往复式压缩机课件

33 2011-1-18 往复压缩机
3.3 气阀的要求
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。
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 接近等 温压缩， 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。
21 2011-1-18 往复压缩机
30 2011-1-18 往复压缩机
3.3 气阀
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。
31 2011-1-18 往复压缩机
当曲轴旋转时，通过连杆的传动，驱动活塞便做往复运动，由气缸 内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。曲轴 旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程， 即完成一个工作循环。
4 2011-1-18 往复压缩机
1.1 理论工作循环
为了更好地理解活塞压缩机的工作原理，这里重点介绍理论工作循 理论工作循 环。假定压缩机没有余隙容积，没有吸、排气阻力，没有热量交换，则 压缩机工作时，汽缸内的压力和容积的关系如下图所示。压缩机的理论 工作过程可以简化成下图示的三个热力过程。
16 2011-1-18 往复压缩机
2.5 功率和效率
压缩机消耗的功，一部分直接用于压缩气体，另一部分是用于克服 机械摩擦。前者称为指示功，后者称为摩擦功，二者之和为主轴所需的 总功，称为轴功。
单位时间所消耗的功称为功率。
指示功率与总功率的比值即为压缩机的效率。
17 2011-1-18 往复压缩机
19 2011-1-18 往复压缩机
2.5 多级压缩
p
单级压缩——压比很大 压比很大 单级压缩
2级压缩曲线 pressure
通过中间冷却节省的压缩功 2nd stage 2级
减去 级间冷却器产生的损耗 1、2级级间冷却 1级压缩曲线
1级
volume
2011-1-18
V
20 往复压缩机
2.6 多级压缩的理由/优势 多级压缩的理由/
6 2011-1-18 往复压缩机
1.1 理论工作循环
压缩机在压缩气体的过程中，温度会逐步升高，是个多变的过程。 实际压缩循环比理论压缩循环多了一个热膨胀 热膨胀的过程。随着热膨胀的逐 热膨胀 步增加压力升高，温度也升高，功耗随之加大。所以，在理论上等温压 在理论上等温压 缩循环的功耗最小。 缩循环的功耗最小。
2 2011-1-18 往复压缩机
前言
压缩机按结构型式不同，分类如下：
轴流式 速度型 离心式 混流式 压缩机 回转式 容积型 膜式 往复式 活塞式
3 2011-1-18 往复压缩机
滑片式 螺杆式 转子式
1.工作原理 1.工作原理
往复式压缩机通过曲轴连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复运 曲轴旋转运动转化为活塞往复运 动。
8 2011-1-18 往复压缩机
1.2 实际工作循环

9 2011-1-18 往复压缩机
1.2 实际工作循环
压缩机工作过程中活塞环、填料、气阀不可避免存在泄露 泄露，每个循 泄露 环的排气量总小于实际吸气量。压缩机的进气阻力过大，会造成压缩机 排气量减少。余隙容积过大会降低排气量，使指示功图面积变小。
27 2011-1-18 往复压缩机
3.2 气缸
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。
14 2011-1-18 往复压缩机
2.3 容积流量
往复压缩机的容积流量是指在单位时间内经压缩机压缩后在压缩机 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 换算到第一级进口状态的压力和温度时的气体容 换算到第一级进口状态的压力和温度 积值，单位是M3/min或M3/h。
压缩机的额定容积流量，即在压缩机铭牌上标注的容积流量是指在 特定的进口状态下（进口压力0 MPa，温度20℃ 特定的进口状态下（进口压力0.1MPa，温度20℃）时的容积流量。 20
7 2011-1-18 往复压缩机
1.2 实际工作循环
压缩机中最常见的压缩过程为等温、绝热及多变过程。在同一压缩 范围内，等温压缩耗功最小 绝热过程耗功最大，多变压缩介于两者之 等温压缩耗功最小，绝热过程耗功最大 等温压缩耗功最小 绝热过程耗功最大， 间。
实际上，由于受冷却速度的限制以及和外界的热量交换，不可能实 现等温过程和绝热过程，一般都为多变压缩过程。
3.3 气阀
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 自动阀，由阀座、运动密封元件（阀片或阀芯）、弹簧 自动阀 、升程限制器等组成。
32 2011-1-18 往复压缩机
3.3 气阀
自动阀的阀片在两边压差的作用下 两边压差的作用下开启，在弹簧作用力下关闭。阀 片与阀座或升程限制器之间的粘附力、阀片与导向块之间的摩擦力等， 也影响阀片的开启与关闭。
2.6 多级压缩的理由/优势 多级压缩的理由/
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 压力比下降，因而容积系数增加。 实际吸气量减少。采用多级压缩，压力比下降 压力比下降
22 2011-1-18 往复压缩机
2.6 多级压缩的理由/优势 多级压缩的理由/
4. 降低活塞力 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 降低活塞上所受的气体力，因此使运动机构重量减轻，机 积减少，故能降低活塞上所受的气体力 降低活塞上所受的气体力 器效率提高。
在膨胀和压缩过程中，因为气体与气缸壁之间存在热交换 气体与气缸壁之间存在热交换，使得压 气体与气缸壁之间存在热交换 缩过程指数与膨胀过程指数不断变化，并非常数。
11 2011-1-18 往复压缩机
2. 性能参数
往复式压缩机的性能参数主要包括：
排气压力 排气温度 排气量 功率和效率
12 2011-1-18 往复压缩机
13 2011-1-18 往复压缩机
2.2 排气温度
排气温度是指压缩机末级排出气体的温度，它应在末级气缸排出管 处测得。多级压缩机末级之前各级的排气温度称为该级的排气温度，在 相应级的排气接管处测得。
排气温度可以计算校核，T2＝T1(P2/P1)n-1/n 排气温度应进行监控： 排气温度应进行监控： 排气温度过高会造成润滑油润滑性能下降，轻质油挥发污染气体， 润滑油积碳堵塞阀槽，活塞环软化或加速磨损，非金属阀片融化等。
28 2011-1-18 往复压缩机
3.2 气缸
29 2011-1-18 往复压缩机
3.2 气缸
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，安装和修理方 通道截面大， 通道截面大 余隙容积小， 便。
课件提纲
1
工作原理 性能参数 结构 操作运行
2
3
4
1 2011-1-18 往复压缩机
前言
压缩机是输送气体并提高气体压力能的机器。在石油化工厂中，压 缩机主要压缩原料气、空气或中间过程的介质气体，以满足石油化工生 产工艺的需要。压缩机按其工作原理可分为速度型 容积型 速度型和容积型 速度型 容积型两种。 速度型压缩机靠气体在高速旋转的叶轮的作用下，得到巨大的动能 ，随后在扩压器中急剧降低，使气体的动能转变为势能 动能转变为势能，也就是压力能 。 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 容积缩小而 提高气体压力。 提高气体压力
5 2011-1-18 往复压缩机
1.1 理论工作循环
吸气—活塞自0点移至1点，吸气阀打开， 吸气 气体在P1压力下进入气缸。 压缩—活塞自1点移至2点，吸排气阀均关 压缩 闭，此过程为多变压缩过程，气缸内的气体压 力升至P2。 排气—活塞从2点移至3点，压力为P2的气 排气 体等压排出气缸。 过程0-1-2-3-0构成了压缩机的理论工作循 环，压缩机完成一个理论循环所消耗的功即为 所消耗的功即为 图中0 图中0-1-2-3-0所代表的面积。 所代表的面积
2.1 吸气/排气压力 吸气/
往复压缩机的吸气和排气压力分别指第一级吸入管道处和末级排出 接管处的气体压力，因为压缩机采用的是自动阀，气缸内的压力取决于 进、排气系统中的压力，即由“背压 背压”决定。所以吸、排气压力是可以 背压 改变的。
压缩机铭牌上的吸、排气压力是指额定值，实际上只要机器强度、 排气温度、电机功率和气阀工作许可，他们是可以在很大范围内变化的 。
2.6 多级压缩
所谓多级压缩是将气体的压缩过程分在若干级中进行，并在每级压 缩后将气体导入中间冷却器进行冷却。如图所示
Q 1st stage 2nd stage
3 bar 1 bar
8 bar 3 bar