往复式压缩机(1)

往
复
式
压
缩
机
简
介
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主要内容：
一． 二． 三． 四． 五．
NH机的选择 机组主要部件 流程介绍 常见故障及其处理 安装时的控制要点
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一、NH机的选择


合成气压缩机用于精制气的压缩，来自液氮洗工段的精制 气进入压缩机，被压至22 MPa(A)进入合成系统补气位 置，与反应分离氨后的未反应气体混合、换热后进入活塞 式循环机，提压后进入合成塔。 目前大中型企业都采用离心式压缩机，但由于离心式压缩 机存在一次性投入高，效率低、对压力的适应范围较窄， 调节余量小，易发生喘振、泄漏维修成本高、控制难度大 等问题，故在大项目建设中考虑采用活塞式压缩机和活塞 式循环机。

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2、主要零部件
活塞式压缩机的零部件很多，现对气缸、活塞、气阀、填料、 曲轴、连杆和十字头等部件分别作简要介绍。 (1)．气缸 气缸是活塞式压缩机零部件中最复杂的一个。它承受气体压 力；活塞在缸中作往复运动；气缸上要安装气阀和密封填料 并对气缸进行冷却。本机气缸为双作用式，采用上进下排的 结构形式。轴侧有填料室，与气缸做成一体。气阀布置在缸 体的径向。气缸体材料为HT300，内镶干式缸套。缸套采用 MTCrMoNi-450合金铸铁制成（铸铁中含有石墨是优良的固 体润滑剂），内表面经研磨加工，形成活塞运动的镜面。气 缸轴侧与中间接筒配接, 气缸采用循环水冷却。
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Leabharlann Baidu
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5、主要运行参数
5、1工艺参数有进出口温度、压力、排气量、 活塞力、轴功率。 5、2与活塞式压缩机有关的主要结构参数有： 活塞平均速度Cm ；压缩机主轴转速n；活塞 行程S；气缸直径；各级压缩比ε。
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5、主要运行参数
1）排气量：往复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 温度的气体容积量，常用单位有m3/Min。 2）额定排气压力 即压缩机铭牌上标注的排气压力。 往复式压缩机排气压力的高低不取决于机器本身，而是由 压缩机排气系统的压力决定。压缩机可以在排气压力内的 任何压力下工作。如果强度和排气温度允许，可以在超出 排气压力的状况下工作。
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4、工作原理
压缩机工作时，电动机通过联轴器带动曲轴旋 转，再通过曲柄连杆机构将曲轴的旋转运动变成十字 头的往复直线运动。十字头带动活塞杆，使活塞在气 缸内作往复运动。曲轴旋转一周，活塞在气缸内往复 一次，压缩机完成一次工作循环。一个工作循环有膨 胀、吸气、压缩、排气四个过程。电机带动曲轴不断 旋转，工作循环不断重复，从而不断吸人并压缩排出 气体。如果活塞一个面作为工作面完成工作循环而轴 侧通大气的称为单作用气缸。如果活塞两面均为工作 面，气缸盖侧与轴侧均为工作容积，这样的气缸称为 双作用气缸。
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轴颈直径mm ~80 80-170 180-269 270-359 360-449 450-550
最大磨损量mm 0.05 0.06 0.08 0.12 0.13 0.14
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曲臂偏差测量：
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曲轴直径mm 200 250 300 〉350
冷却系统：活塞式压缩机的冷却系统由冷却气体 的中间冷却器和后冷却器、气缸和填料的冷却水 套、油冷却器及其它附件组成。 气量调节系统：压缩机中气体流量通过一段排气 的近路阀门调节，压力的变化是生产过程中气量 供求关系的反映。所以压缩机中有各种调节机 构。当压力超过允许值时各级安全阀跳开排放， 确保安全。
曲臂偏差mm 0.02 0.03 0.05 0.06
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曲轴是压缩机的主要部件之一，传递压缩机的全部功率，其 主要作用是将电机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复运 动。曲轴受方向和大小均匀周期性变化很大的气体惯性力和 由此产生的交变弯曲、扭转应力及由此产生的疲劳、振动； 同时，曲轴颈还受到严重的摩擦磨损，故要求曲轴材料应具 有耐疲劳、耐磨损和抗振等性能。曲轴常用40号、45号优质 碳素钢， 42CrMo等锻件锻造。其磨损主要是在日常运行中 轴瓦的损坏导致轴颈磨损；轴颈与曲柄连接处是最严重的应 力集中点，最容易发生疲劳断裂。本机的曲轴为整体式，坯 料用45钢锻制。轴的外伸端(驱动端)装有驱动电机或者通过 刚性联轴节与电机直联。主轴承上设计有定位凸台来控制主 轴的轴向串量。主轴不钻润滑油孔以增加曲轴的强度。
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1、本次使用的压缩机及其循环机型 号：
NH压缩机：4m80-22.8/49.7-220 标准流量59075Nm3/h 入 口压力5.07MPaA 出口压力18.1MPpaA 两级缸径 ￠300/245 曲轴直径360 十字头直径600 十字头销直径 200 活塞杆直径130 曲轴转速300r/Min 活塞行程 350mm NH循环机：2D40-23/200-220 标准流量197040Nm3/h 入口 压力16.1MPaA 出口压力18.1MPpaA 缸径￠295 曲轴直 径280 十字头直径450 十字头销直径145 活塞杆直径 100 全部由上海电气设计并制造
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(6).十字头 十字头由十字头体、滑板、十字头销等组成。是将曲轴的圆周运动转 化为直线运动的中间载体。十字头部件 十字头部件为整体式结构，由十字头体、十字头销、防松齿块等组成。十 字头用铸钢制造，滑履外圆铸有巴氏合金层。在十字头销、十字头磨擦 表面上均设有油孔和油槽，以通油润滑滑道工作面。十字头滑履间隙调 整垫片应该调节非工作面的调整垫片。十字头销的安装。“柱销”主要控 制好安装挡板的紧固螺栓的防松和防螺栓断裂措施。锥销在控制上述措 施外还应在安装研磨时注意销与十字头内孔的接触情况，接触面＜70% 的应进行细致研磨，必须保证接触面积。2007年上18.30前在飞行集团 学习，该公司曾经出现一台4M50高压机十字头销飞出事故，导致整个机 身损坏。 十字头与活塞杆采用螺纹连接。在调整好止点间隙后，应拧紧活塞杆螺 母，活塞杆螺母上制有一圈轮齿，活塞杆螺母拧紧后应用防松齿块压住 防松。十字头两侧的圆孔内压有铜衬，铜衬与十字头为过盈配合。十字 头销用20Cr钢制造，表面经渗碳淬火处理，有很好的耐磨性。
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(5).连杆 连杆是连接曲轴和十字头的部件，包括连杆 体、大头和小头三部分。连杆大头与曲拐销配 合，连杆小头与十字头销相配合，连杆螺栓是 连杆组件中最重要的零件。它承受活塞力的作 用和数倍于此预紧力作用。连杆本体内钻有贯 穿连杆本体的油孔。从曲轴送来的压力润滑油 一部分用于润滑十字头滑履和连杆的大、小头 瓦， 另一部分用于冷却活塞杆。大头瓦为薄 壁瓦，装配方法和要求与主轴承基本相同。轴 瓦与轴颈的间隙宜为轴颈的0.8-1.2/1000D. 连杆小头孔内有一铜制衬套，衬套与连杆体为 过盈配合，压入后不允许有松动现象。安装时 内孔最好先修刮一下，使其与十字头销有一定 的间隙，该间隙保持在0.5-0.8/1000D之间较 为适宜, 如经长期运转磨损或产生异常响声 时，应及时更换。 连杆螺栓使用注意事项：（1）、连续使用时 间在25000000/n(转速)小时；（2）连杆螺栓 伸长量超过原始尺寸的1/1000.（3）连续拆卸 检修次数〈3次年。
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2、压缩机型号释义：
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3、活塞式压缩机分类方式：
按排气压力分（Mpa ）：
类型 排气压力MPa


超高压 ≥100
高压 10--100
中压 1--10
低压 0.3--1
按排气量分（m3/min ）：
类型 排气量 （m3/min） 大型 ≥60 中型 10--60 小型 1--10 微型 ≤1
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5、主要运行参数
5）活塞力 往复式压缩机运行中，活塞受到的力有：气体力、惯性 力、摩擦力等。由于活塞在止点处所受到的气体力最大， 因此将此时的的气体力称为活塞力。并按公称活塞力的大 小来制定往复式压缩机的系列。 6）功率 往复式压缩机的绝热功率为各级绝热功率的总和，然后确 定轴功率，选择驱动电机的功率。 7）活塞速度：（m/s）是压缩机的重要结构参数之一，它直 接反映往复运动件的高速性，活塞平均速度表达式为 UP=Sn/30式中S---活塞行程m，n---压缩机转速r/min。
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第二节：压缩机主要组成
1．基本组成

活塞式压缩机的结构型式虽然繁多，但其主要 组成部分基本相同。它包括两大部分：主机和 辅机。主机包括机身、中体、传动部件、气缸 组件、气阀、密封组件以及驱动机。辅机包括 润滑系统、冷却系统、缓冲、分离以及气路系 统等。
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按压缩级数分：单级、双级、多级 按气缸容积的利用方式分： 单作用、双作用、级差式 按气缸在空间的布置分： 立式--Z、卧式--P、对称平衡型—H、M、D、 对置式--DZ、角式度--L、W、V、X型 按冷却方式分：风冷式、水冷式 按安装方式分：固定式、移动式
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(4).曲轴
曲柄
A
曲拐销
A
主轴颈
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（4）1、主轴颈：主轴颈装在主轴承中，它是曲轴支承 在机体轴承座上的支点，每个曲轴至少有两个主轴颈。 （4）2、曲柄销：曲柄销装在连杆大头轴承中，由它带 动连杆大头旋转，为曲轴和连杆的连接部分。 （4）3、曲柄：又叫曲臂，它是连接曲柄销与主轴颈或 连接两个相邻曲柄销的部分，曲臂偏差量是衡量压缩机 安装同心度的一个很关键指标。 （4）4、轴身：除以上部分的部分。 下表是曲轴的磨损量、曲臂偏差指标
传动机构：传动机构是将电动机传来的动力传给活塞， 并将电动机的旋转运动变为往复运动，主要零部件有曲 轴、连杆、十字头等。 工作部件：工作部件是形成工作腔以吸、排气体，给气 体传递能量的部件，包括气缸组件、吸排气阀组件、活 塞组件及填料组件 机体：机体是一个支持部件，由它来支撑曲轴、十字头 和气缸，使压缩机成为一个整体。
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(7).活塞组件 （7）1活塞杆：作用是连接活塞和十字头，传递 作用于活塞上的力并带动活塞运动。与活塞的连 接方式通常有螺纹连接、凸肩和卡箍连接、锥面 连接，活塞杆和十字头连接方式有螺纹、法兰连 接等。由于活塞杆承受交变载荷，应尽可能减少 应力集中影响，连接螺纹采用细牙螺纹或尽量不 使用螺纹连接。


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润滑系统： 机器中相对运动的零部件及其传动机构都需 要润滑，如曲轴的主轴颈与轴承、曲柄销与连杆 大头瓦、十字头销与连杆小头瓦、十字头滑板与 十字头滑道之间等部位。润滑用油一般用轴头齿 轮泵或单独的齿轮泵由机体油箱通过一定的油路 送往各润滑部位。
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(2)．活塞 常见的有筒形活塞、盘(鼓)形活塞和级差活 塞。中间活塞环主要起密封作用，还兼有布油润 滑作用。 (3)．填料函 气缸与活塞杆之间的间隙用填料密封。高压压缩 机一般采用高压段一般使用节流环（保护）、阻 流环和密封环共同密封；径向间隙一般按照由内 向外逐渐减小的装配原则，同时必须保证良好的 润滑与冷却，特别是大杆径（＞ 100mm），更 应注意良好的润滑与冷却
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5、主要运行参数
3）排气温度 考虑到积炭和安全运行的要求，需要对往复式压缩机的排气温度有 所限制。温度太高会降低润滑油粘度，使润滑和密封性能下降；使滑 油分解，在缸内及气阀上形成结碳，加剧磨损当温度超过滑油闪点 时，会有爆炸危险。规定固定式压缩机排气温度不超过160℃，移动 式压缩机不超过180℃。排气温度是一个很重要的指标。有时甚至因 为排气温度的限制，必须采用较多的级数，或者用进气冷却等措施来 降低排气温度 4）容积系数 （1）被压缩的气体中含有水份，压缩过程中可能凝结为水，水不可 压缩（2）轴、活塞杆等金属部件在压缩过程中受热膨胀（3）余隙的 存在以及残留在余隙容积中气体膨胀作用能使气阀开关比较平稳 （4）压缩机上装有活门室，在进出口活门的通路上必须留有余隙， 以缓和气体对活门的冲击作用。 余隙容积为：气缸工作部分容积的3%-5%；高压缸约为5%-12%左 右。