往復(fù)式壓縮機基本知識

1、培 訓(xùn) 教 案培訓(xùn)課題: 往復(fù)式壓縮機基本結(jié)構(gòu)、工作原理、常見故障及注意事項培訓(xùn)日期: 2017年8月培訓(xùn)課時:2課時課程重點: 講述往復(fù)式壓縮機基本結(jié)構(gòu)、工作原理、常見故障及注意事項。培訓(xùn)目標(biāo)及要求： 通過培訓(xùn)使全體員工對往復(fù)機的結(jié)構(gòu)、工作原理有一定的了解，掌握其常見故障，明確注意事項，真正做到“四懂三會”授課內(nèi)容：一、往復(fù)式壓縮機的型號、結(jié)構(gòu)及工作原理1、往復(fù)式壓縮機型號2、往復(fù)式活塞壓縮機的工作過程 往復(fù)式活塞壓縮機屬于于容積型壓縮機?？繗飧變?nèi)作往復(fù)運動的活塞改變工作容積壓縮氣體。氣缸內(nèi)的活塞，通過活塞桿、十字頭、連桿與曲軸聯(lián)接，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時，活塞在汽缸中作往復(fù)運動，活塞與氣缸組成的空間

2、容積交替的發(fā)生擴大與縮小。當(dāng)容積擴大時殘留在余隙內(nèi)的氣體將膨脹，然后再吸進(jìn)氣體；當(dāng)容積縮小時則壓縮排出氣體，以單作用往復(fù)式活塞壓機（見圖）為例，將其工作過程敘述如下：（1）吸氣過程 當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)向左運動時，活塞右側(cè)的氣缸容積增大，壓力下降。當(dāng)壓力降到小于進(jìn)氣管中壓力時，則進(jìn)氣管中的氣體頂開吸氣閥進(jìn)入氣缸，隨著活塞向左運動，氣體繼續(xù)進(jìn)入缸內(nèi)，直至活塞運動到左死點為止，這個過程稱吸氣過程。（2）壓縮過程 當(dāng)活塞調(diào)轉(zhuǎn)方向向右運動時，活塞右側(cè)的氣缸容積開始縮小，開始壓縮氣體。（由于吸氣閥有逆止作用，故氣體不能倒回進(jìn)氣管中；同時出口管中的氣體壓力高于氣缸內(nèi)的氣體壓力，缸內(nèi)的氣體也無法從排氣閥排到出口管

3、中；而出口管中氣體又因排氣閥有逆止作用，也不能流回缸內(nèi)。）此時氣缸內(nèi)氣體分子保持恒定，只因活塞繼續(xù)向右運動，繼續(xù)縮小了氣體容積，使氣體的壓力升高，這個過程叫做壓縮過程。（3）排氣過程 隨著活塞右移壓縮氣體、氣體的壓力逐漸升高，當(dāng)缸內(nèi)氣體壓力大于出口管中壓力時，缸內(nèi)氣體便頂開排氣閥而進(jìn)人排氣管中，直至活塞到右死點后缸內(nèi)壓力與排氣管壓力平衡為止。這叫做排氣過程。（4）膨脹過程 排氣過程終了，因為有余隙存在，有部分被壓縮的氣體殘留在余隙之內(nèi)，當(dāng)活塞從右死點開始調(diào)向向左運動時，余隙內(nèi)殘存的氣體壓力大于進(jìn)氣管中氣體壓力，吸氣閥不能打開，直到活塞離開死點一段距離，殘留在余隙中的高壓氣體膨脹，壓力下降到小于

4、進(jìn)氣管中的氣體壓力時，吸氣閥才打開，開始進(jìn)氣。所以吸氣過程不是在死點開始，而是滯后一段時間。這個吸氣過程開始之前，余隙殘存氣體占有氣缸容積的過程稱膨脹過程。 4、往復(fù)式壓縮機的結(jié)構(gòu) 往復(fù)式活塞壓縮機由機座、中間接筒、曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、活塞、填料箱、氣閥、飛輪、冷卻和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)及附屬管線等組成。如圖5、活塞環(huán)和填料密封活塞式壓縮機中常用的密封有下列幾種類型：（a）活塞環(huán)密封 活塞環(huán)密封是阻止氣缸內(nèi)氣體從氣缸鏡面和活塞間縫隙泄漏；（b）填料密封 填料密封是阻止缸內(nèi)氣體從氣缸和活塞桿之間縫隙泄漏。在高壓級的柱塞活塞中也用填料作密封；（1）活塞環(huán) 活塞環(huán)是密封氣缸鏡面和活塞間縫隙用的零件。

5、（2）填料 填料是用來阻止氣體從活塞桿與氣缸之間縫隙泄漏的組件。對填料的基本要求是密封性能好；耐磨且摩擦系數(shù)小。二、壓縮機主要參數(shù)（一）轉(zhuǎn)速（n）：單位為轉(zhuǎn)分，指由曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。（二）行程（s）：單位為毫米，指活塞內(nèi)外止點的間距，行程也等于曲拐軸與主軸中心距的兩倍。（三）活塞平均速度（C平）：單位為米秒，活塞運動中速度是變化的，在始點（如外止點）時為零，然后逐漸加速，在中點時為最大，然后逐漸降速，到終點（內(nèi)死點）又為零，返行時亦如此。 C平= S·n /30 米秒 活塞平均速度大則機器輕巧。但氣體流速大，慣過力如未平衡好則振動大，易損件壽命受到影響，目前一般C平=35米秒。（四）

6、壓力比（）；是指進(jìn)出口壓力之比，即=P2P1。由于氣缸內(nèi)有余隙容積總是不可避免的。當(dāng)壓縮比越高時，排出壓力越高，殘留的氣體膨脹后所占的容積也就越大，使得吸入氣體量減少，效率降低。如果采用多級壓縮可使每一級壓力比減小，從而提高各級氣缸容積利用率，但壓縮機級數(shù)的選擇是根據(jù)多方面因素來考慮的。在實際上，多級壓縮的每級壓縮比為2.53.5。(五) 排氣量（Q）：在壓縮機排氣端測得的單位時間內(nèi)排出的氣體體積，換算到壓縮機吸氣條件（壓力、溫度、濕度）下的數(shù)值稱為排氣量，以V表示。單位為米3/分。（六）功率與效率：活塞壓縮機消耗的功率包括有：壓縮氣體的功耗，氣缸中氣閥等阻力損失與各種機械摩擦等功耗。 壓縮氣

7、體的功耗由于和氣體的熱力性能有關(guān)，當(dāng)氣缸冷卻十分完善，氣體在氣缸中氣流速度很慢時，氣體在受壓縮時所產(chǎn)生的熱都及時傳走，因而幾乎是等溫壓縮過程，此時消耗功率最省。當(dāng)氣缸冷卻很不好，氣流速度又快，氣體在壓縮時所產(chǎn)生的熱全部無法散失，則屬于絕熱壓縮過程，此時功耗最大、實際活塞式壓縮機壓縮過程和介于兩者之間，屬于多變過程。（七）溫度；（八）活塞力（P）、單位為噸，壓縮機活塞桿、曲軸、連桿等尺寸主要是根據(jù)活塞力來設(shè)計的，為了便于這些零件的三化（系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化）；我國將活塞力分十個等級（1、2、3.5、5.5、噸），每個等級的活塞桿、曲軸、連桿被相應(yīng)有一種統(tǒng)一尺寸，活塞力的大小為： F=P

8、3; F式中P缸內(nèi)氣體壓力N；F一活塞端面面積m。三、變工況工作和壓縮機流量的調(diào)節(jié) 每臺壓縮機都是根據(jù)一定的條件設(shè)計的，運轉(zhuǎn)過程中的某些參數(shù)如壓力，排氣量和轉(zhuǎn)數(shù)等變化，或氣體組成變化或原設(shè)計壓送某一種介質(zhì)的壓縮機改為輸送其他介質(zhì)。都會對壓縮機的性能產(chǎn)生影響；此外，生產(chǎn)中的工藝條件會經(jīng)常變化；壓縮機的流量應(yīng)該和變化了的工藝條件相適應(yīng)?，F(xiàn)在將著重討論變工況對壓縮機性能的影響和壓縮機流量的調(diào)節(jié)方法。變工況對壓縮機性能的影響（1）吸氣壓力改變 隨著吸氣壓力的降低，氣體體積折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況下就較低。此外，當(dāng)吸氣壓力降低，而排氣壓力不變時，壓縮比升高，但容積系數(shù)V下降，排氣量降低。壓縮機級數(shù)越多，影響也就越

9、小。當(dāng)壓縮機的設(shè)計壓縮比大于1.1（K1）時，由于吸氣量降低所減少的功率超過壓縮比上升所增加的功率。因此，吸氣壓力降低；則功率也降低。當(dāng)設(shè)計壓縮比小干1.1（Rl）時，則吸氣壓力下降，功率消耗上升。（2）排氣壓力改變 如果吸氣壓力不變，而排氣壓力增加，則壓縮比上升，容積系數(shù)V減少。反之若排氣壓力下降，則V增加。對單段壓縮機。這種影響較明顯，對多段壓縮機，則影響較小。排氣壓力增加后，功率一般都是增加的。（3）壓縮介質(zhì)改變（a）壓縮不同絕熱指數(shù)的氣體時，隨著氣體絕熱指數(shù)增加，壓縮所需的功率也要增加。另一方面；絕熱指數(shù)增加后；在相同的氣缸余隙容積下，壓縮機的容積系數(shù)V增加，排氣量會有所增加。（b）氣

10、體的重度不同 往復(fù)式活塞壓縮機屬于容積型壓縮機，和速度型壓縮機不同氣體的比重對壓縮比沒有很大的影響。對于低分子量的氣體壓縮來說，這是它的一個重要的優(yōu)點。 另一方面，在壓縮具有不同重度的氣體時，重度大的氣體，在經(jīng)過管通和氣閥時，壓降較大，使氣缸吸氣終了壓力下降，故排氣量略有降低。根據(jù)同樣的原因，也使得軸功率增加。例如氫氣壓縮機，當(dāng)用空氣試車時要特別注意，否則將引起電機超載。（c）導(dǎo)熱系數(shù)大的氣體，吸氣過程中受熱強烈，溫度系數(shù)t較低，將會使壓縮機排氣量降低。（d）在進(jìn)排氣壓力相同時，壓縮系數(shù)Z大的氣體，功率消耗較少。（）轉(zhuǎn)數(shù)改變在一定的條件下，提高轉(zhuǎn)數(shù)是提高壓縮機生產(chǎn)能力的一種有效手段，轉(zhuǎn)數(shù)提高，

11、排氣量會相應(yīng)提高，但如果壓縮機在不改變有關(guān)氣體流通部件如氣閥，中間管道、冷卻器等的情況把轉(zhuǎn)速增加得過多，則功率增加的速度要大大超過排氣量增加的速度，是很不經(jīng)濟的。因為轉(zhuǎn)速的增加，氣體流動速度增加，而壓降和流速的平方成正比，因此氣缸的實際壓縮比將因壓縮機轉(zhuǎn)速的上升而明顯上升，這會使壓縮機的容積系數(shù)V下降；氣體流動阻力損失增加還使得氣缸吸氣氣溫度上升，引起溫度系t降低；此外增加轉(zhuǎn)數(shù)時，為提高閥片使用時間，還需使氣閥的彈簧力增加，這又導(dǎo)致壓力系數(shù)p降低。困此增加轉(zhuǎn)數(shù)后排氣量將不會成比例的增加，若轉(zhuǎn)數(shù)增加得過多，應(yīng)對壓縮機的有關(guān)氣體流通部件進(jìn)行相應(yīng)的改造。四、壓縮機排氣量的調(diào)節(jié) 通常，壓縮機的使用者總

12、是根據(jù)最大的耗氣量來選用壓縮機，但在生產(chǎn)過程中會由于種種原因要求改變氣量。往復(fù)式壓縮機調(diào)節(jié)排氣量的方法很多，下面介紹幾種主要的方法。（）定期停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)（a）小型和微型壓縮機一般都在出口裝有緩沖罐，如果耗氣量降低而排氣量不變，則緩沖罐壓力升高。反之，氣罐中的壓力降低。所以可以利用壓力繼電器之類的裝置來控制電動機的停開，以實現(xiàn)排氣量的間斷調(diào)節(jié)。（b）在煉油和化工裝置中。壓縮機一般為多機配制，可以根據(jù)生產(chǎn)的需要，停止部分壓縮機的運轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供氣量。 一般是使原動機和壓縮機同時停轉(zhuǎn)。這樣能量沒有任何無效的損耗，但在啟動次數(shù)較多的場合，為了避免頻繁地啟動原動機，也可以采用離合器使原動機和壓縮機脫開。

13、（2）改變轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)： 改變轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)，可以使調(diào)節(jié)過程連續(xù)。同時，由于下面的原因，是各種調(diào)節(jié)方法中最經(jīng)濟的。（a）轉(zhuǎn)數(shù)降低時，氣閥和管路中氣體的流速將相應(yīng)的減小，因此壓力損失減小，從而使功率消耗降低。（b）由于轉(zhuǎn)數(shù)降低，通過壓縮機的氣量減小，而氣缸等的冷卻面積不變。氣體獲較強的冷卻，也使功率消耗降低。c機械摩擦損失是與速度成正比的，排氣量隨轉(zhuǎn)數(shù)的降低而降低時，機械摩擦功耗也成比例的減小。 由上述可知，當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)降低時，壓縮機的功率消耗減少的比例比排氣量減少的比例還要大一些。 但是用轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)要受到原動機的限制。往復(fù)式活塞壓縮機由于轉(zhuǎn)數(shù)很低；一般不用汽輪機驅(qū)動，而大量采用的是電動機，直流電機的無級變速較方

14、便，但工業(yè)上廣泛使用的是交流電。如果采用轉(zhuǎn)數(shù)能連續(xù)調(diào)節(jié)的交流電機，不但價格昂貴，而且運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟性也較差，如換向電刷的磨損也會給維修帶來不便。（3）控制吸入的調(diào)節(jié) 控制吸入的調(diào)節(jié)，在中型空氣壓縮機上采用較多?？刂品椒ㄓ型Ｖ刮牒凸?jié)流吸入兩種。停止吸入時。壓縮機空轉(zhuǎn)，因而只能進(jìn)行間斷的調(diào)節(jié)。節(jié)流吸入在理論上可以進(jìn)行連續(xù)的無級調(diào)節(jié)，然而在排氣量降低，排氣壓力不變的情況下，壓縮比會大大增加，有時甚至還不如把多余的氣體通過旁通閥泄去來得經(jīng)濟。同時，由于壓縮比可能很高；排氣溫度可能達(dá)不到許可的范圍，因此工業(yè)上很少采用。 停止吸入的調(diào)節(jié)方式應(yīng)用較廣，它是依靠減荷閥來切斷氣體的進(jìn)人而實現(xiàn)調(diào)節(jié)的。如果減荷閥不嚴(yán)

15、密，會有少量氣體被吸入，類適節(jié)流吸入，使氣缸內(nèi)溫度急劇升高，因而是危險的。為了擺免這種情況，減荷閥應(yīng)盡量靠近吸氣閥，減荷閥的密封應(yīng)相當(dāng)可靠。（4）排出與吸入連通的調(diào)節(jié) 這種調(diào)節(jié)方法比較可靠，簡便易行，但功率消耗最大，是最不經(jīng)濟的一種調(diào)節(jié)方法。排出與吸入連通的方式可以有以下幾種。（a）空氣壓縮機中，可以采用把一部分氣量直接排入大氣，用放空量來調(diào)節(jié)裝置的用氣量。采用這種方式便于對流量實行連續(xù)的自動調(diào)節(jié)；在啟動壓縮機時，還可以通過把放空全部打開來泄荷，緊急泄荷迅速，但對易燃易爆和有害氣體，不能采用這種方法。（b）壓縮機排出的氣體經(jīng)冷卻后，通過節(jié)流閥返回入口。它能在保證各級工況均不變的情況下工作，而且

16、可以連續(xù)地調(diào)節(jié)氣量。另外，在各段旁通與正常輸氣管路之間，應(yīng)有止逆閥。（5）壓開吸氣閥調(diào)節(jié) 壓開吸氣閥的調(diào)節(jié)作用是：氣體被吸入氣缸后，在活塞反行程時，吸氣閥仍然開著，又將部分或全部已吸入缸內(nèi)的氣體推出氣缸，這樣視推出氣體多少，實現(xiàn)壓縮機排氣氣量的調(diào)節(jié)。 壓開吸氣閥的裝置，又可分為三種形式。（a）完全壓開吸氣閥將吸氣閥完全開啟，氣體可自由地從吸氣閥吸入并排出；排氣量等于零。對于多段壓縮機，各段吸氣閥的壓開均由總的輸氣量調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)。（b）部分壓開吸氣閥吸氣閥不是完全開啟，而只是部分地開啟，當(dāng)氣體通過縫隙泄出時，由于縫隙的阻力，不可能將吸入的氣體全部推出，因而仍有部分氣體被送至出口管道。這種結(jié)構(gòu)有許

17、多缺點，因為所推出的氣體，在氣缸內(nèi)已經(jīng)不同程度地被壓縮，溫度較高，再經(jīng)多次壓縮必然使然氣管路中氣體的溫度過高；另外，由于薄的閥片不停地受到?jīng)_擊與彎曲，會產(chǎn)生嚴(yán)重的殘余變形，影響吸氣閥關(guān)閉的嚴(yán)重的殘余變形，影響吸氣閥關(guān)閉的嚴(yán)密性。所以實際上很少采用這種調(diào)節(jié)方式。五、壓縮機啟動時的減荷 壓縮機在啟動時由于各運動部件需要增大動能，故要求各氣缸在啟動期間內(nèi)盡量不消耗活塞上的機械功，否則由于驅(qū)動機的功率有限就無法使壓縮機啟動。這種在啟動時設(shè)法減小氣缸循環(huán)功的措施，稱為啟動時的減荷，可以采用下列措施之一。 無載啟動當(dāng)壓縮機的排氣管內(nèi)的氣體壓力P比吸入管內(nèi)的壓力P高得不多，亦即氣缸內(nèi)活塞上沒有載荷時，循環(huán)功

18、很?。贿@時就可以直接啟動壓縮機。 全開回流閥進(jìn)行啟動如果在壓縮機與儲氣罐之間的排氣管上裝有單向閥；則在啟動此壓縮機時可將進(jìn)氣管與排氣管上的連通閥完主打開，于是在啟動時氣缸排出的氣體暢通無阻流回吸入管，故活塞上也沒有氣體負(fù)荷，循環(huán)功幾乎為零。 全程頂開吸氣閥進(jìn)行啟動在啟動前將吸氣閥全程頂開，則氣缸內(nèi)的氣體不會受到壓縮。故循環(huán)圖的面積幾乎為零。 關(guān)閉吸氣管上的閥門停止吸氣，雖然也能使氣缸的循環(huán)圖面積幾乎縮小為零，但卻會引起活塞力的波動幅度大，仍有可能造成啟動困難的情況，故不能單獨采用此方法作為啟動時的減荷措施。 至于關(guān)小吸氣管閥門進(jìn)行節(jié)流，部分行程頂開吸氣閥或連通輔助容積等方法，對減少pv圖面積的

19、效果不大，故不宜單獨采用作為啟動時的減荷措施。 六、壓縮機的潤滑 壓縮機中所有作相對運動的零件表面，如活塞環(huán)與氣缸?；钊麠U與填料、主軸與軸承、連桿大頭瓦與曲柄銷，連桿小頭村套與十字頭銷、十字頭與滑道等處，都應(yīng)加入潤滑油進(jìn)行潤滑。其作用是減少磨損、降低摩擦功耗，帶走磨擦熱，冷卻磨擦面，防止溫度過高和運動件咬死；提高活塞環(huán)、填料的密封能力及防止零件生銹等。 壓縮機的潤滑一般分成兩個系統(tǒng)，一是氣缸填料系統(tǒng)，二是曲柄連桿機構(gòu)系統(tǒng)。簡介如下：（一）氣缸填料的潤滑； 氣缸、填料的潤滑方式有飛濺潤滑和壓力潤滑兩種方式。飛濺潤滑是利用連桿上的打油桿打擊油面，使曲軸箱中的潤滑油甩到活塞和缸壁上進(jìn)行潤滑。這種方法

20、簡單，可以用來潤滑包括傳動機構(gòu)在內(nèi)的全部運動部件，但是難以控制帶入氣缸的潤滑油量，所以這種潤滑方式只適用于小型無十字頭的壓縮機。 大、中型有十字頭的壓縮機一般都采用壓力潤滑。所謂壓力潤滑就是將潤滑油通過注油器加壓后，強制的將油注入到各潤滑點進(jìn)行的潤滑。注油器產(chǎn)生的油壓必須大于注油點處氣體的壓力。該壓力大致等于活塞（或填料）兩邊壓力的平均值。臥式壓縮機的潤滑點一般布置氣缸和填料的上方，對單作用氣缸，可布置在第一道活塞環(huán)往返行程的中間位置；對雙作用氣缸，可布置在工作表面長度的中間位置。（二）曲柄一一連桿機構(gòu)的潤滑 曲柄連桿機構(gòu)的潤滑除用簡單的飛濺潤滑外，廣泛采用的是壓力潤滑。一般都是采用油泵（如齒

21、輪泵）將潤滑油不斷地進(jìn)行循環(huán)供油，所以又叫做傳動機構(gòu)的循環(huán)潤滑系統(tǒng)。（三）潤滑油的選用 對潤滑油的要求：具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，即不與被壓縮的氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；具有定的粘度，因為潤滑油的潤滑性能和密封性能決定于粘度；潤滑油不應(yīng)與水形成乳化液以及要求潤滑油的閃點超出最高排氣溫度2050K。 所謂閃點就是潤滑油加熱到一定溫度，產(chǎn)生的油蒸汽與空氣混合后，遇上明火時出現(xiàn)火花一閃，此時的溫度稱為潤滑油的閃點。具有氧化能力的氣體（如CO、O2等）及不允許被油污染的氣體（如C2H2、氬、氨等稀有氣體），不能用礦物油而只能用甘油、蒸餾水作為潤滑劑，目前也趨向于無油潤滑劑結(jié)構(gòu)。 （四）我車間新氫機所用潤滑油牌號及位置1）150#壓縮機油，加于曲軸箱內(nèi)，用于主軸承、十字頭、連桿和曲軸軸承的潤滑；2）220#壓縮機油，加于注油器內(nèi)，用于氣缸和活塞、填料和活塞桿部位的潤滑3）32#潤滑油， 加于電機外伸軸承箱內(nèi)，用于外伸軸承的潤滑七、結(jié)合新氫機說明C1102A與C1102C有哪些不同之處，掌握壓縮機使用中的注意事項（1）C1102A與C1102C不同之處1）流量：C1102A為16000 m3n/h；C1102C 為10000m3