目錄二三一活塞式空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制活塞式空氣壓縮機(jī)的管理

基礎(chǔ)理論4.1基礎(chǔ)理論4多級壓縮的意義級數(shù)和級間壓力的選定3功率和效率2容積流量、輸氣系數(shù)和影響輸氣系數(shù)的因素1理論工作循環(huán)和實(shí)際工作循環(huán)4.1.1理論工作循環(huán)和實(shí)際工作循環(huán)1.理論工作循環(huán)

活塞式空氣壓縮機(jī)是利用活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，周期性的改變氣缸的工作容積，以完成對空氣的吸入、壓縮和排出。

圖4.1.1為活塞式空氣壓縮機(jī)的理論工作循環(huán)，理論工作循環(huán)假定：（1）氣缸沒有余隙容積，且密封良好，氣閥啟閉及時(shí)；（2）吸、排氣過程中沒有壓力損失；（3）工作過程中氣體與缸壁等無熱交換；（4）被壓縮氣體是理想氣體。。圖4.1.1活塞式壓縮機(jī)的理論工作循環(huán)4.1.1理論工作循環(huán)和實(shí)際工作循環(huán)

圖4.1.1所示為單級往復(fù)式壓縮機(jī)理論循環(huán),其中過程d-a和b-c均為可逆絕熱的流動過程,因而d點(diǎn)和a點(diǎn)上的氣體狀態(tài)相同,b點(diǎn)和c點(diǎn)的氣體狀態(tài)相同。過程a-b是可逆絕熱的壓縮過程,即等熵壓縮過程；過程c-d是壓力降過程,因?yàn)榇藭r(shí)壓縮機(jī)的余隙容積為零,故c-d是一條垂直線。循環(huán)過程線abcd所包圍面積，代表每一循環(huán)耗功的大小。。圖4.1.1活塞式壓縮機(jī)的理論工作循環(huán)4.1.1理論工作循環(huán)和實(shí)際工作循環(huán)2.實(shí)際工作循環(huán)

壓縮機(jī)氣缸內(nèi)進(jìn)行的實(shí)際過程是相當(dāng)復(fù)雜的，通常用示功器記錄不同活塞位置或曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)氣缸內(nèi)部氣體壓力的變化，所得的結(jié)果就是示功圖，如圖4.1.2所示。活塞式壓縮機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)在圖上，如圖4.1.2所示。造成實(shí)際過程不同于理論過程的各種因素如下。圖4.1.2活塞式壓縮機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)4.1.1理論工作循環(huán)和實(shí)際工作循環(huán)1)余隙容積的影響

實(shí)際壓縮機(jī)考慮到零件的熱膨脹和液擊現(xiàn)象，在活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂與氣缸蓋之間應(yīng)保留一定的間隙。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上還有與氣缸相溝通的閥門通道等。這樣，在排氣過程中，缸內(nèi)氣體就不可能全部排出，這部分殘留氣體所占據(jù)的容積，稱為余隙容積，以Vc表示。

由圖可見，當(dāng)存在余隙容積Vc時(shí)，活塞在排氣后從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)返回時(shí)，殘存在余隙容積內(nèi)的氣體發(fā)生如曲線3'—4'所示的膨脹。只有當(dāng)氣缸內(nèi)壓力達(dá)到進(jìn)氣管壓力時(shí)才有可能開始吸氣，即在吸氣過程中，由于余隙容積的存在，吸氣量實(shí)際為V'。余隙容積與氣缸工作容積之比稱為相對余隙容積。實(shí)際過程的吸氣容積V'和理想過程時(shí)的吸氣容積Vp之比稱為壓縮機(jī)的容積系數(shù)。

λc=V'/Vp=1-△V'/Vp

（4-1）

在實(shí)際使用中可用壓鉛絲法檢查余隙的大小，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。4.1.1理論工作循環(huán)和實(shí)際工作循環(huán)2)吸、排氣壓力損失及其影響

由于吸氣閥和吸氣通道的流動阻力以及閥片上的彈簧力，在吸氣過程中氣缸內(nèi)壓力要比吸入管的壓力低?；钊毥?jīng)過一段預(yù)壓縮后，才能使氣缸內(nèi)的氣體壓力上升到吸入管的壓力，即由于進(jìn)氣閥的阻力損失，吸氣量減少了△V"。其影響程度可用阻力系數(shù)λp表示： λp=V"/V'=1-△V"/V' （4-2）同樣，在排氣過程中由于排氣閥的阻力損失，氣缸內(nèi)的壓力要高于排氣管壓力Pd。使排氣終了時(shí)余隙中剩余氣體量增加。實(shí)際工作循環(huán)由于吸、排氣壓力損失使壓縮機(jī)耗功增加，其增大部分如圖4.1.2中斜陰線部分所示面積。圖4.1.2活塞式壓縮機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)4.1.1理論工作循環(huán)和實(shí)際工作循環(huán)3)氣體和氣缸的熱交換及其影響

在實(shí)際工作中，氣體在壓縮和膨脹時(shí)，與氣缸壁發(fā)生復(fù)雜的熱交換，在排氣結(jié)束時(shí)氣缸、活塞的溫度都升高。在吸氣過程中氣體和氣缸等發(fā)生熱交換，氣體被加熱，使得吸入終了時(shí)氣體的溫度高于吸氣管中的溫度，比容增大，實(shí)際吸氣量減少。這部分損失叫預(yù)熱損失，其影響程度可用溫度系數(shù)λt表示。

λt≈Ts/T" （4-3）

式中：

Ts—吸氣管中氣體的絕對溫度；

T"—吸氣終了時(shí)氣缸內(nèi)氣體的絕對溫度。一般λt=0.9~0.95。4)泄漏及其影響

由于吸排氣閥關(guān)閉不嚴(yán)，活塞密封環(huán)密封不嚴(yán)，壓縮機(jī)在工作過程中存在泄漏，使壓縮機(jī)的排氣量減少。泄漏對排氣量的影響用氣密系數(shù)λ1表示。通常λ1在0.90～0.98之間。4.1.1理論工作循環(huán)和實(shí)際工作循環(huán)4.1.2容積流量、輸氣系數(shù)和影響輸氣系1.排氣量對單作用活塞式空壓機(jī)其理論輸氣量：

（4-4）式中：D—?dú)飧字睆?，mS—活塞行程，mn—壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，r／minz—?dú)飧讛?shù)目2.輸氣系數(shù)

比較實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)可以看出,實(shí)際循環(huán)輸氣量小于理論循環(huán)輸氣量。實(shí)際輸氣量與理論輸氣量的比值稱為輸氣系數(shù)（也稱為容積效率）,用表示,即

λ=V實(shí)際／V理論 （4-5）4.1.2容積流量、輸氣系數(shù)和影響輸氣系

輸氣系數(shù)λ一般在0.60～0.80范圍內(nèi)。在壓縮機(jī)本身狀況不變的情況下，壓力比Pd／Ps增加則λ減小。這是因?yàn)閴毫Ρ壬邉t余隙容積損失和漏泄損失增加；而且機(jī)體溫度也升高，引起預(yù)熱損失加大。

在實(shí)際管理工作中，為維護(hù)輸氣系數(shù)不致降低，最重要的是減少氣閥、活塞環(huán)等引起的泄漏損失；其次是及時(shí)清洗吸氣濾器，減少吸氣阻力損失；此外要保持氣缸冷卻良好。必要時(shí)可以壓鉛絲，檢查余隙高度是否合乎設(shè)計(jì)要求。4.1.2容積流量、輸氣系數(shù)和影響輸氣系3.影響輸氣系數(shù)的因素

輸氣系數(shù)ηV,與容積系數(shù)λv壓力系數(shù)λp、溫度系數(shù)λT和泄漏系數(shù)λ1有關(guān)。這四個(gè)系數(shù)的定義如下：1)容積系數(shù)λv：它反映了壓縮機(jī)中余隙容積的存在對壓縮機(jī)輸氣量的影響。2)壓力系數(shù)λp：它反映了吸氣壓力損失對壓縮機(jī)輸氣量的影響。3)溫度系數(shù)λT：它反映了在吸氣過程中，因氣體的預(yù)熱對輸氣量的影響。4)泄漏系數(shù)λ1：它反映了壓縮機(jī)工作過程中由于泄漏而引起的對輸氣量的影響。4.1.3功率和效率

壓縮機(jī)用于壓送氣體的功率稱為指示功率，用Pi表示。在壓縮機(jī)工作時(shí)測出其示功率，即圖4.1.2所示的實(shí)際循環(huán)，它所包圍的面積即相當(dāng)于每一循環(huán)所用的指示功，乘以轉(zhuǎn)速即可求出指示功率。

按壓縮機(jī)理論循環(huán)計(jì)算所需功率稱為理論功率。理論功率小于指示功率，它與指示功率之比稱為指示效率，用ηi表示。理論功率可以按等溫理論循環(huán)或絕熱理論循環(huán)計(jì)算，分別稱為等溫理論功率(用PT表示)和絕熱理論功率(用PS表示)。相應(yīng)求出的指示效率稱為等溫指示效率(用ηiT，表示)和絕熱指示效率(用ηis表示)，即 ηiT=PT／Piηis=Ps／Pi （4-6）4.1.3功率和效率

指示效率反映了實(shí)際氣體在工作過程中由于吸、排氣阻力及氣體的摩擦、旋渦等流動造成的能量損失的大小。其中等溫指示效率除反映上述損失外還反映冷卻達(dá)不到等溫壓縮而附加的能量損失，故比絕熱指示效率更低。

壓縮機(jī)曲軸所得到的輸入功率稱為軸功率，用P表示?？諌簷C(jī)銘牌上標(biāo)注的或說明書給出的是軸功率。由于壓縮機(jī)運(yùn)動部件摩擦及附屬設(shè)備(滑油泵、風(fēng)機(jī)等)要消耗功率，軸功率大于指示功率，二者之比稱為機(jī)械效率，用ηm表示，即

ηm=Pi／P

（4-7）4.1.3功率和效率

據(jù)對現(xiàn)有壓縮機(jī)所進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，ηm一般為0.82～0.90(微型)、0.85～0.92(小型)、0.90～0.96(大、中型)。

壓縮機(jī)總效率為理論功率與軸功率之比。由于等溫理論功率PT和絕熱理論功率PS不同，有等溫效率(用ηT表示)和絕熱效率(用ηs表示)之分。根據(jù)式（4-6）、（4-7）可得

ηT=PT／P=ηiTηm （4-8）

ηs=Ps／P=ηisηm （4-9）

一般壓縮機(jī)ηT為0.60～0.75，ηs為0.65～0.70(小型)、0.70～0.80(中型)、0.80～0.85(大型)。一般水冷空壓機(jī)常以ηt為評價(jià)指標(biāo)，風(fēng)冷空壓機(jī)常以ηs為評價(jià)指標(biāo)。4.1.4多級壓縮的意義、級數(shù)和級間壓力的選定

船用空壓機(jī)的排出壓力較高，一般在2.5～3.0MPa之間，采用單級壓縮，普通壓縮機(jī)根本無法達(dá)到25～30的壓縮比，必須采用多級壓縮才能完成。采用兩級壓縮后，每一級的壓比將不大于6。為提高空壓機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和輸氣量，通常都在級間采用中間冷卻。圖4.1.3所示為二級空壓機(jī)的流程示意圖。圖4.1.3兩級壓縮式空壓機(jī)工作流程1-低壓缸；2-級間冷卻器；3-高壓缸；4-后冷卻器采用多級壓縮中間冷卻的優(yōu)點(diǎn)(2)減小壓縮比，減輕活塞上的作用力(3)提高輸氣系數(shù)(4)節(jié)省壓縮功(1)降低排氣溫度，保證有效的潤滑。4.1.4多級壓縮的意義、級數(shù)和級間壓力的選定4.1.4多級壓縮的意義、級數(shù)和級間壓力的選定

船用雙級壓縮機(jī)的中間壓力的大小應(yīng)按最省功原則來確定。根據(jù)理論分析，當(dāng)各級壓縮耗功相等時(shí)，壓縮機(jī)的總耗功最小。因而兩級壓縮機(jī)的最佳壓比選擇的原則是，即雙級壓縮機(jī)各級的壓比應(yīng)該相等，并等于總壓比的平方根。而實(shí)際上，由于后級余隙對輸氣系數(shù)的影響比前一級大；而且從冷卻效果上講，后級冷卻效果不如級間冷卻；后一級的壓縮過程排氣壓力、溫度高，更偏離等溫過程。因此后一級壓比總是要比前一級稍小一些。船用空氣壓縮機(jī)一般壓比為6～8，而中間壓力選擇的基本原則是：

。4.2活塞式空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制3活塞式空氣壓縮機(jī)的潤滑和冷卻2活塞式空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制1壓縮空氣在船上的用途4活塞式空氣壓縮機(jī)自動控制的特點(diǎn)壓縮空氣的用途1.柴油機(jī)的啟動、換向2.經(jīng)減壓后作為控制空氣，用于主、輔設(shè)備的自動控制3.為其他需要壓縮空氣的輔助機(jī)械設(shè)備和氣動工具供氣4.在檢修工作中用來吹洗零部件、濾器等4.2.1壓縮空氣在船上的用途4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)類似于活塞式制冷壓縮機(jī)和往復(fù)泵，但由于工作介質(zhì)不同，結(jié)構(gòu)上區(qū)別較大。圖4.2.1為CZ60／30型船用空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)圖，該空壓機(jī)屬立式、水冷、二級空氣壓縮機(jī)?？諌簷C(jī)排氣量60m3／h，轉(zhuǎn)速750r／min。低壓級額定排氣壓力為0.64MPa，高壓級額定排氣壓力為3MPa。

電動機(jī)通過彈性聯(lián)軸器帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)連桿、活塞銷帶動活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動。空氣經(jīng)濾清器、低壓級吸氣閥，被吸入低壓級氣缸；經(jīng)活塞壓縮后從位于氣缸頭的低壓級排出的空氣經(jīng)中間冷卻器冷卻后，通過高壓級吸氣閥被吸入高壓級氣缸進(jìn)行二級壓縮，經(jīng)壓縮后從高壓級排氣閥排出，排出空氣再經(jīng)后冷卻及氣液分離后排向空氣瓶。在整個(gè)壓縮過程中，空氣的壓力逐級升高，溫度也逐級上升。4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件1-卸載閥；2-低壓級吸氣閥；3-低壓級氣缸蓋；4-活塞與連桿；5-低壓級排氣閥；6-氣缸與曲軸箱；7-高壓級吸氣閥；8-低壓級安全閥；9-冷卻器；10-氣液分離器；11-管系；12-曲軸與飛輪；15-滑油冷卻器；16-高壓級安全閥；15-高壓級排氣閥；圖4.2.1CZ60/30型空壓機(jī)4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件5.氣缸與活塞

船用活塞式空壓機(jī)常采用級差式氣缸與活塞，以縮小機(jī)器尺寸。由圖4.1.4可見，氣缸及鋁合金鑄造的活塞都分成直徑上大下小的兩段，低壓級工作空間是由活塞6、氣缸8及氣缸蓋5所構(gòu)成；高壓級工作空間是由活塞6和氣缸8所構(gòu)成的環(huán)形腔室。當(dāng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動時(shí)，空壓機(jī)的低壓級處于吸氣過程而高壓級處于排氣過程，反之當(dāng)活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動時(shí)，空壓機(jī)的低壓級處于排氣過程而高壓級處于吸氣過程。因此活塞的密封性能對壓縮機(jī)的工作影響很大，一般活塞上段有6道活塞環(huán)，下段有6道活塞環(huán)和1道刮油環(huán)。船用空壓機(jī)氣密環(huán)的詳見表4-1。4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件表4-1船用空壓機(jī)氣密環(huán)開口間隙和側(cè)隙的一般范圍

氣缸直徑（mm）開口間隙（mm）側(cè)隙（mm）安裝值極限值安裝值極限值＜600.200~0.3000.500.020~0.0500.10060－1200.300~0.5001.000.020~0.0600.100120－1800.500~0.8001.500.030~0.0900.120＞1800.800~1.0001.500.030~0.1000.1204.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

活塞銷與活塞銷孔是靜配合，與連桿小端是動配合，有0.025~0.077mm的配合間隙。氣缸與氣缸蓋間的墊片厚度會影響低壓級的余隙容積，墊片越厚余隙容積越大，通常活塞在上止點(diǎn)時(shí)與缸蓋間隙應(yīng)保持在0.5~1.0mm。氣缸8與曲軸箱之間的墊片厚度對低壓級和高壓級的余隙容積都有影響。但應(yīng)特別注意的是，調(diào)節(jié)氣缸8與曲軸箱之間的墊片厚度時(shí)，對低壓級和高壓級的余隙容積影響完全相反，如當(dāng)墊片厚度增加時(shí)，低壓級的余隙容積增大，而高壓級的余隙容積卻減小。反之，當(dāng)墊片厚度減小時(shí)，低壓級的余隙容積減小，而高壓級的余隙容積增大。4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

6.氣閥低壓級的吸氣閥2和排氣閥5垂直裝在氣缸蓋3上；高壓級的吸氣閥7和排氣閥15則垂直于氣缸，安裝在氣缸中部的閥室內(nèi)。氣閥閥片的升程對壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)壽命有重要的影響，合理地增加升程，可以降低閥隙氣流速度，減小閥的阻力損失；但升程增大，閥片對升程限制器和閥座的撞擊速度將隨之增大，閥彈簧的變形量和變形速度也將增大，這會導(dǎo)致氣閥壽命降低，而且會加重氣閥關(guān)閉滯后，嚴(yán)重時(shí)甚至使壓縮機(jī)不能正常工作。4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

6.氣閥因此，氣閥的升程都在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)資料選定，由升程限制器來限定，說明書規(guī)定的升程不宜隨便改變。氣閥的升降多在2～4mm左右，轉(zhuǎn)速高及工作壓力大的則升程較小，由于壓力不同，空氣通過低壓級的體積流量大于高壓級。4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

6.氣閥氣閥是壓縮機(jī)重要而已損壞的部件，其密封性能將直接影響到壓縮機(jī)的排氣量以及經(jīng)濟(jì)性和可靠性，氣閥的工作壽命，是決定壓縮機(jī)檢修周期的主要因素，氣閥泄漏后會造成：1)排氣溫度上升2)排氣量下降3)缸套溫度異常發(fā)熱相對而言，排氣閥泄漏要比吸氣閥泄漏造成的影響大，而高壓級氣閥泄漏要比低壓級氣閥泄漏影響大。4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

6.氣閥檢修氣閥時(shí)應(yīng)注意：1)吸、排氣閥閥片和彈簧不能換錯(cuò)2)檢查閥片升程是否符合要求，閥片是否有卡阻現(xiàn)象3)檢修組裝后的氣閥要用煤油試漏，允許有滴狀滲漏，每分鐘滴漏量少于20滴為合適4)氣閥安裝前，紫銅墊圈要進(jìn)行退火處理4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

6.氣閥對氣閥的要求：結(jié)構(gòu)上要求加工工藝簡單，檢修方便；性能上要求關(guān)閉嚴(yán)密、阻力小、起閉及時(shí)等。要求閥片和閥座和升程限制器的撞擊速度不要太大，以保證有較長的工作壽命（至少在4000h以上）要求盡可能減小氣閥通道形成的余隙容積。氣閥的種類有環(huán)狀閥、網(wǎng)狀閥、條狀閥和舌簧閥等。船用空壓機(jī)使用最普遍的是環(huán)狀閥，環(huán)狀閥結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，價(jià)格低廉，維修方便，且便于頂開吸氣閥卸載，缺點(diǎn)是閥片運(yùn)動的導(dǎo)向摩擦較大，而且為了保持足夠的剛性導(dǎo)致閥片稍厚，質(zhì)量較大，不適合太高轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速小于等于1500r/min）。采用多環(huán)閥片可以加大通流面積，適應(yīng)較大的體積流量，然而各圈閥片可能不同步，對工作造成不良影響。低轉(zhuǎn)速大排氣量的空壓機(jī)可采用網(wǎng)狀閥，網(wǎng)狀閥多用于轉(zhuǎn)速不太高的小型空壓機(jī)的高壓級，轉(zhuǎn)速較高的入壓機(jī)可采用條狀閥、舌簧閥。4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

7.安全閥級差式空壓機(jī)低壓級和高壓級均設(shè)有安全閥。低壓級安全閥10和高壓級安全閥22分別安裝在高壓級的吸、排閥室處。一般低壓級安全閥的開啟壓力比額定排壓高15%，高壓級安全閥的開啟壓力比額定排壓高10%。安全閥是空壓機(jī)的自動安全保護(hù)裝置，當(dāng)壓力超過給定值時(shí)，安全閥自動開啟放出氣體，而當(dāng)壓力下降到一定值后，安全閥再自行關(guān)閉。安全閥應(yīng)動作穩(wěn)定，工作可靠，關(guān)閉氣密性好，開啟時(shí)的空氣泄放量應(yīng)等于或稍大于壓縮機(jī)的排氣量，圖4.2.2為安全閥結(jié)構(gòu)圖。圖4.2.2安全閥1-止動螺釘；2-閥盤；3-頂桿；4-調(diào)整螺釘；5-鎖緊螺母；6-鉛封；7-彈簧座；8-彈簧；9-閥體；10-調(diào)整環(huán)；11-閥座4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

8.機(jī)構(gòu)卸載空氣壓縮機(jī)在起動時(shí)，為減小起動電流，避免機(jī)器部件受力過大引起機(jī)損，的方法在起動期間必須卸載。常用的卸載方法有頂開吸氣閥、排氣旁通等。育明輪啟動時(shí)通過電磁閥將排氣旁通進(jìn)行啟動卸載。4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

9.氣液分離器各級氣缸的排氣都會夾帶有細(xì)小的油滴，而且排氣中水蒸氣的分壓力也較高，冷卻后會析出凝水。第一級冷卻后這些油和水可以部分分離出來，積于級間冷卻器和高壓缸進(jìn)氣口之間的空氣管路里，通常有泄放閥可予以泄放。在冷卻器后常設(shè)氣液分離器，以提高充入氣瓶的壓縮空氣的品質(zhì)。本例的氣液分離器14就并排安裝在冷卻器旁。4.2.2典型結(jié)構(gòu)和主要部件

9.氣液分離器氣液分離器按工作原理分：慣性式、過濾式、吸附式三種。圖4.2.3示出為慣性式。其工作原理是利用液滴和氣體的比重不同，多次改變氣流的流動方向，使液滴撞擊并吸附在芯子7的壁上，聚集而流到殼體6的下部空間。為避免停車時(shí)氣流返回空壓機(jī)，氣液分離器中的鋼球閥4起到空氣止回作用；分離器下部的泄放閥8用來排放分離出的油和水。圖4.2.3氣液分離器1-進(jìn)口接頭；2-出口接頭；3-限制器；4-鋼珠；5-閥座；6-殼體；7-芯子；8-泄放閥4.2.3活塞式空氣壓縮機(jī)的潤滑和冷卻

1.潤滑空壓機(jī)的潤滑方式有飛濺潤滑和壓力潤滑兩種，船用小型空壓機(jī)多采用飛濺式潤滑，空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)連桿大端軸承蓋上的擊油勺擊濺曲軸箱中的潤滑油，飛濺的油滴可潤滑主軸承、連桿小端軸承和氣缸下部工作面，同時(shí)一部分油沿油勺正面的小孔和連桿大端的導(dǎo)油孔去潤滑連桿大端軸承。氣缸上部靠低壓級空氣吸入管上的油杯每分鐘滴入4～6滴油或通過連接管從曲軸箱中吸入部分油霧來潤滑，曲軸箱門蓋上裝有測油位的油尺，并可由此加潤滑油，曲軸箱中的油位應(yīng)適中，油位過低會造成潤滑不良，油位過高會使飛濺量過大，不僅使耗功增加，潤滑油容易變質(zhì)，而且過多的潤滑油進(jìn)入氣缸會影響空氣品質(zhì)，使氣閥結(jié)焦、活塞環(huán)失靈。4.2.3活塞式空氣壓縮機(jī)的潤滑和冷卻

2.冷卻

冷卻對空壓機(jī)是十分重要的。冷卻方式有水冷和風(fēng)冷兩種。船用空壓機(jī)多數(shù)采用水冷，大多不自帶水泵，所需冷卻水來自機(jī)艙海水系統(tǒng)，有中央冷卻系統(tǒng)的船舶可采用淡水循環(huán)冷卻?？諌簷C(jī)的冷卻主要包括以下幾個(gè)方面：（1）空氣冷卻（2）氣缸冷卻（3）滑油冷卻4.2.3活塞式空氣壓縮機(jī)的潤滑和冷卻

1)空氣冷卻

空氣在壓縮過程中隨著壓力升高，空氣的溫度也會隨之上升。為減少功耗和排氣比容，提高氣瓶儲量、增加排氣量，對低壓級和高壓級排氣均需進(jìn)行冷卻，分別稱為級間冷卻和后冷卻。

級間冷卻是指對低壓級排氣的冷卻。級間冷卻對降低排氣溫度和減少功耗有顯著效果，一般要求冷卻水先通過級間冷卻器。級間冷卻器常采用殼管式，冷卻水自下而上繞殼內(nèi)若干擋板曲折地流過管外，壓縮空氣由上而下從管中流過。

后冷卻是指對高壓級排氣的冷卻。后冷卻可減小排氣比容，提高氣瓶儲量和減輕其氣壓降低程度，并使排氣中的油和水的蒸氣冷凝而便于分離，一般冷卻至60℃左右即可。也有的船為減少設(shè)備，空壓機(jī)不設(shè)后冷卻，這時(shí)則更應(yīng)及時(shí)泄放貯氣瓶的油和水。4.2.3活塞式空氣壓縮機(jī)的潤滑和冷卻

2)氣缸冷卻空壓機(jī)工作溫度較高，氣缸和缸蓋都需要冷卻，以利于減少壓縮功、降低排氣溫度和避免滑油溫度過高。然而過度冷卻會使缸壁溫度過低，使空氣中的部分水分析出而在壁面上結(jié)露，有造成水擊的可能。缸壁溫度一般比冷卻水溫度高15~20℃，通常氣缸冷卻水溫以不低于30℃為宜。4.2.3活塞式空氣壓縮機(jī)的潤滑和冷卻

3)滑油冷卻為了使滑油保持良好的潤滑性能，又能對摩擦表面起到冷卻作用，減緩油氧化變質(zhì)的速度。需對曲軸箱中的滑油進(jìn)行冷卻，如圖所示在曲軸箱底有水冷式的螺旋管式滑油冷卻器19。一般要求油溫保持在50℃左右。船用空壓機(jī)常用海水直接進(jìn)行冷卻，為減輕腐蝕冷卻器中應(yīng)裝有防蝕鋅棒。為防止水腔因排氣泄漏而使冷卻水腔壓力過高，還設(shè)有安全膜。般船用空壓機(jī)的冷卻水流程是：冷卻水首先進(jìn)入空氣冷卻器，先級間冷卻再后冷卻，從后冷卻器出來的冷卻水再分成兩路，一路自下而上流過氣缸和氣缸蓋的冷卻水腔，如高、低壓缸分開布置，通常是串聯(lián)通過，先低后高；另一路進(jìn)入設(shè)在曲軸箱內(nèi)的滑油冷卻器。冷卻水的進(jìn)水管上設(shè)有驗(yàn)水考克。氣缸下部設(shè)有泄水旋塞用來在檢修空壓機(jī)之前放空冷卻水腔，也可用來檢驗(yàn)冷卻水壓力是否符合要求。4.2.4活塞式空氣壓縮機(jī)自動控制的特點(diǎn)

活塞式空壓機(jī)的自動控制主要包括以下內(nèi)容：壓縮機(jī)的自動起、停；自動卸載：自動泄放；冷卻水、滑油的自動控制；自動安全保護(hù)。下面結(jié)合CZ60／30型船用空壓機(jī)，介紹活塞式空壓機(jī)的自動控制，圖4.2.4為CZ60／30型船用空壓機(jī)的自動控制原理圖。1.壓縮機(jī)的自動起、停

如圖4.2.4所示，以空氣瓶實(shí)際壓力為信號，通過壓力繼電器8來控制壓縮機(jī)的起、停。壓縮機(jī)的起動壓力為2.5MPa，停車壓力為3.0MPa。一般商船上至少有兩臺空壓機(jī)，當(dāng)船舶在進(jìn)、出港等用氣量大的場合，有時(shí)一臺空壓機(jī)工作無法滿足用氣量的要求，當(dāng)空氣瓶壓力下降到2.4MPa時(shí)，另一臺空壓機(jī)將自動起動投入工作。當(dāng)壓力上升至2.9MPa時(shí)，備用空壓機(jī)首先停車，而優(yōu)先工作的空壓機(jī)則要等壓力達(dá)到3.0MPa時(shí)才停車。即兩臺空壓機(jī)中，優(yōu)先工作的空壓機(jī)的起、停值為2.5MPa和3.0MPa，備用空壓機(jī)的起、停值為2.4MPa和2.9MPa。4.2.4活塞式空氣壓縮機(jī)自動控制的特點(diǎn)

圖4.2.4CZ-60/30型船用壓縮機(jī)自動控制原理圖1-3JF電磁閥；2-2JF電磁閥；3-中間冷卻器；4-后冷卻器；5-液流訊號器；6-滑油貯存箱；7-JF電磁閥；8-YP壓力繼電器；9-貯氣瓶；10-滴油杯；11-空氣濾清器；12-壓縮機(jī)第Ⅰ級；13-壓縮機(jī)第Ⅱ級；14-JF電磁閥；15-氣液分離器4.2.4活塞式空氣壓縮機(jī)自動控制的特點(diǎn)

2.自動卸載

壓縮機(jī)起動時(shí)能自動卸載，使氣缸均處于空載狀態(tài)，達(dá)到壓縮機(jī)的空載起動。停車時(shí)能先卸載后停車，以減少壓縮機(jī)的震動和沖擊。卸載的方法一般是通過定時(shí)器自動控制電磁閥的啟閉來實(shí)現(xiàn)的。3.自動泄放

空壓機(jī)工作時(shí)，空氣瓶及空壓機(jī)氣液分離器的泄放電磁閥，通過定時(shí)器定時(shí)泄放；停車時(shí)除空氣瓶泄放電磁閥外，其他泄放閥應(yīng)保持打開而定時(shí)器也停止工作。4.冷卻水自動控制

壓縮機(jī)起動時(shí)供水電磁閥自動打開供水；停車時(shí)供水電磁閥關(guān)閉停止供水。4.2.4活塞式空氣壓縮機(jī)自動控制的特點(diǎn)

5.滑油的自動供給

如圖所示，空壓機(jī)低壓缸的滴油杯的供油由電磁閥7控制，該閥與壓縮機(jī)同步工作。而高壓缸的潤滑則采用飛濺式。6.自動安全保護(hù)

一般空壓機(jī)自動控制裝置中應(yīng)包括溫度、壓力、油位等安全保護(hù)措施。其中包括排氣溫度、冷卻水溫繼電器，當(dāng)壓縮機(jī)排氣溫度或冷卻水溫超高時(shí)，自動停車；冷卻水壓力繼電器、曲軸箱油位繼電器等，在壓力或油位低于設(shè)定值時(shí)，這些保護(hù)繼電器動作，壓縮機(jī)自動停車。4.3活塞式空氣壓縮機(jī)的管理2活塞式空氣壓縮機(jī)的常見故障分析與處理1活塞式空氣壓縮機(jī)的維護(hù)與運(yùn)行管理4.3.1活塞式空氣壓縮機(jī)的維護(hù)與運(yùn)行管理

1.起動(1)起動前的準(zhǔn)備對剛檢修過或長時(shí)間未用的空壓機(jī)，應(yīng)盤車1～2轉(zhuǎn)，檢查是否正常；檢查曲軸箱油位是否保持在油尺的規(guī)定刻度內(nèi)，采用飛濺潤滑時(shí)，以曲軸下止點(diǎn)油勺浸入油中20～30mm為宜，油勺應(yīng)離底2～3mm，對采用滴油潤滑的低壓級氣缸，油杯的油位應(yīng)不低于1/3，并保持滴油量每分鐘4～6滴；打開冷卻水進(jìn)出口閥，引入冷卻水；打開從空壓機(jī)到空氣瓶的所有各閥，檢查手動卸載是否置于卸載位置；檢查空壓機(jī)各泄放閥是否置于開啟位置。(2)起動準(zhǔn)備工作就緒后，先點(diǎn)動1～2次；若無異常則轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行，起動過程中應(yīng)注意觀察電流變化情況，是否有異常聲響；等電流正常后，對自動卸載空壓機(jī)應(yīng)觀察是否已自動上載，對手動卸載空壓機(jī)應(yīng)手動停止卸載；并由低至高關(guān)閉各級泄放閥，檢查是否有漏氣、漏水等情況；檢查排氣溫度、壓力及缸頭溫度是否正常。4.3.1活塞式空氣壓縮機(jī)的維護(hù)與運(yùn)行管理

2.運(yùn)行中的檢查要點(diǎn)(1)檢查冷卻情況：注意檢查冷卻水進(jìn)出口溫度，一般進(jìn)出口溫升在10～15℃，冷卻水進(jìn)出口壓力應(yīng)保持在0.07～0.3MPa，流速約1～2m/s。發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)在工作中已經(jīng)斷水，必須立即停車，待其自然冷卻后再檢查是否造成損壞，切忌在氣缸很熱時(shí)立刻通入冷卻水而引起“炸缸”(2)檢查潤滑情況：吸氣溫度不超過45℃時(shí)，水冷式空壓機(jī)滑油溫度應(yīng)不超過70℃，風(fēng)冷式不超過80℃，對壓力式潤滑，滑油壓力應(yīng)不低于0.1MPa，同時(shí)還經(jīng)常檢查曲軸箱等油位。4.3.1活