關于往復式壓縮機基礎知識第1頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)活塞式壓縮機的基本概念一、壓縮機的用途與分類（一）壓縮機的用途

壓縮機是一種用于壓縮氣體以提高氣體壓力或輸送氣體的機器，廣泛應用于化工企業(yè)各部門。第2頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（二）壓縮機的種類1、按作用原理分類可分為容積式和速度式第3頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三2、按排氣壓力分類分為真空泵、通風機、鼓風機和壓縮機。3、按用途分類

生產(chǎn)用壓縮機：原料氣增壓壓縮機反應氣輸送壓縮機循環(huán)氣壓縮機冷凍用壓縮機排放氣壓縮機輔助系統(tǒng)壓縮機：氣體充瓶壓縮機動力用空氣壓縮機第4頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三4、按壓送的介質分類：空氣壓縮機、氮氣壓縮機、氫氣壓縮機、氧氣壓縮機、氮氫混合氣壓縮機、天然氣壓縮機、氨壓縮機和二氧化碳壓縮機等。5、按用途和使用場合分類：鍋爐送風機、涼水塔通風機、冷凍壓縮機等。（三）各類壓縮機的應用范圍

壓縮機的應用范圍決定于壓縮介質的種類、特性、流量、壓力和壓縮機本身的特性。第5頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三二、活塞式壓縮機的種類（1）按排氣壓力分類

低壓壓縮機0.2＜P＜0.98MPa

中壓壓縮機0.98～9.8MPa

高壓壓縮機9.8～98.0MPa

超高壓壓縮機＞98.0MPa

（2）按消耗功率分類

微型壓縮機＜10kW

小型壓縮機10～100kW

中型壓縮機100～500kW

大型壓縮機＞500kW第6頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（3）按排氣量分類

微型壓縮機＜1m3/min

小型壓縮機1～10m3/min

中型壓縮機10～60m3/min

大型壓縮機＞60m3/min第7頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（4）按氣缸中心線的相對位置分類立式：氣缸中心線與地面垂直。

臥式：氣缸中心線與地面平行，其中包括一般臥式、對置式和對動式（對置平衡式）。

角度式：氣缸中心線彼此成一定角度，其中包括L型、V型、W型、扇型和星型等。

第8頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三對稱平衡型壓縮機

氣缸作水平布置，并分布在曲軸兩側，在兩主軸承之間，相對兩列氣缸的曲柄錯角為180度。第9頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三對稱平衡M形壓縮機第10頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三對稱平衡H形壓縮機第11頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三對置型壓縮機

氣缸作水平布置，并分布在曲軸兩側，相鄰的兩相以列曲柄錯角不等于180度。但是根據(jù)其結構特點又可分兩種情況：第一種，相對的氣缸中心線不在一直線上，制造3、5、7、9等奇數(shù)列。第二種，曲軸兩側相對的氣缸中心線在一直線上，制成偶數(shù)列。

第12頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三第13頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三第14頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三L形壓縮機L形壓縮機除具有角度式的共同優(yōu)點外，還有如下獨特的優(yōu)點：1、當兩列往復運動質量相等時，二階往復慣性力作用在與水平成45度夾角的方向，所以，機器運轉比V形還要平穩(wěn)。2、機身受力情況比其余角度式有利，中間冷卻器和級間管道直接安裝在機器上的條件更優(yōu)越。3、大直徑的氣缸成垂直布置，小氣缸成水平布置，因而可避免較重的活塞對氣缸磨損的影響。第15頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（5）按曲柄連桿機構分類：有十字頭壓縮機無十字頭壓縮機第16頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三無十字頭運動機構的特點結構簡單、緊湊，機器高度較低，相應的機器重量較輕，一般不需要專門的潤滑機構。但是無十字頭的壓縮機只能作成單作用的，所以，氣缸容積的利用不充分（因為活塞與氣缸之間，只在活塞的一側形成工作腔），氣體的泄漏量也較大，氣缸工作表面所受的側向力也較大，因而活塞易磨損，另外，氣缸中的潤滑油量也難于控制。第17頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三有十字頭運動機構的特點

由于帶有十字頭，氣缸工作表面不受承受連桿傳來的側壓力，所以，氣缸與活塞間的摩擦和磨損較小，充分利用了氣缸容積，潤滑油易于控制，可以設置填料密封，所以氣體的泄漏量較小，特別是對于易燃、易爆、有毒的氣體，只能采用此種結構。當然，帶十字頭的壓縮機增多了十字頭、活塞桿及填料等部件，使機器的結構復雜，高度和重量也相應增加。第18頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（6）按活塞在氣缸內作用情況分類：單作用式雙作用式級差式第19頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（7）按壓縮機級數(shù)分類：單級壓縮機

兩級壓縮機

多級壓縮機第20頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（8）按壓縮機列數(shù)分類：單列壓縮機

雙列壓縮機

多列壓縮機第21頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（9）按冷卻方式分類：氣（風）冷式壓縮機

水冷式壓縮機第22頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三三、活塞式壓縮機的基本組成

活塞式壓縮機：主機輔機主機：機身工作機構（氣缸、活塞、氣閥等）運動機構（曲柄、連桿、十字頭等）輔機：潤滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)氣路系統(tǒng)第23頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三第24頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三四、活塞式壓縮機的驅動（一）對驅動機的要求（1）驅動機功率充足；（2）盡量與壓縮機直聯(lián)；（3）結構系統(tǒng)簡單，起動迅速方便，容易開停車；（4）運轉平穩(wěn)，振動小，防爆，安全可靠，能長周期運轉。（二）驅動機的種類：電動機內燃機蒸汽機第25頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三五、活塞式壓縮機的型號第26頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三

第二節(jié)活塞式壓縮機的工作原理

一、單級壓縮機的理論循環(huán)二、單級壓縮機的實際循環(huán)三、多級壓縮第27頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)活塞式壓縮機的主要參數(shù)一、排氣量

1、活塞式壓縮機的排氣量，通常是指單位時間內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。

2、排氣量常用的單位為m3/min或m3/h。

3、壓縮機的額定排氣量——壓縮機銘牌上標注的排氣量——是指特定的進口狀態(tài)時的排氣量。

第28頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三二、排氣壓力

活塞式壓縮機的排氣壓力通常是指最終排出壓縮機的氣體壓力，排氣壓力應在壓縮機末級排氣接管處測量，常用單位為Pa。三、排氣溫度壓縮機的排氣溫度取決于進氣溫度、壓力比以及壓縮過程指數(shù)。四、轉速

活塞式壓縮機曲軸的轉速，常用r/min表示，它是表征活塞式壓縮機的主要結構參數(shù)。五、活塞力

活塞力為曲軸處于任意的轉角時，氣體力和往復慣性力的合力，它作用于活塞桿或活塞銷上。第29頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三六、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）。七、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。八、熱效率

1、等溫效率2、絕熱效率3、等溫絕熱效率九、比功率第30頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三活塞式壓縮機的節(jié)能1、影響功耗的因素2、節(jié)能措施選型得當選用同步電機合理選擇潤滑油強化級間冷卻正確維護提高裝配質量第31頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)活塞式壓縮機的發(fā)展狀況往復式壓縮機的發(fā)展趨向是：①向高壓、高速、大容量發(fā)展；②提高壓縮機效率；③延長壓縮機機組的使用壽命；④按系列化、通用化、標準化進行設計、生產(chǎn)；第32頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三⑤壓縮機氣缸進出口都設有緩沖罐，位置都緊靠氣缸進出口；⑥大型壓縮機內部冷卻系統(tǒng)采用閉路循環(huán)；⑦大、中型壓縮機配備報警、聯(lián)鎖裝置；⑧采用全密封迷宮式活塞。第33頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三第五節(jié)活塞式壓縮機的零部件一、氣缸（一）氣缸的作用及性能要求（二）氣缸的結構形式按冷卻方式分，有風冷氣缸與水冷氣缸；按活塞在氣缸中的作用方式分，有單作用、雙作用及級差式氣缸；按氣缸的排氣壓力分，有低壓、中壓、高壓、超高壓氣缸等。（三）氣缸的其它問題1、氣缸鏡面2、氣缸套3、氣閥在氣缸上的布置第34頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三第35頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三二、活塞1、筒形活塞2、盤形活塞3、級差式活塞4、組合活塞5、柱塞第36頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三三、活塞環(huán)1、結構形式活塞環(huán)是一個開口的圓環(huán)，用金屬材料如鑄鐵，或用自潤滑材料如聚四氟乙烯制成。自由狀態(tài)下其直徑大于氣缸直徑，自由狀態(tài)的切口值為A，裝入氣缸后，環(huán)產(chǎn)生初彈力，該力使環(huán)的外圓面與氣缸鏡面貼合，產(chǎn)生一定的預緊密封壓力，在切口處還應該留有周向熱脹間隙δ。第37頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三活塞環(huán)的切口形式有三種，直切口制造簡單，但泄漏大，搭切口則相反，所以一般采用斜切口。為減少泄漏，安裝時應將各切口錯開，并使左右切口相鄰，檢修時要注意調整。第38頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三2、密封原理活塞環(huán)是依靠阻塞與節(jié)流來實現(xiàn)密封的.實驗表明，活塞環(huán)的密封作用主要由前三道環(huán)承擔，第一環(huán)產(chǎn)生的壓降最大，起主要的密封作用，當然磨損也最快，當?shù)谝坏拉h(huán)磨損后，第二環(huán)就起主要密封作用，依次類推。在低壓級中，由于排氣壓力小，環(huán)承受的壓力較小，所以環(huán)的磨損較慢；而同一機的高壓級中，環(huán)承受的壓力較大，所以環(huán)的磨損較快，為了使高壓級與低壓級活塞環(huán)的維修周期相同，所以高壓級采用較多的環(huán)數(shù)。第39頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三3、活塞環(huán)的數(shù)目一般鑄鐵活塞環(huán)的數(shù)目可根據(jù)被密封的壓差△P選取，但它還與環(huán)的耐磨性、切口形式等有關，故在實際壓縮機中并不一致。第40頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三4、活塞環(huán)的斷面形狀第41頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三5、活塞環(huán)的材質

活塞環(huán)材質應具有足夠的耐磨性，如無特殊要求，—般均采用鑄鐵?？紤]到小直徑環(huán)比大直徑環(huán)的受力情況要嚴重些，所用鑄鐵牌號也不同。一般:D≤200mm，采用HT30—54或HT25—47，300mm>D>200mm采用HT25—47，

D≥300mm采用HT20—40。第42頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三四填料函

填料函是密封氣缸和活塞桿間隙的元件?，F(xiàn)在的填料都是自緊式的，當填料磨損后能自動補償。第43頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三五、氣閥（一）氣閥的工作原理第44頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（二）氣閥的結構環(huán)狀閥第45頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（三）環(huán)狀閥主要參數(shù)的確定環(huán)狀閥的主要參數(shù)有：氣流速度，閥片升程，彈簧力及氣閥的主要結構尺寸。參數(shù)選取應考慮的因素有氣流阻力，氣閥啟閉的及時性，氣閥的壽命及泄漏等。第46頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三（二）氣閥的結構網(wǎng)狀閥第47頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三六、曲軸

曲軸是活塞式壓縮機的重要部件之一。它負擔傳遞全部驅動功率，并承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉等交變復合作用力。曲軸分兩大類曲拐軸曲柄軸第48頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三曲軸可以做成整體的，也可以作成半組合和組合式的?，F(xiàn)在，大多數(shù)壓縮機均采用整體式曲軸。近年來，大多數(shù)壓縮機的曲軸常常被做成空心結構，這種空心結構的曲軸非但不影響曲軸的強度，反而能提高其抗疲勞強度，降低有害的慣性力，減輕其無用的重量。實踐證明，空心曲軸比實心曲軸抗疲勞強度約提高50%。此外，為了抵消曲軸不平衡質量所引起的回轉慣性力，曲柄下端通常配有平衡重。第49頁，講稿共57頁，2023年5月2日，星期三七、連桿連桿的作用是將曲軸的旋轉運動轉換為活塞的往復運動，同時又將作