马后炮培训微课堂-图文并茂一起看懂往复式压缩机

露，每个循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。
1.2.1 实际过程与理论过程的区别
由于 余隙容积的存在 ，实际工作循环由膨胀、吸气、压
缩、排气四个过程组成，而理论循环无膨胀过程。
实际吸、排气过程中存在 阻力损失 ，使实际气缸内吸气
强度灰铸铁（HT20-40）铸成一个整体，是支承气缸套、 曲轴连杆机构及其它所有零部件重量并保证各零部件之间 具有正确的相对位置的本体。
3.1 机体的作用
用来连接气缸和安装运动机构，并用作支承座。 承受机器本身的全部或部分重量。 作为传动机构的定位和导向部分。如曲轴支承在机体的
主轴承上，十字头以机体滑道导向。
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。
2.7 气量调节方式
Quantity
•
卸荷器调节
Compressor delivery pressure
•
旁通调节
•
余隙腔调节
M
•
变转速调节
3.6.4
3 结构
压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、
油泵、能量调节装置、润滑油系统、进出口缓冲罐/气液分 离器等部件组成。
3.1 机体
机体包括机身、机座、曲轴箱等部件。机体一般采用高
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。
承受压缩机工作时气体压力及转动部件的惯性力。 连接某些辅助部件，如润滑油系统、盘车系统、冷却系
统等。
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。
1.1 理论工作循环
吸气 —活塞自 0 点移至 1 点，吸气阀
打开，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的气体等压排出气缸。
过程0-1-2-3-0构成了压缩机的理论
3.3 气阀
自动阀的阀片在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。
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
3.3.环状阀
环状阀制造简单，工作可靠，可改变环数来适应各种气
量要求，因此得到广泛使用，适用于各种压力、转速的压 缩机。
环状阀的主要缺点是：阀片的各环彼此分开，在开闭运
行中很难达到步调一致，因而降低了气体的流通能力，增 加了额外的能量损失。阀片等运动元件质量较大，阀片与 导向块之间有摩擦力，环状阀经常采用柱形（或锥形）弹 簧等因素，决定了阀片在开闭运动中不容易做到及时、迅 速。由于阀片的缓冲作用较差，磨损严重。随着非金属耐 磨材料的发展，用加填充剂的聚四氟乙烯、 MC 尼龙、玻 璃钢等制造阀片，在一定程度上克服了之一弊病。
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。
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。
对于实际气体，若是在高压下测得的气体容积，则换算
时要考虑到气体可压缩性的影响。
2.4 供气量
往复压缩机排气量随压缩机的进口状态而变，它不反映
压缩机所排气体的物质数量。化工工艺中使用的压缩机， 由于工艺计算的需要，需将容积流量则算到标准状态 （1.013x105MPa，0℃）时的干气容积值，此值称为供 气量或者标准容积流量。
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 的压力和温度时的气体容积值，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0.1MPa ，温度 20℃）时的容积流量。
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。
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，由阀座、运动密封元 件（阀片或阀芯）、弹簧、升程限制器等组成。
2.1 吸气/排气压力
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”决定。所以吸、排气压力是可以改变的。
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。
往复式压缩机
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 原理可分为速度型和容积型两种。
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，也就是压力能。
工作循环，压缩机完成一个理论循环 所消耗的功即为图中 0-1-2-3-0所代 表的面积。
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 的过程。随着热膨胀的逐步增加压力升高，温度也升高， 功耗随之加大。所以，在理论上等温压缩循环的功耗最小。
3.3 气阀分类
常用的压缩机气阀按照阀片结构分为：
环状阀
网状阀。
3.3.环状阀
环状阀由阀座、阀片、弹簧、升程限制器、连接螺栓、
螺母等组成。
3.3.环状阀
环状阀使用的弹簧有环形弹簧、柱形（或锥形）弹簧。
阀片为圆环状薄片，一般是制成单环阀片。阀片的启、闭 运动是靠升程限制器上的导向块来导向的。为了防止气阀 在工作时松动，连接螺栓和螺母都采取了放松措施。
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
2.6 多级压缩的理由/优势
1. 可以节省压缩气体的指示功， 下图为两级压缩与单级压缩所耗功之比。当第一级压缩
达到压力P2后，将气体引入中间冷却器中冷却，使气体冷 却到原始温度T1.因此使排出的气体容积由 V2减至V2’， 然后进入第二级压缩到最终压力。这样，从图中可以看出， 实行两级压缩后，与一级压缩相比节省了图中绿色区域的 功。
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。
1.2 实际工作循环
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
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
V
2.6 多级压缩的理由/优势
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。
2.6 多级压缩的理由/优势
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，气缸实际吸气量减少。采用多级压缩，压力比下降， 因而容积系数增加。
2.6 多级压缩的理由/优势
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，活塞面积减少，故能降低活塞上所受的气体力 ，因此 使运动机构重量减轻，机器效率提高。
压力小于吸入管路内气压、实际气缸内排气压力高于排出 管路内气压；吸、排气过程中有压力波动、温度变化。
在膨胀和压缩过程中，因为 气体与气缸壁之间存在热交
换，使得压缩过程指数与膨胀过程指数不断变化，并非常 数。