滑无油单螺杆	常见喷油螺杆
压缩腔介质	水	润滑油
压缩过程润滑	水参与相应接触部位润滑	润滑油参与压缩腔润滑
压缩过程冷却	水吸收部分压缩热量	润滑油吸收部分压缩热量
主要分离环节	气水分离	油气分离
压缩腔油污染	无喷入润滑油的过程	需要分离回收润滑油
介质管理	水质、过滤和循环水路	油品、过滤和循环油路
主机维护	主螺杆、门转子、密封及相关部件	转子、轴承、密封及相关部件
后处理配置	根据用气品质确定	根据用气品质确定

这张表比较的是工作原理和系统组成，不代表两种技术的实测能效、设备寿命或维护费用排名。

四、无油压缩如何控制油污染

水润滑无油空压机取消了压缩腔喷油过程，减少了压缩过程中由润滑油进入空气的污染途径。

喷油螺杆空压机则需要通过油气分离及相应的后处理措施，控制压缩空气中残留的润滑油。

但是，压缩空气中的油污染不只有压缩腔这一种来源。

进气环境可能含有油蒸气，储气罐、管路和后处理设备的状态也会影响末端空气品质。

ISO 8573-1:2010 将压缩空气的主要污染物划分为固体颗粒、水和油，并分别规定纯度等级。国内可同时参考现行 GB/T 13277.1-2023《压缩空气 第1部分：污染物净化等级》。

其中，总油含量涵盖液态油、油气溶胶（油雾、悬浮油）及油蒸气。

总油含量等级	限值或要求
Class 0	由用户或供应方规定，要求严于 Class 1
Class 1	≤0.01 mg/m³
Class 2	≤0.1 mg/m³
Class 3	≤1 mg/m³
Class 4	≤5 mg/m³

Class 0 的具体限值需要明确规定，并严于 Class 1。

设备采用无油压缩结构，是压缩腔设计的技术特征；压缩空气达到某一纯度等级，则需要在规定条件下通过检测确认。

对于总油含量要求严格的项目，检测工作还应区分液态油、油气溶胶和油蒸气。

液态油及油气溶胶可采用适用的 ISO 8573-2 测量方法，油蒸气可采用 ISO 8573-5 对应方法。

评价检测结果时，需要核对检测项目、采用的标准、采样位置、测量工况和报告结论。

对于压缩空气直接接触产品或原材料的工艺，检测点应与实际质量控制位置相对应。

五、气水分离不能代替空气干燥

水润滑机组的气水分离器，主要用于处理压缩空气中携带的液态水。

喷油机组的油气分离器，主要用于回收压缩过程中携带的润滑油。

空气中还可能存在水蒸气、固体颗粒和油蒸气，需要采用不同的处理方式。

需要控制的污染物	主要处理方式
液态水	气水分离、冷凝液排放
水蒸气	冷冻式或吸附式等适用的干燥设备
固体颗粒	相应精度的颗粒过滤
油气溶胶	适用的聚结过滤等处理措施
油蒸气	适用的吸附等处理措施

空气中的水蒸气在降温后可能凝结。即使水润滑机组已经完成气水分离，下游管路仍可能因温度变化而出现冷凝水。

因此，需要按照工艺规定的压力露点选择干燥设备。

ISO 8573-1:2010 中，水分 Class 2、Class 3、Class 4 对应的压力露点分别不高于 -40℃、-20℃和 +3℃。

空气品质控制应覆盖压缩、分离、干燥、过滤及管网输送环节。每个环节的任务不同，设备规格也要与实际流量、压力和温度条件匹配。

六、两种机组的维护重点有什么区别

喷油螺杆空压机的主要介质维护工作集中在润滑油及循环油路。

常见检查项目包括油品状态、油过滤器、油气分离器、油路密封和冷却系统。

油温、过滤器或分离器压差，以及设备累计运行小时数，可以作为维护判断的依据。

水润滑无油单螺杆机组则需要重点管理润滑水和循环水路。

润滑水直接参与压缩工作。水质、过滤和冷却状态发生变化时，可能影响水路阻力、换热及相关运动部位的运行条件。

水润滑机组检查对象	重点检查内容
润滑水	水质及设备规定的监测指标
水路过滤器	过滤状态、堵塞和适用的压差记录
冷却系统	水温、冷却水供应及换热状态
管路与密封	接头、连接部位和可见泄漏
压缩主机	主螺杆、门转子、密封及相关轴承
运行保护	温度、压力和水系统相关保护信息

水路过滤器阻力增加时，应检查过滤器及水中杂质情况。

如果机组在相近负荷下出现持续的运行温度变化，需要检查冷却水供应、换热条件和循环系统状态。

沉积物可能增加水路阻力，换热面结垢也可能影响传热。实际是否需要清理或调整水处理措施，应结合检查结果和设备要求判断。

水润滑单螺杆结构还需要关注主螺杆与门转子的工作配合，以及密封和相关轴承的维护状态。

机房存在冻结风险时，应做好水路防冻和停机管理。

涉及压力管路拆卸、电气作业和主机内部检修时，应按操作规程完成停机、能源隔离和残余压力释放。

七、水润滑系统的容量与冷却水流量

以格兰克林 GW22A/W 为例，其部分表列技术参数如下。

项目	参数
电机额定功率	22 kW
最大工作压力规格	0.8 / 1.0 / 1.25 MPa
对应 FAD	3.42 / 3.15 / 2.62 m³/min
润滑水量	36 L
冷却水流量	5 t/h
冷却水进出口径	DN32

36 L 是表列润滑水量，不是每小时补充36 L水。

5 t/h是表列冷却水流量，也不是每小时实际耗水5吨。冷却水参数应结合具体机组的冷却配置使用。

对于循环冷却系统，实际补水量需要依据相应系统的运行方式确定。

因此，在比较水润滑与喷油方案时，水润滑机组应单独核算润滑水管理、循环过滤和冷却系统的费用；喷油机组则核算油品、油路过滤和油气分离系统的维护费用。

八、相同功率下，两种空压机的排气量如何比较

空压机的电机额定功率不能直接代表实际供气能力。

容积流量（FAD）必须与工作压力、对应机型及测试条件一起使用。

格兰克林 GW30A/W 电机额定功率为30 kW，三个最大工作压力规格对应的FAD如下。

最大工作压力规格	FAD
0.8 MPa	5.05 m³/min
1.0 MPa	4.20 m³/min
1.25 MPa	3.18 m³/min

三个压力规格对应不同的表列供气量，不能把它们理解为同一台设备在任意压力下的完整性能曲线。

对于需要长期维持1.0 MPa压力的生产线，GW30A/W对应规格的FAD为4.20 m³/min。

格兰克林 GW30VA/W 采用变频运行方式，在1.0 MPa规格下的FAD范围为1.25～4.20 m³/min。

这些数据可以用于水润滑方案的初步容量核算。

与喷油机组对照时，应选择相同供气压力、相近实际FAD的型号，并进一步比较机组输入功率。

九、能耗比较需要哪些实际数据

无油与有油描述的是压缩腔润滑方式，不能直接作为能效等级。

同样的电机额定功率，不代表相同的供气量，也不代表相同的实际耗电量。

衡量压缩机能效，可以使用机组比功率：

机组比功率＝机组实际输入功率÷对应FAD

单位通常为kW/(m³/min)。

比较不同机组时，输入功率与FAD应采用相同或可比的测试边界。ISO 1217 提供了容积式压缩机流量和功率验收测试的方法依据。

一份能够用于两种压缩方案比较的技术资料，应包含以下信息。

比较项目	水润滑无油方案	喷油方案
额定供气压力	明确对应压力	明确对应压力
FAD	对应压力下的数值	对应压力下的数值
整机实际输入功率	标明测试工况	标明测试工况
机组比功率	按统一口径计算	按统一口径计算
部分负荷功率	根据运行方式提供	根据运行方式提供
辅助设备用电	计入适用设备	计入适用设备
测试依据	注明采用的标准与条件	注明采用的标准与条件

电机铭牌功率不能替代整机实际输入功率。

如果实际运行负荷经常变化，还需要比较常用负荷范围内的输入功率，而不能只看满负荷工况。

电费差额可以直接由实测功率差和运行时间换算。

例如，两套方案的实际输入功率每相差1 kW，运行1000小时就对应1000 kWh的电量差。再结合实际电价，即可换算费用差额。

这是耗电差额的计算关系，并不预设喷油或水润滑机组一定更省电。

十、初投资和长期使用费用如何比较

喷油与水润滑无油空压机的采购费用可能存在差异，但差额受设备规格、主机设计、驱动配置、冷却方式和配套系统影响。

在部分配置下，无油压缩设备的初始投入可能更高；喷油方案则可能因末端除油处理要求增加过滤、吸附及相应维护支出。

两种情况都应以具体方案和报价判断。

长期费用不仅包括空压机主机，还包括干燥机、过滤器、冷却系统、管路、安装和维护。

费用项目	喷油螺杆方案	水润滑无油方案
设备采购	主机及对应配置	主机及对应配置
油路或水路维护	润滑油、油滤、油气分离器等	水质管理、水路过滤、密封等
机械维护	转子、轴承、密封等	主螺杆、门转子、密封及相关部件
空气后处理	按末端品质配置	按末端品质配置
冷却费用	按实际冷却方式计算	按实际冷却方式计算
电费	机组与辅助设备实际用电	机组与辅助设备实际用电

年度电费应根据各负荷时段的实际输入功率、运行小时数和相应电价计算。

维护费用则应使用各自机型的保养清单、维护周期、耗材价格和检修工作量统计。

当两套方案满足相同的供气压力、流量和空气品质要求后，再将采购、运行和维护费用放在相同使用期限内比较，才能判断哪种方案的长期费用更合适。

十一、不同用气工艺应关注哪些区别

对于气缸、气动工具及一般设备动力用气，通常需要明确工作压力、FAD，以及气动设备允许的颗粒、水和油含量。

喷油螺杆空压机经过适当后处理后，可以用于不少普通工业动力供气场景。

对于压缩空气直接接触产品、原材料或工艺表面的生产环节，污染物控制要求往往更加严格。

水润滑无油空压机没有压缩腔喷油过程，能够减少压缩过程中由润滑油引入的污染风险。对于这类用气任务，还需要将末端总油含量、颗粒和压力露点指标与相应的检测要求对应起来。

格兰克林 GW 系列提供0.8、1.0、1.25 MPa等压力规格，GWV系列提供变频配置；对于0.25、0.3、0.4 MPa等低压需求，可以核对GWVL系列的对应型号。

实际供气方案应让设备的工作压力、FAD和空气品质要求相互匹配。压缩腔采用哪种润滑方式，会影响污染控制与维护工作；末端压缩空气能否满足工艺要求，则取决于完整供气系统的设计和运行状态。