4M51型压缩机采用4列M型对动平衡式结构，气缸布置为一级一列一缸，安装检修方便；机身是由2个2列机身组合而成，每2个机身用螺栓联接在一起，两侧面及上平面共有3个圆柱销定位，它由生产厂组装好以保证主轴承的同轴度要求；在相应的对动列中，机身和中体铸为一体，减少了分合面的加工量及制造、安装中体所引起的累计误差。
润滑油采用反向走油方式，中体――十字头――十字头销――连杆小头瓦――连杆大头瓦――曲柄销。曲轴无油孔，简化了制造工艺，降低了应力集中，提高了曲轴的强度，增加可靠性和安全性。
十字头是带有可调整上下滑板结构铸钢十字头，十字头用按API618规定，采用浮动销结构，使十字头销在磨合过程中产生均匀磨损，提高它的使用寿命和可靠性。十字头与活塞杆之间采用液压拉伸联接，确保了预紧力大小的准确可靠，提高了活塞杆抗疲劳能力，活塞杆上无螺纹，减小了应力幅值，增加了活塞杆的安全可靠性。
各级气缸均采用API618标准推荐的上进下出结构，排气阀及排气管均设在气缸下部，便于排液；各级气缸均配有可拆式气缸套，便于检修更换。填料结构采用瑞士ARECO公司设计技术，保证运行6000h。4级活塞杆采用贯穿式结构，由活塞及前置活塞杆组合而成，降低了活塞所承受的综合活塞力。气阀弹簧材料选用瑞典进口17-7PH不锈耐酸钢丝，这种材料抗疲劳能力、耐腐蚀能力强，有效地提高了气阀的使用寿命。各级气缸的进、出口均带有缓冲器，可有效地减少了管路中气流脉动和管路系统的振动，同时也给气阀提供了良好的工作条件，提高气阀的使用寿命。主机的润滑是由压缩机的曲轴驱动主油泵，同时另一独立的电机驱动的辅助备用油泵来对运动部件进行润滑供油，取消了由其它独立电机驱动的主油泵方式，使主油泵与压缩机同步运行，为安全润滑提供了可靠的保证。
曲轴和电机采用了摩擦联接的方式，使压缩机在安装过程中更加方便，传动过程中更加平稳安全。曲轴、连杆采用锻钢材料，连杆螺栓、十字头销、活塞杆等采用电渣重溶钢42CrMoE材料，避免了微裂纹现象，使其安全性、可靠性得以提高。4级活塞环材质为ZQSn10-1，弹力环为2Cr13，采用三瓣搭口式结构，密封性能好，使用寿命长。
