往复式压缩机基础知识

第六节 活塞式压缩机的运行及调节
一、排气量调节 （一）转速调节 1、连续地变速调节 2、间断地停转调节 （二）管路调节 1、切断吸气调节 2、节流吸气调节 3、回流调节
（三）吸气阀调节
1、全行程顶开吸气阀调节 2、部分行程顶开吸气阀调节
（四）辅助容积调节
石化工业对活塞式压缩机的要求
（一）安全可靠 （二）具有较好的适应性 （三）易损件寿命长 （四）能耗低 （五）寿命周期费用低 （六）自动化水平高 （七）安装维修方便
（6）按活塞在气缸内作用情况分类：
• 单作用式 • 双作用式 • 级差式
（7）按压缩机级数分类：
• 单级压缩机 • 两级压缩机 • 多级压缩机
（8）按压缩机列数分类：
• 单列压缩机 • 双列压缩机 • 多列压缩机
（9）按冷却方式分类：
• 气（风）冷式压缩机 • 水冷式压缩机
三、活塞式压缩机的基本组成
二、活塞式压缩机的种类
（1）按排气压力分类 低压压缩机0.2＜P＜0.98MPa 中压压缩机0.98～9.8MPa 高压压缩机9.8～98.0MPa 超高压压缩机＞98.0MPa （2）按消耗功率分类 微型压缩机＜10kW 小型压缩机10～100kW 中型压缩机100～500kW 大型压缩机＞500kW
五、活塞式压缩机的型号
第二节活塞式压缩机的工作原理
一、单级压缩机的理论循环 二、单级压缩机的实际循环 三、多级压缩
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第三节活塞式压缩机的主要参数
一、排气量 1、活塞式压缩机的排气量，通常是指单位时间 内压缩机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。 2、排气量常用的单位为m3/min或m3/h。 3、压缩机的额定排气量——压缩机铭牌上标注 的排气量——是指特定的进口状态时的排气量。
六、活塞行程 活塞式压缩机在运转中，活塞从一端止点到另一 端止点所走的距离，称为一个行程，常用单位为 m（米）。 七、功率 活塞式压缩机消耗的功，一部分直接用于压缩气 体，称为指示功，另一部分用于克服机械摩擦， 称为摩擦功，主轴需要的总功为两者之和，称为 轴功。单位时间内消耗的功称为功率，常用单位 为瓦（W）或千瓦（kW）。压缩机的轴功率为 指示功率和摩擦功率之和。 八、热效率 1、等温效率 2、绝热效率 3、等温绝热效率 九、比功率
二、排气压力 活塞式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，常用单位为Pa。 三、排气温度 压缩机的排气温度取决于进气温度、压力比以及 压缩过程指数。 四、转速 活塞式压缩机曲轴的转速，常用r/min表示，它 是表征活塞式压缩机的主要结构参数。 五、活塞力 活塞力为曲轴处于任意的转角时，气体力和往复 惯性力的合力，它作用于活塞杆或活塞销上。
⑤压缩机气缸进出口都设有缓冲罐，位 置都紧靠气缸进出口； ⑥大型压缩机内部冷却系统采用闭路循 环； ⑦大、中型压缩机配备报警、联锁装置； ⑧采用全密封迷宫式活塞。
第五节 活塞式压缩机的零部件
一、气缸 （一）气缸的作用及性能要求 （二）气缸的结构形式 按冷却方式分，有风冷气缸与水冷气缸；按活塞 在气缸中的作用方式分，有单作用、双作用及级 差式气缸；按气缸的排气压力分，有低压、中压、 高压、超高压气缸等。 （三）气缸的其它问题 1、气缸镜面 2、气缸套 3、气阀在气缸上的布置
活塞压缩机的发展趋势
• a）高压、高速、大容量； • b）提高压缩机的效率和延长使用寿命； • c）按系列化、通用化、标准化进行设计、 生产，以利提高产量、质量，缩短制造周 期，便于产品变型。
对称平衡型压缩机
气缸作水平布置，并分布在曲轴两侧， 在两主轴承之间，相对两列气缸的曲柄错 角为180度。
对称平衡M形压缩机
对称平衡H形压缩机
对置型压缩机
气缸作水平布置，并分布在曲轴两侧， 相邻的两相以列曲柄错角不等于180度。但 是根据其结构特点又可分两种情况：第一 种，相对的气缸中心线不在一直线上，制 造3、5、7、9等奇数列。第二种，曲轴两 侧相对的气缸中心线在一直线上，制成偶 数列。
（3）按排气量分类
微型压缩机＜1m3/min 小型压缩机1～10 m3/min
中型压缩机10～60 m3/min
大型压缩机＞60 m3/min
（4）按气缸中心线的相对位置分类
• 立式：气缸中心线与地面垂直。
• 卧式：气缸中心线与地面平行，其中包括 一般卧式、对置式和对动式（对置平衡 式）。 • 角度式：气缸中心线彼此成一定角度，其 中包括L型、V型、W型、扇型和星型等。
L形压缩机
L形压缩机除具有角度式的共同优点外，还 有如下独特的优点： 1、当两列往复运动质量相等时，二阶往复惯性力 作用在与水平成45度夹角的方向，所以，机器运 转比V形还要平稳。 2、机身受力情况比其余角度式有利，中间冷却器 和级间管道直接安装在机器上的条件更优越。 3、大直径的气缸成垂直布置，小气缸成水平布置， 因而可避免较重的活塞对气缸磨损的影响。
有十字头运动机构的特点
由于带有十字头，气缸工作表面不受承受连 杆传来的侧压力，所以，气缸与活塞间的摩擦 和磨损较小，充分利用了气缸容积，润滑油易 于控制，可以设置填料密封，所以气体的泄漏 量较小，特别是对于易燃、易爆、有毒的气体， 只能采用此种结构。当然，带十字头的压缩机 增多了十字头、活塞杆及填料等部件，使机器 的结构复杂，高度和重量也相应增加。
活塞式压缩机
林 昌 基
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目的
第一节 活塞式压缩机的基本概念
一、压缩机的用途与分类 （一）压缩机的用途 压缩机是一种用于压缩气体以提高气 体压力或输送气体的机器，广泛应用 于化工企业各部门。
1、按作用原理分类可分为容积式和速度式
2、按排气压力分类分为真空泵、通风机、鼓 风机和压缩机。 3、按用途分类 生产用压缩机：原料气增压压缩机 反应气输送压缩机 循环气压缩机 冷冻用压缩机 排放气压缩机 辅助系统压缩机：气体充瓶压缩机 动力用空气压缩机
七、连杆
• 连杆的作用是将曲轴的旋转运动转换为活塞 的往复运动，同时又将作用在活塞上的推力 传递给曲轴的部件。
八、十字头
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机件，具有导向 作用。
十字头与活塞杆连接形式又分为螺纹连 接、联接器连接、法兰连接和楔连接四种。
九、轴承和轴瓦
• 轴承有滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承 使用维护方便，机械效率和标准化程度高。 • 滑动轴承的结构紧凑，制造、安装方便。一般 大型压缩机用滑动轴承，两支点的中小型压缩 机用滚动轴承。
活塞式压缩机：主机 辅机 主机：机身 工作机构（气缸、活塞、气阀等） 运动机构（曲柄、连杆、十字头等） 辅机：润滑系统 冷却系统 气路系统
四、活塞式压缩机的驱动
（一）对驱动机的要求 （1）驱动机功率充足； （2）尽量与压缩机直联； （3）结构系统简单，起动迅速方便，容易开停车； （4）运转平稳，振动小，防爆，安全可靠，能长 周期运转。 （二）驱动机的种类：电动机 内燃机 蒸汽机
（二）气阀的结构
• 网状阀
六、曲轴
曲轴是活塞式压缩机的重要部件之一。它负担 传递全部驱动功率，并承受拉、压、剪切、弯曲 和扭转等交变复合作用力。
曲拐轴 曲柄轴
曲轴分两大类
• 曲轴可以做成整体的，也可以作成半组合和组合式 的。现在，大多数压缩机均采用整体式曲轴。 • 近年来，大多数压缩机的曲轴常常被做成空心结构 这种空心结构的曲轴非但不影响曲轴的强度，反而 能提高其抗疲劳强度，降低有害的惯性力，减轻其 无用的重量。实践证明，空心曲轴比实心曲轴抗疲 劳强度约提高50%。 • 此外，为了抵消曲轴不平衡质量所引起的回转惯性 力，曲柄下端通常配有平衡重。
• 活塞环的切口形式有三种，直切口制造简 单，但泄漏大，搭切口则相反，所以一般 采用斜切口。为减少泄漏，安装时应将各 切口错开，并使左右切口相邻，检修时要 注意调整。
2、密封原理
• 活塞环是依靠阻塞与节流来实现密封的.
• 实验表明，活塞环的密封作用主要由前三道环承 担，第一环产生的压降最大，起主要的密封作用， 当然磨损也最快，当第一道环磨损后，第二环就 起主要密封作用，依次类推。在低压级中，由于 排气压力小，环承受的压力较小，所以环的磨损 较慢；而同一机的高压级中，环承受的压力较大， 所以环的磨损较快，为了使高压级与低压级活塞 环的维修周期相同，所以高压级采用较多的环数。
活塞式压缩机的节能
1、影响功耗的因素 2、节能措施 选型得当 选用同步电机 合理选择润滑油 强化级间冷却 正确维护 提高装配质量
第四节活塞式压缩机的发展状况
往复式压缩机的发展趋向是： ①向高压、高速、大容量发展； ②提高压缩机效率； ③延长压缩机机组的使用寿命； ④按系列化、通用化、标准化进行设计、 生产；
四 填料函
填料函是密封气缸和活塞杆间隙的元件。 现在的填料都是自紧式的，当填料磨损后 能自动补偿。
五、气阀
（一）气阀的工作原理
（二）气阀的结构
• 环状阀
（三）环状阀主要参数的确定
• 环状阀的主要参数有：气流速度，阀片升 程，弹簧力及气阀的主要结构尺寸。 • 参数选取应考虑的因素有气流阻力，气阀 启闭的及时性，气阀的寿命及泄漏等。
二、活塞 1、筒形活塞 2、盘形活塞 3、级差式活塞 4、组合活塞 5、柱塞
三、活塞环
1、结构形式 活塞环是一个开口的圆 环，用金属材料如铸铁，或 用自润滑材料如聚四氟乙烯 制成。自由状态下其直径大 于气缸直径，自由状态的切 口值为A，装入气缸后，环 产生初弹力，该力使环的外 圆面与气缸镜面贴合，产生 一定的预紧密封压力，在切 口处还应该留有周向热胀间 隙 δ。
3、活塞环的数目
• 一般铸铁活塞环的数目可根据被密封的压 差△P选取，但它还与环的耐磨性、切口形 式等有关，故在实际压缩机中并不一致。
4、活塞环的断面形状
5、活塞环的材质 活塞环材质应具有足够的耐磨性， 如无特殊要求，—般均采用铸铁。考 虑到小直径环比大直径环的受力情况 要严重些，所用铸铁牌号也不同。一 般:D≤200mm， 采用HT30—54或HT25—47， 300mm>D>200mm 采用HT25—47， D≥300mm采用HT20—40。
4、按压送的介质分类：空气压缩机、氮气压 缩机、氢气压缩机、氧气压缩机、氮氢混 合气压缩机、天然气压缩机、氨压缩机和 二氧化碳压缩机等。 5、按用途和使用场合分类：锅炉送风机、凉 水塔通风机、冷冻压缩机等。 （三）各类压缩机的应用范围 压缩机的应用范围决定于压缩介质的种类、 特性、流量、压力和压缩机本身的特性。
（5）按曲柄连杆机构分类：
• 有十字头压缩机 • 无十字头压缩机
无十字头运动机构的特点
• 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于控制。