往復式壓縮機簡介

1、12342021-7-262 56壓縮機是輸送氣體并提高氣體壓力能的機器。在石油化工廠中，壓縮機主要壓縮原料氣、空氣或中間過程的介質氣體，以滿足石油化工生產工藝的需要。壓縮機按其工作原理可分為速度型速度型和容積型容積型兩種。速度型壓縮機靠氣體在高速旋轉的葉輪的作用下，得到巨大的動能，隨后在擴壓器中急劇降低，使氣體的，也就是壓力能。容積型壓縮機靠在氣缸內作往復或回轉運動的活塞，使容積縮小而容積縮小而提高氣體壓力提高氣體壓力。2021-7-2632021-7-264壓縮機壓縮機速度型速度型容積型容積型軸流式軸流式離心式離心式混流式混流式回轉式回轉式往復式往復式滑片式滑片式螺桿式螺桿式轉子式轉子式膜

2、式膜式活塞式活塞式壓縮機按結構型式不同，分類如下：往復式壓縮機通過曲軸連桿機構將曲軸旋轉運動轉化為活塞往復運曲軸旋轉運動轉化為活塞往復運動。動。當曲軸旋轉時，通過連桿的傳動，驅動活塞便做往復運動，由氣缸內壁、氣缸蓋和活塞頂面所構成的工作容積則會發(fā)生周期性變化。曲軸旋轉一周，活塞往復一次，氣缸內相繼實現進氣、壓縮、排氣的過程，即完成一個工作循環(huán)。2021-7-2651.2 1.2 活塞式壓縮機的特點活塞式壓縮機的特點活塞式壓縮機的主要優(yōu)點是： 適用壓力范圍廣 可用于低壓（包括真空）、中壓、高壓和超高壓。 效率高 其效率高于回轉式壓縮機和速度式壓縮機，大型活塞式壓縮機的絕熱效率在80%以上。 適應

3、性較強 排氣量范圍較廣，在較小排氣量下也能保持較高的效率，而且排氣量受排氣壓力波動的影響很小。此外氣體密度對壓縮機性能的影響不太顯著，故機器的通用性好。 1.2 1.2 活塞式壓縮機的特點活塞式壓縮機的特點活塞式壓縮機的主要缺點是： 結構較復雜，易損件較多，維護、檢修和安裝均較麻煩。 由于往復慣性力的限制，轉速較低。當需要較大排氣量時，其機體龐大，笨重并需大型基礎，因此，當排氣量較大時，不宜采用活塞式壓縮機。 排氣不連續(xù)，造成氣流脈動，嚴重時產生氣流脈動共振，會造成管網或機件的損壞。 一般氣缸內要用潤滑油，使氣體帶油。若對氣體質量要求較高，壓縮后氣體的凈化任務繁重。 1.3 1.3 活塞式壓縮

4、機的分類活塞式壓縮機的分類按活塞的壓縮動作可分為 1）單作用壓縮機：氣體只在活塞的一側進行壓縮又稱單動壓縮機。 2）雙作用壓縮機：氣體在活塞的兩側均能進行壓縮又稱復動或多動壓縮機。 3）多缸單作用壓縮機：利用活塞的一面進行壓縮，而有多個氣缸的壓縮機。 4）多缸雙作用壓縮機：利用活塞的兩面進行壓縮，而有多個氣缸的壓縮機。1.3 1.3 活塞式壓縮機的分類活塞式壓縮機的分類按壓縮機的排氣終壓力可分為 1）低壓壓縮機：排氣終了壓力在310表壓。 2）中壓壓縮機：排氣終了壓力在10100表壓。 3）高壓壓縮機：排氣終了壓力在1001000表壓。 4）超高壓壓縮機：排氣終了壓力在1000表壓以上。（1表

5、壓為0.1MPa）1.3 1.3 活塞式壓縮機的分類活塞式壓縮機的分類按排氣量（進口狀態(tài)）分類 類型 排氣量m/min 微型壓縮機 1 小型壓縮機 110 中型壓縮機 1060 大型壓縮機 601.3 1.3 活塞式壓縮機的分類活塞式壓縮機的分類123.6.4按結構形式分類1.3 1.3 活塞式壓縮機的分類活塞式壓縮機的分類一般立式用于中小型；一般立式用于中小型；臥式用于小型高壓；臥式用于小型高壓；角度式用于中小型；角度式用于中小型；對稱平衡型使用普遍，特別使用于大中型往對稱平衡型使用普遍，特別使用于大中型往復式壓縮機；復式壓縮機；對制式主要用于超高壓壓縮機。對制式主要用于超高壓壓縮機。 1.

6、3 .11.3 .1活塞式壓縮機結構式分類活塞式壓縮機結構式分類1.3 .11.3 .1活塞式壓縮機結構式分類活塞式壓縮機結構式分類1.3 .11.3 .1活塞式壓縮機結構式分類活塞式壓縮機結構式分類1.3 .11.3 .1活塞式壓縮機結構式分類活塞式壓縮機結構式分類1.3 .11.3 .1活塞式壓縮機結構式分類活塞式壓縮機結構式分類1.3 .11.3 .1活塞式壓縮機結構式分類活塞式壓縮機結構式分類1.3 .11.3 .1活塞式壓縮機結構式分類活塞式壓縮機結構式分類為了更好地理解活塞壓縮機的工作原理，這里重點介紹。假定壓縮機沒有余隙容積，沒有吸、排氣阻力，沒有熱量交換，則壓縮機工作時，汽缸內

7、的壓力和容積的關系如下圖所示。壓縮機的理論工作過程可以簡化成下圖示的三個熱力過程。21吸氣吸氣活塞自0點移至1點，吸氣閥打開，氣體在P1壓力下進入氣缸。壓縮壓縮活塞自1點移至2點，吸排氣閥均關閉，此過程為多變壓縮過程，氣缸內的氣體壓力升至P2?；钊麖?點移至3點，壓力為P2的氣體等壓排出氣缸。過程0-1-2-3-0構成了壓縮機的理論工作循環(huán)，壓縮機完成一個理論循環(huán)所消耗的功即為所消耗的功即為圖中圖中0-1-2-3-00-1-2-3-0所代表的面積所代表的面積。22壓縮機在壓縮氣體的過程中，溫度會逐步升高，是個多變的過程。實際壓縮循環(huán)比理論壓縮循環(huán)多了一個熱膨脹熱膨脹的過程。隨著熱膨脹的逐步增加

8、壓力升高，溫度也升高，功耗隨之加大。所以，23壓縮機中最常見的壓縮過程為等溫、絕熱及多變過程。在同一壓縮范圍內，等溫壓縮耗功最小等溫壓縮耗功最小，絕熱過程耗功最大，絕熱過程耗功最大，多變壓縮介于兩者之多變壓縮介于兩者之間。間。實際上，由于受冷卻速度的限制以及和外界的熱量交換，不可能實現等溫過程和絕熱過程，一般都為多變壓縮過程。2425壓縮機工作過程中活塞環(huán)、填料、氣閥不可避免存在，每個循環(huán)的排氣量總小于實際吸氣量。壓縮機的進氣阻力過大，會造成壓縮機排氣量減少。余隙容積過大會降低排氣量，使指示功圖面積變小。26n由于余隙容積的存在余隙容積的存在，實際工作循環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程組成，

9、而理論循環(huán)無膨脹過程。n實際吸、排氣過程中存在阻力損失阻力損失，使實際氣缸內吸氣壓力小于吸入管路內氣壓、實際氣缸內排氣壓力高于排出管路內氣壓；吸、排氣過程中有壓力波動、溫度變化。n在膨脹和壓縮過程中，因為氣體與氣缸壁之間存在熱交換氣體與氣缸壁之間存在熱交換，使得壓縮過程指數與膨脹過程指數不斷變化，并非常數。2021-7-262728 所謂多級壓縮是將氣體的壓縮過程分在若干級中進行，并在每級壓縮之后將氣體導入中間冷卻器進行冷卻。 一、節(jié)省壓縮氣體的指示功一、節(jié)省壓縮氣體的指示功 二、降低排氣溫度二、降低排氣溫度 三、提高容積系數三、提高容積系數 四、降低活塞力四、降低活塞力1. 可以節(jié)省壓縮氣體

10、的指示功，下圖為兩級壓縮與單級壓縮所耗功之比。當第一級壓縮達到壓力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，然后進入第二級壓縮到最終壓力。這樣，從圖中可以看出，實行兩級壓縮后，與一級壓縮相比節(jié)省了圖中綠色區(qū)節(jié)省了圖中綠色區(qū)域的功。域的功。采用多級壓縮可以節(jié)省功的主要原因是進行中間冷卻進行中間冷卻。如果沒有中間冷卻，第一級排出的氣體容積不是因冷卻而由V2減至V2，而仍然以V2的容積進行二級壓縮，則所消耗的功與單級壓縮相同。2021-7-26302021-7-2631p1 1級壓縮曲線級壓縮曲線1級volumepressureV2nd sta

11、ge2 2級壓縮曲線級壓縮曲線單級壓縮單級壓縮壓比很大壓比很大通過中間冷卻節(jié)省的壓縮功通過中間冷卻節(jié)省的壓縮功 減去減去級間冷卻器產生的損耗級間冷卻器產生的損耗2級1 1、2 2級級間冷卻級級間冷卻2. 可以降低排氣溫度通過多級壓縮中間冷卻后降低了氣體的進氣溫度，壓縮過程接近等接近等溫壓縮，溫壓縮，可以顯著降低排氣溫度。排氣溫度過高，會使?jié)櫥驼扯冉档?，性能惡化或形成積炭現象；使氣閥的工作壽命下降。對某些特種氣體壓縮機，排氣溫度過高還會引發(fā)腐蝕或爆炸。2021-7-26323. 提高容積系數隨著壓力比的上升，余隙容積中的氣體膨脹所占的容積增加，氣缸實際吸氣量減少。采用多級壓縮，壓力比下降壓力比

12、下降，因而容積系數增加。2021-7-26334. 降低活塞力多級壓縮由于每級容積因冷卻而逐漸減少，當行程相同時，活塞面積減少，故能降低活塞上所受的氣體力降低活塞上所受的氣體力，因此使運動機構重量減輕，機器效率提高。2021-7-2634 活塞式壓縮機主要包括機體、曲軸連桿機構、氣缸、活塞、氣閥以及填料函等部件。2021-7-2635機體包括機身、機座、曲軸箱等部件。機體一般采用高強度灰鑄鐵（HT20-40）鑄成一個整體，是支承氣缸套、曲軸連桿機構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位置的本體。36n用來連接氣缸和安裝運動機構，并用作支承座。n承受機器本身的全部或部分重量。n作

13、為傳動機構的定位和導向部分。如曲軸支承在機體的主軸承上，十字頭以機體滑道導向。n承受壓縮機工作時氣體壓力及轉動部件的慣性力。n連接某些輔助部件，如潤滑油系統(tǒng)、盤車系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。2021-7-2637曲軸是往復式壓縮機的主要部件之一，傳遞著壓縮機的全部功率。其主要作用是將電動機的旋轉運動通過連桿改變?yōu)榛钊耐鶑椭本€運動。曲軸在運動時，承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉的交變復合負載，工作條件惡劣，要求具有足夠的強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號優(yōu)質碳素鋼鍛造。2021-7-26384.2 4.2 曲軸曲軸 圖 2-22 曲拐軸 1、 主軸頸（連接油泵端） ；2、

14、平衡塊 3、曲柄 4、曲柄銷；5、油孔 6、軸頸（連接軸封處） 連桿是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉運動轉化為活塞的往復運動，并把動力傳遞給活塞對氣體做功。連桿包括連桿體、連桿小頭襯套、連桿大頭軸瓦和連桿螺栓。連桿體在工作時承受拉、壓交變載荷，故一般用優(yōu)質中碳鋼鍛造或用球墨鑄鐵（如QT4010）鑄造，桿身桿身多采用工字形截面且中間鉆一長孔作為油道多采用工字形截面且中間鉆一長孔作為油道。2021-7-2640連桿螺栓是壓縮機的重要部分之一，它承受著很大的交變載荷幾倍于活塞力的預緊力。通常連桿螺栓的斷裂是由于應力集中的部位上材料的疲勞而造成的。4142十字頭具有導向作用，將曲軸的旋轉運動轉變

15、為往復運十字頭具有導向作用，將曲軸的旋轉運動轉變?yōu)橥鶑瓦\動并將作用力傳遞給活塞。十字頭有整體式和組合式，整體動并將作用力傳遞給活塞。十字頭有整體式和組合式，整體式巴氏合金掛在十字頭體上，分開式式巴氏合金掛在十字頭體上，分開式( (由十字頭體和滑履中由十字頭體和滑履中間加墊組成間加墊組成) )當磨損后可方便地加墊調整當磨損后可方便地加墊調整十字頭與活塞桿的連接十字頭與活塞桿的連接 1)1)螺紋連接螺紋連接 結構簡單，安裝方便，連接部位可調氣缸止點間隙，結構簡單，安裝方便，連接部位可調氣缸止點間隙，用于中、小型壓縮機用于中、小型壓縮機 2)結合器連接結合器連接 利用對開的卡箍與十字頭體上法蘭緊固，

16、此結構比較利用對開的卡箍與十字頭體上法蘭緊固，此結構比較復雜可用改變墊片的厚度調節(jié)氣缸止點間隙，且無需轉動復雜可用改變墊片的厚度調節(jié)氣缸止點間隙，且無需轉動活塞，用于大型壓縮機活塞，用于大型壓縮機 3)液壓連接液壓連接 此結構活塞桿上沒有螺紋，但端部有凸緣，十字頭體此結構活塞桿上沒有螺紋，但端部有凸緣，十字頭體上制有螺紋并與螺圈相結合，螺圈上裝有止點調整環(huán)，旋上制有螺紋并與螺圈相結合，螺圈上裝有止點調整環(huán)，旋轉環(huán)可控制活塞內外止點的間隙，承壓螺圈緊靠螺圈，其轉環(huán)可控制活塞內外止點的間隙，承壓螺圈緊靠螺圈，其上配有大螺母，大螺母的端面又支承在十字頭體上上配有大螺母，大螺母的端面又支承在十字頭體上

17、氣缸是活塞式壓縮機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壓縮，它要承受氣體的壓力，活塞在其中往復運動，氣缸應有良好的工作表面以利于潤滑并應耐磨，為了散發(fā)氣體被壓縮時產生的熱量以及摩擦生熱，氣缸應有良好的冷卻，通常在氣缸中設置冷卻水夾套。2021-7-26442021-7-2645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氣缸的結構有很大的影響，是設置氣缸所要考慮的主要問題之一。布置氣閥的主要要求是：通道截面大，余隙容積小，安裝和修理方通道截面大，余隙容積小，安裝和修理方便。便。2021-7-26464.6 4.6 氣閥氣閥

18、氣閥是壓縮機的一個重要部件，屬于易損件。它的質量及工作的好壞直接影響壓縮機的輸氣量、功率損耗和運轉的可靠性。氣閥包括吸氣閥和排氣閥，活塞每上下往復運動一次，吸、排氣閥各啟閉一次，從而控制壓縮機并使其完成吸氣、壓縮、排氣等四個工作過程。4.6 4.6 氣閥氣閥4.7 4.7 活塞組件活塞組件活塞組： 活塞組是活塞、活塞銷及活塞環(huán)的總稱?；钊M在連桿帶動下，在汽缸內作往復直線運動，從而與汽缸等共同組成一個可變的工作容積，以實現吸氣、壓縮、排氣等過程。 活塞-活塞可分為筒形和盤形兩大類?；钊牟牧弦话銥殇X合金或鑄鐵活塞銷-活塞銷是用來連接活塞和連桿小頭的零件，在工作時承受復雜的交變載荷?；钊h(huán)-活塞

19、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滑油。4.7 4.7 活塞組件活塞組件 活塞活塞 圖 2-13 筒形活塞組部件圖 1、活塞；2、氣環(huán)；3、油環(huán)；4、活塞銷；5、彈簧擋圈 4.7 4.7 活塞組件活塞組件 活塞活塞4.7 4.7 活塞組件活塞組件 活塞桿活塞桿1.活塞桿的作用： 連接活塞和十字頭，傳遞作用于活塞上的力并帶動活塞運動。2.對活塞桿的主要要求：l 活塞桿要有足夠的強度，剛度和穩(wěn)定性。l 耐磨性好并有較高的加工精度和表面粗糙度要求。l 在結構上盡量減少應力集中的影響。l 保證

20、連接可靠，防止松動。活塞桿的結構設計要便于活塞的拆裝。4.7 4.7 活塞組件活塞組件活塞環(huán)活塞環(huán)填料函組件作用是阻止氣缸內氣體沿氣缸與運動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運動密封往復運動密封，是活塞壓縮機的主要易損件之一，對其基本要求是密封性能良好并耐用。54通常填料密封采用石墨制徑向浮動和自定中心的迷宮密封環(huán)（無油潤滑），密封環(huán)裝在不銹鋼密封腔內，下端裝有漏氣收集腔漏氣收集腔，將泄漏氣送回一級的吸入口。2021-7-2655壓縮機中的填料密封，都是借助于氣體的壓力差來獲得自緊密封的?？筛鶕怏w壓差、性質、對密封要求的高低、機器結構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