泵与压缩机管理PPT压缩机2.ppt

任务二压缩机的日常运行与管理 知识目标 掌握往复式压缩机的工作原理及工作过程 了解往复式压缩机的排量及相关计算 了解往复式压缩机的结构及零部件 熟悉往复式压缩机的操作规程及维护保养 掌握离心式压缩机的工作原理及结构 了解透平式压缩机的主要性能参数 了解轴流式压缩机的结构及工作原理 熟悉透平式压缩机的调节方法 技能目标 1 能叙述往复式压缩机的工作过程 2 熟悉往复式压缩机的排量计算方法 3 知道往复式压缩机的零部件及组成 4 能进行压缩机的基本操作及调节5 能叙述离心式及轴流式压缩机的结构及工作原理 能进行透平式压缩机的调节 工作过程知识 一 往复式压缩机的运行与管理一 往复式压缩机的工作原理1 单级往复式压缩机的工作过程往复式压缩机是用改变气体容积的方法来提高气体压力的设备 活塞在气缸内作往复运动 使活塞上部的气体被压缩而容积减小 以提高气体压力并通过排气阀将高压气体送入储气筒 由于在压气过程中的主要工作部件是活塞 因此往复式压缩机也称为活塞式压缩机 如图3 3 2所示 图3 3 2单级风冷活塞式压缩机1 排气阀 2 活塞 3 散热片 4 连杆 5 曲轴 6 进气阀 7 风扇 8 圆皮带 9 皮带轮 10 气体滤清器 单级活塞式压缩机的工作过程是 曲轴5由原动机驱动经皮带轮9带动旋转 通过连杆4带动活塞2在气缸内作往复运动 当活塞向下运动时 排气阀关闭 外界气体经空气滤清器10和进气阀6被吸入气缸 活塞到达下死点时进气过程结束 当活塞由下死点向上运动时进气阀关闭 排气阀也关闭 气缸内的气体被压缩 直到压力升高到超过排气阀弹簧压力时 排气阀才被推开 压缩气体进入储气筒 此时即为排气过程 当活塞到达上死点时排气过程结束 继而又重复进气过程 如此循环 使压缩气体不断进入储气筒 2 单级往复式压缩机的实际工作循环单级往复式压缩机的理想工作循环如上一节所述 而在实际的往复式压缩机中 活塞到达上死点位置时与气缸盖之间总有一定容积 余隙容积 这是为了避免曲柄连杆机构受热膨胀时活塞撞击气缸盖 在理想无余隙的压缩机中 进气是从活塞死点4 图3 3 3 就开始的 当气缸有余隙容积后 由于在排气过程2 3线中没有将压缩气体排完 仍留有容积v0而压力为的气体残存在余隙容积内 因此在吸气过程开始时 这部分气体首先膨胀 其压力从降到 由图3 3 3中3 4线表示余隙容积中压缩气体的膨胀过程 只有当气缸的压力低于大气压力时进气阀才被推开 因此 实际的进气是从点4开始的 这样实际的吸气线4 1只占整个活塞行程的一部分 即实际吸入容积ve小于活塞排量vh 容积ve与vh之比称为压气机的容积效率 用表示 余隙容积对于消耗在压缩机中的功 在理论上没有什么影响 但使压缩机的吸气量减少了 在实际有余隙容积的压缩机中 由于下述原因 使它的实际示功图与理论示功图有所区别 如图3 3 3所示 1 因气体需要克服气流进入气体滤清器的阻力和进气管 进气阀中的摩擦损失 故进气压力低于外界压力 因此 由图3 3 3中可以明显地看出 进气过程曲线4 1不是一条直线而是一条曲线 2 压缩机的排气压力需克服排气阀和排气管道中的阻力 使排气压力高于储气筒中的压力 3 在吸气和排气开始时 由于阀和弹簧的惯性而使吸气和排气线起点有一凸出部分或波浪部分 4 压缩线1 2和膨胀线3 4是一个复杂的多变过程 所以使实际所消耗的功总要比理论功大一些 二 活塞式压缩机的构造1 活塞式压缩机的总体结构活塞式压缩机的结构形式主要由两方面来区分 1 按气缸在空间的位置可分为立式 卧式 角式三大类 2 按传动机构的特点可分为有十字头的与无十字头的两种 立式压缩机的气缸是垂直布置的 主要用于中小排量与级数不太多的机型如图3 3 4 a 某些小型立式压缩机通常是无十字头的 图3 3 4活塞式压缩机不同结构机型式简图 a 立式 单式 b v型 c w型 d l型 双级 e 卧式 h型 多级 卧式压缩机的气缸是水平布置的 主要有 1 一般卧式 其特点是气缸都在曲轴的一侧 多用于小型高压机型 2 对称平衡型 其特点是气缸分布在曲轴两侧 相对两列气缸的曲拐错角为l80 其中 电动机位于机身一侧者 称为m型 而电动机位于两列机身之间者 称为h型 对称平衡型适用于大型压缩机 角式压缩机的特点是在同一曲拐上装有几个连杆 与每个连杆相应的气缸中心线间具有一定的夹角 它包括 1 v型如图3 3 4 b 2 w型如图3 3 4 c 3 l型如图3 3 4 d 等 活塞式压缩机的总体结构还可按冷却方式的不同分为风冷式和水冷式 按安装方式的不同分为固定式和移动式等 2 活塞式压缩机的主要零部件活塞式压缩机主要由传动机构和气缸组件组成 传动机构主要是指运动部件 包括原动机 电动机或柴油机 汽油机 曲轴 连杆 活塞等 气缸组件主要包括缸体 气缸 气缸盖 进气阀 排气阀等 现重点介绍如下 1 原动机原动机为压缩机压缩气体提供能量 目前大多数压缩机用电动机作为原动机 在没有电源的场合使用的压缩机则用汽油机或柴油机作动力 电动机与压缩机间采用三角皮带传动 因为这种传动机构能够减少振动 结构简单 传动效率高 而且可为电动机提供过载保护措施 2 曲轴压缩机的曲轴与内燃机曲轴的结构相似 曲轴是压气机的重要工作部件之一 它负担传递全部驱动扭矩 其受力状态很复杂 因此要求曲轴具有足够的强度和刚度 并具有很好的耐磨性和足够的抗疲劳强度 图3 3 5为锻造曲轴的简图 图3 3 5曲轴简图 为了使曲轴在运转过程中得到良好的润滑 在轴颈上开有油孔 为了使飞溅的润滑油顺利地进入轴颈 油孔设在轴颈载荷较小的区域 为了防止曲轴在运转过程中的轴向窜动 必须对曲轴进行轴向定位 考虑到曲轴在运转时的热膨胀 定位处一般留有0 1 0 2mm的热间隙 3 连杆连杆的作用是将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动 同时将作用在活塞上的推力传给曲轴 连杆的构造如图3 3 6所示 连杆由连杆体 小头和大头三部分组成 为了提高抗压强度和稳定性 连杆体制成 工 字形断面 因为当断面面积相同时 工 字形断面抗弯强度和稳定性都最高 连杆小头一般制成整体式 大头采用对开式 以便于装卸 连杆瓦和连杆大头用连杆螺栓连接 并设防松装置 内衬为连杆瓦 图3 3 6连杆结构 4 活塞及活塞环活塞在气缸内作往复直线运动 活塞的材料一般为铸造铝合金 其结构如图3 3 7所示 活塞分为头部 顶部和裙部三部分 活塞的头部切有装活塞环的槽 上面2 3道用以安装密封环 下面的一道用以安装刮油环 油环槽内开有许多小孔 以便使刮油环从缸壁上刮下来的多余润滑油经小孔流回曲轴箱 活塞裙部用来引导活塞在气缸内运动 活塞销将活塞与连杆连接起来 将连杆的推力传给活塞 密封环用来保证气体不漏入曲轴箱 为了保证压缩气体不从密封环开口漏出 安装时必须把各环切口交叉错开 3 3 7活塞1 活塞顶 2 活塞头 3 活塞环 4 活塞销座 5 活塞销 6 活塞销销环 7 活塞裙部 8 加强筋 5 机体机体又称为机身或曲轴箱 是安装曲轴 缸体等部件的基础零件 同时 机体承受各种作用力和惯性力 根据压缩机气缸的布置形式 机体可分为立式 卧式 对置式等多种形式 机体一般用灰铸铁制造 6 缸体和缸盖气缸是活塞式压缩机形成压缩容积的主要部件 包括缸体和缸盖 气缸的基本结构形式分为风冷式和水冷式两种 风冷式气缸在缸体和缸盖上均铸有散热片 如图3 3 2所示 风冷式压气机工作时温度较高 且温度随排气压力的升高而升高 因此适用于小型压缩机 水冷式压缩机在气缸内铸有冷却水套 冷却效果好 适用于大中型压缩机 7 进气阀和排气阀进气阀和排气阀是控制气缸的吸气和排气过程的部件 目前压缩机一般采用随管路压力变化而自行开闭的自动阀 其结构如图3 3 8所示 按阀片形式分 气阀可分为环形阀 槽形阀和杯形阀等 气阀一般由阀座 阀片 弹簧 升程限制器 垫片等零件组成 其中应用最广泛的环形阀如图3 3 9所示 阀座和升程限制器靠中心凸台压紧 其间装有调整垫片 阀片对升程限制器撞击力由螺栓承受 阀片的升程由垫片或阀座的凸台高度控制 通过压筒将阀座压紧在缸盖上 吸气阀排气阀图3 3 9环形阀图3 3 8气阀结构1 阀座 2 连接螺栓 3 阀片 4 弹簧 5 升程限制器 6 螺母 7 开口销 8 压缩机的润滑压缩机的相对运动部位 例如活塞环与缸体 轴颈与轴瓦 阀体与阀片 之间都需要用润滑油进行润滑 其主要作用是减小摩擦阻力和零件的磨损 散出摩擦热 降低零件的工作温度 保证滑动部件的间隙 提高密封性 防止锈蚀 压缩机常用的润滑方式有飞溅润滑和压力润滑两种 飞溅润滑用于小型压缩机 它靠装在连杆下端的甩油环或甩油杆将机体内的润滑油甩到气缸和运动机构的各个部位进行润滑 压力润滑适用于大中型压缩机 用一个专用的机油泵将润滑油输送到每个润滑部件 显然 压力润滑的效果要优于飞溅润滑 四 活塞式压缩机的操作与排气调节1 活塞压缩机的操作为确保压缩机的正常运转 主要应注意以下几点 1 了解压缩机压力 温度的波动情况 在生产中 应随时了解压缩机的压力 温度变化情况 当超出或低于额定值时 应及时调整 检查 以使压缩机保持在正常工况下运行 2 注意防止水击事故 石油气在压缩过程中可能液化而带入气缸 这些不可压缩的液化物被活塞推动猛烈地冲击气缸 可能将其打碎 而反作用力则可能使传动部件毁坏 因此 在压缩机运行中 应经常检查气缸中是否积存液体 尤其在启动前 可用盘车方法检查活塞通过死点的情况 或通过指示旋塞检查气缸中有无积存液体 操作中 对中间冷却器 气水分离器 贮气筒等要定期排泄 以免液体带入气缸 引起水击 3 保证压缩机的润滑和冷却 压缩机在运行中 要求在所有相对运动的表面上都有润滑滑坡 以减低磨蚀 减少摩擦功耗 并起到冷却摩擦表面 形成油膜密封的作用 压缩机无论是采取风冷或水冷 都必须保证运转中得到充分地冷却 操作中一定要使冷却风量和水量充分 并控制冷却器水温的提高值 压缩机开动前 首先要打开所有注油器的润滑系统 满足机件润滑后 再将冷却水注入气缸套和中间冷却器中 若开动压缩机时忘记了开冷却水 则应把压缩机停下来 使其自然冷却后 再开冷却水 重新启动 否则 可能造成气缸裂缝等事故 2 活塞式压缩机排量的调节压缩机的排气量和压力在机器运转过程中不是固定不变的 例如 油田在气举采油 低压集气 高压注气或天然气输送过程中 气体的需要量和进排气压力都是不稳定的 不可能时刻达到压缩机的额定排量和压力 因此 需要对压缩机的排气量进行调节 使之与生产工况的变化相适应 在系统设备无异常的情况下 气体需要量的变化可由排出管线的压力变化看出 当排出管线压力增加时 必须减低压缩机的排量 使其与需要相符合 从而降低出口压力 而当吸入管线压力变化时 也需要调节压缩机排量 使其所需功率与发动机的能力相符合 根据排气量改变的情况 可以把压缩机排量的调节分为间断调节 分级调节和连续调节三种方法 具体调节方法有以下几种 1 转速调节改变压缩机的转速实现排量调节 此方法不需要在压缩机内附加复杂构件 尤其对多级压缩机更为方便 对于应用直流电动机或内燃机驱动的压缩机此方法简单经济 但不适用于交流电动机驱动的压缩机 应该注意 原动机在低于额定转速下运转时压缩机效率下降 经济性变差 且转速改变的范围有限 如内燃机只能在100 60 的转速范围内变动 因而使排量调节范围受到限制 2 停转调节当压缩机排气量很大 储气罐中压力升至最高限度时可以停止发动机的运转 或通过气胎离合器切断发动机和压缩机的传动 使发动机空转 压缩机停转 此时靠储气罐供气 当储气罐压力下降至最低限度时 再重新启动压缩机 投入工作 3 吸排气口连通法按连通方式的不同分为自由连通和节流连通两种 自由连通是将排出阀全部打开 压缩机排出的气体全部由排出管经支管流到吸入口 通过气缸的进气和排气形成封闭的循环流动 而不输出气体 即压缩机进入空转 此法通常在大排气量 高压压缩机启动时应用 节流连通是将旁通阀部分打开 对排出气体产生节流 使部分气体进入吸入口 控制旁通阀开度大小 可以使排气量在100 0 的范围内调节 由于被引回的是压缩过的气体 所以这部分气体的压缩功就被损失了 是不经济的 但此方法结构简单 操作方便 所以常用于短期非经常性的调节 4 推开吸气阀法当压缩气体时 用手动或自动的方法将吸入阀打开 使气体由缸内又流回吸入管 以调解压缩机的排气量 主要有完全推开和部分行程推开两种形式 完全推开吸气阀 在大型压缩机启动时为了卸载 往往用手动推开器 部分行程推开吸气阀 其工作原理是 当压缩机吸气终了时 吸气阀阀片借助于调节装置中弹簧力的作用 保持在开启状态 活塞反向运动时 气缸内的气体由吸气阀反向流出气缸外 当作用在阀片上的气流压力达到一定值时 能克服调节装置中的弹簧力时 吸气阀开始关闭