壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)

壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)第1頁(yè)/共46頁(yè)

主要內(nèi)容往復(fù)式壓縮機(jī)組介紹往復(fù)式壓縮機(jī)原理往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行中的常見(jiàn)故障第2頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)原理

往復(fù)式壓縮機(jī)工作時(shí)，其電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)將曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成十字頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。十字頭帶動(dòng)活塞桿，使活塞隨之作往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊客鶑?fù)一次，活塞式壓縮機(jī)就完成一次包括膨脹、吸入、壓縮、排氣四個(gè)過(guò)程的工作循環(huán)。電機(jī)不斷旋轉(zhuǎn)，這些循環(huán)不斷地重復(fù)，從而不斷吸入、排出并壓縮氣體。

第3頁(yè)/共46頁(yè)曲軸十字頭滑道連桿大頭瓦連桿十字頭銷連桿小頭瓦十字頭主軸承活塞活塞桿往復(fù)式壓縮機(jī)原理第4頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)原理膨脹過(guò)程吸氣過(guò)程壓縮過(guò)程排氣過(guò)程第5頁(yè)/共46頁(yè)

往復(fù)式壓縮機(jī)原理cmax1排氣壓力p2進(jìn)氣壓力p1234活塞行程活塞速度s...行程n...轉(zhuǎn)速pv示功圖進(jìn)氣壓力p1排氣壓力p2cv第6頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)原理多級(jí)壓縮的原因單級(jí)壓縮所能提高的壓力范圍十分有限，當(dāng)需要更高壓力的場(chǎng)合時(shí)，顯然，這樣高的壓力不可能用單級(jí)實(shí)現(xiàn)，必須采用多級(jí)壓縮。多級(jí)壓縮：將氣體分在若干級(jí)中進(jìn)行逐級(jí)壓縮，并在級(jí)與級(jí)之間將氣體進(jìn)行冷卻。第7頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)原理多級(jí)壓縮的理由/優(yōu)勢(shì)可以節(jié)省壓縮氣體的指示功。下圖為兩級(jí)壓縮與單級(jí)壓縮所耗功之比。當(dāng)?shù)谝患?jí)壓縮達(dá)到壓力P2后，將氣體引入中間冷卻器中冷卻，使氣體冷卻到原始溫度T1.因此使排出的氣體容積由V2減至V2’，然后進(jìn)入第二級(jí)壓縮到最終壓力。這樣，從圖中可以看出，實(shí)行兩級(jí)壓縮后，與一級(jí)壓縮相比節(jié)省了圖中綠色區(qū)域的功。采用多級(jí)壓縮可以節(jié)省功的主要原因是進(jìn)行中間冷卻。如果沒(méi)有中間冷卻，第一級(jí)排出的氣體容積不是因冷卻而由V2減至V2’，而仍然以V2的容積進(jìn)行二級(jí)壓縮，則所消耗的功與單級(jí)壓縮相同。第8頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)原理p1級(jí)壓縮曲線1級(jí)volumepressureV2ndstage2級(jí)壓縮曲線單級(jí)壓縮——壓比很大通過(guò)中間冷卻節(jié)省的壓縮功減去級(jí)間冷卻器產(chǎn)生的損耗2級(jí)1、2級(jí)級(jí)間冷卻第9頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)原理2.可以降低排氣溫度通過(guò)多級(jí)壓縮中間冷卻后降低了氣體的進(jìn)氣溫度，壓縮過(guò)程接近等溫壓縮，可以顯著降低排氣溫度。排氣溫度過(guò)高，會(huì)使?jié)櫥驼扯冉档停阅軔夯蛐纬煞e炭現(xiàn)象；使氣閥的工作壽命下降。對(duì)某些特種氣體壓縮機(jī)，排氣溫度過(guò)高還會(huì)引發(fā)腐蝕或爆炸。3.提高容積系數(shù)隨著壓力比的上升，余隙容積中的氣體膨脹所占的容積增加，氣缸實(shí)際吸氣量減少。采用多級(jí)壓縮，壓力比下降，因而容積系數(shù)增加。4.降低活塞力多級(jí)壓縮由于每級(jí)容積因冷卻而逐漸減少，當(dāng)行程相同時(shí)，活塞面積減少，故能降低活塞上所受的氣體力，因此使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)重量減輕，機(jī)器效率提高。第10頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)原理多級(jí)壓縮的缺點(diǎn)級(jí)數(shù)增多勢(shì)必使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，附件和配件也必然增多，維修困難，造價(jià)高。消耗于閥門、管路系統(tǒng)、設(shè)備中的阻力損失的功率也增多。第11頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的主要結(jié)構(gòu)機(jī)體：機(jī)身、機(jī)座、曲軸箱工作機(jī)構(gòu)：氣缸、活塞、氣閥等運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：曲軸、連桿、十字頭等輔助系統(tǒng)：潤(rùn)滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)第12頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件

往復(fù)式壓縮機(jī)主要包括：曲軸、連桿、十字頭、中體、氣缸、氣閥、活塞、活塞桿、活塞環(huán)、支承環(huán)、填料、刮油環(huán)、輔助系統(tǒng)。

第13頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件機(jī)體包括機(jī)身、機(jī)座、曲軸箱等部件。機(jī)體一般采用高強(qiáng)度灰鑄鐵（HT20-40）鑄成一個(gè)整體，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。機(jī)體作用：用來(lái)連接氣缸和安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并用作支承座。承受機(jī)器本身的全部或部分重量。作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的定位和導(dǎo)向部分。如曲軸支承在機(jī)體的主軸承上，十字頭以機(jī)體滑道導(dǎo)向。承受壓縮機(jī)工作時(shí)氣體壓力及轉(zhuǎn)動(dòng)部件的慣性力。連接某些輔助部件，如潤(rùn)滑油系統(tǒng)、盤車系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。第14頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件氣缸是活塞式壓縮機(jī)中組成壓縮容積的主要部分。氣缸與活塞配合完成氣體的逐級(jí)壓縮，它要承受氣體的壓力，活塞在其中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸應(yīng)有良好的工作表面以利于潤(rùn)滑并應(yīng)耐磨，為了散發(fā)氣體被壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱量以及摩擦生熱，氣缸應(yīng)有良好的冷卻，通常在氣缸中設(shè)置冷卻水夾套。第15頁(yè)/共46頁(yè)氣缸往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件第16頁(yè)/共46頁(yè)氣缸的壓閥窩與壓筒氣缸設(shè)計(jì)要求：足夠的強(qiáng)度與剛度良好的潤(rùn)滑、耐磨性、冷卻措施易于氣閥拆裝減小氣流在氣閥和閥窩中的損失余隙容積小往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件第17頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件氣閥在氣缸上的布置有三種方式：配置在氣缸蓋上、配置在氣缸體上、混合配置。氣閥在氣缸上的布置方式對(duì)氣缸的結(jié)構(gòu)有很大的影響，是設(shè)置氣缸所要考慮的主要問(wèn)題之一。布置氣閥的主要要求是：通道截面大，余隙容積小，安裝和修理方便。第18頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件氣閥是壓縮機(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、膨脹、壓縮、排氣等四個(gè)工作過(guò)程。目前，活塞式壓縮機(jī)所應(yīng)用的氣閥，都是隨著氣缸內(nèi)氣體壓力的變化而自行開(kāi)閉的自動(dòng)閥，由閥座、運(yùn)動(dòng)密封元件（閥片或閥芯）、彈簧、升程限制器等組成。第19頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件氣閥是活塞式壓縮機(jī)的重要部件之一，它的工作直接關(guān)系到壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，對(duì)于氣閥的基本要求如下：使用期限長(zhǎng)（指閥片和彈簧的壽命長(zhǎng)），不能由于閥片或彈簧的損壞而引起壓縮機(jī)非計(jì)劃停車。氣體通過(guò)氣閥時(shí)的能量損失小，以減少壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗。氣閥關(guān)閉時(shí)具有良好的密封性，以減少氣體的泄漏量。閥片啟、閉動(dòng)作及時(shí)、迅速，而且要完全開(kāi)閉，以提高機(jī)器效率和延長(zhǎng)試用期。氣閥所引起的余隙容積小，以提高氣缸容積效率。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，便于維修。第20頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件常用的壓縮機(jī)氣閥按照閥片結(jié)構(gòu)分為：環(huán)狀閥網(wǎng)狀閥。第21頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件第22頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件網(wǎng)狀閥在結(jié)構(gòu)上與環(huán)狀閥的區(qū)別在于閥片各環(huán)連在一起，呈網(wǎng)狀，閥片與生成限制器之間設(shè)有一個(gè)或幾個(gè)與閥片形狀基本相同的緩沖片。下圖為網(wǎng)狀閥的組合圖。第23頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件卸荷器示意圖第24頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件活塞與氣缸構(gòu)成了壓縮容積，活塞必須有良好的密封性，有足夠的輕度和剛度，重量輕，制造工藝好。要求活塞和活塞桿的連接和定位可靠，活塞桿表面硬度高、耐磨、光潔度高。按活塞與氣缸間的密封分為兩種：活塞環(huán)密封迷宮密封第25頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件活塞環(huán)是密封氣缸鏡面和活塞間間隙用的零件，另外還起到布油和導(dǎo)熱的作用。對(duì)活塞環(huán)的基本要求是密封可靠和耐磨損。其密封原理如下：第26頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件活塞環(huán)上有開(kāi)口，在自由狀態(tài)下，其直徑大于氣缸的直徑，因此活塞環(huán)裝入氣缸時(shí)，由于材料本身的彈性，產(chǎn)生一個(gè)對(duì)氣缸壁的預(yù)壓力?；钊h(huán)裝在活塞環(huán)槽中，與槽壁間應(yīng)留有間隙。壓縮機(jī)工作時(shí)，活塞環(huán)在其前壓力（P1）和后壓力（P2）的壓力差作用下，被推向壓力較低（P2）的一方，即密封了氣體沿環(huán)槽端面的泄露。作用在活塞環(huán)內(nèi)圓上的壓力，約等于環(huán)前的壓力（P1），此壓力大于作用在活塞環(huán)外圓上的平均壓力，于是形成壓力差，將環(huán)壓向氣缸鏡面，阻止了氣體沿氣缸壁面的泄露。因?yàn)槊芊鈮毫κ怯蓺怏w壓力本身產(chǎn)生的，氣缸內(nèi)壓力越大，密封壓緊力越大，說(shuō)明活塞環(huán)具有自緊密封的特點(diǎn)。氣體從高壓側(cè)第一道環(huán)逐級(jí)漏到最后一道環(huán)時(shí)，每一道環(huán)所承受的壓力差相差較大。第一道活塞環(huán)承受著主要的壓力差，并隨著轉(zhuǎn)速的提高，壓力差也增高。第二道承受的壓力差就不大，以后各環(huán)逐級(jí)減少。因此環(huán)數(shù)過(guò)多是沒(méi)有必要的，反而會(huì)增加氣缸磨損，增大摩擦功。第27頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件填料函組件作用是阻止氣缸內(nèi)氣體沿氣缸與運(yùn)動(dòng)著的活塞桿外圓面之間的間隙向外泄露，此處填料密封是往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封，是活塞壓縮機(jī)的主要易損件之一，對(duì)其基本要求是密封性能良好并耐用。壓縮機(jī)中的填料密封，都是借助于氣體的壓力差來(lái)獲得自緊密封的。可根據(jù)氣體壓差、性質(zhì)、對(duì)密封要求的高低、機(jī)器結(jié)構(gòu)的不同選用不同類型的密封圈。密封圈主要有平面和錐形兩類。平面密封圈又稱為剛性密封圈，多用于低、中壓；錐形密封圈稱為彈性密封圈，高壓情況下用的較過(guò)。第28頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件氣壓第29頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件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)中碳鋼、合金鋼鍛造或用球墨鑄鐵（如QT40－10）鑄造，桿身多采用工字形截面且中間鉆一長(zhǎng)孔作為油道。第30頁(yè)/共46頁(yè)連桿連桿體材料:45#鍛件;

合金鋼鍛件;

球鐵連桿螺栓材料:優(yōu)質(zhì)合金鋼40Cr,35CrMoA小頭瓦材料:銅合金;鋼澆巴氏合金大頭瓦:與主軸承相同往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件第31頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件十字頭是連接作搖擺運(yùn)動(dòng)的連桿與作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞桿的構(gòu)件，具有導(dǎo)向作用。連桿力，活塞力、側(cè)向力在此交匯。第32頁(yè)/共46頁(yè)活塞活塞型式：

筒形活塞

盤形及鼓形活塞級(jí)差式活塞柱塞活塞材質(zhì)：

鑄鋁;灰鑄鐵;20#16Mn焊接;鍛鋼;35(38)CrMoALA往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件第33頁(yè)/共46頁(yè)活塞桿活塞桿

活塞桿材料一般為35＃，45＃鋼，填料配合處表面淬火。高壓和腐蝕氣體時(shí)，用38CrMoAlA，表面氮化處理;國(guó)外多用合金鋼鍛件，如42CrMo調(diào)質(zhì)后表面淬火。

滾制螺紋、螺紋根部應(yīng)力限制。在最大允許負(fù)荷下,螺紋根部應(yīng)力值限制在10,000PSI以下(AISI4142和CC450的材料允許抗拉強(qiáng)度力100,000和160,000PSI)-螺紋預(yù)(拉)應(yīng)力為最大允許負(fù)荷下應(yīng)力值的1.5倍。往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件第34頁(yè)/共46頁(yè)

輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)的正確選擇對(duì)壓縮機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要，往復(fù)壓縮機(jī)的輔助系統(tǒng)主要有： 入口過(guò)濾器； 進(jìn)出口緩沖罐； 級(jí)間冷卻； 級(jí)間氣液分離； 潤(rùn)滑及冷卻系統(tǒng)等。往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件入口緩沖罐出口緩沖罐入口過(guò)濾器冷卻器分離罐第35頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件活塞壓縮機(jī)中，在零件相互滑動(dòng)的部件，如活塞環(huán)與氣缸、填料與活塞桿、主軸承、連桿大頭瓦、連接小頭襯套以及十字頭滑道等處，要注入潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑，以達(dá)到如下目的：減小摩擦功率，降低壓縮機(jī)功率消耗；減少滑動(dòng)部位的磨損，延長(zhǎng)零件壽命；潤(rùn)滑劑有冷卻作用，可導(dǎo)致摩擦熱，使零件工作溫度過(guò)高，從而保證滑動(dòng)部位必要的運(yùn)轉(zhuǎn)間隙，防止滑動(dòng)部位咬死或燒傷；用油作潤(rùn)滑劑時(shí)，還有防止零件生銹的作用。第36頁(yè)/共46頁(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)主要零部件根據(jù)活塞壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，潤(rùn)滑大致分為兩種情況。1. 飛濺潤(rùn)滑飛濺潤(rùn)滑多用于小型無(wú)十字頭壓縮機(jī)中，其特點(diǎn)是：氣缸與運(yùn)動(dòng)部件的摩擦面，均靠裝在連桿上的打油桿將油飛濺到各潤(rùn)滑部位進(jìn)行潤(rùn)滑。2.

壓力潤(rùn)滑在大、中型帶十字頭的壓縮機(jī)中，均采用壓力潤(rùn)滑。這種潤(rùn)滑方式往往分為兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，即氣缸填料部分的潤(rùn)滑、活塞環(huán)與氣缸的潤(rùn)滑靠注油器供油；而運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑，則由油泵連續(xù)供油。第37頁(yè)/共46頁(yè)壓縮機(jī)故障原因分析填料函發(fā)熱填料與活塞桿配合間隙不合適，裝配時(shí)產(chǎn)生偏差，填料函冷卻水供應(yīng)不足或供水中斷，冷卻水道污垢太厚或者供油不足。第38頁(yè)/共46頁(yè)壓縮機(jī)故障原因分析排氣溫度高排氣閥泄漏，入口過(guò)濾器堵塞，吸入氣體溫度超過(guò)規(guī)定值，吸氣閥泄漏，氣缸或冷卻效果差。影響到吸氣溫度高的因素如：工藝流程上的原因或環(huán)境的影響。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。第39頁(yè)/共46頁(yè)壓縮機(jī)故障原因分析氣缸內(nèi)和運(yùn)動(dòng)部件有異常聲響閥片斷裂或彈簧斷裂，閥體壓緊筒破裂或松動(dòng)，氣缸余隙容積太小，氣缸中積聚液體、氣缸中異物、氣缸缸套松動(dòng)或斷裂、活塞或活塞環(huán)嚴(yán)重磨損、活塞緊固螺母松動(dòng)或活塞桿斷裂。連桿螺栓、軸承壓蓋螺栓、十字頭螺母松動(dòng)或斷裂，主軸承、連桿大小頭軸承、十字頭滑道間隙過(guò)大、十字頭螺栓松動(dòng)或斷裂、各軸承緊力太小或無(wú)緊力、曲軸靠背輪與軸的配合、與聯(lián)軸節(jié)配合松馳。管路發(fā)生不正常的振動(dòng)管卡太松或斷裂，支撐剛性不夠，管架或吊架不牢，管路系統(tǒng)產(chǎn)生氣柱共振或管路機(jī)械共振。第40頁(yè)/共46頁(yè)壓縮機(jī)故障原因分析油泵出口壓力低或