0701A空压机的原理.ppt

1 piston aircompressor 第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 7活塞式空压机 2 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 压缩空气在船上的用途 1 启动主柴油机 发电柴油机 2 为气动 pneumatic 机械 压力水柜 汽笛 和工具供气 3 为气动主机遥控系统供气 4 吹洗 purge 零件 滤器 阀件 3 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 主空压机 MainAirCompressor 应急空压机 EmergencyAirCompressor 4 空压机的分类 按工作原理分 往复式 船用空气压缩机采用最多 回转式 离心式等 按额定排压分 低压 0 2 1 0MPa 中压 1 10MPa 高压 10 100MPa 按冷却方式分 水冷式 风冷式 按排气量分 微型 1m3 min以下 小型 1 10m3 min 中型 10 100m3 min 大型 100m3 min以上 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 5 按压缩级数分 单级 多级按结构分 分离式 级差式 见右图 还有 单缸 多缸 立式 卧式 直列 V型 W型 见后图 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 6 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 单位时间内排送的相当于第1级吸气状态的空气体积 m3 s m3 min m3 h 公称排气量 额定压力时的排气量 空压机的排气量 标准容积流量 设计比较时用的 容积流量换算到标准吸气状态和名义转速下的容积流量 注 1 标准吸气状态 吸气气温20 压力0 101MPa 相对湿度0 冷却水进口温度15 2 名义转速 额定转速圆整出来的理想转速 7 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 7 1活塞式空压机的工作原理 理论循环p v图特点 绝热 等温 多变压缩过程 影响实际工作循环的因素 级间冷却的作用 二级 2 stage 压缩理论工作循环p v图 8 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 一 单级 Single stage 活塞式空压机理论工作循环 1 气缸无余隙容积 2 吸排气无压力损失和脉动 3 吸气过程气体与缸壁无热交换 4 无气体漏泄 5 气体是理想气体 9 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 一 单级 Single stage 活塞式空压机理论工作循环 理论工作循环的P V图 以缸内压力P为纵坐标 以缸内容积V为横坐标的坐标图上 描述压缩机在理想状态下的工作过程 即理论工作循环 理论工作循环的四个过程 等压吸气过程 绝热压缩过程 等压排气过程 降压过程 10 工作循环的功耗 p V图上循环过程线所包围的面积 代表每一循环耗功的大小 压缩过程由三种型式 即 绝热压缩过程 温压缩过程和多变压缩过程 其中 等温压缩等过程压缩机的耗功最小 空气压缩机的实际压缩过程为多变压缩过程 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 一 单级 Single stage 活塞式空压机理论工作循环 11 1 余隙容积 Clearancevolume 余隙高度hc 活塞上止点时与缸盖间的距离 活塞式空压机的实际工作循环 连杆小端轴承磨损 连杆大端轴承磨损 缸盖与缸体垫片加厚 缸体与曲轴箱垫片加厚 余隙高度的测量方法 压铅丝法 Pressleadwire 以下情况 hc or 1 2 3 4 5 6 7 8 1 缸盖2 垫片3 缸体4 活塞5 活塞销6 连杆7 曲轴8 曲轴箱 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 12 保证Vc正常的措施 余隙高度压铅法 保证要求的气缸垫厚度 Vc有利的好处 1 形成气垫 利于活塞回行 2 避免 液击 空气结露 3 避免活塞 连杆热膨胀 松动发生相撞 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 1 影响实际工作循环的因素 余隙容积Vc 13 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 二 实际工作循环 C越大或压力比越高 则 v越小 表征Vc的参数 相对容积C 容积系数 v 合适的C 低压0 07 0 12中压0 09 0 14高压0 11 0 16 v 0 65 0 90 Vc Vp称相对余隙容积高压级 低压级 14 2 吸 排气阻力 Resistance 空气流经滤器 气阀及相应通道的阻力损失 活塞式空压机的实际工作循环 缸内吸气压力要比吸气口压力ps低 吸气过程终了由于气流惯性影响 缸内压力p1 会比吸入之初高些 活塞回行时 只有走过一段行程后 缸内压力才能够达到吸气口的压力ps 相当于有效排气容积又减少了 V 阻力损失使容积流量减少的程度用压力系数 p衡量 由于吸 排气阻力的影响 压缩机每转耗功将增加 第II级弹簧张力相对气体压力小 pI pII 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 15 3 吸气预热 Preheat 压缩机工作一段时间后气阀 缸体及活塞温度升高 气体在吸入过程被加热 比容增大 使实际容积流量进一步减少 这部分损失是预热损失 预热损失在示功图上看不出来 它使压缩机容积流量减少的程度可用温度系数 t衡量 一般 t 0 90 0 95 随压力比的增高而减小 活塞式空压机的实际工作循环 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 16 4 泄漏 Leakage 泄漏损失是因吸排气阀 活塞环等密封不严而造成的容积流量损失 它可用气密系数 l衡量 一般 l 0 9 0 98 漏泄也造成功率损失 活塞式空压机的实际工作循环 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 17 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 二 实际工作循环 2 排气量和输气系数 理论排气量 即第一级活塞行程容积 也就是单位时间内活塞所扫过的容积 单作用 Singleeffect 压缩机 输气系数 Q 18 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 二 实际工作循环 3 功率和效率 指示功率Pi 用于压缩气体的功率 用示功器 Indicator 测量p V图计算 理论功率 按理论循环计算的功率 等温理论功率PT 按等温理论循环计算的功率 绝热理论功率PS 按绝热理论循环计算的功率 效率 有等温指示效率 iT和绝热指示效率 iS之分 理论功率与指示功率之比称为指示效率用 i表示 等温指示效率 iT iT PT Pi 绝热指示效率 iS iS PS Pi 19 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 二 实际工作循环 3 功率和效率 轴功率P 曲轴得到的功率 机械效率 m m Pi P 等温总效率 T T PT P iT m 绝热总效率 S S PS P is m 总效率 有等温总效率 T和绝热总效率 S之分 指示效率的意义 指示效率反映了实际气体在工作过程中由吸 排气阻力及气体的摩擦 旋涡等造成的总的能量损失的大小 等温指示效率除反映上述损失外还反映冷却达不到理想的等温压缩而附加的能量损失 故比绝热指示效率更低 20 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 二 实际工作循环 3 功率和效率 问题1 Pt P Pi PS如何排序 答 Pt PS Pi P 问题2 it is t s如何排序 答 is it s t PT Pi 实际气体在工作过程存在气体的摩擦 旋涡及吸排气阻力等能量损失 21 功率和效率 PT PS Pi P is it s T 水冷空压机常 T为评价指标 风冷空压机以 s为评价指标 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 22 单级压缩的空压机压缩比 也称压力比 空气压缩机排气绝对压力Pd与吸气绝对压力Ps之比 即 Pd Ps压缩比越大 压缩终温越高 3 0MP 一般要求单级空压机的压缩比不超过6 7 压缩终温高的不利影响 降低压缩机效率 恶化压缩机机件的正常润滑 甚至有爆炸危险 机体冷却目的 当单级空压机的压缩比较高 压缩终点温度超过160 时 必须对机体进行冷却 带走压缩空气放出的热量 并使空压机的压缩过程接近理想的等温过程 方式有水冷和风冷 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 三 多级压缩和级间冷却 23 多级压缩 Multi stagecompression 活塞式空压机排出压力较高时采用多级压缩和中间冷却 A 吸入滤器B 一级吸入阀C 一级排出阀D 一级安全阀E 中间冷却器F 二级吸入阀G 二级排出阀H 后冷却器I 二级安全阀 两级压缩气缸布置图 单级与两级空压机理论工作循环 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 24 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 三 多级压缩和级间冷却 排压高 压力比大 时采用 设多级压缩和级间冷却 Inter cooling 多级压缩的目的 适合压缩比较高的场合 避免压缩终温过高所造成的不利影响 即省功又提高效率 多级压缩和中间冷却的实现 空气在低压级气缸里被压缩到中间压力并在中间冷却器里受到循环水的充分冷却后 进入第二级气缸 进行第二次压缩 排气最后经后冷却进入空气瓶 25 船舶辅机 第7章活塞式空气压缩机 AirCompressor 26 采用多级压缩与中间冷却的好处 1 降低排气温度 改善润滑条件 单级压缩在压力比大 压缩终点空气温度高 滑油粘度下降 使润滑条件恶化 加剧气缸磨损 密封性变差 还会引起滑油结焦 变质及裂化 容易导致气阀故障 甚至爆炸 采用多级压缩并设级间冷却 可降低排气温度 改善气缸的润滑条件 2 提高输气系数 多级压缩每级压力比不超过6 7 减小了余隙容积的影响 提高 v 3 节省压缩耗功 多级压缩和中间冷却使实际压缩过程更接近等温过程 可减小功耗 4 减轻主要部件的受力 多级压缩低压缸不承受高压 只有尺寸较小的高压缸承受高压 其活塞连杆组件最大承受压力可降至40 左右 相关部件不致过于笨重 轴承受力也可减轻和较为均衡 船舶辅机 第7