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1、泵與壓縮機(jī)往復(fù)活塞式壓縮機(jī),主要內(nèi)容,了解往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作原理 熟悉往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu) 熟悉往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的性能參數(shù) 熟悉往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的氣量調(diào)節(jié)方法,一、工作原理,往復(fù)式壓縮機(jī)通過(guò)曲軸連桿機(jī)構(gòu)將曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)連桿的傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)活塞便做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由氣缸內(nèi)壁、氣缸蓋和活塞頂面所構(gòu)成的工作容積則會(huì)發(fā)生周期性變化。曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)一次，氣缸內(nèi)相繼實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣、壓縮、排氣的過(guò)程，即完成一個(gè)工作循環(huán)。,1. 理論工作循環(huán),假定壓縮機(jī)沒(méi)有余隙容積，沒(méi)有吸、排氣阻力，沒(méi)有熱量交換，壓縮機(jī)的理論工作過(guò)程可以簡(jiǎn)化成下圖示的三個(gè)熱力過(guò)程。,吸氣活塞自0點(diǎn)移至1

2、點(diǎn)，吸氣閥打開(kāi)，氣體在P1壓力下進(jìn)入氣缸。 壓縮活塞自1點(diǎn)移至2點(diǎn)，吸排氣閥均關(guān)閉，此過(guò)程為多變壓縮過(guò)程，氣缸內(nèi)的氣體壓力升至P2。 排氣活塞從2點(diǎn)移至3點(diǎn)，壓力為P2的氣體等壓排出氣缸。 過(guò)程0-1-2-3-0構(gòu)成了壓縮機(jī)的理論工作循環(huán)，壓縮機(jī)完成一個(gè)理論循環(huán)所消耗的功即為圖中0-1-2-3-0所代表的面積。,壓縮機(jī)中最常見(jiàn)的壓縮過(guò)程為等溫、絕熱及多變過(guò)程。在同一壓縮范圍內(nèi)，等溫壓縮耗功最小，絕熱過(guò)程耗功最大，多變壓縮介于兩者之間。 實(shí)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(shí)現(xiàn)等溫過(guò)程和絕熱過(guò)程，一般都為多變壓縮過(guò)程。,2. 實(shí)際工作循環(huán),壓縮機(jī)工作過(guò)程中活塞環(huán)、填料、氣閥不

3、可避免存在泄露，每個(gè)循環(huán)的排氣量總小于實(shí)際吸氣量。壓縮機(jī)的進(jìn)氣阻力過(guò)大，會(huì)造成壓縮機(jī)排氣量減少。余隙容積過(guò)大會(huì)降低排氣量，使指示功圖面積變小。,(1) 實(shí)際過(guò)程與理論過(guò)程的區(qū)別,由于余隙容積的存在，實(shí)際工作循環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個(gè)過(guò)程組成，而理論循環(huán)無(wú)膨脹過(guò)程。 實(shí)際吸、排氣過(guò)程中存在阻力損失，使實(shí)際氣缸內(nèi)吸氣壓力小于吸入管路內(nèi)氣壓、實(shí)際氣缸內(nèi)排氣壓力高于排出管路內(nèi)氣壓；吸、排氣過(guò)程中有壓力波動(dòng)、溫度變化。 在膨脹和壓縮過(guò)程中，因?yàn)闅怏w與氣缸壁之間存在熱交換，使得壓縮過(guò)程指數(shù)與膨脹過(guò)程指數(shù)不斷變化，并非常數(shù)。,二、往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu),壓縮機(jī)主要由機(jī)體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油

4、泵、能量調(diào)節(jié)裝置、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、進(jìn)出口緩沖罐/氣液分離器等部件組成。,1. 機(jī)體,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。,（1）機(jī)體的作用,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。,2. 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

5、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。,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。,3. 氣閥,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

6、、排氣閥各啟閉一次，從而控制壓縮機(jī)并使其完成膨脹、吸氣、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。,自動(dòng)閥的閥片在兩邊壓差的作用下開(kāi)啟，在彈簧作用力下關(guān)閉。閥片與閥座或升程限制器之間的粘附力、閥片與導(dǎo)向塊之間的摩擦力等，也影響閥片的開(kāi)啟與關(guān)閉。,4. 密封裝置,按活塞與氣缸間的密封分為兩種： 活塞環(huán)密封 迷宮密封,（1） 活塞環(huán)密封,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：,氣體從高壓側(cè)

7、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。,（2）迷宮密封,一般活塞式壓縮機(jī)常采用活塞環(huán)進(jìn)行密封，采用有油潤(rùn)滑。但潤(rùn)滑油霧會(huì)不可避免的混入壓縮氣體中，造成氣體污染。同時(shí)，當(dāng)介質(zhì)中夾帶部分粉末時(shí)，采用活塞環(huán)密封會(huì)造成活塞環(huán)迅速損壞。,迷宮密封優(yōu)點(diǎn)：,迷宮密封所提供的壓縮氣體是絕對(duì)干燥的，壓縮過(guò)程是無(wú)油潤(rùn)滑。 允許輸送介質(zhì)中夾帶微小固體粉末，如聚合產(chǎn)品或者催化劑粉末。 對(duì)一般密封不能勝任的高溫、高壓、高速和大尺寸密

8、封部位特別有效。 不需要采用其他密封材料，密封零件可以在制造壓縮機(jī)本體時(shí)一并設(shè)計(jì)制造。 由于排氣側(cè)不需要油分離器或?yàn)V油器，不僅減少了設(shè)備，而且減少了氣體的壓力損失（能量損失）。 沒(méi)有活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦及摩擦熱，故功耗少，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用可靠，壽命長(zhǎng)。,迷宮密封缺點(diǎn),加工精度高，難于裝配，間隙過(guò)小，常因壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不良而發(fā)生磨損，磨損后使壓縮機(jī)性能發(fā)生大大下降。,5. 曲軸,曲軸是往復(fù)式壓縮機(jī)的主要部件之一，傳遞著壓縮機(jī)的全部功率。其主要作用是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿改變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)。曲軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)，承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)的交變復(fù)合負(fù)載，工作條件惡劣，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以及主軸

9、頸與曲軸銷的耐磨性。,為了平衡曲軸慣性力或慣性力矩，在曲柄下端設(shè)平衡鐵，平衡鐵與曲柄連接多采用抗拉螺栓連接。為了潤(rùn)滑主軸頸和曲柄銷，直至十字頭銷，曲軸上開(kāi)設(shè)有油孔。曲軸的軸向定位是靠曲軸上的定位臺(tái)肩來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,2020/7/30,往復(fù)壓縮機(jī),26,6. 連桿,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)中碳鋼鍛造或用球墨鑄鐵（如QT4010）鑄造，桿身多采用工字形截面且中間鉆一長(zhǎng)孔作為油道。,連桿螺栓是壓縮機(jī)的重要部分之一，它承受著很大的交變

10、載荷幾倍于活塞力的預(yù)緊力。通常連桿螺栓的斷裂是由于應(yīng)力集中的部位上材料的疲勞而造成的。,7. 十字頭,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。,三、性能參數(shù),往復(fù)式壓縮機(jī)的性能參數(shù)主要包括： 排氣壓力 排氣溫度 排氣量 功率和效率,1. 吸氣/排氣壓力,往復(fù)壓縮機(jī)的吸氣和排氣壓力分別指第一級(jí)吸入管道處和末級(jí)排出接管處的氣體壓力，因?yàn)閴嚎s機(jī)采用的是自動(dòng)閥，氣缸內(nèi)的壓力取決于進(jìn)、排氣系統(tǒng)中的壓力，即由“背壓”決定。所以吸、排氣壓力是可以改變的。 壓縮機(jī)銘牌上的吸、排氣壓力是指額定值，實(shí)際上只要機(jī)器強(qiáng)度、排氣溫度、電機(jī)功率和氣閥工作許可，

11、他們是可以在很大范圍內(nèi)變化的。,2. 排氣溫度,排氣溫度是指壓縮機(jī)末級(jí)排出氣體的溫度，它應(yīng)在末級(jí)氣缸排出管處測(cè)得。多級(jí)壓縮機(jī)末級(jí)之前各級(jí)的排氣溫度稱為該級(jí)的排氣溫度，在相應(yīng)級(jí)的排氣接管處測(cè)得。 排氣溫度可以計(jì)算校核，T2T1(P2/P1)n-1/n 排氣溫度應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控： 排氣溫度過(guò)高會(huì)造成潤(rùn)滑油潤(rùn)滑性能下降，輕質(zhì)油揮發(fā)污染氣體，潤(rùn)滑油積碳堵塞閥槽，活塞環(huán)軟化或加速磨損，非金屬閥片融化等。,3. 容積流量,往復(fù)壓縮機(jī)的容積流量是指在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后在壓縮機(jī)最后一級(jí)排出的氣體，換算到第一級(jí)進(jìn)口狀態(tài)的壓力和溫度時(shí)的氣體容積值，單位是m3/min或m3/h。 壓縮機(jī)的額定容積流量，即在壓縮機(jī)

12、銘牌上標(biāo)注的容積流量是指在特定的進(jìn)口狀態(tài)下（進(jìn)口壓力0.1MPa，溫度20）時(shí)的容積流量。 對(duì)于實(shí)際氣體，若是在高壓下測(cè)得的氣體容積，則換算時(shí)要考慮到氣體可壓縮性的影響。,3. 排氣量,往復(fù)壓縮機(jī)排氣量隨壓縮機(jī)的進(jìn)口狀態(tài)而變，它不反映壓縮機(jī)所排氣體的物質(zhì)數(shù)量。化工工藝中使用的壓縮機(jī)，由于工藝計(jì)算的需要，需將容積流量換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（1.013x105MPa，0）時(shí)的干氣容積值，此值稱為供氣量或者標(biāo)準(zhǔn)容積流量。,2020/7/30,往復(fù)壓縮機(jī),34,4. 功率和效率,壓縮機(jī)消耗的功，一部分直接用于壓縮氣體，另一部分是用于克服機(jī)械摩擦。前者稱為指示功（有效功），后者稱為摩擦功，二者之和為主軸所需的總

13、功，稱為軸功。 單位時(shí)間所消耗的功稱為功率。 指示功率（有效功率）與總功率的比值即為壓縮機(jī)的效率。,四、多級(jí)壓縮,所謂多級(jí)壓縮是將氣體的壓縮過(guò)程分在若干級(jí)中進(jìn)行，并在每級(jí)壓縮后將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。如圖所示,1st stage,2nd stage,3 bar8 bar 1 bar（0.1MPa）3 bar,,,,,,,,,,,,,,,,Q,1. 多級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn),（1）可以節(jié)省壓縮氣體的指示功。 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，則所消耗的功與單級(jí)壓縮相同。,（2）可以降低排氣溫度 通

14、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。,五、氣量調(diào)節(jié)方式,卸荷器調(diào)節(jié) 旁通調(diào)節(jié) 變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),余隙腔調(diào)節(jié),,六、壓縮機(jī)的

15、啟停,操作、維修和保養(yǎng)壓縮機(jī)必須由具有資質(zhì)的人員進(jìn)行。 氣體管道應(yīng)清理干凈。 檢查壓縮機(jī)各運(yùn)動(dòng)與靜止聯(lián)結(jié)部分的緊固程度。 檢查各部位間隙是否規(guī)定范圍內(nèi)。 檢查儀表是否合格、安裝妥當(dāng)。 檢查和清洗機(jī)身油池，按規(guī)定注入清潔的潤(rùn)滑油到規(guī)定高度。 檢查冷卻水流程是否符合要求、水路是否暢通、有無(wú)漏水現(xiàn)象。 檢查壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)外部，取走工具和全部無(wú)關(guān)物品。 盤車2-3轉(zhuǎn)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)無(wú)卡住、無(wú)撞擊現(xiàn)象。 如果在排氣管路上設(shè)有專用的放空閥、卸荷閥，則必須完全打開(kāi)。 檢查壓縮機(jī)的各控制與安全防護(hù)裝置是否完好。,1. 啟動(dòng)前的準(zhǔn)備,2. 壓縮機(jī)的啟動(dòng),點(diǎn)車啟動(dòng)壓縮機(jī)，檢查旋向是否正確。 開(kāi)車后要隨時(shí)注意油壓表的讀

16、數(shù)是否正常。 耳聽(tīng)運(yùn)動(dòng)部分和氣缸中有無(wú)敲碰聲和沖擊聲。若有異常聲音，必須停止壓縮機(jī)，查清原因并消除。 檢查各級(jí)排氣壓力、各級(jí)排氣溫度、進(jìn)排水溫度、冷卻水壓力，潤(rùn)滑油壓力均在規(guī)定范圍內(nèi)。 根據(jù)電流表的讀數(shù)檢查電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷是否在額定范圍內(nèi)。 檢查活塞桿表面是否過(guò)熱、填料是否正常。 檢查電機(jī)和機(jī)身固定在基礎(chǔ)上的牢固性。 注意管道是否異常振動(dòng)。 一般不允許用多次斷斷續(xù)續(xù)的方法來(lái)啟動(dòng)壓縮機(jī)。,3. 運(yùn)行中的監(jiān)護(hù),定期檢查安全防護(hù)裝置。 對(duì)規(guī)定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)巡回檢查并認(rèn)真填寫運(yùn)行記錄。 保持機(jī)身油池內(nèi)油位在規(guī)定的范圍內(nèi)。 中間冷卻器冷凝出的冷凝水應(yīng)每一小時(shí)排放一次，儲(chǔ)氣罐每班排放一次。 應(yīng)隨時(shí)注意和檢查各壓力表

17、和溫度表的讀數(shù)是否在規(guī)定范圍內(nèi)。 檢查冷卻水溫度、流量是否正常。 經(jīng)常注意中間冷卻器，儲(chǔ)氣罐上的安全閥狀態(tài)是否完好可靠。,檢查機(jī)身曲軸箱十字導(dǎo)軌處溫度是否正常。 經(jīng)常注意排氣閥和吸氣閥的工作狀況是否正常并定期清洗。 注意電機(jī)的溫升、軸承溫度和電壓表、電流表指示情況是否正常。 檢查壓縮機(jī)是否振動(dòng)、地腳螺釘有無(wú)松動(dòng)和脫落現(xiàn)象。 定期清洗或更換各過(guò)濾器機(jī)芯，定期更換潤(rùn)滑油。 為了提供良好的潤(rùn)滑，采用符合標(biāo)準(zhǔn)的油品，禁止使用劣質(zhì)機(jī)油。 停車后切斷電源、關(guān)閉冷卻水總閥。,4. 常用維護(hù)巡檢方法,看 用看的方法，可以看出各傳動(dòng)部分機(jī)件是否松動(dòng)，各摩擦部分潤(rùn)滑情況是否良好；各級(jí)氣缸和中間冷卻器的冷卻效率是否

18、良好和冷卻水流動(dòng)是否暢通；各級(jí)氣缸和冷卻器有否倒氣；各連接處有否漏氣和漏油；,聽(tīng) 用聽(tīng)的方法，能較正確的判斷出壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。因?yàn)閴嚎s機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)，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。,摸 用摸的方法，可知其發(fā)熱程度。但是一定要注意安全，最好停車檢查。在檢查運(yùn)動(dòng)件摩擦部位時(shí)更要注意安全（各級(jí)氣躲藏出口絕對(duì)不能用摸的方法，因?yàn)榇颂帨囟容^高）。同時(shí)，也可知其傳動(dòng)部件的振動(dòng)情況。,看、聽(tīng)、摸這三種方法不是孤立的，有時(shí)只憑一種方法是無(wú)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(lái)分析，才能得出正確的結(jié)論。,