天然气被广泛用于给房屋供暖，发电以及作为生产多种类型化学品的基本原料。天然气与石油一样，存在于地下的大型储层中，必须从这些地下单元中提取出来，然后输送到加工厂，然后再输送到配送中心，以zui终交付给zui终用户。
气体通过使用多种类型和尺寸的压缩机进行移动，这些压缩机通过分配管收集，加压和推动气体，将其通过分配管输送到各个处理中心和使用点。输送气体的压缩机位于船舶和钻探领域，化工厂和加工厂，以及分布在分配网络中的巨大管道迷宫中，以纯净，可用的形式将气体推向市场。
本文介绍了气体，气体压缩机和压缩机润滑的各个方面，包括压缩机润滑剂，流体维护和一些基本的压缩机故障分析指南。
天然气和石油是数百万年前生活在地球上的动植物腐烂的结果。腐烂的物质随后被困在地下岩层中称为气藏的巨大储层中。
这些袋可能主要包含气体，也可能一起存在。据估计，仅在美国境内，可采天然气的数量就为900至1300万亿立方英尺（Tcf）。
井口处的天然气组成是可变的，除了污染物（包括二氧化碳，硫化氢和氮气）外，通常还包含不同组成的挥发性碳氢化合物。如表1所示，商业管道天然气主要包含甲烷和少量的乙烷，丙烷，有时还包含少量的丁烷。
为了运输和存储，必须压缩天然气以节省空间。用于输送天然气的管道中的气压通常保持在1000到1500 psig。为了确保维持这些压力，压缩站沿管道间隔约100英里。该应用需要专门为此设计的压缩机和润滑剂。
压缩机可以分为两个基本类别，往复式和旋转式。当所需压力较高且气体流速相对较低时，往复式压缩机用于压缩天然气和其他工艺气体。它们还用于压缩空气。
往复式压缩机通过使用活塞物理上减少气缸中所含气体的体积来压缩气体。随着气体量的减少，压力相应增加。这种压缩机被称为正排量型。往复式压缩机通常是一次通过过程。即，气体压缩和润滑剂分离在一次通过中发生。
往复式压缩机可进一步分类为单作用或双作用。单作用压缩机也被归类为汽车压缩机或后备箱活塞单元，在活塞的一侧沿一个方向压缩气体。双作用压缩机压缩活塞两侧的气体。
考虑润滑过程，将需要润滑的零件分为两类是很方便的，即气缸零件和滑动零件。汽缸零件包括活塞，活塞环，汽缸套，汽缸填料和气门。与驱动端（曲轴箱端），十字头导轨，主轴承和腕销，曲轴销和十字头销轴承相关的所有零件都是运行零件。
Scales建议的用于估计要注入到气缸中以进行润滑的机油量的方程为：
Q = BxSxNx62.8 / 10,000,000
其中：B是缸径（英寸），S是冲程（英寸），N是转速（rpm），Q是使用率，表示为每24小时夸脱油。
然后使用机械泵和润滑装置将润滑剂直接供入气缸和填料。通常在曲轴箱处打开的单作用机利用飞溅润滑进行气缸润滑。压缩机阀由系统中的雾化气体润滑剂润滑。
与气缸零件润滑相比，运行零件的润滑通常要简单得多，因为它不会与气体接触。设备制造商所需的粘度等级。
由于气体温度随压力升高而升高，因此如果不除去热量，润滑剂将暴露于高温下并严重分解。因此，压缩机气缸配有冷却套。压缩机气缸润滑剂的zui重要作用之一是作为冷却剂。
冷却剂通常是水或水乙二醇制冷剂。尽管可以使用相同的润滑剂来冷却气缸和运转部件，但是在许多情况下，由于气缸润滑剂在高温下会暴露于压缩气体中，因此会使用不同的润滑剂。因此，润滑剂还应表现出热和氧化稳定性。表2比较了压缩机的工作温度。
旋转压缩机被分类为容积式或动态压缩机。正排量压缩机利用气体体积减少来增加气体压力。这种类型的压缩机的示例包括旋转螺杆压缩机，叶片压缩机和叶片压缩机（图1，图2和图3）。
图1.螺杆压缩机
图2.旁瓣压缩机
图3.叶片压缩机
图1所示的旋转螺杆式压缩机由两个相互啮合的螺杆或转子组成，它们将气体捕获在转子和压缩机壳体之间。电机驱动阳型转子，而阳型转子又驱动阴型转子。两个转子都装在一个装有进气口和排气口的外壳中。气体通过进气口吸入到转子之间的空隙中。随着转子的移动，捕获的气体量会逐渐减少并被进入网孔的转子压缩。
这些压缩机有干式或湿式（注油）螺杆类型。在干式螺杆中，转子在没有润滑剂（或冷却剂）的定子内部运行。压缩热从压缩机外部排出，将其限制为单级运行。
在注油螺杆式压缩机中，润滑剂被注入气体中，并被捕集在定子内部。在这种情况下，润滑剂用于冷却，密封和润滑。在分离器中从压缩的气体-润滑剂混合物中除去气体。旋转式压缩机（例如螺杆式压缩机）连续不断地（每分钟1到8次）再循环润滑油-气体混合物，以促进气体的冷却和分离，而往复式压缩机则是一次性的方法。
在旋转螺杆式压缩机中，润滑剂被注入到压缩机壳体中。转子暴露于气体和润滑剂的混合物中。除了在转子上提供薄膜以防止金属之间的接触外，润滑剂还提供了密封功能以防止气体再压缩，当高压热气体通过转子之间的密封件逸出或发生其他啮合时，会发生气体再压缩。表面并再次压缩。
再压缩会导致排气温度超过设备的设计范围。这通常导致吞吐量损失和可靠性差。
润滑剂还通过除去气体压缩过程中产生的热量而用作冷却剂。例如，对于旋转螺杆空气压缩机，排气温度可能为80ºC至110ºC（180ºF至230ºF），由于热空气和润滑剂的湍流混合而加速了氧化。
除了这些功能外，还必须润滑压缩机进口和出口处的轴承。对于旋转螺杆压缩机，润滑剂与在高温下被压缩的气体接触，并且在相互啮合的转子之间经受高剪切力。这些是润滑剂的苛刻使用条件。
图4显示了典型旋转螺杆式压缩机中润滑剂流动的简化图。
图4.旋转螺杆式压缩机中的润滑剂流
来自压缩机排放管线的润滑剂和气体混合物进入气体/润滑剂分离器，在此处将压缩气体与润滑剂分离。分离后，润滑剂被冷却和过滤，然后泵回到压缩机壳体和轴承中。
图2中提供了旋转凸角压缩机的示意图。工作原理类似于旋转螺杆式压缩机，不同之处在于，在凸角压缩机中，通常不对配合凸角进行润滑以供空气使用。当叶片叶轮旋转时，气体被捕获在叶片叶轮和压缩机壳体之间，在此气体通过叶片的旋转被加压然后排出。轴承和正时齿轮使用加压润滑系统或油底壳进行润滑。
图3示意性地示出了旋转叶片式压缩机。旋转叶片式压缩机由具有多个滑动叶片的转子组成，这些叶片偏心地安装在壳体中。随着转子的旋转，气体被吸入体积增大的区域（A）中，并作为压缩气体从体积较小的区域（B）排出。
与往复式压缩机一样，旋转叶片式压缩机的润滑也是一次性操作。润滑剂被注入压缩机壳体，并与压缩气体一起排出，通常不进行再循环。润滑剂在压缩机壳体和滑动叶片之间提供薄膜，同时在转子的叶片槽内提供润滑。叶片沿压缩机壳体表面的滑动需要润滑剂，该润滑剂可以承受压缩机系统中的高压。
动态压缩机，例如图5中所示的离心压缩机，以不同的原理运行。
来自一组高速旋转的叶片的能量被转移到气体中，然后被排放到扩散器中，在扩散器中气体速度降低，其动能转化为静压。这种压缩机的优点之一是可以处理大量气体。
在离心式压缩机中，润滑剂和气体不会彼此接触，这与往复式，旋转螺杆式和旋转叶片式压缩机的主要区别是。润滑剂要求比较简单，通常良好的防锈和防氧化油将为轴承，齿轮和密封件提供令人满意的润滑。
压缩机润滑剂的选择取决于压缩机的类型和结构，被压缩的气体，压缩程度和zui终出口温度。从气缸和阀的润滑以及设备可靠性的角度来看，活塞式压缩机可提供zui高的气体压力，并且是zui困难的气体压缩机之一。但是，R＆O（防锈和防氧化）油通常足以满足往复式压缩机的曲轴箱飞溅润滑要求。
zui终压力低于1 Mpa（约145 psi）的旋转式压缩机润滑难度较小。由于叶片与气缸之间或叶片与叶片之间接触的可能性，因此旋转螺杆和叶片压缩机需要使用抗磨（AW）油。选择合适的压缩机和具有适当的物理化学特性的取决于应用的润滑剂对于成功的工艺至关重要，这将在此由两部分组成的系列气体压缩机和压缩机润滑问题的第二部分中全面解决。
