压缩机基础课件

活塞式压缩机基础知识制作：桂林肖03十一月20222目录1压缩机的基本概述2压缩机的系统及流程概述3压缩机的主要零部件4故障分析及处理03十一月202231.概述1.1压缩机的分类按工作原理区分为两大类：速度型和容积型速度型压缩机靠气体在高速旋转叶轮的作用下，得到巨大的动能，随后在扩压器中急剧降速，使气体的动能转变为势能（压力能）。容积型压缩机靠在气缸内作往复或回转运动的活塞，使容积缩小而提高气体压力。往复活塞式压缩机按结构型式的不同，分类如下：1.2立式压缩机（1）气缸作垂直布置优点：活塞工作表面不承受活塞重量，因而气缸和活塞的磨损比卧式的小且均匀，活塞的工作环境改善，能延长机器的使用寿命。占地面积小因为载荷使机身主要产生拉伸和压缩应力，所以机身的形状简单，重量轻；往复运动部件的惯性力垂直作用于基础上，而基础抗垂直振动的能力较强，所以它的尺寸较小。03十一月2022503十一月20226ZW-0.91/6.5-27.6型压缩机缺点:气阀和级间管道的布置比较困难，较大的压缩机操作，维修也甚感不便。所以小型的压缩机有做成立式的，中型固定式的也有采用立式的。03十一月202271.2卧式压缩机简介气缸中心线做水平布置，且都在曲轴的一侧。优点：整个机器在操作者的视线内，所以管理维修方便；卧式压缩机的厂房可以比立式的矮03十一月2022803十一月20221003十一月202212W型结构：同一曲拐上相邻列的气缸中心线夹角为60°时，其动力平衡性最佳；这种结构也有作成双重W型（六列）的。03十一月202214扇型结构：同一曲拐上相邻列的气缸中心线夹角为45°时，平衡性最佳；这种结构也有作成双重（八列）结构的。03十一月202215角度式压缩机共同的优点是：1）各列的一阶惯性力的合力，可用装在曲轴上的平衡重达到大部分或完全平衡，因此机器可取较高的转数。2）气缸彼此错开一定角度，有利于气阀的安装与布置，因而使气阀的流通面积有可能增加（相对于立式压缩机而言），中间冷却器和级间管道可以直接装在机器上，结构紧凑。3）角度式压缩机可以将若干列的连杆连接在同一曲拐上，曲轴的拐数可减少，机器的轴向长度可缩短，因此主轴颈能采用滚动轴承。

03十一月202216V型、W型、扇型结构，由于气缸近似处在垂直于曲轴中心线的平面内，作成移动风冷式压缩机时，用设在机器端部的风扇鼓风冷却，迎风面较大。

活塞式压缩机按运动机构的结构形式又可分为：无十字头与带十字头两种。无十字头运动机构的特点是：结构简单、紧凑，机器高度较低，相应的机器重量较轻，一般不需要专门的润滑机构。但是无十字头的压缩机只能作成单作用的，所以，气缸容积的利用不充分（因为活塞与气缸之间，只在活塞的一侧形成工作腔），气体的泄漏量也较大，气缸工作表面所受的侧向力也较大，因而活塞易磨损，另外，气缸中的润滑油量也难以控制。03十一月202217无十字头的压缩机一般只适于作成立式、V型、W型和扇型的结构。当压缩机的功率大于120-150kW时，无十字头的压缩机的重量要超过有十字头的压缩机，而且结构也较复杂。因此，无十字头压缩机只在小功率范围内采用。在小型移动装置中用的压缩机，要求轻便紧凑经便于搬动，多选用无十字头的运动机构。03十一月2022181.2活塞式压缩机特点：A、压力范围最广。活塞式压缩机从低压到超高压都适用，目前工业上使用的最高工作压力达3500公斤/厘米2，实验室中使用压力则更高。B、效率高。由于工作原理不同，活塞式压缩机比离心式压缩机的效率高得多。而回转式压缩机由于高速气流阻力损失和气体内泄漏等原因，效率也较低。03十一月2022201.3压缩机的基本结构，其组成大致可分为三部分：03十一月202221A、基本部分:包括机身、中体、曲轴、连杆、十字头等部件。其作用是传递动力、连接基础与气缸部分。按气缸容积的利用情况，气缸分为单作用、双作用和级差式气缸。活塞在气缸中作往复运动时，只有活塞一侧的气缸空间是工作容积的气缸为单作用气缸；活塞两侧气缸空间都是工作容积，各自都进行压缩工作循环的气缸为双作用气缸；级差式气缸是由不同级次的气缸组合为一体的气缸。03十一月202223传动系统是压缩机的心脏，由电动机、联轴器、曲轴和连杆组成。工作原理是：曲柄连杆机构。具体流程是：电动机通过联轴器直接带动曲轴旋转，曲轴通过连杆使活塞上下往复运动，从而达到完成压缩空气的目的。其作用是将电动机的旋转运动转换成活塞的往复运动，为压缩机提供动力。1、传动系统曲柄连杆机构简图03十一月2022242、气路系统气路系统是把压缩机生产的压缩空气，经过逐级增压、处理（各级间的冷却器，油水分离器等）后进入干燥器进行干燥、清洁，然后送入高压储气设备。在每级气缸输出管道上部装有与各级压力相对应的安全阀门，以保证各级压力超过设计规定时起到安全保险作用。

压缩机的润滑系统采取强制润滑的型式，润滑油从机身油底壳内吸出，经机油过滤器，用转子油泵增压后送到曲轴内，再由曲轴输送到连杆、曲轴、轴承、十字头、滑道等进行润滑。油的正常压力要求在0.2~0.5MPa。为了防止润滑油供应不足和过剩，润滑油的工作压力保持为0.2～0.5MPa范围内，当油压低于0.2MPa时，就应进行停机检查，重新调整压力03十一月2022264、润滑系统03十一月202227四、压缩机的主要结构介绍1、曲轴部件2、连杆部件3、气缸部件4、活塞部件5、气阀部件6、填函组件7、机身03十一月20222803十一月202230曲轴

曲轴是用于把电动机的旋转运动变为活塞的往复运动，曲轴不仅应该有足够的疲劳强度，而且还应该有足够的刚性及耐磨性．压缩机曲轴还常设计成整体式，分中碳钢锻造曲轴和稀土镁球墨铸铁铸造曲轴两种．03十一月202231连杆连杆是将作用在活塞上的推力传递给曲轴，又将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动的机件．连杆包括杆体、大头、小头三部分，杆体截面有圆形、环形、矩形、工字形等。连杆由锻钢材料制成，杆身内部有贯穿大小头的油孔，大头为分开式，属轴瓦结构，内装有巴氏合金的钢背薄壁瓦片，其间有可供调整间隙的金属垫片；小头轴衬为一整铜套与活塞销相配合。气缸与活塞配合，通过活塞环的密封作用形成一个封闭容积，将压缩空气封闭，通过活塞的上下往复运动对压缩空气做功，将机械能转变为压缩空气的内能。03十一月202232气缸部件03十一月20223303十一月20223403十一月20223503十一月20223603十一月20223703十一月20223803十一月20223903十一月20224003十一月20224103十一月20224203十一月20224303十一月202244B、气缸部分：包括气缸、气阀、活塞、填料以及安置在气缸上的排气量调节装置等部件。其作用是形成压缩容积和防止气体泄漏。气缸：一般低压级采用铸铁铸造气缸，高压级采用锻造气缸，气缸结构形式如左图03十一月20224503十一月202246活塞

活塞和气缸构成了压缩容积，活塞必须有良好的密封性，此外还要求：有足够的强度和刚性;活塞与活塞杆（或活塞销）的连接和定位要可靠;重量轻，两列以上的压缩机中，应根据惯性力平衡的要求配置各列活塞的质量;制造工艺性好.03十一月202247气阀压缩机大多数采用自动气阀，自动阀有许多形式，如环状阀、网状阀、条状阀、舌簧阀、蝶阀和直流阀等，03十一月202248C、辅助部分：包括冷却器、缓冲器、液气分离器、安全阀、油泵、注油器及各种管路系统，这些部件是保证压缩机正常运转所必需的。03十一月2022491.4活塞式压缩机在我国的发展情况目前往复式压缩机发展方向是：大容量、高压力、结构紧凑、能耗少、噪声低、效率高、可靠性高、排气净化能力强；普遍采用撬装无基础、全罩低噪声设计，大大节约安装、基础和调试费用；不断开发变工况条件下运行的新型气阀，气阀寿命大大提高；在产品设计上，应用压缩机热力学、动力学计算软件和压缩机工作过程模拟软件等，提高了计算准确度，通过综合模拟模型预测压缩机在实际工况下的性能参数，以提高新产品开发的成功率。压缩机产品机电一体化得到强化，采用计算机自动控制，自动显示各项运行参数，实现优化节能运行状态，优化联机运行、运行参数异常显示、报警与保护；产品设计重视工业设计和环境保护，压缩机外型美观，更加符合环保要求。03十一月202250我国产品主要差距为产品技术开发能力低，工艺装备和实验手段落后，产品技术起点低，规格品种少、效率低、制造质量可靠性差。另外，技术含量高和特殊要求的产品还满足不了国内需要。03十一月2022512、压缩机基础2.1压缩机的理论循环如果假设：1、在排气过程终了时气体全部被活塞排出气缸；2、在进气过程中，气体的温度、压力不变和进气管内相同。同样，排气过程中气体的温度、压力也不变，和排气管内相同。3、气体压缩过程的过程指数为一定值；4、气缸无气体泄漏。像这样的压缩循环就称为理论压缩循环。理论压缩循环指示压-容图上的V1相当于气缸的进气容积；4-1为进气过程，气体比容不变，缸中气量逐渐增加，是一等压线；1-2为压缩过程线；2-3为等压排气过程线。这便是级的理论压缩循环指示图。

03十一月2022522.2压缩机的实际循环前面作了若干假设的压综循环是一简化的压缩循环，实际上是不存在的。实际的压缩气缸由于结构等原因，使气体的压缩循环过程复杂化。由实测得到气缸内的气体压力随行程变化的图形—实际循环指示图，见右图，从此图看出实际压缩循环的特点如下：03十一月2022531）气缸里有余隙存在，故气体不可能排净。2）进、排气过程中由于气阀阻力，使气缸内的进气压力低于名义进气压力P1；气缸内排气压力高于名义排气压力P2，而且压力有波动，在开始进气或开始排气时，由于气阀阀片发生颤振，气体压力波动更明显。3）压缩与膨胀过程中存在不稳定的热交换。4）气缸存在气体泄漏。03十一月2022542.3活塞式压缩机的工作原理

工作原理：应用曲柄连杆机构，把原动机的旋转运动变成活塞的往复运动，利用活塞的往复运动来减少气体所占据的封闭空间的容积，以达到使气体分子接近的目的，从而使气体的压力提高。03十一月202255工作循环03十一月2022562.4压缩机的多级压缩当要求气体压力比较高时，就必须采用两级或两级以上的多级压缩。已在工业上应用的多级压缩级数可多达6-7级。多级压缩机特点如下：1、级与级之间设有中间冷却器，气体冷却后常有液体析出；2、有时还要求级间抽出部分气体；3、多级压缩机的泄漏问题、性能变化规律等也都比单级压缩机复杂。03十一月20225703十一月2022582.4.1采用多级压缩的原因A、降低排气温度气体压力比越大或进气温度越高，排气温度也越高。将高压力比分成若干个低压力比的级，且在依次进入各级之前都使气体冷却降温，以此来保证排气温度不高于允许值。B、节省功率消耗C、提高气缸容积系数D、降低作用在活塞上的最大气体力（或称活塞力）当总压力比相同、活塞行程和往复次数也相同时，如采用多级压缩，其高压气缸的直径可较小，活塞受到的最大气体力也较小，因此运动构件可作得比较轻巧，机械效率也可提高。03十一月202259以上就是采用多级压缩的几个主要原因。从理论上讲，在同一压力下，采用多级压缩时，级数愈多经济性就愈显著，但实际上事物都是一分为二的，如果级数过多，不仅结构复杂，整机的尺寸和重量相应增加，操作和维修也相对地困难一些，而且消耗于气阀、管路、设备中的阻力损失增加，因此多级压缩机的级数是须经综合分析和全面衡量后才能确定的。03十一月2022602.4.2级数选择和各级压力比的分配A、级数的选择选择级数的一般原则是：节省功率，机器结构简单、质量轻成本低及操作维修方便，有时主要是满足工艺流程上的特殊要求，例如排气温度不要超过允许值或某级间压力符合中间抽气压力的要求等。对不同的压缩机，选择级数的原则各有所侧重，例如化工上常用的大、中型压缩机，首先是以省功和运转可靠为第一要求，同时排气温度不应过高，一般级压力比均取在2-4之间。间歇使用的小型压缩机，其基本要求则是机器结构简单紧凑、质量轻及成本低，而功耗却处于次要地位，所以这种压缩机可适当提高级压力比以减少级数。对于易燃、易爆等特殊气体及无油润滑的压缩机，级数选择主要是受排气温度的限制，再兼顾其他原则。03十一月202261下表列出的宜采用的级数与终压的关系系经验统计值，可供选择时参考，该表的进气压力为大气压。03十一月20226203十一月202263上图为多级压缩机的等温指示效率与终压的关系图，也可作为级数选择的参考。如级数恰好在两条效率曲线相交处，则无疑应选较少的级数。B、压力比的分配最适宜级数确定后，需进行各级压力比的分配，压力比分配通常按最省功的原则进行。经计算说明：两级压缩机，当其两级的压力比相等时可获得最小指示功。同理可以证明：对任意z级压缩机，如取各级压力比相等（等于总压力比的z次方根），则此压力比即为最省功的最佳压力比。03十一月202264C、实际压力比的分配上述的结论是按假设的理想情况得到的。实际压缩机存在压力损失、余隙影响、有热交换及回冷不完善等情况，故实际上最侍的压力比分配并不是等压力比分配。当确定各级压力比的分配时往往还有其他一些因素需要考虑，例如第1级常取较小的压力比，以增大第1级的容积系数，也即增加进气量。最末一级也常取较小的压力比，经防止在气量调节时，末级压力比可能增大到超过一般允许值。另外有时为了使各列的活塞力均衡而有意识地调整各级的压力比分配；有时为了满足工艺流程的要求而规定了某些级间的压力值。由于以上诸方面的考虑，故多级压缩机各级的压力比并不取等值，但各级名义压力比的乘积仍应等于总压力比。03十一月2022652.5压缩机的排气量前面已述实际压缩机存在气体泄漏的问题，所以排出的气量一定少于进气量。单级压缩机的排气量被定义为压缩机排出的气体容积流量换算成压缩机进气状态下的气体容积流量，以Vd表示。排气量与进气量之比称为泄漏系数λ1，即：λ1=Vd/Vs03十一月2022662.5.1影响排气量的因素1、容积系数λv

容积系数又与以下几个参数有关：

A、相对余隙容积α。λv随α的增加而减小，从而使进气量相应减小。

B、压力比ε。压力比增高则λv减小，使进气量减小。

C、膨胀指数m。在其他条件相同时，膨胀指数m愈小，λv愈小。2、压力系数λp

气体经过进气阀需克服气阀弹簧力、气阀通道阻力等，故进入气缸后压力下降。在同一个进气容积下，气体压力愈低，则其中的气体质量愈少，因面对进气过程来说，进气时压力下降，等于损失了进气量，所以可以认为压力系数λp=Ps/Pd表示了由于压力降低使进气量减小的程度。03十一月2022673、温度系数λt温度系数表示进入气缸的气体由于吸热体积膨胀而使进气量减少的程度。λt的大小取决于气体吸热的多少，吸热愈多λt愈小。4、泄漏系数λl压缩机中的气体泄漏有内、外泄漏之分。外泄漏是指气体直接漏入大气或者进气管中，气体有损失，使排气量减少；内泄漏则是由压力较高的气腔向压力较低的气腔泄漏，然后仍排气排气管，并不减少排气量。03十一月202268综上所述，影响压缩机排气量的因素众多，除了气缸容积和机器转速以外，余隙系数的影响最大。至于压力系数、温度系数和泄漏系数则须根据压缩机的具体情况从有关图表上查取。以上四个系数确定后就可根据排气量要求求出气缸的行程容积；或者反过来，根据行程容积求排气量。03十一月2022692.6、压缩机的排气量调节压缩机是按设计条件（各级进气压力、温度以及排气压力、排气量等）来设计气缸行程容积的，所以压缩机在设计条件下运转时，各级之间热力参数保持一个预想的协调关系，操作稳定，这种工况称为额定工况（或设计工况）。如果压缩机操作条件起了变化，例如进气压力、进气温度、排气压力或排气量中只要有一个发生变化，其他参数也会相应改变，从而破坏了压缩机各级之间原有的协调平衡关系，直到重新建立起一种新的协调平衡关系为止，这就称为压缩机的变工况工作。最常遇到的变工况就是调节排气量后的工况。03十一月202270生产单位用气量常会变化，因此压缩机排气量就需在一定范围内加以调节，使排气量适应用气量的需要。如果供过于求，排气系统压力就会上升，甚至高到不允许的程度。如果供低于求，又会使排气系统压力下降，甚至不能满足生产工艺的要求。所以要求压缩机的排气量应随时适应用气量，操作和生产才能维持稳定。03十一月2022712.6.1排气量调节方法A、旁路调节将压缩机的排气管与进气管用一旁通管加以连接，使多余的排出气体经旁通管流回进气管。以此达到调节排气量的目的。03十一月202272B、进气管节流调节压缩机进气管上设一减荷阀，当压缩机排气量大于用气量时，排气压力升高，将压力调节器上的调节阀压开，气体经调节阀进入减荷阀活塞缸内，将活塞顶起，使减荷阀通道减小直至关闭，从而使压缩机排气量减少直至为零。当排气系统压力降到某一限定值时，减荷阀重新开启，恢复正常进气量。03十一月202273C、顶开进气阀调节此调节方法的原理是用增加气缸的外泄漏来调节压缩机排气量。在气缸的进气阀内装一压叉，当需要降低排气量时，用手动或气动压迫压叉顶开进气阀的阀片，使已进入气缸的气体在活塞反向运动时，部分地或全部地被压回进气管，以实现排气量的调节。03十一月202274D、补充余隙调节这是人为地增加余隙容积以减小气缸容积系数来调节排气量的方法。压缩机气缸除了缸内固有的余隙容积外，在气缸外另加一空腔，当需要调节气量时，使此空腔与气缸端部（余隙部分）接通，该空腔容积即称为补充余隙容积。03十一月2022753、压缩机的相关知识3.1润滑3.1.1润滑的作用减少滑动部位的磨损，延长零件寿命；减少摩擦功耗，提高压缩机效率；润滑剂可起冷却作用，使零件温度不致过高，有利于正常运转；用油作润滑剂兼有防止零件生锈的作用。03十一月2022763.1.2对润滑系统的要求要有可靠的供油装置，保证有适量的润滑油输送至各运动部位；要有净化和冷却润滑油的装置；系统中要有便于检查供油情况的部位和仪表；

供油系统要紧凑，便于拆装和清洗。03十一月2022773.1.3润滑方式根据压缩机的结构特点，所采用的润滑方式大体可分为两种：一种是飞溅润滑，另一种是压力润滑。飞溅润滑多用于小型无十字头压缩机中。其特点是：气缸与运动部件的摩擦面均靠装在连杆上的甩油杆，将油甩起飞溅到各润滑部位进行润滑，气缸和运动部件的润滑剂只能采用同一种润滑油，气缸内带油量较大。压力润滑多用于大、中型带十字头的压缩机中。03十一月2022783.1.4供油系统运动机构压力供油系统，依据油泵的传动方式可分为内传动式系统和外传动式系统。内传动系统的油泵由主轴直接带动，曲轴箱兼为集油箱，它具有结构简单、紧凑等优点，多用于中小型压缩机。外传动式系统，油泵由单独的驱动机械，油路各部件可单独构成一个独立系统，多用于大型压缩机中。03十一月2022793.2压缩机的气体管路压缩机的管路系统包括压缩机进气管到排气管的截止阀之间的设备、管道及其附件所组成的系统，此外还包括与安全阀连接的管路以及气量调节、放空等管路。对压缩机管路系统的主要要求：管路应有足够的强度和良好的密封性，保证管路工作可靠；管路阻力小和管路紧凑；振动小，支承可靠，能适应气流脉动和温度的变化；管路系统应有切断供气倒流和超压安全泄放装置，保证系统工作安全；便于拆装和维护。03十一月2022803.3气液分离装置