培訓教材,壓縮機往復式壓縮機,1,壓縮機的分類,按工作原理分類,壓縮機,容積式,速度式,往復式,自由活塞,透平式,噴射式,回轉式,斜盤式,隔膜式,活塞式,滑片式,液環(huán)式,羅茨式,螺桿式,回轉活塞,混流式,軸流式,離心式,2,工作原理,壓縮型的工作原理是往壓縮機的工作腔中吸入氣體，經(jīng)活塞或膜片壓縮提高壓力后排出機外，氣體的流動是不連續(xù)的。速度型的工作原理是氣體被高速旋轉的葉輪帶動，獲得極高的速度，進入擴壓器時，速度降低，壓力升高，然后將增壓后的氣體輸出機外氣體的流動是連續(xù)的,3,往復式壓縮機的分類,按活塞的壓縮動作可分為1）單作用壓縮機：氣體只在活塞的一側進行壓縮又稱單動壓縮機。2）雙作用壓縮機：氣體在活塞的兩側均能進行壓縮又稱復動或多動壓縮機。3）多缸單作用壓縮機：利用活塞的一面進行壓縮，而有多個氣缸的壓縮機。4）多缸雙作用壓縮機：利用活塞的兩面進行壓縮，而有多個氣缸的壓縮機。,4,往復式壓縮機的分類,按壓縮機的排氣終壓力可分為1）低壓壓縮機：排氣終了壓力在310表壓。2）中壓壓縮機：排氣終了壓力在10100表壓。3）高壓壓縮機：排氣終了壓力在1001000表壓。4）超高壓壓縮機：排氣終了壓力在1000表壓以上。（1表壓為0.1MPa）,5,往復式壓縮機分類,按排氣量（進口狀態(tài)）分類類型排氣量m/min微型壓縮機1小型壓縮機110中型壓縮機1060大型壓縮機60,6,往復式壓縮機分類,按結構形式分類可分為立式、臥式、角度式、對稱平衡型和對制式等。一般立式用于中小型；臥式用于小型高壓；角度式用于中小型；對稱平衡型使用普遍，特別使用于大中型往復式壓縮機；對制式主要用于超高壓壓縮機。國內(nèi)往復式壓縮機通用結構代號的含義如下：立式Z。臥式P，角度式L、S，星型T、V、W、X，對稱平衡型H、M、D，對制式DZ。,7,往復式壓縮機分類,8,往復式壓縮機型號說明,活塞式壓縮機：型號說明：-/表示(吸)排氣壓力kgf/cm2表示排氣量（換算到吸入狀態(tài)）m3/min表示壓縮機活塞力噸（有時省略）氣缸排列型式代號：V、W、Z、L、P-V、W、Z、L、P型，D、M、H-對稱平衡型設計序號或氣缸列數(shù),9,往復式壓縮機,往復式壓縮機的工作原理：當曲軸旋轉時，通過連桿的傳動，活塞便做往復運動，由氣缸內(nèi)壁、氣缸蓋和活塞頂面所構成的工作容積則會發(fā)生周期性變化?；钊麖臍飧咨w處開始運動時，氣缸內(nèi)的工作容積逐漸增大，這時，氣體即沿著進氣管，推開進氣閥而進入氣缸，直到工作容積變到最大時為止，進氣閥關閉；活塞反向運動時，氣缸內(nèi)工作容積縮小，氣體壓力升高，當氣缸內(nèi)壓力達到并略高于排氣壓力時，排氣閥打開，氣體排出氣缸，直到活塞運動到極限位置為止，排氣閥關閉。當活塞再次反向運動時，上述過程重復出現(xiàn)。總之，曲軸旋轉一周，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)。壓縮機的理想工作過程是：壓縮機沒有余隙容積，吸、排氣過程沒有阻力損失，吸、排氣過程中與外界沒有熱量交換；沒有泄漏。其過程如圖所示。圖23為活塞運動時氣缸內(nèi)氣體壓力與容積的變化，活塞式壓縮機對氣體的壓縮，是由活塞在氣缸內(nèi)的往復運動來完成的。整個工作過程分吸氣、壓縮和排氣三個過程。實際中由于壓縮機存在余隙容積,因此工作過程多了一個膨脹過程,其工作過程可歸納為吸氣、壓縮、排氣和膨脹四個過程。,10,11,往復式壓縮機的工作原理圖,曲軸,12,壓縮機的流量控制,入口緩沖器,出口緩沖器,入口過濾器,冷卻器,冷卻器,13,往復式壓縮機,往復式壓縮機的主要特點：活塞式壓縮機屬于容積式壓縮機，適用于中小輸氣量，排氣壓力可從低壓直至超高壓，與其它類型壓縮機相比，具有一系列特點：其優(yōu)點1）適用壓力范圍廣，不論流量大小，均能達到所需壓力；最高壓力可達320MPa（工業(yè)應用），甚至700MPa，（實驗室中）。單機能力為在500m3/min以下的任意流量。2）熱效率高，單位耗電量少；一般大、中型機組絕熱效率可達0.70.85左右。3）適應性強，即排氣范圍較廣，且不受壓力高低影響，能適應較廣闊的壓力范圍和制冷量要求；4）氣體的重度和特性對壓縮機的工作性能影響不大，同一臺壓縮機可以用于不同的氣體；5）對材料要求低，多用普通鋼鐵材料，加工較容易，造價也較低廉；6）技術上較為成熟，生產(chǎn)使用上積累了豐富的經(jīng)驗；7)驅動機比較簡單，大都采用電動機，一般不調(diào)速；8）裝置系統(tǒng)比較簡單。,14,往復式壓縮機,缺點：1）結構復雜笨重，易損件多，占地面積大，投資較高，維修工作量大，檢修周期較短，一般在8000小時左右。2）轉速不高，機器體積大而重，單機排氣量一般小于500m3/min。3）排氣不連續(xù)，氣流有脈動，容易引起管道振動，嚴重時往往因氣流脈動、共振而造成管網(wǎng)或機件的損壞。4）運轉時有較大的震動。用油潤滑的壓縮機，氣體中帶油需要脫除。5)流量調(diào)節(jié)采用補助容積或旁路閥，雖然簡單、方便、可靠，但功率損失大，在部分載荷操作時效率降低。6)大型工廠采用多臺壓縮機組時，操作人員多或工作強度較大,15,往復式壓縮機,往復式壓縮機的主要性能指標1）額定排氣量：即為壓縮機銘牌上標注的排氣量，指壓縮機在特定進口狀態(tài)下的排氣量。常用單位m/min，m/h。2)額定排氣壓力：即為壓縮機銘牌上標注的排氣壓力，常用單位MPa，bar。3）排氣溫度：考慮到積炭和安全運行，對于相對分子量小于或等于12的介質(zhì)，排氣溫度不超過135；對乙炔、石油氣、濕氯氣排氣溫度不超過100；其他氣體建議不超過150。4）活塞力：活塞在止點處所受到的氣體力最大，因此將這時的氣體力稱為活塞力。5）級數(shù)：大中型往復壓縮機以省功原則選擇級數(shù)，通常情況下其各級壓力比4。,16,往復式壓縮機,6)活塞行程:活塞式壓縮機在運轉中，活塞從一端止點到另一端止點所走的距離，稱為一個行程，常用單位為m（米）。7)功率:活塞式壓縮機消耗的功，一部分直接用于壓縮氣體，稱為指示功，另一部分用于克服機械摩擦，稱為摩擦功，主軸需要的總功為兩者之和，稱為軸功。單位時間內(nèi)消耗的功稱為功率，常用單位為瓦（W）或千瓦（KW）。壓縮機的軸功率為指示功率和摩擦功率之和。,17,往復式壓縮機的結構,往復式壓縮機的結構：壓縮機主要由機體、曲軸、連桿、活塞組、氣閥、軸封、油泵、能量調(diào)節(jié)裝置、油循環(huán)系統(tǒng)等部件組成。,往復式壓縮機結構示意圖,18,往復式壓縮機的結構機體,機體：包括氣缸體和曲軸箱兩部分，一般采用高強度灰鑄鐵（HT20-40）鑄成一個整體。它是支承氣缸套、曲軸連桿機構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。氣缸采用氣缸套結構，安裝在氣缸體上的缸套座孔中，便于當氣缸套磨損時維修或更換。,19,往復式壓縮機的結構機體,分體機身,20,分體機身,整體機身,21,22,往復式壓縮機的結構,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頸與曲軸銷的耐磨性。故曲軸一般采用40、45或50號優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造。,23,往復式壓縮機的結構曲軸,24,25,往復式壓縮機的結構,連桿：連桿是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉運動轉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。,26,往復式壓縮機的結構連桿,27,28,往復式壓縮機的結構,活塞組：活塞組是活塞、活塞銷及活塞環(huán)的總稱?；钊M在連桿帶動下，在汽缸內(nèi)作往復直線運動，從而與汽缸等共同組成一個可變的工作容積，以實現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣等過程?；钊?活塞可分為筒形和盤形兩大類?；钊牟牧弦话銥殇X合金或鑄鐵活塞銷-活塞銷是用來連接活塞和連桿小頭的零件，在工作時承受復雜的交變載荷?；钊h(huán)-活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)。汽環(huán)的主要作用是使活塞和氣缸壁之間形成密封，防止被壓縮氣從活塞和氣缸壁之間的間隙中泄漏；油環(huán)的作用是布油和刮去氣缸壁上多余的潤滑油。,29,往復式壓縮機的結構活塞組件,30,往復式壓縮機的結構活塞,31,往復式壓縮機的結構活塞環(huán),32,往復式壓縮機的結構,氣閥與軸封：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、排氣閥各啟閉一次，從而控制壓縮機并使其完成吸氣、壓縮、排氣等四個工作過程。,33,往復式壓縮機的結構氣閥組,34,往復式壓縮機的結構軸封,軸封-軸封的作用在于防止壓縮氣體沿曲軸伸出端向外泄漏，或者是當曲軸箱內(nèi)壓力低于大氣壓時，防止外界空氣漏入。,35,往復式壓縮機的結構潤滑系統(tǒng),潤滑是壓縮機中的重要問題之一，它不僅影響到壓縮機的性能指標，而且對壓縮機的壽命、可靠性、安全性也直接相關?；钊綁嚎s機潤滑，要求在所有作相對運動的表面注入潤滑油，形成油膜，以減低磨蝕，減少摩擦功耗，冷卻摩擦表面，同時還起到油膜密封作用。對潤滑系統(tǒng)的基本要求：要有可靠的供油裝置，保證有適量的潤滑油輸送至各運動部位；要有凈化和冷卻潤滑油的裝置；系統(tǒng)中要有便于檢查供油情況的部位和儀表；供油系統(tǒng)緊湊，便于拆裝和清洗。,36,往復式壓縮機的結構潤滑系統(tǒng),潤滑的作用如下：1)使摩擦表面(即軸與軸承、活塞環(huán)與氣缸壁等運動部件接觸面)被油膜分隔，形成液體摩擦或半干摩擦，從而降低壓縮機的摩擦功、摩擦熱和零件的磨損，提高壓縮機的機械效率，增加壓縮機的可靠性和耐久性。2)帶走摩擦熱，使摩擦表面溫度不致過高。3)潤滑油充滿活塞與氣缸的間隙和軸封的摩擦表面之間，增強了密封作用。4)帶走磨屑，改善摩擦表面的工作情況。5)壓縮機的潤滑系統(tǒng)還向能量調(diào)節(jié)裝置供油。,37,往復式壓縮機的結構潤滑系統(tǒng),潤滑方式及潤滑系統(tǒng)壓縮機的潤滑方式可分為飛濺潤滑和壓力潤滑兩種類型。飛濺潤滑是利用運動零件的機械作用，將潤滑油送至需要的摩擦表面，半封閉壓縮機就有很多的采用飛濺潤滑。一方面在連桿大頭下端裝設甩油勺，將曲軸箱中的油甩向氣缸鏡面，潤滑活塞與氣缸壁之間的摩擦表面；另一方面，在電動機一端的軸上裝有甩油盤，將油甩起并收集在電動機側端蓋的集油小室上，通過曲軸中的油道，潤滑主軸承和連桿軸承。在某些小型立式開啟式壓縮機中，飛濺潤滑僅依靠曲柄連桿機構的運動來實現(xiàn)。,38,壓力潤滑,大機組是高速旋轉機械，靠注入潤滑油使軸頸相互之間的磨擦變成液體磨擦，同時將軸承中因磨擦而產(chǎn)生的熱量帶走，如果油壓不高，則克服不了油系統(tǒng)阻力，流動能力減小，達不到需要的油量，軸承中產(chǎn)生的熱量也就不能全部帶走，軸承及油溫升高。同時軸承中油膜的建立也需要一定的油壓，否則油膜破壞會燒瓦，因此規(guī)定一定壓力的潤滑油注入，這就是強制潤滑,也叫壓力潤滑.,39,往復式壓縮機的結構潤滑系統(tǒng),40,往復式壓縮機的排量控制及調(diào)節(jié),1):壓縮機的排量控制及調(diào)節(jié)壓縮機可以通過設置固定式或可變式余隙腔及入口卸荷的方式實現(xiàn)排量控制。通過固定式（或可變式）余隙腔可實現(xiàn)約10%左右的排量控制。通過入口卸荷可使具有二列一級缸的壓縮機實現(xiàn)0%、25%、50%、75%、100%的排量控制、對只有一列一級缸的壓縮機可實現(xiàn)0%、50%、100%的排量控制。,41,往復式壓縮機的排量控制及調(diào)節(jié),2)某些裝置要求壓縮機在某一中間壓力下抽出部分氣體，這將對壓縮機級壓縮比的選擇提出要求。3)為了使操作中當運行余隙腔調(diào)節(jié)及入口卸荷調(diào)節(jié)時，壓縮機級壓縮比能保持在設計值，壓縮機還需設置級間回流控制系統(tǒng)。,42,壓縮機的級間調(diào)節(jié),43,壓縮機的級間調(diào)節(jié),44,往復式壓縮機典型故障及事故分析,排氣溫度不正常排氣溫度不正常是指其高于設計值。影響排氣溫度增高的因素有：進氣溫度、壓力比、以及壓縮指數(shù)（對于空氣壓縮指數(shù)K1.4）。影響到吸氣溫度高的因素如：中間冷卻效率低，或者中冷器內(nèi)水垢結多影響到換熱，則后面級的吸氣溫度必然要高，排氣溫度也會高。氣閥漏氣，活塞環(huán)漏氣，不僅影響到排氣溫度升高，而且也會使級間壓力變化，只要壓力比高于正常值就會使排氣溫度升高。此外，水冷式機器，缺水或水量不足均會使排氣溫度升高。,45,往復式壓縮機典型故障及事故分析,過熱故障在曲軸和軸承、十字頭與滑板、填料與活塞桿等摩擦處，溫度超過規(guī)定的數(shù)值稱之為過熱。過熱所帶來的后果：一個是加快磨擦副間的磨損，二是過熱量的熱不斷積聚直致燒毀磨擦面以及燒抱而造成機器重大的事故。造成軸承過熱的原因主要有：軸承與軸頸貼合不均勻或接觸面積過小；軸承偏斜曲軸彎曲、扭；潤滑油粘度太小，油路堵塞，油泵有故障造成斷油等；安裝時沒有找平，沒有找好間隙，主軸與電機軸沒有找正，兩軸有傾斜等。,46,往復式壓縮機典型故障及事故分析,斷裂事故斷裂事故發(fā)生的部位主要有：曲軸斷裂：其斷裂大多在軸頸與曲臂的圓角過渡處；連桿的斷裂：連桿螺釘斷裂；氣缸、缸蓋破裂：主要原因：對于水冷式機器，在冬天運轉停車后，若忘掉將氣缸、缸蓋內(nèi)的冷卻水放盡，冷卻水會結冰而撐破氣缸以及缸蓋；活塞桿斷裂。,47,往復式壓縮機典型故障及事故分析,活塞桿斷裂：主要斷裂的部位是與十字頭連接的螺紋處以及緊固活塞的螺紋處，此兩處是活塞桿的薄弱環(huán)節(jié)，如果由于設計上的疏忽，制造上的馬虎以及運轉上的原因，斷裂較常發(fā)生。若在保證設計、加工、材質(zhì)上都沒有問題，則在安裝時其預緊力不得過大，否則使最大作用力達到屈服極限時活塞桿會斷裂。在長期運轉后，由于氣缸過渡磨損，對于臥式列中的活塞會下沉，從