活塞式壓縮機(jī)設(shè)計的基本原則

1、科技信息黑龍江- 科 技 論 壇活塞式壓縮機(jī)設(shè)計的基本原則 張國輝 1李世杰 2(1、 中國石油吉林石化分公司電石廠 , 吉林 吉林 1320002、 中國石油吉林石化分公司電子商務(wù)部 , 吉林 吉林 132000 1概述1.1分類現(xiàn)代工業(yè)中 , 壓縮氣體的機(jī)械用的愈來愈多。各種形式的壓縮機(jī) , 按工作原理區(qū)分為兩大類 :速度式和容積式。速度型壓縮機(jī)靠氣體在高速旋轉(zhuǎn)葉輪的作用下 , 得到巨大的功能 , 隨后在擴(kuò)壓器中急劇降速 , 使氣體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽堋?容積式壓縮機(jī)靠汽缸內(nèi)作往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動的活塞 , 使容積縮小而提高氣體壓力。1.2特點(diǎn)活塞式壓縮機(jī)與其它類型的壓縮機(jī)相比 , 特點(diǎn)是 :壓力范圍

2、最廣 , 效率高 , 適應(yīng)性強(qiáng)。1.3基本結(jié)構(gòu)(1 基本部分 :包括機(jī)身、 中體、 曲軸、 連桿、 十字頭等部件。 其作用是傳遞動力、 連接基礎(chǔ)與汽缸部分。 (2 汽缸部分 :包括汽缸、 氣閥、 活塞、 填料以及安置在汽缸上的排氣量調(diào)節(jié)裝置等部件。其作用是形成壓縮容積和防止氣體泄漏。 (3 輔助部分 :包括冷卻器、 緩沖器、 液體分離器、 濾清器、 安全閥、 油泵、 注油器及各種管路系統(tǒng) , 這些部件是保證壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所必需的。 (4 發(fā)展趨向 :高壓、 高速、 大容量。 提高效率和延長使用期限。 按系列化、 通用化、 標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行生產(chǎn) , 以提高產(chǎn)量、 質(zhì)量、 縮短制造周期 , 便于產(chǎn)品變型

3、。2總體設(shè)計2.1設(shè)計活塞式壓縮機(jī)的基本原則(1 滿足用戶提出的排氣量、 排氣壓力及有關(guān)使用條件的要求。 (2 有足夠長的使用壽命 (應(yīng)理解為壓縮機(jī)需要大修時間間隔的長短 , 足夠高的使用可靠性。 (3 有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性。 (4 有良好的動力平衡性。 (5 維護(hù)檢修方便。 (6 盡可能采用新結(jié)構(gòu)、 新技術(shù)、 新材料。 (7 制造工藝性良好。 (8機(jī)器的尺寸小、 重量輕。2.2總體設(shè)計的任務(wù)(1 選擇結(jié)構(gòu)方案 :例如選用 ZW-6/8型活塞式壓縮機(jī)并且選用帶有十字頭的結(jié)構(gòu)形式。 (2 主要參數(shù) :壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) n=740r/min, 活塞行程 S=0.12m , 則活塞平均速 度 Cm= ns=

4、740×0.12 =2.96m /s 。 (3 相應(yīng)的驅(qū)動方式。壓縮機(jī)與驅(qū)動的相 聯(lián)方式采用直聯(lián) , 并且選用彈性聯(lián)軸器。 (4 大體 確定附屬設(shè)備的布置。其中包括曲軸、 連桿 , 十字 頭等部件的方案。2.3結(jié)構(gòu)方案的選擇(1 機(jī)器的型式 :采用立式壓縮機(jī) , 其優(yōu)點(diǎn) :活 塞工作表面不承受活塞重量 , 因而汽缸和活塞的 磨損比臥式的小且均勻 , 活塞環(huán)的工作條件有所 改善 , 能延長機(jī)器的使用壽命。占地面積比較小。 因為載荷使機(jī)身主要產(chǎn)生拉伸和壓縮能力 , 所以 機(jī)身的形狀簡單 , 重量輕。 往復(fù)運(yùn)動部件的慣性力 垂直作用在基礎(chǔ)上 , 而基礎(chǔ)抗垂直振動的能力較 強(qiáng) , 所以它的尺

5、寸較小。(2 級數(shù)和列數(shù) :級數(shù) :根據(jù)總壓力比 c=0.8+0.1=9, 故壓縮機(jī)的級數(shù)取兩級比較合適 , 而且 、 級采用雙作用汽缸。列數(shù) :兩列。(3 結(jié)構(gòu)方案 :各級汽缸在列中的排列 :對稱式。各列間的曲柄錯角 :180°。(4 冷卻方式 :水冷方式。2.4其它部件的選擇聯(lián)軸器 , 對于中、 小型壓縮機(jī)與電動的連接 ,多采用彈性的聯(lián)軸器 , 設(shè)計中采用彈性柱銷聯(lián)軸器。曲軸 , 曲軸是壓縮機(jī)中傳遞力的重要零件 , 壓縮機(jī)的曲軸有兩種 :曲柄軸和曲拐軸。十字頭 , 十字頭是連接作搖擺運(yùn)動的連桿與作往復(fù)運(yùn)動的活塞桿的機(jī)件 , 它具有導(dǎo)向作用。 十字頭按連接連桿的型式分為開式和閉式兩

6、種。 氣缸 , 氣缸是活塞式壓縮機(jī)中組成壓縮容積的主要部分。氣缸因工作壓力不同選用不同強(qiáng)度的材料 , 本設(shè)計采用合金鑄鐵氣缸。 因本設(shè)計采用水冷的方式 , 故采用具有整體式三層壁結(jié)構(gòu)氣缸。 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 , 對填料的基本要求是密封性能良好并耐用。 它是易損件 , 故設(shè)計中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化或通用化的元件 , 本設(shè)計采用直口三瓣密封圈。 飛輪 , 飛輪的主要作用是使壓縮機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)均勻 , 飛輪設(shè)計時的主要依據(jù)是機(jī)器允許的旋轉(zhuǎn)不均勻度及動力計算所得的飛輪矩 MD 2的大小?？諝鉃V清器 , 空氣進(jìn)入壓縮機(jī)前 ,必須經(jīng)過濾清器過濾 , 以防止氣體中的灰塵等雜質(zhì)

7、進(jìn)入氣缸 , 增加相對滑動件的磨損。液氣分離器 , 為了減少或消除壓縮氣體中的油、 水及其它冷凝液 , 必須采用液氣分離器。緩沖器和儲氣罐 , 為了消除吸、 排氣管內(nèi)的氣流的脈動 , 需要在級間配置緩沖器 , 空氣壓縮機(jī)在末級之后配置儲氣罐 , 用來穩(wěn)定空氣管道的壓力 , 儲備一定量的氣體 , 維持供需氣量之間的平衡。 冷卻器 , 壓縮機(jī)的氣缸一般需進(jìn)行冷卻 ; 多級壓縮時 , 被壓縮的氣體需進(jìn)行中間冷卻 ; 在一些壓縮機(jī)裝置中最后排出的氣體還需進(jìn)行后冷卻 , 以分離氣體中所含的油和水。 安全閥 , 壓縮機(jī)每級的排氣管路上如無其它壓力保護(hù)設(shè)備時 , 都需裝有安全閥。潤滑系統(tǒng) , 循環(huán)潤滑油的潤

8、滑路線 :油泵 曲軸中心孔 連桿大頭 連桿小頭 十字頭滑道 回入油箱。3壓縮機(jī)的安裝、 試車與調(diào)整在壓縮機(jī)裝配完畢后以及新產(chǎn)品使用前 , 都需進(jìn)行試車 , 能過試車能初步了解壓縮機(jī)的性能以及檢查壓縮機(jī)的設(shè)計 , 制造裝配是否合理和完善 , 以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)時安全、 可靠 , 避免發(fā)生事故。壓縮機(jī)在試車過程中 , 往往會出現(xiàn)一些問題。如排氣量達(dá)不到要求、 產(chǎn)生不正常的響聲、 級間壓力過高或過低、 排氣溫度過高、 軸承發(fā)熱以至燒壞 及發(fā)生振動等。這些問題的存在將會影響到壓縮 機(jī)的正常工作 , 因此必須對壓縮機(jī)進(jìn)行調(diào)整。 壓縮機(jī)的調(diào)整應(yīng)達(dá)到下述目的 :使壓縮機(jī)的 各項參數(shù)達(dá)到設(shè)計要求。使氣路、 水路、

9、 油路暢通。 排除在試車過程中發(fā)現(xiàn)的一切故障。使壓縮機(jī)各 部分在正常工作情況下使用 , 保證壓縮機(jī)的使用 壽命和工作可靠性。4壓縮機(jī)的日常維護(hù)措施為了確保壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn) , 延長其使用壽 命。 我們還要定期維護(hù)檢修 , 進(jìn)行日常的維護(hù)檢查 非常重要。在檢查中不但要正常使用各種儀表測 知壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)變化 , 通常還用看、 聽、 摸的方法 來檢查。 但這三種方法也不是孤立的 , 而是互相聯(lián) 系的 , 單憑其中一種方法不能檢查壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情 況的好壞。第一要用看的方法 , 可以看出各傳動部分的 機(jī)件是否松動 , 各摩擦部分的潤滑情況是否良好 ; 各級氣缸冷卻水和中間冷卻器的冷卻效率是否良 好和冷卻水

10、的流動是否暢通 ; 各級氣缸和冷卻器 有否倒氣 ; 各連接處有否漏氣和漏油。第二要用聽的方法 , 能較正確的判斷出壓縮 機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。 因為壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時 , 它的響聲應(yīng)是 均勻而有節(jié)奏的。 如果它的響聲失去節(jié)奏聲 , 而出 現(xiàn)了不均勻的雜單和噪音時 , 即表示壓縮機(jī)的內(nèi) 部機(jī)件或氣缸工作情況有了不正常的變化。 第三要用摸的方法 , 可知其發(fā)熱程度。 但是一 定要注意安全。比如 :排氣閥蓋和運(yùn)動部位不能 摸。綜合以上看、 聽、 摸這三種方法基本上可以保 證壓縮機(jī)的日常維護(hù) , 但只憑一種方法還是無法 判斷設(shè)備工作的情況。 因此 , 我們還必須把觀察到 的一些材料加以聯(lián)貫起來分析 , 才能得出正確

11、的 結(jié)論。例如 :氣缸的進(jìn)口伐漏氣 , 可用摸的方法摸 出來 , 因為進(jìn)口氣伐漏氣后 , 其氣缸蓋的溫度會因 漏出的高溫氣體而升高 , 但當(dāng)進(jìn)口氣伐漏氣不太 大時 , 就不一定能用摸的方法摸出來。 這就要聽的 方法 , 才能聽出來或用看的方法從壓力表上看出 來。因為氣伐漏氣以后 , 這級氣缸的進(jìn)氣壓力升 高而其出口壓力降低。我們在具體的實際操作中能夠應(yīng)用看、 聽、 摸 的方法 , 就能幫助及時和準(zhǔn)確的判斷出各種不正 ?，F(xiàn)象的原因而及時預(yù)防處理。這樣可以使事故 的發(fā)生可能性大大減少。 灰塵和雜物油污 , 不但能 污染潤滑油 , 增加機(jī)件的磨損和銹蝕 , 甚至?xí)?機(jī)器的故障。這樣會延長機(jī)器的使用壽命和能確 保機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn) , 確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行。作者簡介 :張國輝 , 中國石油吉林石化分公司