压缩机课件(往复式压缩机)

1、二零一二年三月,压缩机课件,主要内容,往复式压缩机组介绍 往复式压缩机原理 往复式压缩机主要零部件 往复式压缩机运行中的常见故障,往复式压缩机原理,往复式压缩机工作时，其电动机带动曲轴旋转，通过曲柄连杆机构将曲轴旋转运动变成十字头的往复运动。十字头带动活塞杆，使活塞随之作往复运动。活塞每往复一次，活塞式压缩机就完成一次包括膨胀、吸入、压缩、排气四个过程的工作循环。电机不断旋转，这些循环不断地重复，从而不断吸入、排出并压缩气体。,往复式压缩机原理,往复式压缩机原理,往复式压缩机原理,cmax,1,排气压力p2,进气压力p1,2,3,4,活塞行程,活塞速度,s.行程 n.转速,pv示功图,进气压力

2、p1,排气压力p2,c,v,往复式压缩机原理,多级压缩的原因 单级压缩所能提高的压力范围十分有限，当需要更高压力的场合时，显然，这样高的压力不可能用单级实现，必须采用多级压缩。 多级压缩：将气体分在若干级中进行逐级压缩，并在级与级之间将气体进行冷却。,往复式压缩机原理,多级压缩的理由/优势 可以节省压缩气体的指示功。 下图为两级压缩与单级压缩所耗功之比。当第一级压缩达到压力P2后，将气体引入中间冷却器中冷却，使气体冷却到原始温度T1.因此使排出的气体容积由V2减至V2，然后进入第二级压缩到最终压力。这样，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

3、省功的主要原因是进行中间冷却。如果没有中间冷却，第一级排出的气体容积不是因冷却而由V2减至V2，而仍然以V2的容积进行二级压缩，则所消耗的功与单级压缩相同。,往复式压缩机原理,往复式压缩机原理,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

4、 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。,往复式压缩机原理,多级压缩的缺点 级数增多势必使结构复杂，附件和配件也必然增多，维修困难，造价高。消耗于阀门、管路系统、设备中的阻力损失的功率也增多。,往复式压缩机主要零部件,往复式活塞压缩机的主要结构 机体：机身、机座、曲轴箱 工作机构：气缸、活塞、气阀等 运动机构：曲轴、连杆、十字头等 辅助系统：润滑油系统、冷却系统、调节系统,往复式压缩机主要零部件,往复式压缩机主要包括：曲 轴、连杆、十字头、中体、气缸、气阀、活塞、活塞杆、活塞环、支承环、填料、刮油环、

5、辅助系统。,往复式压缩机主要零部件,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。 机体作用： 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。,往复式压缩机主要零部件,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

6、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。,气缸,往复式压缩机主要零部件,气缸的压阀窝与压筒,气缸设计要求： 足够的强度与刚度 良好的润滑、耐磨性、冷却措施 易于气阀拆装 减小气流在气阀和阀窝中的损失 余隙容积小,往复式压缩机主要零部件,往复式压缩机主要零部件,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

7、方便。,往复式压缩机主要零部件,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吸气、膨胀、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。,往复式压缩机主要零部件,气阀是活塞式压缩机的重要部件之一，它的工作直接关系到压缩机运转的经济性和可靠性，对于气阀的基本要求如下： 使用期限长（指阀片和弹簧的寿命长），不能由于阀片或弹

8、簧的损坏而引起压缩机非计划停车。 气体通过气阀时的能量损失小，以减少压缩机的动力消耗。 气阀关闭时具有良好的密封性，以减少气体的泄漏量。 阀片启、闭动作及时、迅速，而且要完全开闭，以提高机器效率和延长试用期。 气阀所引起的余隙容积小，以提高气缸容积效率。 结构简单，制造方便，便于维修。,往复式压缩机主要零部件,常用的压缩机气阀按照阀片结构分为： 环状阀 网状阀。,往复式压缩机主要零部件,往复式压缩机主要零部件,网状阀在结构上与环状阀的区别在于阀片各环连在一起，呈网状，阀片与生成限制器之间设有一个或几个与阀片形状基本相同的缓冲片。下图为网状阀的组合图。,往复式压缩机主要零部件,卸荷器示意图,往复

9、式压缩机主要零部件,活塞与气缸构成了压缩容积，活塞必须有良好的密封性，有足够的轻度和刚度，重量轻，制造工艺好。要求活塞和活塞杆的连接和定位可靠，活塞杆表面硬度高、耐磨、光洁度高。 按活塞与气缸间的密封分为两种： 活塞环密封 迷宫密封,往复式压缩机主要零部件,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：,往复式压缩机主要零部件,活塞环上有开口，在自由状态下，其直径大于气缸的直径，因此活塞环装入气缸时，由于材料本身的弹性，产生一个对气缸壁的预压力。活塞环装在活塞环槽中，与槽壁间应留有间隙。压缩机工作时，活塞环在其前压力

10、（P1）和后压力（P2）的压力差作用下，被推向压力较低（P2）的一方，即密封了气体沿环槽端面的泄露。作用在活塞环内圆上的压力，约等于环前的压力（P1），此压力大于作用在活塞环外圆上的平均压力，于是形成压力差，将环压向气缸镜面，阻止了气体沿气缸壁面的泄露。因为密封压力是由气体压力本身产生的，气缸内压力越大，密封压紧力越大，说明活塞环具有自紧密封的特点。 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。,往复

11、式压缩机主要零部件,填料函组件作用是阻止气缸内气体沿气缸与运动着的活塞杆外圆面之间的间隙向外泄露，此处填料密封是往复运动密封，是活塞压缩机的主要易损件之一，对其基本要求是密封性能良好并耐用。 压缩机中的填料密封，都是借助于气体的压力差来获得自紧密封的。可根据气体压差、性质、对密封要求的高低、机器结构的不同选用不同类型的密封圈。 密封圈主要有平面和锥形两类。平面密封圈又称为刚性密封圈，多用于低、中压；锥形密封圈称为弹性密封圈，高压情况下用的较过。,往复式压缩机主要零部件,往复式压缩机主要零部件,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

12、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、合金钢锻造或用球墨铸铁（如QT4010）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,连杆体材料: 45#锻件; 合金钢锻件; 球铁 连杆螺栓材料: 优质合金钢40Cr, 35CrMoA 小头瓦材料: 铜合金;钢浇巴氏合金 大头瓦: 与主轴承相同,往复式压缩机主要零部件,往复式压缩机主要零部件,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。,活塞,活塞型式： 筒形活塞 盘形及鼓形活塞 级差式活塞 柱塞 活塞材质： 铸铝 ;

13、灰铸铁 ;20#16Mn焊接 ; 锻钢 ; 35(38)CrMoALA,往复式压缩机主要零部件,活塞杆 活塞杆材料一般为35，45钢，填料配合处表面淬火。高压和腐蚀气体时，用38CrMoAlA，表面氮化处理;国外多用合金钢锻件，如42CrMo调质后表面淬火。 滚制螺纹、螺纹根部应力限制。 在最大允许负荷下,螺纹根部应力值限制在10,000PSI以下(AISI4142和CC450的材料允许抗拉强度力100,000和160,000PSI)- 螺纹预(拉)应力为最大允许负荷下应力值的1.5倍。,往复式压缩机主要零部件,辅助系统 辅助系统的正确选择对压缩机的安全运转至关重要，往复压缩机的辅助系统主要有

14、： 入口过滤器； 进出口缓冲罐； 级间冷却； 级间气液分离； 润滑及冷却系统等。,往复式压缩机主要零部件,往复式压缩机主要零部件,活塞压缩机中，在零件相互滑动的部件，如活塞环与气缸、填料与活塞杆、主轴承、连杆大头瓦、连接小头衬套以及十字头滑道等处，要注入润滑剂进行润滑，以达到如下目的： 减小摩擦功率，降低压缩机功率消耗； 减少滑动部位的磨损，延长零件寿命； 润滑剂有冷却作用，可导致摩擦热，使零件工作温度过高，从而保证滑动部位必要的运转间隙，防止滑动部位咬死或烧伤； 用油作润滑剂时，还有防止零件生锈的作用。,往复式压缩机主要零部件,根据活塞压缩机结构的特点，润滑大致分为两种情况。 1. 飞溅润滑

15、 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，均靠装在连杆上的打油杆将油飞溅到各润滑部位进行润滑。 2. 压力润滑 在大、中型带十字头的压缩机中，均采用压力润滑。这种润滑方式往往分为两个独立系统，即气缸填料部分的润滑、活塞环与气缸的润滑靠注油器供油；而运动部件的润滑，则由油泵连续供油。,压缩机故障原因分析,填料函发热 填料与活塞杆配合间隙不合适，装配时产生偏差，填料函冷却水供应不足或供水中断，冷却水道污垢太厚或者供油不足。,压缩机故障原因分析,排气温度高 排气阀泄漏，入口过滤器堵塞，吸入气体温度超过规定值，吸气阀泄漏，气缸或冷却效果差。 影响到吸气温度高的因素如：工艺

16、流程上的原因或环境的影响。中间冷却效率低，或者中冷器内水垢结多影响到换热，则后面级的吸气温度必然要高，排气温度也会高。气阀漏气，活塞环漏气，不仅影响到排气温度升高，而且也会使级间压力变化，只要压力比高于正常值就会使排气温度升高。此外，水冷式机器，缺水或水量不足均会使排气温度升高。,压缩机故障原因分析,气缸内和运动部件有异常声响 阀片断裂或弹簧断裂，阀体压紧筒破裂或松动，气缸余隙容积太小，气缸中积聚液体、气缸中异物、气缸缸套松动或断裂、活塞或活塞环严重磨损、活塞紧固螺母松动或活塞杆断裂。连杆螺栓、轴承压盖螺栓、十字头螺母松动或断裂，主轴承、连杆大小头轴承、十字头滑道间隙过大、十字头螺栓松动或断裂、各轴承紧力太小或无紧力、曲轴靠背轮与轴的配合、与联轴节配合松驰。 管路发生不正常的振动