往复式压缩机的基本知识及原理

1、往复式压缩机的基本知识及原理.活塞式压缩机的基本知识及原理 活塞式压缩机的分类：（1）按气缸中心线位置分类 立式压缩机：气缸中心线与地面垂直。 卧式压缩机：气缸中心线与地面平行， 气缸只布置在机身一侧 对置式压缩机： 气缸中心线与地面平行， 气缸布置在机身两侧 （如果相对列活塞相向运动又称对称平衡式） 角度式压缩机：气缸中心线成一定角度，按气缸排列的所呈现 的形状。有分 L 型、V 型、W 型和 S 型。（2）按气缸达到最终压力所需压级数分类 单级压缩机：气体经过一次压缩到终压 。 两级压缩机：气体经过二次压缩到终压。 多级压缩机：气缸经三次以上压缩到终压。（3）按活塞在气缸内所实现气体循环分

2、类 单作用压缩机：气缸内仅一端进行压缩循环。 双作用压缩机：气缸内两端进行同一级次的压缩循环。 级差式压缩机： 气缸内一端或两端进行两个或两个以上的不同 级次的压缩循环。（4）按压缩机具有的列数分类 单列压缩机：气缸配置在机身的一中心线上。 双列压缩机：气缸配置在机身一侧或两侧的两条中心线上。 多列压缩机：气缸配置在机身一侧或两侧的两条以上中线上。活塞式压缩机工作原理： 当活塞式压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往 复运动，由气缸内壁、气缸内的工作容积则会发生周期性变化。 活塞式压缩机的活塞从气缸盖处开始运动时， 气缸内的工作容 积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气

3、 缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞式压缩 机的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高， 当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排 出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞 式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之， 活塞式压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实 现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。 活塞式压缩机的基本结构 活塞式压缩机基本原理大致相同，具有十字头的活塞式压缩 机，主要有机体、曲轴、连杆、十字头、气缸、活塞、填料、 气阀等组成。1、机身：主要由中体、曲轴箱、主轴瓦（主轴承） 、轴承压盖 及连接和

4、密封件等组成。曲轴箱可以是整体铸造加工而成，也 可以是分体铸造加工后组装而成。主轴承采用滑动轴承，安装 时应注意上下轴承的正确位置， 轴承盖设有吊装螺孔和安装测 温元件的光孔。2、曲轴：曲轴是活塞式压缩机的主要部件之一，传递着压缩 机的功率。其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为 活塞的往复直线运动。3、连杆：连杆是曲轴与活塞间的连接件，它将曲轴的回转运 动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对气体做功。 连杆包括连杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓。4、十字头：十字头是连接活塞与连杆的零件，它具有导向作 用。十字头与活塞杆的连接型式分为螺纹连接、联接器连接、 法兰连接等。大

5、中型压缩机多用联接器和法兰连接结构，使用 可靠，调整方便，使活塞杆与十字头容易对中，但结构复杂。5、气缸：气缸主要由缸座、缸体、缸盖三部分组成，低压级 多为铸铁气缸，设有冷却水夹层；高压级气缸采用钢件锻制， 由缸体两侧中空盖板及缸体上的孔道形成泠却水腔。 气缸采用 缸套结构，安装在缸体上的缸套座孔中，便于当缸套磨损时维 修或更换。气缸设有支承，用于支撑气缸重量和调整气缸水平。6、活塞：活塞部件是由活塞体、活塞杆、活塞螺母、活塞环、 支承环等零件组成， 每级活塞体上装有不同数量的活塞环和支 承环，用于密封压缩介质和支承活塞重量。活塞环采用铸铁环 或填充聚四氟乙烯塑料环； 当压力较高时也可以采用铜

6、合金活 塞环；支承环采用四氟或直接在活塞体上浇铸轴承合金。 活塞与活塞杆采用螺纹连接，紧固方式有直接紧固法，液压拉 伸法，加热活塞杆尾部法等，加热活塞杆尾部使其热胀产生弹 性伸长变形， 将紧固螺母旋转一定角度拧至规定位置后停止加 热，待杆冷却后恢复变形，即实现紧固所需的预紧力。活塞杆 为钢件锻制成，经调质处理及表面进行硬化处理，有较高的综 合机械性能和耐磨性。活塞体的材料一般为铝合金或铸铁。7、填料：密封填料是由数组密封元件构成，每组密封元件主 要由径向密封环、切向密封环、阻流环和拉伸弹簧组成。为减 轻各组密封元件的工作负担， 当密封压力较高时 ,在靠近气缸侧 处设有节流环。当密封气体属易燃易

7、爆性质时，在密封填料中 设有漏气回收孔，用于收集泄漏的气体并引至系统。有油润滑 时，密封填料中设有注油孔，可注入压缩机油进行润滑 , 无油 润滑时，不设注油孔。8、气阀 气阀是压缩机的一个重要部件，属于易损件。它的质量及工作 的好坏直接影响压缩机的输气量、功率损耗和运转的可靠性。 气阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排 气阀各启闭一次，从而控制压缩机并使其完成吸气、压缩、排 气等工作过程。气阀主要由阀座、阀片、弹簧、升程限制器和将它们组为一体 的螺栓，螺母等组成。排气阀的结构与吸气阀基本相同，两者 仅是阀座与升程限制器的位置互换， 吸气阀升程限制器靠近气 缸里侧，排气阀则是阀座

8、靠近气缸内侧。环状阀因其阀片为薄 圆环而得名，阀座与升程限制器上都有环形或孔形通道，供气 体通过。阀片与阀座上的密封口贴合形成密封。升程限制器上 有导向凸台，对阀片升降起导向作用。活塞式压缩机的型号表示法4M40 148/320型压缩机： 4列、M 型 活塞推力 40104N 额定排气量（换算到吸入状态下） 148m3/min额 定 排 气 压 力 320x105Pa （32MPa）。压缩机实际工作中存在的问题（1）余隙与膨胀 实际工作的压缩机，必须存在一定的余隙容积，包括活塞运动 到止点时与盖端之间的间隙和阀座下面的空间及其它死角。 留 此间隙的目的是为了避免因活塞杆、 活塞的热膨胀和弹性变

9、形 而引起的活塞与气缸的碰撞， 同时以可防止气体带液而发生事 故。防止液击的方法在设计上，每级压缩冷却后析出的冷凝液 在设计上设置分离器进行气液分离。 余隙内的气体是排不出去的，当活塞离开而返回运动时，这部 分气体（排出时的压力）开始膨胀，直至压力降至吸气入开始 时的压力，新鲜气体才能进入。可见余隙的存在，使气缸的实 际吸入量小于气缸的行程容积，即减少了新鲜气体的吸入量， 降低了生产能力。因此，余隙容积在保证运行可靠的基础上， 应尽量减小。（2）气阀的阻力损失 通道和气阀不可能绝对光滑曲折，所以气体通过气阀和管道 时，必须会产生阻力损失。因此气缸内的吸入压力总低于管道 中的压力，气缸内实际排出

10、压力总是高于排出管道的压力。（3）气体温度升高 压缩机工作一段时间后，气缸各部分温度基本为一稳定值，它 高于气体的吸入温度，低于排出温度。而气体每一循环中，传 热情况是不断变化的。如压缩开始时气体温度较气缸温度低， 于是气体自气缸吸取热量而提高本身温度， 随着压缩机过程的 进行，气体温度高于气缸温度。 （气体加热后体积会产生膨胀） 所以每经一级压缩后的气体都须经冷却器冷却后才进行下一 级压缩。（ 4）泄漏：（ 化工压缩的气体大多属有毒有害气体和易燃易 爆气体，若泄漏发生轻则影响环境，重则爆炸着火。 ）气体泄 漏的主要途径是经气阀、活塞环和填料处泄漏。1、气阀泄漏：气体得不到充分压缩就排出，吸气

11、时又漏到气 缸中如此反复循环（此时泄漏阀门压盖迅速升温） ，影响了下 一级的吸收，本级吸收的新鲜气体就减少。2、活塞环泄漏：如活塞环断裂、磨损过大时，压缩时气体会 漏到吸气端或平衡缸，吸气时又漏回来。串气影响打气量。3、填料泄漏：填料磨损过大时，高压气体就会从填料处大量 泄漏到大气中。二、压缩机主要参数（一）转速（ n）：单位为转分，指由曲轴每分钟的转数。（二）行程（ s）：单位为毫米，指活塞从近止点到远止点的间 距，也等于曲拐轴与主轴中心距的两倍。（三）活塞平均速度（ C 平）：单位为米秒，活塞运动中速 度是变化的，在始点（如外止点）时为零，然后逐渐加速，在 中点时为最大，然后逐渐降速，到终

12、点（内死点）又为零，返 行时亦如此。活塞平均速度大则机器轻巧。但气体流速大，惯过力如未平 衡好则振动大，易损件寿命受到影响，目前一般 C 平=35 米 秒。（四）压力比（） ；是指进出口压力之比，即 =P2P1。由 于气缸内有余隙容积总是不可避免的。当压缩比越高时，排 出压力越高，残留的气体膨胀后所占的容积也就越大，使得吸 入气体量减少，效率降低。如果采用多级压缩可使每一级压力 比减小，从而提高各级气缸容积利用率，但压缩机级数的选 择是根据多方面因素来考虑的。在实际上，多级压缩的每级压 缩比为 2.5 3.5。（五 ） 排气量（ Q）：在压缩机排气端测得的单位时间内排出的 气体体积，换算到压缩

13、机吸气条件（压力、温度、湿度）下的 数值称为排气量，以 V 表示。单位为米 3/分。（六）功率与效率：活塞压缩机消耗的功率包括有：压缩气体 的功耗，气缸中气阀等阻力损失与各种机械摩擦等功耗。压缩气体的功耗由于和气体的热力性能有关， 当气缸冷却十 分完善，气体在气缸中气流速度很慢时，气体在受压缩时所产 生的热都及时传走，因而几乎是等温压缩过程，此时消耗功率 最省。当气缸冷却很不好，气流速度又快，气体在压缩时所产 生的热全部无法散失，则接近绝热压缩过程，此时功耗最大、 实际活塞式压缩机压缩过程和介于两者之间，属于多变过程。 （七）活塞力（ P）、单位为吨，压缩机活塞杆、曲轴、连杆等 尺寸主要是根据

14、活塞力来设计的故障分析及处理措施压缩机组在运行现场发生了排气量不足，压力 . 温度异常的现象，其原因及排除措施：故障现象原因分析排除方法1. 气 缸的 故障（1）气缸磨损或擦伤超过 最大的允许限度，形成漏 气，影响排气量（2）气缸盖与气缸体结合 不严，装配时气缸垫破裂 或不严密行成漏气，影响 排气量（3）气缸冷却水供给不良 （冷却水管堵塞或气缸水 套水污过多），气体经过阀（ 1 ）刮削或重新镗铣气 缸，经过研磨修理磨损、 拉伤的气缸，并更换加大 的活塞、活塞环，重新进 行装配 （2）刮研气缸盖与气缸体 结合面或更换气缸垫（3）保证合适的冷却水， 不使气缸超过规定的温度9室进入气缸时形成预热，

15、影响排气量 （4）活塞与气缸配合不 当，间隙过大，形成漏气， 影响排气量（4）对检修的压缩机镗铣 气缸后，要装配合适的活塞、活塞环2. 吸 . 排气 阀的 故障（1）吸. 排气阀装配不当， 彼此的位置相互弄错，不 但影响排气量，还会引起 压力在各级中重新分配， 温度也有变化 （2）阀座和阀片之间掉入 金属碎片或其他杂物，关 闭不严，形成漏气，影响 排气量，影响级间压力和 温度 （3）阀座和阀片接触不 严，形成漏气，影响排气 量 （4）吸气阀弹簧不适当， 弹力过强则吸气时开启迟 缓，弹力太弱则吸气终了 时关闭不及时，影响排气 量（1） 应立即更正装错的 吸、排气阀（2） 分别检查吸、排气 阀，若

16、吸气阀盖发热， 则吸气阀有故障， 其它 各阀也照此方法检查， 检查出问题后拆开气 阀修理（3） 刮研接触面，或更 换新的阀座、阀片（4） 检查弹簧，按出厂 规定的弹簧弹力选择 使用弹簧（5） 更换折断的弹簧10（5）吸气阀弹簧折断， 压 缩时也会产生关闭不严和 不及时现象，影响排气量（6）阀座与阀片磨损， 密 封不严，形成漏气，影响 排气量（7）吸气开启高度不够， 气体流速加快，阻力增大， 影响排气量（8）在往气体上阀口处装 配气阀时，没有装正而漏 气（9）阀弹簧卡住或倾斜， 使阀片关闭不严（10）气阀结碳过多，影 响开、关（11）排气量减少，排气 阀盖特别热，这是排气阀 有故障（12）排气量

17、减少，中间 冷却器中的压力下降，低 于正常压力（由压力表上 看出），同时在前级气缸的6）以研磨的方法加以 修理或更换新的阀座、 阀片7）调整升程开启高度8）详 细检 查 在 装 配 吸、排气阀座与气缸体 上阀口处装置是否正 确，如有装偏时， 重新 装正9）把弹簧取出来倒个 头或换新的10）打开气阀清洗结碳11）把排气阀盖特别热 的那个拆开检查修理12）前级气缸的排气阀 有故障，把前级气缸上 发热的排气阀拆开检 查修理，并要同时检查 垫片是否损坏或没有 垫好13）后级气缸的排气阀 有故障，把后级气缸发 热的排气阀拆开检查11排气阀盖发热（13）排气量减少，中间 冷却器中的压力高于正常 压力，后级

18、气缸的排气阀 盖发热（14）排气量减少，中间 冷却器中的压力高于正常 压力，但是前级气缸的排 气阀并不特别发热，而后 级气缸的吸气阀发热，说 明后级吸气阀发生故障 （15）排气量减少，但是 前、后级气阀盖不过分发 热。负荷调节系统压开进 气阀装置的小活塞发生故 障，把阀片压开致使空气 压缩机吸不了气，而由于 吸气量不足，造成排气量 减少修理，检查垫片是否损 坏或没有装好（14） 检查后级气缸吸气 阀和垫片（15） 检查装在前、后级 阀盖上的负荷调节系 统中的压开进气阀装 置中的小活塞间隙是 否合适，是否漏气，对 不符合要求的进行修 理或更换3 活 塞环 的故 障（1）活塞环因润滑油质 量不良或

19、注入量不 够，使气缸内温度 过高，形成咬死现（1）把活塞拆出来检查活 塞环，并清洁活塞上的槽， 把清洗好的活塞环再用， 损坏严重的更换。检查注12象，使排气量减少， 而且可能引起压力 在各级中重新分配 （2）活塞环使用时间长 了有磨损，造成排 气量减少 （3）活塞磨损或气缸磨 损，其圆锥度、椭 圆度超过公差太 大，而产生漏气油器及油管，保证气缸中 有良好的润滑油（2）更换新的活塞环 （3）修理气缸和活塞，使 其达到规定的间隙，或更 换新的气缸、活塞、活塞 环等4 填 料函 不严， 漏气（1）填料函中密封盘上 的弹簧损坏或弹力小，使 密封盘不能与活塞杆完 全密封（2）填料函中的金属密 封盘装置不

20、当，不能串 动，与活塞杆有缝隙 （3）填料函中的金属密 封盘内径磨损严重，与活 塞杆密封不严 （4）活塞杆磨损、拉伤， 部分磨偏不圆等也会产 生漏气（ 1 ）检查弹簧是否有折 断，对弹力小不合格的弹 簧要更换新的 （2）重新装配填料函中的 密封盘，使金属密封盘在 填料函中能自由串动，并 与活塞杆密封 （3）检查或更换金属密封 盘（4）重新修理活塞杆或更 换新的活塞杆13（5）润滑油供应不足， 填料函部分气密性恶化， 形成漏气（5）保证填料函中有适当的润滑油（1）适当加大冷却水的流 量，调节冷却水的进水温 度不要太高，检查供水管 道，堵塞时进行冲洗（ 2）除按（ 1）检查外， 必须检查中间冷却器

21、和清 洗冷却器（3）检查气缸水套，清洗 和除去水污（4）检查活塞、活塞环和 注油泵给气缸注油情况（ 5）调整气缸的死点间 隙，保证间隙在规定的标 准内（6）检查活塞在气缸中的 运动情况，如果跑偏磨损 气缸一个侧面时，应将整6 气 缸过 热排 气温 度上 升（1）冷却水不足，或冷 却水中断（2）后级气缸过热，可 能是中间冷却器缺水，由 前级气缸排出的压缩空 气得不到冷却，或中间冷 却器效果不好（3）硬水中的沉积物太 多（水污），附于气缸壁 上影响冷却（4）活塞、活塞环发生 故障或气缸中缺油引起 干摩擦（5）气缸余隙过小，使 死点压缩比过大，或气缸 余隙过大，残留在气缸内 的高压气体过多，而引起

22、气缸内温度升高 （6）运动机构中的活塞 杆弯曲，使活塞在气缸中14不垂直度超过规定而引 起活塞与气缸镜面倾斜 摩擦加剧产生高温个活塞组拉出，检查活塞 杆是否弯曲。以便及时修 理或更换7排 气温 度过 高，吸 排气 阀过 热(1)前级吸气温度高(2) 中间冷却器效率低， 后级进气温度高(3) 气阀有漏气现象，排 出的高温气体漏进气缸， 再压缩后排气温度就高(4) 在装配气阀组件时， 没将气缸体上阀口处残 留硬化的旧石棉填料清 除干净，而在重新装配气 阀组件时，使其不能与气 缸上的阀止口严密配合， 留有小缝隙，致使高压气 体串回气缸而引起排气 温度过高(5) 活塞环磨损或质量不 好，吸、排气互相窜

23、气(6) 气缸水套及冷却水管 上有沉淀物及浮沫层 , 影(1) 降低前级吸气温度(2) 检修中间冷却器，使冷 却器起到冷却作用，使其 排气温度不要超过规定(3) 检修研磨器阀座与阀 片，使接触严密或更换新 的阀片、阀座，防止窜气(4) 将气缸上阀口处原残 留的石棉填料清除干净， 在装配气阀组件充填石棉 绳等填料时，也要垫平， 防止阀组件倾斜而产生漏 气(5) 检修或更换活塞环(6) 清洗气缸水套及冷却 水管的水污15响冷却效果8冷却 水排 出有 气泡（ 1）冷却器内垫破裂漏 气（2）气缸垫破断或检修 安装时没压紧，产生漏气 （3）冷却器中的水管破 裂，封口破断或管板没紧 牢而窜气（1）更换新垫

24、 （2）更换新气缸垫或重新 将缸盖螺栓紧住 （3）修理或更换水管，把 没紧牢而窜气的管子重新 紧牢9.冷却 器冷 却效 率低 （即 温度 高 ）、 排水 有气 泡等（1）冷却水进水温度过 高，冷却效率低 （2）冷却器上水垢和油 污太多，降低了热的传导 效果（ 3）冷却器中间隔板损 坏水量减少 （4）冷却器管子破裂（1）应当调节进水温度， 控制在规定范围以内，特 别是炎热地区和夏季要加 大冷却水量（2）检修清洗冷却器的水 垢和油污（3）将损坏的隔板修理好 或更换（4）检查冷却器水管，将 破裂的管子焊好或更换10活 塞环 磨损 过快 或咬（1）活塞环材料不合规 格（2）活塞环弹力过大， 磨损加快（

25、3）活塞环与活塞上的（1）制作活塞环材料要符 合要求，不得用其它材料 代用（2）活塞环弹力和硬度都 要符合技术要求16住 漏 槽间隙过大（包括径向、 气 轴向间隙）（4）活塞环装入气缸中 的热间隙（开口间隙）过 小，受热膨胀卡住（5）活塞环因润滑油质 量不良，或气缸内温度过 高，形成咬住，不但影响 排气量，还可能引起压力 在各级中重新分配，同时 也加剧活塞环的磨损（6）气缸、活塞杆、活 塞安装时对中不好（7）活塞环设计结构不 合理（3）选配合适的活塞环（4）装配活塞环时，开口 间隙要合适（5）气缸中要注入规定的 压缩机油，对咬住的活塞 环取出来修理、清洗或更 换心爱的活塞环（6）安装时要使气缸

26、、活 塞杆、活塞的对中在规定 的范围内（7）选用设计结构合理的 活塞环压缩机在正常运转过程中，各运动机构都有一种正常的响声，当某些机件发生故障时，将发现不正常的响声，可以根据异常 响声找出发生故障的部位，从而采取排除措施。故障现 象原因分析排除方法1、 气缸内发声（1） 活塞与缸盖间死 点间隙过小，直接撞 击（1） 调整活塞行程，增 大活塞与气缸死点间 隙17敲击声（2） 活塞杆与活塞连 接螺帽松动或脱扣、 或者螺帽防松垫开 口销松动（ 3） 气缸（或气缸套） 磨损，间隙超差太大（4） 活塞或活塞环磨 损（5） 活塞或活塞环在 气缸中工作时，润滑 油或冷却水不够，因 高温产生干摩擦，而 使活塞

27、环卡在活塞 中（6） 曲轴连杆机构 与气缸的中心线不 一致（7） 润滑油过多或有 污垢，使活塞与气缸 磨损加大（8） 活塞端面丝堵松 动，顶住缸盖（2） 检查拧紧螺帽，加 好防松垫或开口销和 防松装置（3） 镗磨气缸或换气缸 套，然后配装合适的 活塞或活塞环（4） 更换修理活塞或拆 换活塞环（5） 拆下活塞，取出活 塞环，进行清洗、检 查，对烧伤有划痕的 活塞环要进行修理或 更换（ 6） 检查并调整曲轴 连杆、活塞气缸的中 心线（7） 适当的 调整供 油 量，并将活塞或气缸 进行清洗（8） 检查活 塞上的 丝 堵，拧紧丝堵，更换 及拧紧固定丝堵的顶 丝18（ 9） 活塞杆与十字头 紧故不牢，活塞向上 串动,碰撞气缸盖 （10） 气缸中积聚水份 （11） 气缸中掉入金属 碎片 （ 例如阀片、弹 簧）或其它的坚硬物 体（12） 润滑油过多，因干 摩擦而产生拉毛（9） 检查并重新调整两 端死点间隙，拧紧活 塞杆螺帽，并锁好防 松垫或防松顶丝（10） 检查积水的原因， 并进行修理，防止气 缸中积水（11） 取出掉入物，如果