压缩机分类及发展历程

压缩机培训课程

第一课压缩机分类及发展历程、各种压缩机工作原理及结构特点、各类压缩机的应用范围

课程目录一、压缩机分类视图：应用范围：1、本课程主要讨论的活塞式压缩机为往复式压缩机，其排气压力一般为0.2-32MPa，最高可达到700MPa，容积流量一般为0.1-400（最小0.01）m3/min常用于中压、高压的场合。2、单螺杆和双螺杆则属于回旋式压缩机，其排气压力一般为0.2-1MPa，最高可达到4.5MPa，容积流量一般为0.1-500m3/min，常用于中低压场合。往复式空气压缩机

在现代工业领域，活塞式压缩机目前占有主要市场。但随着人们对机器可靠性及能耗、环保等方面要求的提高，螺杆式和涡旋式压缩机开始占有一定的市场。在制冷空调领域，往复式制冷压缩机作为一种传统的制冷压缩机，适用于制冷量较广范围内的制冷系统。虽然目前它的应用还比较广泛，但市场份额正逐渐减小。活塞式空气压缩机的发展历程

1、我国古代劳动人民发明的木质风箱，是现代空气压缩机的雏型。2、大约于1800年，第一台单级（往复活塞式）空气压缩机在英国制成，其排气压力为1.38MPa（表压）。3、1902年，美国英格索兰公司（Ingersoll-RandCo．）制成了第一台移动的往复式空气压缩机。二、活塞式压缩机工作原理和特点4、1952年，我国沈阳空气压缩机厂（现沈阳气体压缩机厂），试制成功国产第一台容积流量为6m3/min的压缩机。5、该厂在1953~1954年陆续试制成功并成批生产了容积流量为10m3/min、20m3/min、40m3/min的固定式动力用空气压缩机。6、1957年该厂制造出1-100/8型大型空气压缩机。7、1959~1960年，由原第一机械工业部化工与通用机械研究所（现合肥通用机械研究院）负责组织，沈阳气体压缩机厂、通用机械研究所、西安交通大学为主要设计力量，进行了我国第一个动力用L形空气压缩机系列（容积流量10~100m3/min）的设计和研制。8、1959年12月由原第一机械工业部第一局主持鉴定的4L-20/8型空压机样机，比功率、比质量两项指标达到了当时的同类型产品国际先进水平。活塞式压缩机活塞式压缩机活塞式压缩机是一种最常见的容积式压缩机。它由曲柄连杆机构将驱动机的旋转运动变为活塞的往复运动。活塞与气缸共同组成压缩机工作腔，依靠活塞在气缸内的往复运动，并借助进、排气阀的自动开闭，使气体周期性地进入气缸工作腔，进行压缩和排出。活塞式压缩机的工作原理见图：1.排气阀2.气缸3.活塞4.活塞杆5.滑块6.连杆7.曲柄8.吸气阀9.阀门弹簧

当气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力pa，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为吸气过程。当气缸吸满气体，吸气阀关闭，活塞向左移动，令缸内气体压力上升，这个过程称为压缩过程。当缸内压力高于输出空气管道内压力p后，排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。活塞的往复运动是由电动机带动的曲柄滑块机构形成的。曲柄的旋转运动转换为滑动——活塞的往复运动。这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余隙容积存在。在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸入的空气量，降低了效率，增加了压缩功。且由于剩余隙容积的存在，当压缩比增大时，温度急剧升高。故当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。

工作原理解析：工作原理解析：活塞式压缩机活塞式压缩机双螺杆空气压缩机

20世纪30年代，瑞典工程师发明了(双)螺杆压缩机。1937年，SRM公司研制成功了两类螺杆压缩机试验样机，并取得了令人满意的测试结果。1957年喷油螺杆空气压缩机投入了市场应用。

1961年又研制成功了喷油螺杆制冷压缩机和螺杆工艺压缩机。经过随后持续的基础理论研究和产品开发试验，通过对转子型线的不断改进和专用转子加工设备的开发成功，螺杆压缩机的优越性能得到了不断的发挥。三、双螺杆压缩机工作原理和特点双螺杆压缩机：双螺杆压缩机：与活塞压式缩机等其他类型压缩机相比，螺杆压缩机的发展历史较短，是一种比较新颖的压缩机。

双螺杆压缩机的基本结构如图示。在“∞”形的气缸中，平行地配置着一对互相啮合的螺旋形转子。通常对节圆外具有凸齿的转子，称为阳转子或阳螺杆。在节圆内具有凹齿的转子，称为阴转子或阴螺杆。一般阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子转动。因此阳转子又称为主动转子，阴转子又称为从动转子。在压缩机机体的两端，分别开设一定形状和大小的孔口。一个供吸气用，称作吸气孔口；另一个供排气作用，称作排气孔口。双螺杆压缩机：

双螺杆压缩机结构图

工作原理图：1.吸气过程

吸气过程即将开始时的转子的一对齿前端完全啮合，且即将与吸气孔口连通。随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成了齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一定的真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体便在压差作用下流入其中。在随后的转子旋转的过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿槽中脱离出来，齿间容积不断扩大，并与吸气孔口保持连通。从某种意义上讲，也可以把这个过程看成是活塞（阳转子齿）在气缸（阴转子齿槽）中滑动。吸气结束时候，最显著的特征是齿间容积达到最大值，并且齿间容积在此位置与吸气孔口断开。2.压缩过程

气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的空间中，齿间容积由于转子齿的啮合就要开始减少。随着转子的旋转，齿间容积由于转子的啮合而不断减少，被密封在齿间容积中的气体所占据的体积也随之减少，导致压力升高，从而实现气体的压缩过程。3.排气过程

齿间容积与排气孔口连通后，即开始排气过程。随着齿间容积的不断缩小，具有排气压力的气体逐渐通过排气孔口被排出。这个过程一直持续到齿末端的型线完全啮合。此时，齿间容积内的气体通过排气孔口被完全排出，封闭的齿间容积的体积将变成零。

工作原理：

工作原理图：1.可靠性相对于活塞机要高。双螺杆压缩机零部件比活塞机少，易损件少，因而它运转可靠，寿命长。2.操作比活塞机方便。双螺杆压缩机自动化程度高，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转，操作相对简单，可按需要排气量供气。3.动力平衡比活塞机好。双螺杆压缩机没有活塞往复移动的惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合作移动式压缩机。优点：

1.造价比较贵。由于双螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面，需利用特制刀具在价格昂贵的专用设备上进行加工。另外，对双螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求。2.不能用于高压场合。由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，双螺杆压缩机只能适用于中、低压范围，排气压力一般不超过3MPa。3.不能用于微型场合。双螺杆压缩机依靠间隙密封气体，目前一般只有容积流量大于2m3/min时，双螺杆压缩机才具有优越的性能。缺点：单螺杆压缩机的一个螺杆可与两个或两个以上星轮啮合。螺杆和星轮按其外形可分为圆柱型（C）和平面型（P）。由这两种类型可构成四种单螺杆压缩机：PC型、PP型、CP型和CC型。目前最常用的时CP型。a）PC型b）PP型c）CP型d）CC型三、单螺杆压缩简单介绍2.3单螺杆压缩机结构单螺杆压缩机结构四、三种常见压缩机比较气体压力产生的径向、轴向力自动平衡。零部件受力小可靠性高气体压力产生的径向力无法平衡，轴向力须由平衡活塞平衡。主轴承易损可靠性中较大的活塞惯性力，和气体压力都无法平衡。振动噪音大、主要部件易损可靠性差与电机直联。传动效率高经增速齿轮组与电机联接或加带轮。传动效率中经皮带轮与电机联接。传动效率差三种常见压缩机比较中速（1500～3500r/min）时效率较高，直联。高速（3000～7000r/min）时效率比较高，加增速齿轮。低速(600~1500r/min),摩擦副多，效率较低。三种常见压缩机比较力平衡性好、振动小、噪声低，一般为60～68dB(A)力平衡性差，二金属螺杆啮合时有高频噪声64～78dB(A)振动大，需用基础固定，低频噪声80dB(A)三种常见压缩机比较径、轴向力完全平衡，轴承寿命长。二转子负荷大，轴承寿命短。摩擦部位多，机械耗损大，阀片、活塞环等易损件寿命短。三种常见压缩机比较主机机壳采用整体结构后，星轮侧有大窗口，维修方便。转子轴承寿命较短，更换时须打开机壳,工作量大。易损件更换频繁，拆卸工作量大，维修困难。三种常见压缩机比较播放完毕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复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。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。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理指示功率p