往复活塞式压缩机.pptx

泵与压缩机 往复活塞式压缩机 主要内容 了解往复活塞式压缩机的工作原理熟悉往复活塞式压缩机的结构熟悉往复活塞式压缩机的性能参数熟悉往复活塞式压缩机的气量调节方法 一 工作原理 往复式压缩机通过曲轴连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复运动 当曲轴旋转时 通过连杆的传动 驱动活塞便做往复运动 由气缸内壁 气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化 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 1 理论工作循环 假定压缩机没有余隙容积 没有吸 排气阻力 没有热量交换 压缩机的理论工作过程可以简化成下图示的三个热力过程 吸气 活塞自0点移至1点 吸气阀打开 气体在P1压力下进入气缸 压缩 活塞自1点移至2点 吸排气阀均关闭 此过程为多变压缩过程 气缸内的气体压力升至P2 排气 活塞从2点移至3点 压力为P2的气体等压排出气缸 过程0 1 2 3 0构成了压缩机的理论工作循环 压缩机完成一个理论循环所消耗的功即为图中0 1 2 3 0所代表的面积 压缩机中最常见的压缩过程为等温 绝热及多变过程 在同一压缩范围内 等温压缩耗功最小 绝热过程耗功最大 多变压缩介于两者之间 实际上 由于受冷却速度的限制以及和外界的热量交换 不可能实现等温过程和绝热过程 一般都为多变压缩过程 2 实际工作循环 压缩机工作过程中活塞环 填料 气阀不可避免存在泄露 每个循环的排气量总小于实际吸气量 压缩机的进气阻力过大 会造成压缩机排气量减少 余隙容积过大会降低排气量 使指示功图面积变小 1 实际过程与理论过程的区别 由于余隙容积的存在 实际工作循环由膨胀 吸气 压缩 排气四个过程组成 而理论循环无膨胀过程 实际吸 排气过程中存在阻力损失 使实际气缸内吸气压力小于吸入管路内气压 实际气缸内排气压力高于排出管路内气压 吸 排气过程中有压力波动 温度变化 在膨胀和压缩过程中 因为气体与气缸壁之间存在热交换 使得压缩过程指数与膨胀过程指数不断变化 并非常数 二 往复式压缩机的结构 压缩机主要由机体 曲轴 连杆 活塞组 阀门 轴封 油泵 能量调节装置 润滑油系统 进出口缓冲罐 气液分离器等部件组成 1 机体 机体包括机身 机座 曲轴箱等部件 机体一般采用高强度灰铸铁 HT20 40 铸成一个整体 是支承气缸套 曲轴连杆机构及其它所有零部件重量并保证各零部件之间具有正确的相对位置的本体 1 机体的作用 用来连接气缸和安装运动机构 并用作支承座 承受机器本身的全部或部分重量 作为传动机构的定位和导向部分 如曲轴支承在机体的主轴承上 十字头以机体滑道导向 承受压缩机工作时气体压力及转动部件的惯性力 连接某些辅助部件 如润滑油系统 盘车系统 冷却系统等 2 气缸 气缸是活塞式压缩机中组成压缩容积的主要部分 气缸与活塞配合完成气体的逐级压缩 它要承受气体的压力 活塞在其中往复运动 气缸应有良好的工作表面以利于润滑并应耐磨 为了散发气体被压缩时产生的热量以及摩擦生热 气缸应有良好的冷却 通常在气缸中设置冷却水夹套 气阀在气缸上的布置有三种方式 配置在气缸盖上 配置在气缸体上 混合配置 气阀在气缸上的布置方式对气缸的结构有很大的影响 是设置气缸所要考虑的主要问题之一 布置气阀的主要要求是 通道截面大 余隙容积小 安装和修理方便 3 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膨胀 吸气 压缩 排气等四个工作过程 目前 活塞式压缩机所应用的气阀 都是随着气缸内气体压力的变化而自行开闭的自动阀 由阀座 运动密封元件 阀片或阀芯 弹簧 升程限制器等组成 自动阀的阀片在两边压差的作用下开启 在弹簧作用力下关闭 阀片与阀座或升程限制器之间的粘附力 阀片与导向块之间的摩擦力等 也影响阀片的开启与关闭 4 密封装置 按活塞与气缸间的密封分为两种 活塞环密封迷宫密封 1 活塞环密封 活塞环是密封气缸镜面和活塞间间隙用的零件 另外还起到布油和导热的作用 对活塞环的基本要求是密封可靠和耐磨损 其密封原理如下 气体从高压侧第一道环逐级漏到最后一道环时 每一道环所承受的压力差相差较大 第一道活塞环承受着主要的压力差 并随着转速的提高 压力差也增高 第二道承受的压力差就不大 以后各环逐级减少 因此环数过多是没有必要的 反而会增加气缸磨损 增大摩擦功 2 迷宫密封 一般活塞式压缩机常采用活塞环进行密封 采用有油润滑 但润滑油雾会不可避免的混入压缩气体中 造成气体污染 同时 当介质中夹带部分粉末时 采用活塞环密封会造成活塞环迅速损坏 迷宫密封优点 迷宫密封所提供的压缩气体是绝对干燥的 压缩过程是无油润滑 允许输送介质中夹带微小固体粉末 如聚合产品或者催化剂粉末 对一般密封不能胜任的高温 高压 高速和大尺寸密封部位特别有效 不需要采用其他密封材料 密封零件可以在制造压缩机本体时一并设计制造 由于排气侧不需要油分离器或滤油器 不仅减少了设备 而且减少了气体的压力损失 能量损失 没有活塞环与气缸壁的摩擦及摩擦热 故功耗少 设计简单 使用可靠 寿命长 迷宫密封缺点 加工精度高 难于装配 间隙过小 常因压缩机运转不良而发生磨损 磨损后使压缩机性能发生大大下降 5 曲轴 曲轴是往复式压缩机的主要部件之一 传递着压缩机的全部功率 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 曲轴在运动时 承受拉 压 剪切 弯曲和扭转的交变复合负载 工作条件恶劣 要求具有足够的强度和刚度以及主轴颈与曲轴销的耐磨性 为了平衡曲轴惯性力或惯性力矩 在曲柄下端设平衡铁 平衡铁与曲柄连接多采用抗拉螺栓连接 为了润滑主轴颈和曲柄销 直至十字头销 曲轴上开设有油孔 曲轴的轴向定位是靠曲轴上的定位台肩来实现的 2020 1 12 往复压缩机 26 6 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 连杆体在工作时承受拉 压交变载荷 故一般用优质中碳钢锻造或用球墨铸铁 如QT40 10 铸造 杆身多采用工字形截面且中间钻一长孔作为油道 连杆螺栓是压缩机的重要部分之一 它承受着很大的交变载荷几倍于活塞力的预紧力 通常连杆螺栓的断裂是由于应力集中的部位上材料的疲劳而造成的 7 十字头 十字头是连接作摇摆运动的连杆与作往复运动的活塞杆的构件 具有导向作用 连杆力 活塞力 侧向力在此交汇 三 性能参数 往复式压缩机的性能参数主要包括 排气压力排气温度排气量功率和效率 1 吸气 排气压力 往复压缩机的吸气和排气压力分别指第一级吸入管道处和末级排出接管处的气体压力 因为压缩机采用的是自动阀 气缸内的压力取决于进 排气系统中的压力 即由 背压 决定 所以吸 排气压力是可以改变的 压缩机铭牌上的吸 排气压力是指额定值 实际上只要机器强度 排气温度 电机功率和气阀工作许可 他们是可以在很大范围内变化的 2 排气温度 排气温度是指压缩机末级排出气体的温度 它应在末级气缸排出管处测得 多级压缩机末级之前各级的排气温度称为该级的排气温度 在相应级的排气接管处测得 排气温度可以计算校核 T2 T1 P2 P1 n 1 n排气温度应进行监控 排气温度过高会造成润滑油润滑性能下降 轻质油挥发污染气体 润滑油积碳堵塞阀槽 活塞环软化或加速磨损 非金属阀片融化等 3 容积流量 往复压缩机的容积流量是指在单位时间内经压缩机压缩后在压缩机最后一级排出的气体 换算到第一级进口状态的压力和温度时的气体容积值 单位是m3 min或m3 h 压缩机的额定容积流量 即在压缩机铭牌上标注的容积流量是指在特定的进口状态下 进口压力0 1MPa 温度20 时的容积流量 对于实际气体 若是在高压下测得的气体容积 则换算时要考虑到气体可压缩性的影响 3 排气量 往复压缩机排气量随压缩机的进口状态而变 它不反映压缩机所排气体的物质数量 化工工艺中使用的压缩机 由于工艺计算的需要 需将容积流量换算到标准状态 1 013x105MPa 0 时的干气容积值 此值称为供气量或者标准容积流量 2020 1 12 往复压缩机 34 4 功率和效率 压缩机消耗的功 一部分直接用于压缩气体 另一部分是用于克服机械摩擦 前者称为指示功 有效功 后者称为摩擦功 二者之和为主轴所需的总功 称为轴功 单位时间所消耗的功称为功率 指示功率 有效功率 与总功率的比值即为压缩机的效率 四 多级压缩 所谓多级压缩是将气体的压缩过程分在若干级中进行 并在每级压缩后将气体导入中间冷却器进行冷却 如图所示 1ststage 2ndstage 3bar8bar1bar 0 1MPa 3bar Q 1 多级压缩的优点 1 可以节省压缩气体的指示功 从图中可以看出 实行两级压缩后 与一级压缩相比节省了图中绿色区域的功 采用多级压缩可以节省功的主要原因是进行中间冷却 如果没有中间冷却 则所消耗的功与单级压缩相同 2 可以降低排气温度通过多级压缩中间冷却后降低了气体的进气温度 压缩过程接近等温压缩 可以显著降低排气温度 排气温度过高 会使润滑油粘度降低 性能恶化或形成积炭现象 使气阀的工作寿命下降 对某些特种气体压缩机 排气温度过高还会引发腐蚀或爆炸 3 提高容积系数随着压力比的上升 余隙容积中的气体膨胀所占的容积增加 气缸实际吸气量减少 采用多级压缩 压力比下降 因而容积系数增加 4 降低活塞力多级压缩由于每级容积因冷却而逐渐减少 当行程相同时 活塞面积减少 故能降低活塞上所受的气体力 因此使运动机构重量减轻 机器效率提高 五 气量调节方式 卸荷器调节旁通调节变转速调节 余隙腔调节 六 压缩机的启停 操作 维修和保养压缩机必须由具有资质的人员进行 气体管道应清理干净 检查压缩机各运动与静止联结部分的紧固程度 检查各部位间隙是否规定范围内 检查仪表是否合格 安装妥当 检查和清洗机身油池 按规定注入清洁的润滑油到规定高度 检查冷却水流程是否符合要求 水路是否畅通 有无漏水现象 检查压缩机和电动机外部 取走工具和全部无关物品 盘车2 3转 运行机构应无卡住 无撞击现象 如果在排气管路上设有专用的放空阀 卸荷阀 则必须完全打开 检查压缩机的各控制与安全防护装置是否完好 1 启动前的准备 2 压缩机的启动 点车启动压缩机 检查旋向是否正确 开车后要随时注意油压表的读数是否正常 耳听运动部分和气缸中有无敲碰声和冲击声 若有异常声音 必须停止压缩机 查清原因并消除 检查各级排气压力 各级排气温度 进排水温度 冷却水压力 润滑油压力均在规定范围内 根据电流表的读数检查电动机的负荷是否在额定范围内 检查活塞杆表面是否过热 填料是否正常 检查电机和机身固定在基础上的牢固性 注意管道是否异常振动 一般不允许用多次断断续续的方法来启动压缩机 3 运行中的监护 定期检查安全防护装置 对规定的监测点巡回检查并认真填写运行记录 保持机身油池内油位在规定的范围内 中间冷却器冷凝出的冷凝水应每一小时排放一次 储气罐每班排放一次 应随时注意和检查各压力表和温度表的读数是否在规定范围内 检查冷却水温度 流量是否正常 经常注意中间冷却器 储气罐上的安全阀状态是否完好可靠 检查机身曲轴箱十字导轨处温度是否正常 经常注意排气阀和吸气阀的工作状况是否正常并定期清洗 注意电机的温升 轴承温度和电压表 电流表指示情况是否正常 检查压缩机是否振动 地脚螺钉有无松动和脱落现象 定期清洗或更换各过滤器机芯 定期更换润滑油 为了提供良好的润滑 采用符合标准的油品 禁止使用劣质机油 停车后切断电源 关闭冷却水总阀 4 常用维护巡检方法 看用看的方法 可以看出各传动部分机件是否松动 各摩擦部分润滑情况是否良好 各级气缸和中间冷却器的冷却效率是否良好和冷却水流动是否畅通 各级气缸和冷却器有否倒气 各连接处有否漏气和漏油 听用听的方