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1、泵與壓縮機往復活塞式壓縮機,主要內(nèi)容,了解往復活塞式壓縮機的工作原理 熟悉往復活塞式壓縮機的結(jié)構(gòu) 熟悉往復活塞式壓縮機的性能參數(shù) 熟悉往復活塞式壓縮機的氣量調(diào)節(jié)方法,一、工作原理,往復式壓縮機通過曲軸連桿機構(gòu)將曲軸旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞往復運動。 當曲軸旋轉(zhuǎn)時，通過連桿的傳動，驅(qū)動活塞便做往復運動，由氣缸內(nèi)壁、氣缸蓋和活塞頂面所構(gòu)成的工作容積則會發(fā)生周期性變化。曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復一次，氣缸內(nèi)相繼實現(xiàn)進氣、壓縮、排氣的過程，即完成一個工作循環(huán)。,1. 理論工作循環(huán),假定壓縮機沒有余隙容積，沒有吸、排氣阻力，沒有熱量交換，壓縮機的理論工作過程可以簡化成下圖示的三個熱力過程。,吸氣活塞自0點移至1

2、點，吸氣閥打開，氣體在P1壓力下進入氣缸。 壓縮活塞自1點移至2點，吸排氣閥均關閉，此過程為多變壓縮過程，氣缸內(nèi)的氣體壓力升至P2。 排氣活塞從2點移至3點，壓力為P2的氣體等壓排出氣缸。 過程0-1-2-3-0構(gòu)成了壓縮機的理論工作循環(huán)，壓縮機完成一個理論循環(huán)所消耗的功即為圖中0-1-2-3-0所代表的面積。,壓縮機中最常見的壓縮過程為等溫、絕熱及多變過程。在同一壓縮范圍內(nèi)，等溫壓縮耗功最小，絕熱過程耗功最大，多變壓縮介于兩者之間。 實際上，由于受冷卻速度的限制以及和外界的熱量交換，不可能實現(xiàn)等溫過程和絕熱過程，一般都為多變壓縮過程。,2. 實際工作循環(huán),壓縮機工作過程中活塞環(huán)、填料、氣閥不

3、可避免存在泄露，每個循環(huán)的排氣量總小于實際吸氣量。壓縮機的進氣阻力過大，會造成壓縮機排氣量減少。余隙容積過大會降低排氣量，使指示功圖面積變小。,(1) 實際過程與理論過程的區(qū)別,由于余隙容積的存在，實際工作循環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程組成，而理論循環(huán)無膨脹過程。 實際吸、排氣過程中存在阻力損失，使實際氣缸內(nèi)吸氣壓力小于吸入管路內(nèi)氣壓、實際氣缸內(nèi)排氣壓力高于排出管路內(nèi)氣壓；吸、排氣過程中有壓力波動、溫度變化。 在膨脹和壓縮過程中，因為氣體與氣缸壁之間存在熱交換，使得壓縮過程指數(shù)與膨脹過程指數(shù)不斷變化，并非常數(shù)。,二、往復式壓縮機的結(jié)構(gòu),壓縮機主要由機體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油

4、泵、能量調(diào)節(jié)裝置、潤滑油系統(tǒng)、進出口緩沖罐/氣液分離器等部件組成。,1. 機體,機體包括機身、機座、曲軸箱等部件。機體一般采用高強度灰鑄鐵（HT20-40）鑄成一個整體，是支承氣缸套、曲軸連桿機構(gòu)及其它所有零部件重量并保證各零部件之間具有正確的相對位置的本體。,（1）機體的作用,用來連接氣缸和安裝運動機構(gòu)，并用作支承座。 承受機器本身的全部或部分重量。 作為傳動機構(gòu)的定位和導向部分。如曲軸支承在機體的主軸承上，十字頭以機體滑道導向。 承受壓縮機工作時氣體壓力及轉(zhuǎn)動部件的慣性力。 連接某些輔助部件，如潤滑油系統(tǒng)、盤車系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。,2. 氣缸,氣缸是活塞式壓縮機中組成壓縮容積的主要部分。氣缸

5、與活塞配合完成氣體的逐級壓縮，它要承受氣體的壓力，活塞在其中往復運動，氣缸應有良好的工作表面以利于潤滑并應耐磨，為了散發(fā)氣體被壓縮時產(chǎn)生的熱量以及摩擦生熱，氣缸應有良好的冷卻，通常在氣缸中設置冷卻水夾套。,氣閥在氣缸上的布置有三種方式：配置在氣缸蓋上、配置在氣缸體上、混合配置。 氣閥在氣缸上的布置方式對氣缸的結(jié)構(gòu)有很大的影響，是設置氣缸所要考慮的主要問題之一。 布置氣閥的主要要求是：通道截面大，余隙容積小，安裝和修理方便。,3. 氣閥,氣閥是壓縮機的一個重要部件，屬于易損件。它的質(zhì)量及工作的好壞直接影響壓縮機的輸氣量、功率損耗和運轉(zhuǎn)的可靠性。 氣閥包括吸氣閥和排氣閥，活塞每上下往復運動一次，吸

6、、排氣閥各啟閉一次，從而控制壓縮機并使其完成膨脹、吸氣、壓縮、排氣等四個工作過程。,目前，活塞式壓縮機所應用的氣閥，都是隨著氣缸內(nèi)氣體壓力的變化而自行開閉的自動閥，由閥座、運動密封元件（閥片或閥芯）、彈簧、升程限制器等組成。,自動閥的閥片在兩邊壓差的作用下開啟，在彈簧作用力下關閉。閥片與閥座或升程限制器之間的粘附力、閥片與導向塊之間的摩擦力等，也影響閥片的開啟與關閉。,4. 密封裝置,按活塞與氣缸間的密封分為兩種： 活塞環(huán)密封 迷宮密封,（1） 活塞環(huán)密封,活塞環(huán)是密封氣缸鏡面和活塞間間隙用的零件，另外還起到布油和導熱的作用。對活塞環(huán)的基本要求是密封可靠和耐磨損。其密封原理如下：,氣體從高壓側(cè)

7、第一道環(huán)逐級漏到最后一道環(huán)時，每一道環(huán)所承受的壓力差相差較大。第一道活塞環(huán)承受著主要的壓力差，并隨著轉(zhuǎn)速的提高，壓力差也增高。第二道承受的壓力差就不大，以后各環(huán)逐級減少。因此環(huán)數(shù)過多是沒有必要的，反而會增加氣缸磨損，增大摩擦功。,（2）迷宮密封,一般活塞式壓縮機常采用活塞環(huán)進行密封，采用有油潤滑。但潤滑油霧會不可避免的混入壓縮氣體中，造成氣體污染。同時，當介質(zhì)中夾帶部分粉末時，采用活塞環(huán)密封會造成活塞環(huán)迅速損壞。,迷宮密封優(yōu)點：,迷宮密封所提供的壓縮氣體是絕對干燥的，壓縮過程是無油潤滑。 允許輸送介質(zhì)中夾帶微小固體粉末，如聚合產(chǎn)品或者催化劑粉末。 對一般密封不能勝任的高溫、高壓、高速和大尺寸密

8、封部位特別有效。 不需要采用其他密封材料，密封零件可以在制造壓縮機本體時一并設計制造。 由于排氣側(cè)不需要油分離器或濾油器，不僅減少了設備，而且減少了氣體的壓力損失（能量損失）。 沒有活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦及摩擦熱，故功耗少，設計簡單，使用可靠，壽命長。,迷宮密封缺點,加工精度高，難于裝配，間隙過小，常因壓縮機運轉(zhuǎn)不良而發(fā)生磨損，磨損后使壓縮機性能發(fā)生大大下降。,5. 曲軸,曲軸是往復式壓縮機的主要部件之一，傳遞著壓縮機的全部功率。其主要作用是將電動機的旋轉(zhuǎn)運動通過連桿改變?yōu)榛钊耐鶑椭本€運動。曲軸在運動時，承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)的交變復合負載，工作條件惡劣，要求具有足夠的強度和剛度以及主軸

9、頸與曲軸銷的耐磨性。,為了平衡曲軸慣性力或慣性力矩，在曲柄下端設平衡鐵，平衡鐵與曲柄連接多采用抗拉螺栓連接。為了潤滑主軸頸和曲柄銷，直至十字頭銷，曲軸上開設有油孔。曲軸的軸向定位是靠曲軸上的定位臺肩來實現(xiàn)的。,2020/7/30,往復壓縮機,26,6. 連桿,連桿是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞的往復運動，并把動力傳遞給活塞對氣體做功。連桿包括連桿體、連桿小頭襯套、連桿大頭軸瓦和連桿螺栓。連桿體在工作時承受拉、壓交變載荷，故一般用優(yōu)質(zhì)中碳鋼鍛造或用球墨鑄鐵（如QT4010）鑄造，桿身多采用工字形截面且中間鉆一長孔作為油道。,連桿螺栓是壓縮機的重要部分之一，它承受著很大的交變

10、載荷幾倍于活塞力的預緊力。通常連桿螺栓的斷裂是由于應力集中的部位上材料的疲勞而造成的。,7. 十字頭,十字頭是連接作搖擺運動的連桿與作往復運動的活塞桿的構(gòu)件，具有導向作用。連桿力，活塞力、側(cè)向力在此交匯。,三、性能參數(shù),往復式壓縮機的性能參數(shù)主要包括： 排氣壓力 排氣溫度 排氣量 功率和效率,1. 吸氣/排氣壓力,往復壓縮機的吸氣和排氣壓力分別指第一級吸入管道處和末級排出接管處的氣體壓力，因為壓縮機采用的是自動閥，氣缸內(nèi)的壓力取決于進、排氣系統(tǒng)中的壓力，即由“背壓”決定。所以吸、排氣壓力是可以改變的。 壓縮機銘牌上的吸、排氣壓力是指額定值，實際上只要機器強度、排氣溫度、電機功率和氣閥工作許可，

11、他們是可以在很大范圍內(nèi)變化的。,2. 排氣溫度,排氣溫度是指壓縮機末級排出氣體的溫度，它應在末級氣缸排出管處測得。多級壓縮機末級之前各級的排氣溫度稱為該級的排氣溫度，在相應級的排氣接管處測得。 排氣溫度可以計算校核，T2T1(P2/P1)n-1/n 排氣溫度應進行監(jiān)控： 排氣溫度過高會造成潤滑油潤滑性能下降，輕質(zhì)油揮發(fā)污染氣體，潤滑油積碳堵塞閥槽，活塞環(huán)軟化或加速磨損，非金屬閥片融化等。,3. 容積流量,往復壓縮機的容積流量是指在單位時間內(nèi)經(jīng)壓縮機壓縮后在壓縮機最后一級排出的氣體，換算到第一級進口狀態(tài)的壓力和溫度時的氣體容積值，單位是m3/min或m3/h。 壓縮機的額定容積流量，即在壓縮機

12、銘牌上標注的容積流量是指在特定的進口狀態(tài)下（進口壓力0.1MPa，溫度20）時的容積流量。 對于實際氣體，若是在高壓下測得的氣體容積，則換算時要考慮到氣體可壓縮性的影響。,3. 排氣量,往復壓縮機排氣量隨壓縮機的進口狀態(tài)而變，它不反映壓縮機所排氣體的物質(zhì)數(shù)量?；すに囍惺褂玫膲嚎s機，由于工藝計算的需要，需將容積流量換算到標準狀態(tài)（1.013x105MPa，0）時的干氣容積值，此值稱為供氣量或者標準容積流量。,2020/7/30,往復壓縮機,34,4. 功率和效率,壓縮機消耗的功，一部分直接用于壓縮氣體，另一部分是用于克服機械摩擦。前者稱為指示功（有效功），后者稱為摩擦功，二者之和為主軸所需的總

13、功，稱為軸功。 單位時間所消耗的功稱為功率。 指示功率（有效功率）與總功率的比值即為壓縮機的效率。,四、多級壓縮,所謂多級壓縮是將氣體的壓縮過程分在若干級中進行，并在每級壓縮后將氣體導入中間冷卻器進行冷卻。如圖所示,1st stage,2nd stage,3 bar8 bar 1 bar（0.1MPa）3 bar,,,,,,,,,,,,,,,,Q,1. 多級壓縮的優(yōu)點,（1）可以節(jié)省壓縮氣體的指示功。 從圖中可以看出，實行兩級壓縮后，與一級壓縮相比節(jié)省了圖中綠色區(qū)域的功。 采用多級壓縮可以節(jié)省功的主要原因是進行中間冷卻。如果沒有中間冷卻，則所消耗的功與單級壓縮相同。,（2）可以降低排氣溫度 通

14、過多級壓縮中間冷卻后降低了氣體的進氣溫度，壓縮過程接近等溫壓縮，可以顯著降低排氣溫度。 排氣溫度過高，會使?jié)櫥驼扯冉档停阅軔夯蛐纬煞e炭現(xiàn)象；使氣閥的工作壽命下降。對某些特種氣體壓縮機，排氣溫度過高還會引發(fā)腐蝕或爆炸。,（3）提高容積系數(shù) 隨著壓力比的上升，余隙容積中的氣體膨脹所占的容積增加，氣缸實際吸氣量減少。采用多級壓縮，壓力比下降，因而容積系數(shù)增加。,（4）降低活塞力 多級壓縮由于每級容積因冷卻而逐漸減少，當行程相同時，活塞面積減少，故能降低活塞上所受的氣體力，因此使運動機構(gòu)重量減輕，機器效率提高。,五、氣量調(diào)節(jié)方式,卸荷器調(diào)節(jié) 旁通調(diào)節(jié) 變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),余隙腔調(diào)節(jié),,六、壓縮機的

15、啟停,操作、維修和保養(yǎng)壓縮機必須由具有資質(zhì)的人員進行。 氣體管道應清理干凈。 檢查壓縮機各運動與靜止聯(lián)結(jié)部分的緊固程度。 檢查各部位間隙是否規(guī)定范圍內(nèi)。 檢查儀表是否合格、安裝妥當。 檢查和清洗機身油池，按規(guī)定注入清潔的潤滑油到規(guī)定高度。 檢查冷卻水流程是否符合要求、水路是否暢通、有無漏水現(xiàn)象。 檢查壓縮機和電動機外部，取走工具和全部無關物品。 盤車2-3轉(zhuǎn)，運行機構(gòu)應無卡住、無撞擊現(xiàn)象。 如果在排氣管路上設有專用的放空閥、卸荷閥，則必須完全打開。 檢查壓縮機的各控制與安全防護裝置是否完好。,1. 啟動前的準備,2. 壓縮機的啟動,點車啟動壓縮機，檢查旋向是否正確。 開車后要隨時注意油壓表的讀

16、數(shù)是否正常。 耳聽運動部分和氣缸中有無敲碰聲和沖擊聲。若有異常聲音，必須停止壓縮機，查清原因并消除。 檢查各級排氣壓力、各級排氣溫度、進排水溫度、冷卻水壓力，潤滑油壓力均在規(guī)定范圍內(nèi)。 根據(jù)電流表的讀數(shù)檢查電動機的負荷是否在額定范圍內(nèi)。 檢查活塞桿表面是否過熱、填料是否正常。 檢查電機和機身固定在基礎上的牢固性。 注意管道是否異常振動。 一般不允許用多次斷斷續(xù)續(xù)的方法來啟動壓縮機。,3. 運行中的監(jiān)護,定期檢查安全防護裝置。 對規(guī)定的監(jiān)測點巡回檢查并認真填寫運行記錄。 保持機身油池內(nèi)油位在規(guī)定的范圍內(nèi)。 中間冷卻器冷凝出的冷凝水應每一小時排放一次，儲氣罐每班排放一次。 應隨時注意和檢查各壓力表

17、和溫度表的讀數(shù)是否在規(guī)定范圍內(nèi)。 檢查冷卻水溫度、流量是否正常。 經(jīng)常注意中間冷卻器，儲氣罐上的安全閥狀態(tài)是否完好可靠。,檢查機身曲軸箱十字導軌處溫度是否正常。 經(jīng)常注意排氣閥和吸氣閥的工作狀況是否正常并定期清洗。 注意電機的溫升、軸承溫度和電壓表、電流表指示情況是否正常。 檢查壓縮機是否振動、地腳螺釘有無松動和脫落現(xiàn)象。 定期清洗或更換各過濾器機芯，定期更換潤滑油。 為了提供良好的潤滑，采用符合標準的油品，禁止使用劣質(zhì)機油。 停車后切斷電源、關閉冷卻水總閥。,4. 常用維護巡檢方法,看 用看的方法，可以看出各傳動部分機件是否松動，各摩擦部分潤滑情況是否良好；各級氣缸和中間冷卻器的冷卻效率是否

18、良好和冷卻水流動是否暢通；各級氣缸和冷卻器有否倒氣；各連接處有否漏氣和漏油；,聽 用聽的方法，能較正確的判斷出壓縮機的運轉(zhuǎn)情況。因為壓縮機運轉(zhuǎn)時，它的響聲應是均勻而有節(jié)奏的。如果它的響聲失去節(jié)奏聲，而出現(xiàn)了不均勻的雜單和噪音時，即表示壓縮機的內(nèi)部機件或氣缸工作情況有了不正常的變化。,摸 用摸的方法，可知其發(fā)熱程度。但是一定要注意安全，最好停車檢查。在檢查運動件摩擦部位時更要注意安全（各級氣躲藏出口絕對不能用摸的方法，因為此處溫度較高）。同時，也可知其傳動部件的振動情況。,看、聽、摸這三種方法不是孤立的，有時只憑一種方法是無法判斷設備工作的情況。因此，我們還必須把觀察到的一些材料加以聯(lián)貫起來分析，才能得出正確的結(jié)論。,