往復(fù)活塞式壓縮機簡介-2013課件

往復(fù)活塞式壓縮機簡介沈陽透平機械股份有限公司周成仁2013.11

目錄前言（名詞與術(shù)語）一、壓縮機工作原理及種類二、壓縮機的組成三、壓縮機主要用途四、壓縮機型號說明五、壓縮機主要部件結(jié)構(gòu)六、壓縮機氣量調(diào)節(jié)方法七、壓縮機主要檢測控制項目八、壓縮機方案計算、選型

前言（名詞與術(shù)語）壓縮機：

用來壓縮氣體借以提高氣體壓力的機械稱為壓縮機。也有把壓縮機稱為“壓氣機”和“氣泵”的。提升的壓力小于0.2MPa時,稱為鼓風(fēng)機。提升的壓力小于0.02MPa時稱為通風(fēng)機。

按工作原理分類氣體壓縮機速度式壓縮機容積式壓縮機回轉(zhuǎn)式壓縮機往復(fù)式壓縮機離心式壓縮機軸流式壓縮機滑片式螺桿式轉(zhuǎn)子式膜式活塞式按壓縮機工作原理分類

容積流量（進(jìn)口狀態(tài)）：容積流量在我國曾被稱為排氣量和輸氣量。壓縮機中的容積流量是指在所要求的排氣壓力下，壓縮機單位時間內(nèi)排出的氣體容積，折算到進(jìn)口狀態(tài)，也即第一級進(jìn)氣接管處的壓力（P）和溫度（T）時的容積值。單位：m3/min。標(biāo)準(zhǔn)容積流量：

標(biāo)準(zhǔn)容積流量也稱供氣量。它是指壓縮機單位時間內(nèi)排出的氣體容積量折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)之值。

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)有兩種定義：（1）石化行業(yè)：壓力1.013(bar)、溫度為0℃；

（2）空氣動力行業(yè)：壓力1.013(bar)、溫度為15℃；單位：Nm3/h。一、往復(fù)活塞式壓縮機工作原理及種類1、工作原理：應(yīng)用曲柄連桿機構(gòu)（曲軸、連桿、十字頭）把驅(qū)動機原動力的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛钊跉飧變?nèi)的往復(fù)運動，使氣缸內(nèi)的容積縮小（氣體的體積縮?。亩岣邭怏w壓力的。2、種類：（按工作原理分：）1）按排氣量范圍分為：微型壓縮機氣量≤1m3/min小型壓縮機1＜?xì)饬俊?0m3/min中型壓縮機10＜?xì)饬俊?00m3/min大型壓縮機氣量＞100m3/min3）按氣缸中心線與地面相對位置分為：立式壓縮機：氣缸中心線與地面垂直臥式壓縮機：氣缸中心線與地面平行角度式壓縮機：氣缸中心線與地面形成一定角度3、活塞式壓縮機特點：壓力范圍最廣。活塞式壓縮機從低壓到超高壓都適用，目前工業(yè)上使用的最高工作壓力達(dá)350MPa，實驗室中使用壓力則最高。效率高。由于工作原理不同，活塞式壓縮機比離心式壓縮機的效率高得多。而回轉(zhuǎn)式壓縮機由于高速氣流阻力損失和氣體內(nèi)泄漏等原因，效率亦較低。適應(yīng)性強?；钊綁嚎s機的排氣量可在較廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。往復(fù)式壓縮機應(yīng)用范圍:排氣壓力入口流量m3/min300100101.00MPa１１０１０２１０３１０４往復(fù)式壓縮機離心和軸流式壓縮機4、活塞式壓縮機的主要缺點：外形尺寸和重量較大，需要較大的基礎(chǔ)。氣流有脈動和易損件較多。

5、活塞式壓縮機的發(fā)展趨勢：高壓、高速、大容量。提高效率和延長使用期限。二、往復(fù)活塞式壓縮機的組成1、基礎(chǔ)件（基本）部分：機身、曲軸、連桿、十字頭及中體等作用：傳遞動力及連接氣缸2、壓縮容積部分：氣缸、活塞、氣閥、填料等作用：形成壓縮容積及防止氣體泄露3、輔機部分：緩沖器、冷卻器、分離器、過濾器、安全閥、稀油站、注油器及管路作用：是保證壓縮機正常運行所必需的。4、驅(qū)動機：電動機、氣輪機及內(nèi)燃機。壓縮容積部分4M型布置圖2、煤化工用壓縮機：在化學(xué)工業(yè)中，將氣體壓縮至高壓，利于合成及聚合。1）氮氫氣壓縮機（氮與氫合成氨）：由煤或天然氣為原料的：進(jìn)氣壓力0.26bar,最終排氣壓力314bar(六-七級)單機:0.5萬噸/年產(chǎn)合成氨:4M8-36/320型氮氫氣壓縮機1萬噸/年產(chǎn)合成氨:4M20-75/320型氮氫氣壓縮機2萬噸/年產(chǎn)合成氨:4M40-148/320-BX型氮氫氣壓縮機4萬噸/年產(chǎn)合成氨:6M50-340/320-BX型氮氫氣壓縮機2）二氧化碳?xì)鈮嚎s機（二氧化碳?xì)馀c氨氣合成尿素）：一般進(jìn)氣壓力0.26bar,最終排氣壓力152—210bar(四—五級)4M40-163/152-BX4M40-148/161-BX3）甲醇裝置氫與二氧化碳合成甲醇一般進(jìn)氣壓力0-0.2bar,最終排氣壓力55bar國內(nèi)有5-40萬噸/年甲醇裝置4）煤焦油綜合利用15萬噸/年煤焦油輕質(zhì)化160萬噸/年煤焦油綜合利用裝置裝置中生產(chǎn)成品油（汽、柴油）有新氫、循環(huán)氫壓縮機組4M50-15.4/15-174-9.4/153.5-174-BX型新氫、循環(huán)氫聯(lián)合壓縮機組目前分析煤焦油綜合利用市場很有發(fā)展、壓縮機有大型化發(fā)展趨勢。5）多晶硅行業(yè)一般進(jìn)氣壓力2.5-5bar,最終排氣壓力13.5-40bar(1—2級壓縮)4M40-193/2.5-13.5-BX氫氣壓縮機2D16-14.8/6-20-BX補充氫壓縮機2D16-12.7/6-40-BX補充氫壓縮機3、石油化工用壓縮機：在石化行業(yè)，采用人工方法把氫氣加熱、加壓后與石油反應(yīng)，能使碳?xì)浠衔锏闹亟M份裂化成碳?xì)浠衔锏妮p組份。如重油的輕化、潤滑油（汽、柴）加氫精制等。四、往復(fù)活塞式壓縮機型號說明

4M80-50/11.5-93-BX型4：代表壓縮機列數(shù)（2、4、6、8）M：代表壓縮機形式（D、M、L、P、DZ）80:代表壓縮機承載能力（80T氣體力）50：代表進(jìn)口狀態(tài)下的排氣量m3/min11.5:代表進(jìn)氣壓力bar(g)93:代表排氣壓力bar(g)BX:代表引進(jìn)技術(shù)五、往復(fù)活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)特點1、機身與中體整體式機身與中體（滑道）為整體式。避免了由于分體結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的加工、裝配誤差，保證了機身與中體的幾何精度要求，同時也提高了機器的剛性和強度，加大了機器的承載能力，機器運轉(zhuǎn)安全、平穩(wěn)性有了可靠的保證。一個機身單元為2D型，兩個機身組成為4M型，三個機身組成6M型。機身與中體整體式2D型機身機身與中體整體式4M型機身6M機身2、曲軸曲軸無油孔（采用反向注油方式）并帶連接法蘭盤（與曲軸整體式）。曲軸無油孔避免了由于加工油孔所產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象（曲軸斷裂均發(fā)生在油孔處），徹底杜絕了曲軸斷裂的發(fā)生。曲軸整體的法蘭盤結(jié)構(gòu)（無聯(lián)軸器）不但提高了曲軸的剛性和強度同時也提高了幾何精度，安裝精度大大提高，從而保證了機器的平穩(wěn)可靠運行。曲軸圖2D型曲軸曲軸圖4M型曲軸6M曲軸圖曲軸與電機連接曲軸與電機的連接：采用剛性直聯(lián)，曲軸的法蘭與電機軸的法蘭是通過連接螺栓連接，連接螺栓的緊固靠液壓緊固工具來實現(xiàn)的（150MPa手動液壓泵），扭矩是靠兩法蘭面的摩擦力傳遞的，如果機器發(fā)生意外事故（超載、各種保護(hù)失效的話）連接螺栓即被剪斷，可以保護(hù)重要部件等（曲軸、電機等）避免損壞。曲軸與電機連接4M型曲軸與電機連接3、連桿連桿為35號鋼，連桿大頭瓦蓋連接螺栓的緊固，是靠液壓緊固工具來實現(xiàn)的（150MPa手動高壓泵），可以精確的保證螺栓彈性變形量，徹底解決了緊固力矩不夠（過大）這一普遍難題，不但連接安全可靠，同時也杜絕了連桿螺栓斷裂事故的發(fā)生。連桿組件連桿連桿大頭瓦及小頭套4、十字頭（見圖PM1）十字頭為組合式，十字頭帶調(diào)整墊片的可拆卸滑履，滑履為20號鋼外掛軸承合金，十字頭與滑道的中心高的調(diào)整靠拆卸墊片來實現(xiàn)的（非受力側(cè)拆卸墊片，在制造廠進(jìn)行），保證了十字頭與滑道軸心線的重合，提高壓縮機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠性。十字頭組件十字頭5、氣缸部件氣缸形式按石化標(biāo)準(zhǔn)必須為臥式，進(jìn)排氣口按上進(jìn)下出布置。作用形式可分為雙作用、單作用、級差及串缸式等。氣缸根據(jù)壓力、介質(zhì)組份要求，可設(shè)計為鑄鐵、鑄鋼及鍛鋼。氣缸零件圖一進(jìn)一出鑄鐵缸二進(jìn)二出鑄鋼缸一進(jìn)一出鍛鋼缸四進(jìn)四出氣缸二進(jìn)二出氣缸氣缸結(jié)構(gòu)形式簡圖6、活塞部件（見圖21-00、21-00g、23-00）活塞桿與十字頭連接靠液壓緊固工具實現(xiàn)（非螺紋連接），由于無螺紋避免了加工螺紋產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，保證了活塞桿與十字頭連接的可靠性，同時也杜絕了活塞桿斷裂事故的發(fā)生?；钊麠U與活塞的連接靠電加熱來實現(xiàn)的，通過加熱連接活塞部分的活塞桿，保證了其彈性變形量，鎖緊螺母即可。操作簡單可靠，徹底解決了螺紋緊固力矩不夠（過大）這一普遍存在的難題?；钊考D活塞部件活塞與十字頭連接部分活塞體、活塞螺母活塞桿活塞桿與十字頭的連接十字頭與活塞桿的連接部分十字頭與活塞桿的連接7、中間接筒部件8、填料填料是阻止氣缸內(nèi)氣體自活塞桿與氣缸之間泄露的組件。多采用強制水冷卻、可設(shè)計有油（無油）潤滑結(jié)構(gòu)，根據(jù)介質(zhì)情況可設(shè)有漏氣回收、充氮保護(hù)等。密封環(huán)多為切向環(huán)、徑向環(huán)并帶有拉緊彈簧和定位銷組合結(jié)構(gòu)。填料剖面圖填料組件接筒的中間填料帶壓差的閉式吸氣閥帶壓差的開式吸氣閥閉式排氣閥開式排氣閥六、壓縮機氣量調(diào)節(jié)方式1、回路調(diào)節(jié)（0-100%）2、頂開吸氣閥調(diào)節(jié)（0、25、50、75、100%）3、固定余隙腔調(diào)節(jié)（85%-90%）4、HydrCOM氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)（30-100%）5、電機變頻（50-100%）

回路調(diào)節(jié)頂開吸氣閥結(jié)構(gòu)固定余隙容積調(diào)節(jié)固定余隙容積HydroCOM系統(tǒng)的基本配置圖，它主要由中間接口單元CIU、液壓油站HU、液壓執(zhí)行器HA、TDC傳感器及相關(guān)附件等組成

電機變頻調(diào)節(jié)采用電機變頻調(diào)節(jié)壓縮機氣量節(jié)能。壓縮機氣量、軸功率的大小隨轉(zhuǎn)速而變化，轉(zhuǎn)速下降，氣量及軸功率明顯下降。電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的大小對壓縮機飛輪矩有一定影響，一般調(diào)節(jié)范圍在100-50%左右。電機變頻調(diào)節(jié)要求電機功率不能太大，因直接影響電頻設(shè)備的造價。七、壓縮機主要檢測控制項目1、進(jìn)氣溫度、壓力測量2、排氣溫度、壓力測量3、填料函溫度測量4、活塞桿下沉的測量5、機身振動的測量八、壓縮機方案計算、選型1、壓縮機方案計算的主要參數(shù)進(jìn)氣壓力：MPa（a）/（g）排氣壓力：MPa（a）/（g）進(jìn)氣溫度：℃流量：標(biāo)態(tài)流量Nm3/h或進(jìn)口流量m3/min排氣（供氣）溫度：℃（是否提供后冷卻器）氣體組分%：氣缸、填料潤滑形式：有油潤滑還是無油潤滑布置要求（單層/雙層）防爆區(qū)域要求：2、壓縮機設(shè)計規(guī)定及要求容積流量：一般不允許有負(fù)偏差按API標(biāo)準(zhǔn)：制造廠設(shè)計流量=所需流量÷0.97按設(shè)計方或用戶要求排氣溫度：壓縮介質(zhì)平均分子量＜12的：壓縮機排氣溫度＜135℃壓縮介質(zhì)平均分子量≥12的：壓縮機排氣溫度＜150℃主要動力參數(shù)要求在所有操作工況及所有操作工況下的安全閥起跳時：最大氣體力＜機組許用氣體力最大綜合活塞力＜機組許用綜合活塞力反向角≥40°活塞的平均速度：活塞的平均速度與壓縮機轉(zhuǎn)速、行程關(guān)系Cm=N.S/30式中：Cm——活塞平均速度（米/秒）N——壓縮機轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）S——活塞行程（米）當(dāng)壓縮機氣缸、填料為無油潤滑時：一般活塞平均速度＜3.6當(dāng)壓縮機氣缸、填料為有油潤滑時：一般活塞平均速度在3.6-4.5范圍內(nèi)驅(qū)動機功率的選擇：一般要求電動機驅(qū)動：電機功率=壓縮機軸功率乘與以1.1倍（圓整），并大于安全閥起跳時的軸功率。汽輪機驅(qū)動：汽輪機功率=壓縮機軸功率乘與以1.3倍（圓整），并大于安全閥起跳時的軸功率。3、壓縮機方案的選擇壓縮機的結(jié)構(gòu)方案由下列因素組成：壓縮機的形式、級數(shù)和列數(shù)、氣缸作用形式及排列。選擇壓縮機結(jié)構(gòu)方案時，是根據(jù)壓縮機的用途，運轉(zhuǎn)條件，排氣量和排氣壓力，驅(qū)動方式，占地面積及制造廠的生產(chǎn)可能性等條件，綜合考慮制訂合適的方案。壓縮機的形式：在石化行業(yè)采用的壓縮機：對稱平衡型（對動式）和對置式壓縮機即：P型、2D型、4M型、6M型P型為小型壓縮機用量較小D、M型壓縮機廣泛使用。2D型壓縮機外形圖4M型壓縮機外形圖6M型壓縮機外形圖壓縮機級數(shù)選擇壓縮機級數(shù)時一般遵循的原則：各級排氣溫度均滿足使用條件、壓縮機軸功率小、機器結(jié)構(gòu)簡單成本低。級數(shù)選擇還要考慮壓縮機的容量、壓力和工作特點，合理的選擇級數(shù)是非常重要的。目前國內(nèi)壓縮機級數(shù)范圍：1-7級。壓縮機列數(shù)列數(shù)的選擇是根據(jù)級數(shù)、氣缸數(shù)量、氣缸大小和氣缸作用形式而定。列數(shù)多氣缸密封填料多，泄漏點增加。列數(shù)少占地面積也小、列數(shù)多占地面積大。目前國內(nèi)壓縮機列數(shù)范圍：1-7列。壓縮機的布置形式壓縮機整體撬裝式（小型壓縮機）壓縮機主機、主電機、緩沖器、油站均布置在撬體上。壓縮機單層布置壓