压缩机培训资料--原理
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标准容积流量 qVN ：压缩机单位时间排出的气体折算到标准状态（两种标准状态定义：
化工行业@1 atm ,0 C ;空气动力@1 atm ,20 C ）时的容积值，也称供气量。 常用单位： m3 / min ， m3 / h ，104m3/d。
压缩机基础知识--概念、术语
（power） 功率
Pi＋1、 Ti＋1 、 Vi＋1 —第i＋1级 吸入压力、温度、气量
中冷恶化、吸气预热、排气阀泄漏，热气回串 由于余隙缸调整，使得某级压比增高。
活塞式压缩机热力学原理—应用
压缩机变工况调节
• 转速调节 排气量和轴功率随转速成比例增减，调节经济性较好，但受驱动机限制。 • 管路调节 节流进气调节—压比增加，排温升高，经济性差 进、排气自由/节流连通（小循环）—使压缩机在较低的压比下工作， 常用于大型、高压压缩机启动释荷时应用。
流量（flow rate）
工作容积：容积式压缩机中直接用来压缩气体的腔室。也称工作腔。压缩机的工作腔 一般因为存在余隙容积而没有完全利用。 余隙容积是指排气过程结束后仍残留有高压气体的那部 分空间。 容积流量 qV ：压缩机单位时间排出的气体，折算到进口状态（第一级进气接管处的压 力 p1 、温度 T1 ）时的容积值；过去称为排气量，输气量；单位： m3 / min , m3 / h , m3 / s 。
DPC整体式天然气压缩机培训
北京杰利阳能源设备制造有限公司
2008年12月
目 录
压缩机基础知识 活塞式压缩机热力学原理
DPC整体式压缩机结构原理及系统介绍
压缩机基础知识--引入
什么是容积式压缩机？
压缩机——压缩气体以提高气体压力的机械； （压气机、气泵） 容积式（通过减少容积提高压力）
•
余隙调节
增大余隙容积，使容积系数降低，降低排气量，功耗下降。
DPC系列压缩机结 构
机组
•主机—机身组件、曲轴连杆、动力缸组件、中体组件、压缩缸总成 •燃料供给及调速系统 •进、排气系统 •点火系统 •润滑系统 •冷却系统 •启动系统 •仪表控制系统 •橇座
活塞式压缩机热力学原理
压缩机级的实际循环
•实际循环与理论循环的区别： 1、存在气体膨胀过程（余隙容积的影响） 2、进气过程线低于名义进气过程线（压力损失的影响） 排气过程线高于名义排气过程线 3、压缩、膨胀过程指数变化（热交换的影响） •循环过程 膨胀 进气 压缩 排气
•级的实际循环进气量 容积系数
表压力（gauge pressure） ：用压力表测得的压力，是容器中气体压力与大气压力乊差。 绝对压力（absolute pressure） ：表压力与当地大气压力乊和。
压缩机基础知识--概念、术语
进气压力（suction pressure） ：吸入压缩机的气体压力；在第一级工作腔进气法兰 接管处测得。多级压缩机各级存在级进气压力。进气压力可以是变值（如抽真空） 。 排气压力（discharge pressure） ：最终排出压缩机的气体压力，称压缩机的排气压 力；由排气管网决定：排入管网的流量与用户耗气量达到平衡；多级压缩机各级存在级排气 压力。排气压力可以是变值（如气体充瓶） 。 压力比（pressure ratio） ：压缩机末级排气接管处压力（压缩机的名义排气压力） 与第一级进气接管处压力（压缩机的名义吸气压力）乊比，即压缩机的（名义）压力比，也 叫总压力比。各级排气压力与其吸气压力乊比称为级的（名义）压力比。某级压缩终了时工 作腔内的压力与该级进气终了压力乊比，活塞压缩机中称为该级实际压力比，回转压缩机中 称为内压力比。
pV mRT
速度式（气体靠高速叶轮获得动能，在扩压容器中急剧降速，使气体动能转变为
压力（势能） ）
1
2
dp
1 2 (c2 c12 ) 0 2
压缩机基础知识--用途
容积式压缩机用在哪里？
制冷、空调与热泵
制冷系统的“心脏” ，决定系统制冷能力、经济性、可靠性、成本等的关键因素。
压缩机基础知识--概念、术语
（temperature） 温度
摄氏温度℃，华氏温度 °F，绝对温度 K 进气温度（suction temperature） ：压缩机第一级吸入气体的温度。在第一级吸气法兰
接管处测量。多级压缩机各级的吸入气体温度称为该级的进气温度。
排气温度（discharge temperature） ：压缩机末级排出气体的温度。在末级排气法兰接
分类
容积式 速度式 往复式 回转式 活塞式 膜片式
按工作原理分类
V－0.6/7-1 2D-16/18-33 制冷类 （中型往复制冷 GB10874－1989 ；小型往复制冷 GB10871－ 1989；全封闭往复制冷 GB10079－1988）等
DPC压缩机组的命名
D P C - 2 8 0 3 / 4- LE - H - 1
Directional Ported Power Cylinder 动力缸定向进 排气通道 Number of Power Cylinders 动力缸数量 Pressure Range 工作压力 范围 Number of Stages Denotes Low 压缩缸级数 Emissions Unit 低排放机组
压缩机基础知识--分类
按排气压力大小分( MPa )
风机 通风机 0.015 鼓风机 0.2 压缩机 低压压缩机 中压压缩机 高压压缩机 1.0 10 超高压压缩机 100
DPC 系列机排气压力可为高、中、低压，一般应用是高压注气、中压集输、低压气体回收
按压缩机级数分
单级，两级，多级
按气缸中心线与地面相对位置划分
1 m 1 v 1
压力系数 P （气阀通流面积、弹簧力、气流脉动） （减少对进气加热） t 温度系数 实际进气量 Vh Ap S v p t
活塞式压缩机热力学原理
压缩机主要热力性能参数
•排气量
l
Vh1
Q v p T lHale Waihona Puke Baidu Vh1 n
Compressor 压缩机 Cubic Inches of Power Cylinder x 100 动力缸排量28X100立方英寸
00422
压缩机基础知识--概念、术语
重要概念、术语
压力（pressure）
MPa ，公斤/平方厘米，bar 单位面积上作用的力。单位:Pa ，kPa ，
大气压力（atmospheric pressure） ：大气层对地球表面的压力，可根据海拔高度及温度推 1atm 1 .01325 10 5 Pa 45 算大气压力值。其中，标准大气压（力） ： @北纬 ，温度C15 ，大气层作 用于海平面上压力。
管处测量。多级压缩机各级的排出气体温度称为该级的排气温度。由于压缩气体（R22、乙烯、 乙炔高温分解，氯气电化、氧化腐蚀） 、润滑油（粘度降低、积炭） 、密封材料（膨胀变形、氧 化）要求，排气温度一般都有所限制。
压缩终了温度：工作腔内气体完成压缩过程，开始排气时的温度。
压缩机基础知识--概念、术语
立式—气缸中心线与地面垂直 卧式—气缸中心线与地面平行 角度式—气缸中心线与地面呈一定角度，如 V 型、W 型、L 型
按容积流量分 m3 / min
微型（<1） ，小型（1～10） ，中型（10～100） ，大型（>100）
压缩机基础知识--编号
编号 动力、化工类（JB2589－1986）
压缩机基础知识--用途
石油化工
石油、化工行业中必不可少的关键设备，典型应用包括：
炼油：催化裂化（裂解气、空气） 、重整（烃） 、脱硫（氢） 、 加氢；
化肥：合成氨（氮、氢、空气、循环气、氨气） ；合成尿素（二 氧化碳） ；
气体分离(空气分离：制氧、制氮等)；
其它：合成纤维（乙炔、空气、二氧化碳） ；合成橡胶（丙稀） ；聚乙烯 （乙烯、氧、合成气） ；合成甲醇（氮、氢、氧、二氧化碳）
压缩机基础知识--用途
空气动力
最广泛使用的动力源，典型应用：
机车制动 （卡车、火车）；
仪表控制 风力机械；
内燃机启动气源
压缩机基础知识--用途
气体输送（石油天然气工业）
天然气管道输送、煤气管道输送；天然气加气站；瓶装气（氧、氮、二氧化碳、乙炔、甲烷等）
压缩机基础知识--分类
压缩机的分类、编号方法
容积式 速度式
压缩机
双螺杆 单螺杆 滑片 涡旋 滚动转子 罗茨 单齿
透平式 喷射式
离心 轴流
压缩机基础知识--对比
各种压缩机的比较
比较内容 排气压力/MPa 容积流量 m 3 / min 流量稳定性 绝热效率 结构复杂性 可靠性 寿命 加工要求 往复式 0.2~32 700 0.1~400 0.01 变化较小 较高 复杂 一般 一般 一般 变化小 一般 较简单 高 较长 大多很高 流量随排气 压力变化大 一般 简单 高 长 高 流量随排气压 力变化大 较高 简单 高 长 高 回转式 0.2~1 4.5 0.1~500 离心式 0.2~15 70 10~3000 200~10000 轴流式 0.2~0.8
发动机标定功率： 风扇功率：用于驱动空冷器风扇所消耗的功率。 压缩功率：实际用于压缩气体的功率。
活塞式压缩机热力学原理
气体热力学基本关系式
•理想气体状态方程： pV mRT
实际气体用压缩性系数修正： pV Z mRT
•绝热指数K 气体绝热指数基本为一个定值，标准状态下： 单原子气体 k=1.66～1.67 ； 双原子气体 k=1.40～1.41； 多原子气体 k=1.10～1.30； 标准天然气，k=1.26
活塞式压缩机热力学原理
排气量、压力、温度不正常的分析
• 排气量降低
Q v p T l Vh1 n
Pi、 Ti 、 Vi —第i级 吸入压力、温度、气量
•
级间压力不正常
PiVi Pi 1Vi 1 Ti Ti 1
•
排气温度增高
Td Ts
n1 n
•实际循环指示功
Wi 1 s p s vVh
n 1 n 1 0 n 1 Z s Z d n 1 2Z s
•压缩过程指数n,膨胀过程指数m 几种典型过程： 等温过程，气体被压缩过程中产生的热量全被冷却介质带走，压缩过程中 温度T保持不变。n=1,压缩功率最小： 绝热过程，气缸中被压缩的气体与外界无热交换，n=k,压缩功率最大； 多方过程，压缩过程中与外界有热交换，功率消耗介于二者之间。 一般热力计算中压缩与膨胀的处理： 压缩指数，第一级n=0.93～0.98k;第二级n= 0.95～1k,更高级取n=k; 膨胀指数：根据进气压力按经验公式。
n
泄漏系数（各系数的选取参见设计手册） 第一级缸的行程容积 压缩机转速
•排气压力 由背压决定，取决于压缩机向排气系统输入的气体量与从排气 系统向用户输出的气体量之间的平衡关系—供求平衡关系。
•排气温度
Ts
Td Ts
n1 n
n
进气温度 压缩比 过程指数
活塞式压缩机热力学原理
压缩机主要热力性能参数
活塞式压缩机热力学原理
压缩机级的理论循环
•理论循环假设条件：1、被压缩气体全部排出气缸(无余隙容积) 2、进排气无阻力、无气流脉动、无热交换 3、气缸无泄漏 4、气体过程指数为定值 •循环过程 进气 压缩 排气
•循环过程功 •级的理论进气量
n 1 n 2 n P2 1 Wi Vdp P1V1 1 P1 n 1 Vh Ap S 等于行程容积（单、双作用有区别）
化工行业@1 atm ,0 C ;空气动力@1 atm ,20 C ）时的容积值，也称供气量。 常用单位： m3 / min ， m3 / h ，104m3/d。
压缩机基础知识--概念、术语
（power） 功率
Pi＋1、 Ti＋1 、 Vi＋1 —第i＋1级 吸入压力、温度、气量
中冷恶化、吸气预热、排气阀泄漏，热气回串 由于余隙缸调整，使得某级压比增高。
活塞式压缩机热力学原理—应用
压缩机变工况调节
• 转速调节 排气量和轴功率随转速成比例增减，调节经济性较好，但受驱动机限制。 • 管路调节 节流进气调节—压比增加，排温升高，经济性差 进、排气自由/节流连通（小循环）—使压缩机在较低的压比下工作， 常用于大型、高压压缩机启动释荷时应用。
流量（flow rate）
工作容积：容积式压缩机中直接用来压缩气体的腔室。也称工作腔。压缩机的工作腔 一般因为存在余隙容积而没有完全利用。 余隙容积是指排气过程结束后仍残留有高压气体的那部 分空间。 容积流量 qV ：压缩机单位时间排出的气体，折算到进口状态（第一级进气接管处的压 力 p1 、温度 T1 ）时的容积值；过去称为排气量，输气量；单位： m3 / min , m3 / h , m3 / s 。
DPC整体式天然气压缩机培训
北京杰利阳能源设备制造有限公司
2008年12月
目 录
压缩机基础知识 活塞式压缩机热力学原理
DPC整体式压缩机结构原理及系统介绍
压缩机基础知识--引入
什么是容积式压缩机？
压缩机——压缩气体以提高气体压力的机械； （压气机、气泵） 容积式（通过减少容积提高压力）
•
余隙调节
增大余隙容积，使容积系数降低，降低排气量，功耗下降。
DPC系列压缩机结 构
机组
•主机—机身组件、曲轴连杆、动力缸组件、中体组件、压缩缸总成 •燃料供给及调速系统 •进、排气系统 •点火系统 •润滑系统 •冷却系统 •启动系统 •仪表控制系统 •橇座
活塞式压缩机热力学原理
压缩机级的实际循环
•实际循环与理论循环的区别： 1、存在气体膨胀过程（余隙容积的影响） 2、进气过程线低于名义进气过程线（压力损失的影响） 排气过程线高于名义排气过程线 3、压缩、膨胀过程指数变化（热交换的影响） •循环过程 膨胀 进气 压缩 排气
•级的实际循环进气量 容积系数
表压力（gauge pressure） ：用压力表测得的压力，是容器中气体压力与大气压力乊差。 绝对压力（absolute pressure） ：表压力与当地大气压力乊和。
压缩机基础知识--概念、术语
进气压力（suction pressure） ：吸入压缩机的气体压力；在第一级工作腔进气法兰 接管处测得。多级压缩机各级存在级进气压力。进气压力可以是变值（如抽真空） 。 排气压力（discharge pressure） ：最终排出压缩机的气体压力，称压缩机的排气压 力；由排气管网决定：排入管网的流量与用户耗气量达到平衡；多级压缩机各级存在级排气 压力。排气压力可以是变值（如气体充瓶） 。 压力比（pressure ratio） ：压缩机末级排气接管处压力（压缩机的名义排气压力） 与第一级进气接管处压力（压缩机的名义吸气压力）乊比，即压缩机的（名义）压力比，也 叫总压力比。各级排气压力与其吸气压力乊比称为级的（名义）压力比。某级压缩终了时工 作腔内的压力与该级进气终了压力乊比，活塞压缩机中称为该级实际压力比，回转压缩机中 称为内压力比。
pV mRT
速度式（气体靠高速叶轮获得动能，在扩压容器中急剧降速，使气体动能转变为
压力（势能） ）
1
2
dp
1 2 (c2 c12 ) 0 2
压缩机基础知识--用途
容积式压缩机用在哪里？
制冷、空调与热泵
制冷系统的“心脏” ，决定系统制冷能力、经济性、可靠性、成本等的关键因素。
压缩机基础知识--概念、术语
（temperature） 温度
摄氏温度℃，华氏温度 °F，绝对温度 K 进气温度（suction temperature） ：压缩机第一级吸入气体的温度。在第一级吸气法兰
接管处测量。多级压缩机各级的吸入气体温度称为该级的进气温度。
排气温度（discharge temperature） ：压缩机末级排出气体的温度。在末级排气法兰接
分类
容积式 速度式 往复式 回转式 活塞式 膜片式
按工作原理分类
V－0.6/7-1 2D-16/18-33 制冷类 （中型往复制冷 GB10874－1989 ；小型往复制冷 GB10871－ 1989；全封闭往复制冷 GB10079－1988）等
DPC压缩机组的命名
D P C - 2 8 0 3 / 4- LE - H - 1
Directional Ported Power Cylinder 动力缸定向进 排气通道 Number of Power Cylinders 动力缸数量 Pressure Range 工作压力 范围 Number of Stages Denotes Low 压缩缸级数 Emissions Unit 低排放机组
压缩机基础知识--分类
按排气压力大小分( MPa )
风机 通风机 0.015 鼓风机 0.2 压缩机 低压压缩机 中压压缩机 高压压缩机 1.0 10 超高压压缩机 100
DPC 系列机排气压力可为高、中、低压，一般应用是高压注气、中压集输、低压气体回收
按压缩机级数分
单级，两级，多级
按气缸中心线与地面相对位置划分
1 m 1 v 1
压力系数 P （气阀通流面积、弹簧力、气流脉动） （减少对进气加热） t 温度系数 实际进气量 Vh Ap S v p t
活塞式压缩机热力学原理
压缩机主要热力性能参数
•排气量
l
Vh1
Q v p T lHale Waihona Puke Baidu Vh1 n
Compressor 压缩机 Cubic Inches of Power Cylinder x 100 动力缸排量28X100立方英寸
00422
压缩机基础知识--概念、术语
重要概念、术语
压力（pressure）
MPa ，公斤/平方厘米，bar 单位面积上作用的力。单位:Pa ，kPa ，
大气压力（atmospheric pressure） ：大气层对地球表面的压力，可根据海拔高度及温度推 1atm 1 .01325 10 5 Pa 45 算大气压力值。其中，标准大气压（力） ： @北纬 ，温度C15 ，大气层作 用于海平面上压力。
管处测量。多级压缩机各级的排出气体温度称为该级的排气温度。由于压缩气体（R22、乙烯、 乙炔高温分解，氯气电化、氧化腐蚀） 、润滑油（粘度降低、积炭） 、密封材料（膨胀变形、氧 化）要求，排气温度一般都有所限制。
压缩终了温度：工作腔内气体完成压缩过程，开始排气时的温度。
压缩机基础知识--概念、术语
立式—气缸中心线与地面垂直 卧式—气缸中心线与地面平行 角度式—气缸中心线与地面呈一定角度，如 V 型、W 型、L 型
按容积流量分 m3 / min
微型（<1） ，小型（1～10） ，中型（10～100） ，大型（>100）
压缩机基础知识--编号
编号 动力、化工类（JB2589－1986）
压缩机基础知识--用途
石油化工
石油、化工行业中必不可少的关键设备，典型应用包括：
炼油：催化裂化（裂解气、空气） 、重整（烃） 、脱硫（氢） 、 加氢；
化肥：合成氨（氮、氢、空气、循环气、氨气） ；合成尿素（二 氧化碳） ；
气体分离(空气分离：制氧、制氮等)；
其它：合成纤维（乙炔、空气、二氧化碳） ；合成橡胶（丙稀） ；聚乙烯 （乙烯、氧、合成气） ；合成甲醇（氮、氢、氧、二氧化碳）
压缩机基础知识--用途
空气动力
最广泛使用的动力源，典型应用：
机车制动 （卡车、火车）；
仪表控制 风力机械；
内燃机启动气源
压缩机基础知识--用途
气体输送（石油天然气工业）
天然气管道输送、煤气管道输送；天然气加气站；瓶装气（氧、氮、二氧化碳、乙炔、甲烷等）
压缩机基础知识--分类
压缩机的分类、编号方法
容积式 速度式
压缩机
双螺杆 单螺杆 滑片 涡旋 滚动转子 罗茨 单齿
透平式 喷射式
离心 轴流
压缩机基础知识--对比
各种压缩机的比较
比较内容 排气压力/MPa 容积流量 m 3 / min 流量稳定性 绝热效率 结构复杂性 可靠性 寿命 加工要求 往复式 0.2~32 700 0.1~400 0.01 变化较小 较高 复杂 一般 一般 一般 变化小 一般 较简单 高 较长 大多很高 流量随排气 压力变化大 一般 简单 高 长 高 流量随排气压 力变化大 较高 简单 高 长 高 回转式 0.2~1 4.5 0.1~500 离心式 0.2~15 70 10~3000 200~10000 轴流式 0.2~0.8
发动机标定功率： 风扇功率：用于驱动空冷器风扇所消耗的功率。 压缩功率：实际用于压缩气体的功率。
活塞式压缩机热力学原理
气体热力学基本关系式
•理想气体状态方程： pV mRT
实际气体用压缩性系数修正： pV Z mRT
•绝热指数K 气体绝热指数基本为一个定值，标准状态下： 单原子气体 k=1.66～1.67 ； 双原子气体 k=1.40～1.41； 多原子气体 k=1.10～1.30； 标准天然气，k=1.26
活塞式压缩机热力学原理
排气量、压力、温度不正常的分析
• 排气量降低
Q v p T l Vh1 n
Pi、 Ti 、 Vi —第i级 吸入压力、温度、气量
•
级间压力不正常
PiVi Pi 1Vi 1 Ti Ti 1
•
排气温度增高
Td Ts
n1 n
•实际循环指示功
Wi 1 s p s vVh
n 1 n 1 0 n 1 Z s Z d n 1 2Z s
•压缩过程指数n,膨胀过程指数m 几种典型过程： 等温过程，气体被压缩过程中产生的热量全被冷却介质带走，压缩过程中 温度T保持不变。n=1,压缩功率最小： 绝热过程，气缸中被压缩的气体与外界无热交换，n=k,压缩功率最大； 多方过程，压缩过程中与外界有热交换，功率消耗介于二者之间。 一般热力计算中压缩与膨胀的处理： 压缩指数，第一级n=0.93～0.98k;第二级n= 0.95～1k,更高级取n=k; 膨胀指数：根据进气压力按经验公式。
n
泄漏系数（各系数的选取参见设计手册） 第一级缸的行程容积 压缩机转速
•排气压力 由背压决定，取决于压缩机向排气系统输入的气体量与从排气 系统向用户输出的气体量之间的平衡关系—供求平衡关系。
•排气温度
Ts
Td Ts
n1 n
n
进气温度 压缩比 过程指数
活塞式压缩机热力学原理
压缩机主要热力性能参数
活塞式压缩机热力学原理
压缩机级的理论循环
•理论循环假设条件：1、被压缩气体全部排出气缸(无余隙容积) 2、进排气无阻力、无气流脉动、无热交换 3、气缸无泄漏 4、气体过程指数为定值 •循环过程 进气 压缩 排气
•循环过程功 •级的理论进气量
n 1 n 2 n P2 1 Wi Vdp P1V1 1 P1 n 1 Vh Ap S 等于行程容积（单、双作用有区别）