CNG压缩机PPT课件.ppt

1 CNG压缩机 CNG压缩机类型压缩机的工作原理压缩机的结构型式压缩机的基本组成多级压缩技术压缩机的热力性能压缩机的润滑和冷却压缩机的操作 2 一 CNG压缩机类型 压缩机是一种应用广泛的通用机械 因应用场合的不同而有很多种形式 如往复式 离心式 螺杆式 涡旋式等 天然气汽车加气站使用的大都是具有曲柄连杆的往复活塞压缩机 简称往复压缩机或活塞压缩机 往复压缩机主要用于一些流量不太大但压力相对较高的场合 这种压缩机对运行参数改变的适应能力较强 可较好适应加气站频繁变化的工作参数 3 二 压缩机的工作原理 1 曲柄 2 连杆 3 十字头 4 活塞杆 5 填料 6 工作腔 7 活塞 8 活塞环 9 工作腔 10 气缸 11 吸气阀 12 排气阀 4 二 压缩机的工作原理 由电动机带动曲轴旋转 并通过连杆等机构将曲轴的运转变为活塞在气缸内的往复运动 使气缸储存气体的容积 工作容积 作周期性变化 从而依次完成膨胀 吸气 压缩 排气四个工作循环 达到气体增压的目的 5 二 压缩机的工作原理 CD 膨胀过程DA 吸气过程AB 压缩过程BC 排气过程 1 汽缸 2 活塞 3 活塞环 4 吸气阀 5 三一排气阀 6一填料 7活塞杆 6 二 压缩机的工作原理 对一个气缸而言 可能只有活塞的一侧有工作腔 活塞往复运动一周只完成一个工作循环 这称为单作用气缸 在活塞的两侧都有工作腔 活塞往复运动一周完成两个相同的工作循环 这称为双作用气缸 显然 在同样气缸尺寸的情况下 双作用气缸较单作用气缸的气量处理能力要大近一倍 如果一台压缩机的气缸为单作用气缸则压缩机可称为单作用式压缩机 若均为双作用气缸可称为双作用压缩机 单作用 双作用压缩机 7 二 压缩机的工作原理 被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压缩称为一级 显然 双作用气缸两侧用于相同压缩目的 应算作一级 一台压缩机的进 排气压力相差较大时 可能需要若干级才能满足压力提升的要求 这称为多级压缩 相应只需要一级就能达到压力提升目标的压缩机则称为单级压缩机 天然气汽车加气站所使用的压缩机都是多级压缩机 一般有2 6级 单级 多级压缩机 8 二 压缩机的工作原理 一台压缩机 尤其是多级压缩机中 可能有不止一个连杆 我们把一个连杆所对应的 组气缸及相应动静部件称为一列 一个压缩机有几个连杆就是几列 一列可能对应一个气缸 也可能对应串在一起的几个气缸 一列上可能只有一级 也可能有几级 天然气压缩机一般多为2 4列 而且多数情况下每列都设置两级 对于两个不同级的气缸设在同一列的工作腔内时 称之为级差式气缸 单列 多列压缩机 9 三 压缩机的结构型式 按照压缩机气缸轴线与地平面的位置 可将其往复式压缩机概括为三类 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 包括一般卧式 对动式 对置式 角度式压缩机 气缸中心线与地面成一定角度 包括L型 V型 W型 扇形 星型等 10 三 压缩机的结构型式 a 立式b 卧式c 对动式d 对置式e L型f W型g V型h i 扇型j 星型 11 三 压缩机的结构型式 主机直立 占地面积小 活塞重量不支承在气缸上 没有因此而产生的摩擦和磨损 大型时高度大 需设置操作平台 操作不方便 管道布置困难 多级压缩时 级间设备占地面积大 立式压缩机现仅用于中 小型及微型 使机器高度均处于人体高度便于操作的范围内 且中型压缩机主要用于无油润滑结构 活塞无需支承而仅需导向 级数以少为宜 以避免管道布置的麻烦 立式压缩机的特点 12 三 压缩机的结构型式 卧式压缩机大都制成气缸置于机身两侧的结构 其优缺点恰好和立式压缩机相反 卧式压缩机的级间设备甚至可配置在压缩机的上方或下方 中 大型压缩机宜采用卧式结构 相对列活塞相向运动的对动式压缩机 一般简称为D型的压缩机 其动力平衡性能特别好 现在应用最普遍 卧式压缩机的特点 13 三 压缩机的结构型式 角度式压缩机优点是结构紧凑 每个曲拐上装有两根以上的连杆 使曲轴结构简单 长度较短 并可采用滚动轴承 缺点是对大型机组时高度较大 故角度式压缩机适于用作中 小型及微型压缩机 角度式压缩机的特点 14 四 压缩机的基本组成 活塞压缩机的种类和型式极多 是各种压缩机中结构最复杂 组成零件最多的 按照功能基本可被划分成四部分 即气缸部分 传动部分 机身部分 辅助设备 15 四 压缩机的基本组成 气缸部分是直接用于气体压缩的部分 主要包括气缸 缸盖 缸座 活塞 气阀 填料等 填料安装于活塞杆穿出气缸的部位 其作用是对气缸内外进行密封 以防气缸内压力较高的气体漏出 气缸部分 16 四 压缩机的基本组成 压缩机气缸部分构成示意图1 填料 2 气阀 3 气缸 4 活塞 5 缸盖 气缸部分 17 四 压缩机的基本组成 传动部分主要包括曲轴 连杆 十字头等部件 其功能是把原动机输入的旋转运动转化成活塞的往复运动 曲轴与原动机通过皮带 联轴器或其他变速机构相联 活塞杆的大头套在曲轴上 小头通过十字头销联结在十字头上 故活塞杆的一端与十字头联结 另一端则与活塞相联 对传动部分各零部件的要求主要是强度和刚度方面的 对于活塞杆还有受压时的稳定性问题 同时要求满足一定的结构关系即可 传动部分 18 四 压缩机的基本组成 曲轴的组成示意图1 主轴颈 2 曲柄 3 曲柄销 传动部分 19 四 压缩机的基本组成 连杆的组成和结构示意图1 大头 2 杆身 3 小头 4 螺栓 5 螺母 6 大头盖 7 小头衬套 8 大头瓦 传动部分 20 四 压缩机的基本组成 机身部分的作用是支撑 容纳气缸部分和传动部分的零件 同时安装其他辅助设备 包括曲轴箱 中体等 所谓中体就是曲轴箱与气缸的中间连接件 有时曲轴箱本身也被单独称为机身或机座 机身部分 21 四 压缩机的基本组成 一种压缩机机身结构示意图1 中体侧窗盖 2 机身 3 主轴承 4 机身上盖 5 呼吸器 6 撑块 7 拉紧螺栓 8 中体 9 挡油板 10 活油圈 11 放油阀 12 示油窗 机身部分 22 四 压缩机的基本组成 压缩机主机本身基本就是由上述三方面的零部件构成的 但仅有主机还无法工作 压缩机系统还必须有气体净化装置 气体和压缩机冷却装置 润滑油循环装置 安全保护控制装置等辅助设备才能正常工作 辅助设备 23 四 压缩机的基本组成 四级压缩机组系统构成图 24 五 多级压缩技术 所谓多级压缩就是将气体的压缩过程分在若干级中进行 并在每级压缩之后将气体导入中间冷却器冷却后再进入下一级 如果每一级进口都被冷却到前一级进口的温度 则称回冷完全 否则称为回冷不完全 25 4 多级压缩技术 多级压缩示意图 26 五 多级压缩技术 节省指示功降低排气温度提高容积系数降低活塞力 多级压缩的主要原因 27 五 多级压缩技术 多级压缩使机器结构复杂 零部件增多 级数过多时还会使机器变得笨重 设备投资费用加大 气体流过级间各通道部分的损失甚至会大于由中间冷却所带来的收益 机械效率也会降低 所以级数的选择要适当 级数的选择原则 28 五 多级压缩技术 对于中大型压缩机 一般应以省功为原则 而不吝惜级数的增多 对于小型移动式压缩机 应注意节省功的消耗 其机组重量是主要因素 在排气温度允许的范围内 尽量选用较少的级数 以减轻重量 对于一些特殊气体压缩机 在温度太高时化学性质会受到影响 因此级数的选择也取决于每一级所允许的温度 级数的选择原则 29 五 多级压缩技术 常见压缩机的级数统计 级数的选择原则 30 五 多级压缩技术 对于一台回冷完全的多级压缩机而言 完全可以从理论上证明 当各级压力比相等时压缩机的总指示功消耗最小 即 压力比的分配 31 五 多级压缩技术 对于实际气体 考虑到气体可压缩性的影响 压力比的分配可根据功相等的原则作适当的升降 在实际的压缩机设计中 压力比的分配还要考虑其他一些因素而在等压比分配的基础上有所调整 为提高压缩机的总体容积效率 一般第一级的压力比要小些 约比其他级低5 10 压力比的分配 32 五 多级压缩技术 如果第一级的进气温度很低 有时为了控制整个压缩机的排温 还故意使一级压比取得比其他级高5 10 压缩机变工况运行时 末级压力比所受的影响较大 如果排气背压提高 末级压比和排温首先升高 所以有时为控制末级排温 最后一级的压力比也取得比其他级低5 10 压力比的分配 33 六 压缩机的热力性能 活塞压缩机的热力性能是指排气压力 排气温度 以及功率和效率 压缩机的热力性能直接影响到压缩机的运行效果 34 六 压缩机的热力性能 压缩机的排气压力通常是指最终排出压缩机的气体压力 排气压力应在压缩机末级排气接管处测量 多级压缩机末级以前各级的排出压力称为级间压力 或称为该级的排气压力 一台压缩机的排气压力并非恒定 压缩机铭牌上标出的排气压力是指额定排气压力 实际上 压缩机可在额定排气压力以内的任意压力下工作 如果强度和排气温度等允许 也可超过额定排气压力工作 排气压力 35 六 压缩机的热力性能 对于一台已有的压缩机 其实际排气压力的高低并不取决于压缩机本身 而是由压缩机排气系统内的气体压力 即所谓的 背压 决定的 而排气系统内的背压又取决于该压力下压缩机所排入系统的气量与从系统输走的气量是否平衡 排气压力 36 六 压缩机的热力性能 压缩机装置示意图 排气压力 37 六 压缩机的热力性能 压缩机的排气温度是指每一级排出气体的温度 通常它在各级排气接管处或阀室测得 排气温度并不是压缩终了时气缸内的温度 因为气体在排出过程中因节流和散热 在气阀后测得的排气温度会比阀前的压缩终温稍低一些 实际上这两个温度很难准确计算 排气温度 38 六 压缩机的热力性能 压缩机的排气温度要受到润滑油 介质稳定性 安全性等因素的影响 有时出于这方面的限制而不得不增加压缩机的级数 排气温度 39 六 压缩机的热力性能 压缩机的排气量通常是指单位时间内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 也称容积流量 单位一般是m3 min 有些多级压缩机在中间冷却过程中可能析出水分 还有些压缩机会从中间级抽气 在计算压缩机的容积流量时 应把这些中间分离掉的水分和抽走的气体一并换算到压缩机进口状态 计入压缩机的容积流量 排气量 40 六 压缩机的热力性能 压缩机消耗的功一部分是直接用于压缩气体的 另一部分是用于克服机械摩擦的 前者称为指示功 后者称为摩擦功 主轴需要的总功为两者之和 称为轴功 单位时间消耗的功称为功率 功率与效率 41 六 压缩机的热力性能 压缩机消耗的功一部分是直接用于压缩气体的 另一部分是用于克服机械摩擦的 前者称为指示功 后者称为摩擦功 主轴需要的总功为两者之和 称为轴功 单位时间消耗的功称为功率 压缩机的效率一般是指压缩机消耗的指示功率和轴功率之比 又称为机械效率 功率与效率 42 六 压缩机的热力性能 活塞式压缩机的型号由以下部分组成 43 七 压缩机的润滑和冷却 压缩机运动部件的润滑包括机身部分传动件的润滑和气缸部分的润滑两方面 机身部分传动件采用润滑油润滑 也有个别微型压缩机采用脂润滑 而气缸部分既可采用润滑油润滑 又可采用具有自润滑效果的密封材料而实现气缸无油润滑 44 七 压缩机的润滑和冷却 整个压缩机组需要冷却的部位主要有三个 一是压缩机的各级气缸 二是压缩机各级排出的气体 三是压缩机机身传动部分的润滑油 压缩机气缸的冷却方式有三种 一种是在气缸外部采用铸造或焊接的手段设置一个冷却水套 在其中通以冷却水来冷却气缸 一种是在气缸外部设置散热片 并引风进行强制冷却 还有一种气缸不进行专门的冷却 仅靠自然对流和辐射散发热革 这称为自然冷却 45 七 压缩机的润滑和冷却 压缩机各级排气的冷却方式有水冷 风冷 混合冷却三种 所谓水冷就是压缩机各级排气在水冷式换热器中被水冷却 而吸热升温的冷却水又有三种处理方式 一是直接放掉 一种是将水送入冷却塔进行开式散热 以降低温度并循环使用 还有一种是将升温后的冷却水送到一个封闭的散热器中进行散热降温以再次循环使用 46 七 压缩机的润滑和冷却 风冷就是压缩机各级的排气直接进入采用轴流风机引风的风冷式换热器进行强制冷却散热 当然风冷换热器的空气侧或两侧有时需要肋化以增大换热面积 这种冷却方式的天然气走换热器管程 各级气体冷却器 油冷却器 各级气缸均采用封闭循环水冷却 而冷却水则在封闭的风冷散热器中进行散热 我们一般将这种机组称为混冷机组 47 七 压缩机的润滑和冷却 各级气体冷却器 油冷却器直接采用风冷翅片管换热器进行风冷 而气缸外仍设置冷却水套进行水冷 这部分气缸冷却水则再通过一个小的风冷散热器散热 进行封闭循环 这种机组也称之为混冷机组 润滑油的冷却方式与各级排气的冷却方式相同 48 四 压缩机结构及形式 技术参数 表1ZW型系列液化石油气压缩机的技术参数 49 四 压缩机结构及形式 表2Z型天然气压缩机的技术参数 50 典型压缩机机技术参数 L型天然气压缩机的技术参数 51 典型压缩机机技术参数 D型天然气压缩机的技术参数 CNG站压缩机启动作业指导书 一 作业名称 CNG压缩机启动二 危害因素 1 运转部件飞溅可能对操作人员造成伤害2 操作失误造成设备崩裂对操作人员造成伤害3 设备产生的噪声对操作人员听力造成伤害4 高温部件可能造成人员烫伤 52 三 作业关键控制点启动前的水压 油压 运转部件检查 运行状态监控四 工具材料准备及安全防护设施配置盘车扳手一把 便携式可燃气体检测仪一只 润滑油一桶 约4升 安