往復(fù)式壓縮機(jī)培訓(xùn)教材

1、壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī) 按工作原理分類 壓縮機(jī)壓縮機(jī)容積式容積式速度式速度式往復(fù)式往復(fù)式自由活塞自由活塞透平式透平式噴射式噴射式回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式斜盤式斜盤式隔膜式隔膜式活塞式活塞式滑片式滑片式液環(huán)式液環(huán)式羅茨式羅茨式螺桿式螺桿式回轉(zhuǎn)活塞回轉(zhuǎn)活塞混流式混流式軸流式軸流式離心式離心式 壓縮型的工作原理是往壓縮機(jī)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(jī)外，氣體的流動(dòng)是不連續(xù)的。 速度型的工作原理是氣體被高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動(dòng)，獲得極高的速度，進(jìn)入擴(kuò)壓器時(shí)，速度降低，壓力升高，然后將增壓后的氣體輸出機(jī)外氣體的流動(dòng)是連續(xù)的 按活塞的壓縮動(dòng)作可分為 1）單作用壓縮機(jī)：氣體只在活塞的一側(cè)進(jìn)

2、行壓縮又稱單動(dòng)壓縮機(jī)。 2）雙作用壓縮機(jī)：氣體在活塞的兩側(cè)均能進(jìn)行壓縮又稱復(fù)動(dòng)或多動(dòng)壓縮機(jī)。 3）多缸單作用壓縮機(jī)：利用活塞的一面進(jìn)行壓縮，而有多個(gè)氣缸的壓縮機(jī)。 4）多缸雙作用壓縮機(jī)：利用活塞的兩面進(jìn)行壓縮，而有多個(gè)氣缸的壓縮機(jī)。 按壓縮機(jī)的排氣終壓力可分為 1）低壓壓縮機(jī)：排氣終了壓力在310表壓。 2）中壓壓縮機(jī)：排氣終了壓力在10100表壓。 3）高壓壓縮機(jī)：排氣終了壓力在1001000表壓。 4）超高壓壓縮機(jī)：排氣終了壓力在1000表壓以上。（1表壓為0.1MPa） 按排氣量（進(jìn)口狀態(tài)）分類 類型 排氣量m/min 微型壓縮機(jī) 1 小型壓縮機(jī) 110 中型壓縮機(jī) 1060 大型壓縮機(jī)

3、 60 按結(jié)構(gòu)形式分類 可分為立式、臥式、角度式、對(duì)稱平衡型和對(duì)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(duì)稱平衡型使用普遍，特別使用于大中型往復(fù)式壓縮機(jī)；對(duì)制式主要用于超高壓壓縮機(jī)。 國(guó)內(nèi)往復(fù)式壓縮機(jī)通用結(jié)構(gòu)代號(hào)的含義如下：立式Z。臥式P，角度式L、S，星型T、V、W、X，對(duì)稱平衡型H、M、D，對(duì)制式DZ。 活塞式壓縮機(jī)： 型號(hào)說(shuō)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(jī)活塞力 噸（有時(shí)省略） 氣缸排列型式代號(hào)：V、W、Z、L、P-V、W、 Z、 L、P型，D、M、H-對(duì)稱平衡型 設(shè)計(jì)序號(hào)或氣缸列數(shù)往復(fù)式壓縮機(jī)

4、的工作原理：當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)連桿的傳動(dòng)，活塞便做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(huì)發(fā)生周期性變化。活塞從氣缸蓋處開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的工作容積逐漸增大，這時(shí)，氣體即沿著進(jìn)氣管，推開(kāi)進(jìn)氣閥而進(jìn)入氣缸，直到工作容積變到最大時(shí)為止，進(jìn)氣閥關(guān)閉；活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)工作容積縮小，氣體壓力升高，當(dāng)氣缸內(nèi)壓力達(dá)到并略高于排氣壓力時(shí)，排氣閥打開(kāi)，氣體排出氣缸，直到活塞運(yùn)動(dòng)到極限位置為止，排氣閥關(guān)閉。當(dāng)活塞再次反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，上述過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。總之，曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)一次，氣缸內(nèi)相繼實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣、壓縮、排氣的過(guò)程，即完成一個(gè)工作循環(huán)。壓縮機(jī)的理想工作過(guò)程是：壓縮機(jī)沒(méi)有余隙容積，吸、排氣過(guò)

5、程沒(méi)有阻力損失，吸、排氣過(guò)程中與外界沒(méi)有熱量交換；沒(méi)有泄漏。其過(guò)程如圖所示。圖23為活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓力與容積的變化，活塞式壓縮機(jī)對(duì)氣體的壓縮，是由活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。整個(gè)工作過(guò)程分吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過(guò)程。實(shí)際中由于壓縮機(jī)存在余隙容積,因此工作過(guò)程多了一個(gè)膨脹過(guò)程,其工作過(guò)程可歸納為吸氣、壓縮、排氣和膨脹四個(gè)過(guò)程。曲軸入口緩沖器出口緩沖器入口過(guò)濾器冷卻器冷卻器往復(fù)式壓縮機(jī)的主要特點(diǎn)：活塞式壓縮機(jī)屬于容積式壓縮機(jī)，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(jī)相比，具有一系列特點(diǎn)：其優(yōu)點(diǎn)1）適用壓力范圍廣，不論流量大小，均能達(dá)到所需壓力；最高壓力可達(dá)320MPa

6、（工業(yè)應(yīng)用），甚至700MPa，（實(shí)驗(yàn)室中）。單機(jī)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(jī)組絕熱效率可達(dá)0.70.85左右。 3）適應(yīng)性強(qiáng)，即排氣范圍較廣，且不受壓力高低影響，能適應(yīng)較廣闊的壓力范圍和制冷量要求； 4）氣體的重度和特性對(duì)壓縮機(jī)的工作性能影響不大，同一臺(tái)壓縮機(jī)可以用于不同的氣體；5）對(duì)材料要求低，多用普通鋼鐵材料，加工較容易，造價(jià)也較低廉；6）技術(shù)上較為成熟，生產(chǎn)使用上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)；7) 驅(qū)動(dòng)機(jī)比較簡(jiǎn)單，大都采用電動(dòng)機(jī)，一般不調(diào)速； 8）裝置系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重，易損件多，占地面積大，投資較高，維修工作量大，檢修

7、周期較短，一般在8000小時(shí)左右。 2）轉(zhuǎn)速不高，機(jī)器體積大而重，單機(jī)排氣量一般小于500m3/min。 3）排氣不連續(xù)，氣流有脈動(dòng)，容易引起管道振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)往往因氣流脈動(dòng)、共振而造成管網(wǎng)或機(jī)件的損壞。 4）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有較大的震動(dòng)。用油潤(rùn)滑的壓縮機(jī)，氣體中帶油需要脫除。5)流量調(diào)節(jié)采用補(bǔ)助容積或旁路閥，雖然簡(jiǎn)單、方便、可靠，但功率損失大，在部分載荷操作時(shí)效率降低。6)大型工廠采用多臺(tái)壓縮機(jī)組時(shí)，操作人員多或工作強(qiáng)度較大 往復(fù)式壓縮機(jī)的主要性能指標(biāo) 1）額定排氣量：即為壓縮機(jī)銘牌上標(biāo)注的排氣量，指壓縮機(jī)在特定進(jìn)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(jī)銘牌上標(biāo)注的排

8、氣壓力，常用單位MPa，bar。 3）排氣溫度：考慮到積炭和安全運(yùn)行，對(duì)于相對(duì)分子量小于或等于12的介質(zhì)，排氣溫度不超過(guò)135；對(duì)乙炔、石油氣、濕氯氣排氣溫度不超過(guò)100；其他氣體建議不超過(guò)150。 4）活塞力：活塞在止點(diǎn)處所受到的氣體力最大，因此將這時(shí)的氣體力稱為活塞力。 5） 級(jí)數(shù)：大中型往復(fù)壓縮機(jī)以省功原則選擇級(jí)數(shù)，通常情況下其各級(jí)壓力比4。 6)活塞行程:活塞式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，活塞從一端止點(diǎn)到另一端止點(diǎn)所走的距離，稱為一個(gè)行程，常用單位為m（米）。 7)功率:活塞式壓縮機(jī)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(jī)械摩擦，稱為摩擦功，主軸需要的總功為兩者之和，稱為軸

9、功。單位時(shí)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(jī)的軸功率為指示功率和摩擦功率之和。往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)：壓縮機(jī)主要由機(jī)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(fù)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 機(jī)體： 包括氣缸體和曲軸箱兩部分，一般采用高強(qiáng)度灰鑄鐵（HT20-40）鑄成一個(gè)整體。它是支承氣缸套、曲軸連桿機(jī)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(duì)位置的本體。氣缸采用氣缸套結(jié)構(gòu)，安裝在氣缸體上的缸套座孔中，便于當(dāng)氣缸套磨損時(shí)維修或更換。 圖2- 30 立式兩缸壓縮機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu) 分體機(jī)身分體機(jī)身整體機(jī)身 曲軸： 曲軸是往復(fù)式壓縮機(jī)的主要部件

10、之一，傳遞著壓縮機(jī)的全部功率。其主要作用是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿改變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)。曲軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)，承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)的交變復(fù)合負(fù)載，工作條件惡劣，要求具有足夠的強(qiáng)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(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造。 圖 2-22 曲拐軸 1、 主軸頸（連接油泵端） ；2、平衡塊 3、曲柄 4、曲柄銷；5、油孔 6、軸頸（連接軸封處） 連桿： 連桿是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并把動(dòng)力傳遞給活塞對(duì)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(shí)承受拉、壓交變載荷，故一般用優(yōu)質(zhì)中碳

11、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(zhǎng)孔作為油道。 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(dòng)下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而與汽缸等共同組成一個(gè)可變的工作容積，以實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣等過(guò)程。 活塞-活塞可分為筒形和盤形兩大類。活塞的材料一般為鋁合金或鑄鐵 活塞銷-活塞銷是用來(lái)連接活塞和連桿小頭的零件，在工作時(shí)承受復(fù)雜的交變載荷。 活塞環(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(rùn)滑油。 圖 2-13 筒形活塞組部件圖 1、活塞；2、

12、氣環(huán)；3、油環(huán)；4、活塞銷；5、彈簧擋圈 圖2-14 筒形活塞結(jié)構(gòu)圖 （a）頂部雛形； （b）頂部平頂； （c）頂部局部下凹 圖2-15 活 塞 環(huán) 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 (a) 氣 環(huán) ； (b)(c) 刮 油 環(huán) 氣閥與軸封： 氣閥是壓縮機(jī)的一個(gè)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(jī)的輸氣量、功率損耗和運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。氣閥包括吸氣閥和排氣閥，活塞每上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，吸、排氣閥各啟閉一次，從而控制壓縮機(jī)并使其完成吸氣、壓縮、排氣等四個(gè)工作過(guò)程。 圖 2-27 汽 缸 套 和 吸 排 氣 閥 組 合 件 1、 調(diào) 整 墊 片 2、 螺 栓 3、 排 氣 閥 片 4、 閥 蓋 5、

13、 假 蓋 彈 簧 6、 17開(kāi) 口 銷 7、螺 母 8、鋼 碗 9、氣 閥 螺 栓 10、外 閥 座 11、內(nèi) 閥 座 12、墊 片 13、氣 閥 彈 簧 14、吸 氣 閥 片 15、圓 柱 銷 16、頂 柱 彈 簧 18、頂 桿 19、 轉(zhuǎn) 動(dòng) 環(huán) 20、 墊 圈 21、 彈 性 圈 22、 汽 缸 套 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(dāng)曲軸箱內(nèi)壓力低于大氣壓時(shí)，防止外界空氣漏入。 圖2-24 波紋管式軸封裝置 1、 軸承蓋 2、動(dòng)摩擦環(huán)；3、波紋管；4、彈簧；5、壓緊彈簧；6、壓板 圖 2-25 摩擦環(huán)式軸封裝置 1、 托板；2、彈簧；3、鋼圈；4、動(dòng)摩擦環(huán)；5

14、、橡皮圈；6、鋼殼；7、壓板；8、軸承座 潤(rùn)滑是壓縮機(jī)中的重要問(wèn)題之一，它不僅影響到壓縮機(jī)的性能指標(biāo)，而且對(duì)壓縮機(jī)的壽命、可靠性、安全性也直接相關(guān)。 活塞式壓縮機(jī)潤(rùn)滑，要求在所有作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面注入潤(rùn)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(shí)還起到油膜密封作用。對(duì)潤(rùn)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(rùn)滑油輸送至各運(yùn)動(dòng)部位； 要有凈化和冷卻潤(rùn)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。 潤(rùn)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(yùn)動(dòng)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(jī)的摩擦

15、功、摩擦熱和零件的磨損，提高壓縮機(jī)的機(jī)械效率，增加壓縮機(jī)的可靠性和耐久性。 2)帶走摩擦熱，使摩擦表面溫度不致過(guò)高。 3)潤(rùn)滑油充滿活塞與氣缸的間隙和軸封的摩擦表面之間，增強(qiáng)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(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)還向能量調(diào)節(jié)裝置供油。 潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑系統(tǒng) 壓縮機(jī)的潤(rùn)滑方式可分為飛濺潤(rùn)滑和壓力潤(rùn)滑兩種類型。飛濺潤(rùn)滑是利用運(yùn)動(dòng)零件的機(jī)械作用，將潤(rùn)滑油送至需要的摩擦表面，半封閉壓縮機(jī)就有很多的采用飛濺潤(rùn)滑。一方面在連桿大頭下端裝設(shè)甩油勺，將曲軸箱中的油甩向氣缸鏡面，潤(rùn)滑活塞與氣缸壁之間的摩擦表面；另一方面，在電動(dòng)機(jī)一端的軸上裝有甩油盤，將油甩起并收集在電動(dòng)機(jī)側(cè)端蓋

16、的集油小室上，通過(guò)曲軸中的油道，潤(rùn)滑主軸承和連桿軸承。在某些小型立式開(kāi)啟式壓縮機(jī)中，飛濺潤(rùn)滑僅依靠曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 大機(jī)組是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，靠注入潤(rùn)滑油使軸頸相互之間的磨擦變成液體磨擦，同時(shí)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(dòng)能力減小，達(dá)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(shí)軸承中油膜的建立也需要一定的油壓，否則油膜破壞會(huì)燒瓦，因此規(guī)定一定壓力的潤(rùn)滑油注入，這就是強(qiáng)制潤(rùn)滑,也叫壓力潤(rùn)滑. 圖 2-43 齒輪油泵壓力潤(rùn)滑系統(tǒng) 1、粗濾油器 2、油泵 3、精過(guò)濾器 4、曲軸 5、連桿活塞組件 6、輸氣量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 7、油壓分

17、配器 1):壓縮機(jī)的排量控制及調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的排量控制及調(diào)節(jié)壓縮機(jī)可以通過(guò)設(shè)置固定式或可變式余隙腔及入壓縮機(jī)可以通過(guò)設(shè)置固定式或可變式余隙腔及入口卸荷的方式實(shí)現(xiàn)排量控制?？谛逗傻姆绞綄?shí)現(xiàn)排量控制。通過(guò)固定式（或可變式）余隙腔可實(shí)現(xiàn)約通過(guò)固定式（或可變式）余隙腔可實(shí)現(xiàn)約10%左左右的排量控制。右的排量控制。 通過(guò)入口卸荷可使具有二列一級(jí)缸的壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)通過(guò)入口卸荷可使具有二列一級(jí)缸的壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)0%、25%、50%、75%、100%的排量控制、對(duì)的排量控制、對(duì)只有一列一級(jí)缸的壓縮機(jī)可實(shí)現(xiàn)只有一列一級(jí)缸的壓縮機(jī)可實(shí)現(xiàn)0%、50%、100%的排量控制。的排量控制。2)某些裝置要求壓縮機(jī)在某一中間壓力下抽出部

18、分某些裝置要求壓縮機(jī)在某一中間壓力下抽出部分氣體，這將對(duì)壓縮機(jī)級(jí)壓縮比的選擇提出要求。氣體，這將對(duì)壓縮機(jī)級(jí)壓縮比的選擇提出要求。3) )為了使操作中當(dāng)運(yùn)行余隙腔調(diào)節(jié)及入口卸荷調(diào)節(jié)為了使操作中當(dāng)運(yùn)行余隙腔調(diào)節(jié)及入口卸荷調(diào)節(jié)時(shí)，壓縮機(jī)級(jí)壓縮比能保持在設(shè)計(jì)值，壓縮機(jī)還時(shí)，壓縮機(jī)級(jí)壓縮比能保持在設(shè)計(jì)值，壓縮機(jī)還需設(shè)置級(jí)間回流控制系統(tǒng)。需設(shè)置級(jí)間回流控制系統(tǒng)。 排氣溫度不正常排氣溫度不正常 排氣溫度不正常是指其高于設(shè)計(jì)值。影響排氣溫度增高的因素有：進(jìn)氣溫度、壓力比、以及壓縮指數(shù)（對(duì)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(jié)多影響到換熱，則后面級(jí)的吸氣溫度必然要高，排氣溫度也會(huì)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(huì)使級(jí)間壓力變化，只要壓力比高于正常值就會(huì)使排氣溫度升高。此外，水冷式機(jī)器，缺水或水量不足均會(huì)使排氣溫度升高。 過(guò)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(guò)規(guī)定的數(shù)值稱之為過(guò)熱。過(guò)熱所帶來(lái)的后果：一個(gè)是加快磨擦副間的磨損，二是過(guò)熱量的熱不斷積聚直致燒毀磨擦面以及燒抱而造成機(jī)器重大的事故。造成軸承過(guò)熱的原因主要有：軸承與軸頸貼合不均勻或接觸面積過(guò)?。惠S承偏斜曲軸彎曲、扭