活塞壓縮機(jī)課件
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BatchDoc Word文檔批量處理工具 活塞式壓縮機(jī) 概 述 一、活塞式壓縮機(jī)的基本構(gòu)成 活塞式壓縮機(jī)主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)．工作部件及機(jī)體組成。此外還有潤(rùn)滑、冷卻、調(diào)節(jié)等輔助系統(tǒng)。 圖所示為一L型壓縮機(jī)。它的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是曲柄連桿機(jī)構(gòu)，由電機(jī)通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，連桿大頭裝在曲軸的曲柄銷上，其小頭與十字頭相連。因此，曲柄通過(guò)連桿帶動(dòng)十字頭在滑道內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再由十字頭帶動(dòng)活塞組件(包括活塞及活塞桿等)在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由一根連桿所對(duì)應(yīng)的氣缸活塞組為一列。本機(jī)有兩個(gè)連桿分別對(duì)應(yīng)著一列氣缸活塞組，該機(jī)共有兩列。 工作部件包括氣缸、氣閥組件、活塞組件及填料組件。氣缸的內(nèi)表面與活塞工作端面所形成的空間是實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的工作腔。氣閥裝在氣缸上，控制氣體作單向流動(dòng)，即吸氣閥只從進(jìn)氣管向工作腔吸氣，排氣閥只能從工作腔向排氣管排氣。氣閥的啟閉動(dòng)作主要由缸內(nèi)外壓差及氣閥彈簧控制。活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作腔的容積作周期性變化，它與吸排氣閥的啟閉動(dòng)作相配合，實(shí)現(xiàn)有膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個(gè)過(guò)程的工作循環(huán)，從而不斷吸入低壓氣體、排出壓縮后的高壓氣體。本機(jī)為雙作用氣缸，即曲軸每轉(zhuǎn)一周，帶動(dòng)活塞在缸內(nèi)往復(fù)一次，氣缸兩側(cè)各實(shí)現(xiàn)一次工作循環(huán)。圖示壓縮機(jī)兩缸的直徑相同，所以是一個(gè)雙缸雙作用單級(jí)壓縮機(jī)。 壓縮機(jī)的潤(rùn)滑分兩個(gè)系統(tǒng)。一個(gè)供傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑，通常用機(jī)油潤(rùn)滑，靠軸頭的齒輪油泵循環(huán)供油；另一個(gè)供氣缸內(nèi)工作部件的潤(rùn)滑，采用壓縮機(jī)油，靠注油器注入氣缸。 冷卻系統(tǒng)有冷卻氣體的中間冷卻器、后冷卻器、潤(rùn)滑油冷卻器及氣缸的水套冷卻等減荷閥、安全閥是該機(jī)的控制與安全系統(tǒng)。 二、活塞式壓縮機(jī)的特點(diǎn) 與離心壓縮機(jī)相比，活塞式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是： 1．適用壓力范圍廣。這種機(jī)器依靠工作容積變化的原理工作，因而不論其流量大小，都能達(dá)到很高的工作壓力。目前工業(yè)上超高壓壓縮機(jī)的工作壓力已可達(dá)350MPa。 2．熱力效率較高，功率消耗較其它型式壓縮機(jī)低。 3．對(duì)介質(zhì)及排氣量的適應(yīng)性強(qiáng)?？捎糜谳^大的排氣量范圍，且排氣量受排氣壓力變化的影響較小。另外當(dāng)介質(zhì)密度改變時(shí)，壓縮機(jī)的容積排量和排氣壓力的變化也較小。 其主要缺點(diǎn)是因往復(fù)慣性力大，使轉(zhuǎn)速不能太高，故機(jī)器較笨重，大排量者尤甚。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多，使維修工作量大。此外，由于排氣不連續(xù)，造成氣流壓力脈動(dòng)，易產(chǎn)生氣柱振動(dòng)。 由于以上特點(diǎn)，活塞壓縮機(jī)主要適用于中、小流量而壓力較高的場(chǎng)合、目前國(guó)內(nèi)活塞式壓縮機(jī)的應(yīng)用仍最廣泛，在采礦、冶金、機(jī)械、建筑等部門用空壓機(jī)提供壓縮空氣作為動(dòng)力；在石油化工廠中，用壓縮機(jī)輸送工藝氣休或動(dòng)力氣體，在工藝流程中把介質(zhì)壓縮到反應(yīng)所需的壓力等。 目前活塞壓縮機(jī)在結(jié)構(gòu)參數(shù)上趨向適當(dāng)?shù)母咿D(zhuǎn)速和適當(dāng)?shù)亩绦谐?，使結(jié)構(gòu)更緊湊。小型壓縮機(jī)向快裝、無(wú)專門基礎(chǔ)的機(jī)組化方向發(fā)展。 由于近年來(lái)在壓縮機(jī)氣閥、氣流脈動(dòng)和振動(dòng)方面的研究取得不步進(jìn)展，在延長(zhǎng)易損件壽命方面也作了不少工作，從而改善了壓縮機(jī)的性能，提高了運(yùn)轉(zhuǎn)率，這些都使活塞壓縮機(jī)克服其弱點(diǎn)，得以揚(yáng)長(zhǎng)避短，更好地發(fā)揮其節(jié)能特點(diǎn)。 優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用，為更合理地選取設(shè)計(jì)參數(shù)、提高節(jié)能效益開(kāi)創(chuàng)了新的前景。 三、活塞式壓縮機(jī)的分類與型號(hào) 1．分類 活塞式壓縮機(jī)可從不同角度分類，簡(jiǎn)要敘述于表中。其結(jié)構(gòu)示意如圖： 2．活塞壓縮機(jī)的型號(hào) 活塞壓縮機(jī)的使用范圍十分廣泛，為了選擇使用的方便；機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)(JB2589—86)規(guī)定了容積式壓縮機(jī)型號(hào)的編制方法，此標(biāo)準(zhǔn)適用于除制冷壓縮機(jī)外 的容積式壓縮機(jī)。其型號(hào)命名如下： 示例： (1)WWD-0．8／10型空氣壓縮機(jī) 往復(fù)活塞式，w型，無(wú)潤(rùn)滑，低噪聲罩式。公稱容積流量0．8m／min，公稱排氣表壓力10Pa。 (2)VY-6／7型空氣壓縮機(jī) 往復(fù)活塞式，V型，移動(dòng)式，公稱容積流量6 m／min，公稱排氣表壓力7 Pa。 (3)L-22／7型空氣壓縮機(jī) 往復(fù)活塞式，L型，公稱容積流量22 m／min，公稱排氣表壓力7 Pa。 (4)P-3／285-320型氮?dú)錃庋h(huán)壓縮機(jī) - 往復(fù)活塞式，臥式，公稱容積流量3 m／min，公稱吸氣表壓力285 Pa，公稱排氣表壓力320 Pa。 (5)H-140／320型氮氨氣壓縮機(jī) 往復(fù)活塞式，H型，公稱容積流量140 m／min，公稱排氣表壓力320 Pa。 活塞壓縮機(jī)的工作循環(huán) 一、理論工作循環(huán) 1.理論工作循環(huán)指示圖 首先討論壓縮機(jī)一個(gè)級(jí)的理論循環(huán)。為了研究問(wèn)題方便，先對(duì)壓縮機(jī)的工作過(guò)程作如下的簡(jiǎn)化假設(shè)： (1)壓縮機(jī)氣缸沒(méi)有余隙容積，即排氣終了時(shí)缸內(nèi)氣體全部排盡； (2)吸、排氣過(guò)程無(wú)阻力損失，無(wú)壓力脈動(dòng)，無(wú)熱交換。即在進(jìn)、排氣過(guò)程中，氣體的溫度、壓力不變，并分別與進(jìn)、排氣管內(nèi)狀態(tài)相同； (3)氣體壓縮的過(guò)程指數(shù)在全過(guò)程中為常數(shù)； (4)氣缸壓縮工作容積絕對(duì)嚴(yán)密，沒(méi)有氣體泄漏。 在上述假設(shè)前提下，壓縮機(jī)的工作循環(huán)可簡(jiǎn)化為如圖4 3．1所示的三個(gè)過(guò)程的理論循環(huán)。 吸氣——活塞自左向右移動(dòng)時(shí)．吸氣閥立即打開(kāi)，氣體在壓力下進(jìn)入氣缸，在圖中的4—1線所示； 壓縮——活塞從內(nèi)止點(diǎn)向左移動(dòng)，吸、排氣閥均關(guān)閉。由于活塞移動(dòng)，缸內(nèi)容積變小，氣體被壓縮，壓力上升，直到缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓相等為止。圖中1—2線所示。 排氣——活塞繼續(xù)向左移動(dòng)，排氣閥打開(kāi)，氣體在壓力下從氣缸排到排氣管內(nèi)。圖中2—3線所示。到外止點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)氣體被排盡。 這樣完成了一個(gè)理論工作循環(huán)，缸內(nèi)瞬時(shí)壓力和容積作周期性變化，描述理論工作循環(huán)中的P—V圖稱為理論指示圖?；钊麅?nèi)、外止點(diǎn)間的距離稱為行程，用S表示。 這里應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題：一是指示圖上的橫座標(biāo)是氣缸容積V，而不是熱力學(xué)中所用的比容v，因?yàn)樵谶M(jìn)、排氣過(guò)程中氣體容積V是變化的，而比容并不變化(狀態(tài)不變)，由此看出，理論循環(huán)的三個(gè)過(guò)程中只有壓縮過(guò)程是真正的熱力過(guò)程，二是壓縮機(jī)的排氣壓力取決于排氣管道中的壓力，即壓縮機(jī)排氣閥后面系統(tǒng)中的壓力，也稱為背壓。壓縮機(jī)銘牌上所標(biāo)的排氣壓力是該機(jī)可以長(zhǎng)期工作的排氣壓力，機(jī)器的排氣量、功率及機(jī)件的強(qiáng)度都按此壓力設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際排氣壓力隨系統(tǒng)中用氣量和壓力的變化而變化。如果系統(tǒng)中用氣量很大，而壓縮機(jī)排氣量小于用氣量，則系統(tǒng)壓力建立不起來(lái)。實(shí)際生產(chǎn)中總是按壓縮機(jī)排氣量大于用氣量來(lái)設(shè)計(jì)和選用壓縮機(jī)，采取一定的調(diào)節(jié)措施，使用氣量與壓縮機(jī)排氣量相適應(yīng)并保持一定的壓力。如果不采用調(diào)節(jié)措施則系統(tǒng)中因氣體積累而使壓力不斷升高，壓縮機(jī)排氣壓力也隨之升高，會(huì)因壓縮機(jī)功率超載或機(jī)件受力超過(guò)強(qiáng)度極限而出現(xiàn)事故。線為AB。當(dāng)缸內(nèi)壓力高于排氣管道內(nèi)壓力如并足以克服排氣閥阻力而頂開(kāi)排氣閥時(shí)才開(kāi)始排氣過(guò)程，排氣過(guò)程中壓力也是波動(dòng)的，當(dāng)活塞回到外止點(diǎn)時(shí)，排氣過(guò)程終了，如此完成了一個(gè)工作循環(huán)。 二、實(shí)際工作循環(huán) 實(shí)際壓縮機(jī)中，前述理論工作循環(huán)的簡(jiǎn)化假設(shè)是不可能實(shí)現(xiàn)的。由于在壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中為避免活塞與缸蓋相撞和滿足氣閥安裝的需要以及氣閥本身結(jié)構(gòu)等因素，造成排氣終了（活塞行至止點(diǎn)）時(shí)，氣缸與活塞端部仍然有一定空隙，稱為余隙容積，在余隙容積中的氣體無(wú)法排盡。此外在吸、排氣過(guò)程中存在阻力損失。氣體與缸壁有熱交換。這些因素使實(shí)際工況要比理論工況復(fù)雜的多。 圖4-3.2表示壓縮機(jī)一個(gè)單作用級(jí)的實(shí)際工作循環(huán)。排氣終了活塞行至外止點(diǎn)，由于余隙容積的存在，缸內(nèi)仍有殘留的排氣狀態(tài)的氣體，以C點(diǎn)表示。當(dāng)活塞自外止點(diǎn)右行，工作容積增大，殘留氣體容積增大而壓力下降，進(jìn)行膨脹過(guò)程，膨脹線為CD。由于氣閥主要依靠缸內(nèi)外氣體壓差控制啟閉，只有當(dāng)缸內(nèi)壓力低于吸氣管內(nèi)壓力，并足以克服流動(dòng)阻力時(shí)，才能頂開(kāi)吸氣閥，如D點(diǎn)表示。吸氣過(guò)程中缸內(nèi)壓力有波動(dòng)，活塞到內(nèi)止點(diǎn)A時(shí)吸氣終了，吸氣閥關(guān)閉，A點(diǎn)壓力仍低于?；钊詢?nèi)止點(diǎn)左行時(shí)，缸內(nèi)容積變小，氣體進(jìn)行壓縮過(guò)程， 在P—V圖上表示的實(shí)際循環(huán)稱實(shí)際指示圖。用示功儀或用計(jì)算機(jī)可測(cè)出壓縮機(jī)的指示圖，指示圖上ABCDA所包圍面積代表壓縮機(jī)每個(gè)實(shí)際工作循環(huán)所需的指示功。 圖4—3．3是一臺(tái)空氣壓縮機(jī)一個(gè)缸的工作過(guò)程。曲線表明有膨脹過(guò)程且吸排氣過(guò)程有阻力損失。曲線看出吸排氣過(guò)程中有熱交換。由于冷卻及熱惰性關(guān)系，氣缸壁溫度約處于進(jìn)排氣溫度的平均值。吸氣時(shí)壁溫高于進(jìn)氣氣溫，吸入氣體不斷被加熱。排氣時(shí)壁溫低于排氣氣溫，排氣過(guò)程中氣體不斷放熱而降溫。壓縮和膨脹過(guò)程的變化更為復(fù)雜，膨脹過(guò)程開(kāi)始缸內(nèi)氣溫高于壁溫，氣體放熱膨脹m′>k，膨脹后期缸內(nèi)氣溫低于壁溫，氣體吸熱膨脹m′下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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