活塞式空气压缩机

五、空压机的分类


1、 按额定排气压力 ①低压（0.2~1.0Mpa） ②中压（1~10MPa） ③高压（10~100Mpa） 2、 按排气量 ①微型（小于1m3/min） ②小型（1~10 m3/min） ③中型（10~100 m3/min） ④大型（大于100 m3/min）

六、空压机的排气量
2、 运行中管理要点


（1） 润滑情况 （2） 冷却情况 （3） 定时泄水 （4） 排气压力和温度 此外，应定时巡查是否有水、气、油的漏泄；各 气阀盖处温度是否正常；是否有异常噪音等。 3、检修保养注意事项 （1） 气阀的维护 是否漏泄，升程和弹簧的强弱、弹性是否合适 （2） 润滑油的选择和更换 （3） 冷却系统的清洗 （4） 运动部件间隙维护 （5） 防止着火与爆炸

6-3 活塞式空压机的管理


一、活塞式空压机的管理要点 1、 启动和停车 启动：（1）一般性检查 （2）检查曲轴箱油位 （3）供给冷却水 （4）全开通往储气瓶管路上的截止阀 （1） 非自动控制的压缩机，低压级设有卸载机构 的应手动卸载，并开启各级排气端泄放阀 （2） 启动压缩机，观察启动电流和听声音 （3） 一切正常后，非自动控制压缩机手动停止卸 载机构并由低至高关闭各级泄放阀 停车：非自动控制压缩机先手动卸载，同时由高至 低开启各级泄放阀，然后停车。
第七章 活塞式空气压缩机(Air Compression)


一、压缩空气的作用 1、 主柴油机的启动、换向和发电柴油机的启动； 2、 需要压缩空气的辅助机械设备（压力水柜、汽 笛、离心泵自吸装置等）和气动工具 3、 吹洗零部件、滤器等 二、空气瓶数目：两个以上 三、主空气瓶最大工作压力：3MP左右 四、空压机数目：2~3台微型、中压、水冷双级活 塞式空压机；一台柴油机驱动的微型空压机
三、故障分析



1、 排气量降低 使理论排气量降低：（1）转速不够；如皮带 打滑 漏泄：（2）阀片变形，磨损不均，或接触面 有污物； （3）阀座与阀孔结合面不严或忘记加垫圈； （4）阀弹簧未装或断裂，弹簧过弱以至关闭 过迟； （5） 气缸，活塞环磨损过大，以及活塞环卡 死、断裂或搭口转到一起； （6） 缸盖与缸体接触不严密
1 余隙容积的影响 用容积系数来衡量: 余隙容积越大容积系数越小. 2 吸,排气阻力的影响 用压力系数来衡量:一般后级比前级大. 3 吸气预热的影响 用温度系数来衡量,压力比增高温度系数减小. 4 漏泄的影响 用气密系数来衡量,漏泄越大,系数越小.
三 容积流量和输气系数
理论容积流量Vt与第一级的气缸工作容积,缸数,和转速 有关.实际容积流量Vs要比理论容积流量小.两者的比值 用输气系数λ= Vs /Vt
环阀结构简单,制造容易,通流面积大,便于顶开吸气阀 卸载;运动导向摩擦力大,且阀片为了保证足够的刚性 而较厚,质量较大,故转速不宜太高.多环阀片可以加大 流通面积,适用大流量,但会出现不同步的现象,影响工 作. 网状阀片是将几圈环状阀片以若干径向条连成一体 这样各环运动一致,导向摩擦力小,但结构复杂. 蝶状阀强度高,阻力小,流通面积小,质量较大.用于低 速小型空压机. 对气阀的要求:关闭严密,启闭及时,阻力小,易加工, 安装维修方便.撞击不要太大.





吸气阻力过大：（7）空气滤器脏堵或气阀通 道结碳过多 （8） 吸气阀弹簧过强 此外还有：（9）余隙容积过大 （10）气缸等冷却不良使吸气预热 损失过大 2、级间压力超过正常值或低于正常值 3、 排气温度过高 4、 不正常的敲击声
输气系数λ一般在0.65-0.80范围内.
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压力比增加λ减小
四 功率和效率
指示功率: 实际消耗的功率.功(实际循环包围的面积) 乘以转速. 理论功率:按照理论循环计算出的功率. 包括等温理论功率和绝热理论功率 理论功率与指示功率的比称为指示效率. 等温指示效率=等温理论功率与指示功率的比. 绝热指示效率= 绝热理论功率与指示功率的比. 等温指示效率<绝热指示效率 轴功率P:压缩机曲轴所得到的输入功率.说明书上或 名牌上标注的是轴功率.
2、 润滑

有飞溅润滑和压力润滑两种，本例采用飞溅润 滑。气缸上部缸壁靠一级吸入管上的油杯每分 钟滴入4~6滴油或通过连接管从曲轴箱中吸入 部分油雾来润滑
3、 冷却


有水冷和风冷两种，船用空压机多采用水冷。包 括以下几方面： （1） 级间冷却 （2） 气缸冷却 缸壁温度一般比冷却水温度高15~20℃，冷却水 温一般为30℃左右，以免湿空气在壁面结露而造 成水击 （3）后冷却 冷却至60℃左右即可，以减小排气比容，提高气 瓶储量，减轻气压降低程度，并使排气中的油和 水蒸汽冷凝而便于分离
轴功率大于指示功率,两者的比叫机械效率ηm ηm= Pi/P 等温效率ηT=PT/P 绝热效率ηs=PT/P
五、多级压缩
并列气缸式
级 差 活 塞 式
单级与二级空压机理论工作循环
12 2 1
2 2 2 1 2
2 2 1




当压力比较大时采用多级压缩和级间冷却的原 因： （1） 降低排气温度，改善润滑条件 一般固定式空压机排气温度不超过160℃，移 动式不超过180℃ （2） 提高输气系数 二级压缩时吸气容积由pa增长至oa （3） 节省压缩功 所节省压缩功为cbdec与opmno之差


（4）滑油冷却 油温保持在50℃左右，以保持滑油良好的润滑 性能，减轻油变质的速度 安全膜的作用：①管束漏气引起水腔压力过高 时破裂 ②水路堵塞时也可能破裂

4、 气液分离
气液分离器按工作原理分类： ①惯性式：利用液滴随气流运动时惯性较大 ②过滤式：利用液滴直径较大 ③吸附式：利用液体的粘性 本例采用惯性式

（4） 减轻活塞上的作用力
只有尺寸较小的高压级承受高压 船用空压机额定排出压力多在3MPa左右，一 般采用两级。 各级压力比的分配主要依据省功原则。因后级 冷却效果差，吸气温度高，相对余隙容积大， 所以后级压力比比前级小。


7-2 活塞式空压机的结构和自动控制


CZ60/30型空压机是一种船用二级空压机，其排 量为60m3/h，转速750rpm，一级额定排气压力 0.64MPa，二级为3 Mpa。 活塞采用级差式，低压级安全阀开启压力0.7 Mpa （比额定排出压力高15%），高压级安全阀开启压 力3.3 Mpa（比额定排出压力高10%）
1、 气阀


空压机使用最普遍的是环状阀，本例低压级采 用双环阀，高压级采用单环阀 气阀的工作寿命是决定空压机检修周期的主要 因素，而气阀阀片的升程对空压机的经济性和 寿命有重要影响。气阀升程多在2~4mm之间， 转速高及工作压力大则升程较小。本例低压级 吸排气阀片升程为3mm，高压级为2.1mm
一般指其在单位时间内所排送的相当于第一 级吸气口前吸气状态的空气体积。单位：m3/s、 m3/min、m3/h。有时换算成标准吸气状态（温 度20℃、压力1.013×105Pa、相对湿度0,冷却 水进口温度为15 ℃ ）计算. 公称排气量：在额定排气压力时的排气量
7-1活塞式空压机的工作原理
一、理论工作循环(假设无能量损失和容积损失) 假定：1、气缸无余隙容积(气体全部排出) 2、吸、排气过程无压力损失和压力脉动 3、吸气过程气体与缸壁无热交换 4、工作过程无气体漏泄 5、被压缩气体是理想气,压缩过程状态方程指数不变 可以得到理论循环在P-V图上的表示曲线.




5、卸载机构
启动期间必须卸载，以减小启动电流。常用卸 载方法： ①顶开吸气阀：使第一级吸气阀常开 ②排气泄放：开启中间冷却器和气液分离器后 泄放阀

二、活塞式空压机的自动控制

空压机的自动控制，主要包括：
1.自动起、停 （一台2.5MPa起动， 3.0MPa停车；另一台 2.4MPa起动，2.9MPa停车。） 2.自动卸载和泄放 3.冷却水自动控制 4.自动保护(电机过载保护,过电流保护,滑油低 压保护,排气高温保护) 5.自动供油

图中，4—1 等压 吸气过程 1—2是绝热压缩。 耗功最大 1— 2”是等温压 缩。耗功最小。 1— 2’是多变压缩 气缸冷却越好，压 缩过程越接近等温 过程，压缩机耗功 越省。2—3等压 排气过程 空压机的实际压缩 过程为多变压缩过 程。
二、实际工作循环

1、 影响实际循环的因素： （1） 余隙容积的影响 （2） 进排气阻力的影响 （3） 吸气预热的影响 （4） 漏泄的影响 由于以上损失的存在，使空压机排气量减小， 耗功增加，效率下降