活塞式空壓機(jī)

1、海油服股行字201316號(hào)附件2：活塞式空壓機(jī)的運(yùn)行操作與維護(hù)保養(yǎng)活塞式空壓機(jī)的工作原理活塞式空壓機(jī)常見(jiàn)故障及解決方法活塞式空壓機(jī)的工作原理21. 理論工作循環(huán) 活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理與往復(fù)泵頗為相似，但也有某些差別。首先了解單級(jí)活塞式壓縮機(jī)的理想工作循環(huán)。假定：（1）氣缸沒(méi)有余隙容積，即活塞到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)氣體完全被排出氣缸；（2）吸、排氣過(guò)程沒(méi)有壓力損失和壓力脈動(dòng)；（3）工作過(guò)程沒(méi)有氣體泄漏；（4）氣體與缸壁無(wú)熱量交換。如圖4.5-1壓縮機(jī)理論工作循環(huán)，氣缸內(nèi)壓力P為縱坐標(biāo)，氣缸內(nèi)容積V橫坐標(biāo)?；钊娇諌簷C(jī)的工作原理3 當(dāng)活塞從上死點(diǎn)（活塞離開(kāi)曲軸中心線的最大距離）向下死點(diǎn)（活塞離開(kāi)曲軸

2、中心線的最近距離）移動(dòng)時(shí)，壓縮機(jī)處于吸氣過(guò)程，吸氣閥K1打開(kāi)，排氣閥K2關(guān)閉，根據(jù)假設(shè)氣缸內(nèi)壓力始終與吸氣管中壓力Ps（吸入壓力）相等。最大吸氣容積（進(jìn)氣為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即是每循環(huán)的理論排量）就是氣缸工作容積Vp-活塞在一個(gè)行程中所掃過(guò)的容積。在P-V圖中吸氣過(guò)程如圖4.5-1所示。當(dāng)活塞從下死點(diǎn)回行時(shí)，吸氣閥K1關(guān)閉，氣體在氣缸內(nèi)被壓縮。當(dāng)壓力升高到排出管中壓力Pd（排出壓力）時(shí)，排氣閥K2打開(kāi)，壓縮過(guò)程結(jié)束，這時(shí)缸內(nèi)氣體體積被壓縮至V2。在P-V圖上，壓縮過(guò)程由1-2表示。排出閥開(kāi)啟后，缸內(nèi)壓力保持Pd不變，直到活塞行至上死點(diǎn)，氣體全部被擠出，排氣過(guò)程結(jié)束。在P-V圖上，排氣過(guò)程由2-3表示

3、。活塞式空壓機(jī)的工作原理4 壓縮過(guò)程線1-2是按氣體與缸壁不存在任何熱交換的絕熱過(guò)程，如果壓縮過(guò)程冷卻極其良好，缸內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則壓力的升高要平緩很多，等溫壓縮線1-2”表示。通常缸壁有一定程度的冷卻，氣體壓縮終點(diǎn)2的溫度介于等溫壓縮和絕熱壓縮之間，1-2是多變壓縮過(guò)程。 P-V圖上循環(huán)過(guò)程線4123所包圍的面積，代表每一循環(huán)耗功的大小，說(shuō)明氣缸冷卻越好，壓縮過(guò)程越接近等溫過(guò)程，壓縮機(jī)耗功越少?；钊娇諌簷C(jī)的工作原理52. 實(shí)際工作循環(huán)其實(shí)前面的四點(diǎn)假設(shè)是不成立的，活塞式壓縮機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)在P-V圖上如圖46所示，造成實(shí)際過(guò)程不同于理論過(guò)程的各種因素如下：1）余隙容積的影響為了防止

4、活塞與缸蓋發(fā)生碰撞或發(fā)生液擊，活塞到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)必須與缸蓋保留一定的間隙（余隙），氣閥通氣缸的通道也有一定的容積?；钊谏纤傈c(diǎn)時(shí)缸內(nèi)留有的全部容積為余隙容積，用Vc表示。 當(dāng)排氣行程結(jié)束，活塞從上死點(diǎn)回行時(shí)，殘存在余隙容積中的壓力較高的氣體開(kāi)始膨脹，只有當(dāng)活塞回行至某一位置，缸內(nèi)壓力降至低于吸入管中的壓力Ps一定壓力植時(shí)（因?yàn)槲鼩忾y開(kāi)啟有阻力），氣體才頂開(kāi)吸氣閥進(jìn)入氣缸內(nèi)。這一膨脹過(guò)程在P-V圖上由3-4表示。由于余隙容積的存在，壓縮機(jī)的實(shí)際吸氣容積比氣缸工作容積Vp小，壓縮機(jī)每轉(zhuǎn)減少的排氣量是按氣體進(jìn)口狀態(tài)計(jì)算的，如圖46中的V表示。圖圖46活塞式空壓機(jī)的工作原理6余隙容積VC使壓縮機(jī)流量減少

5、的程度用容積系數(shù)v來(lái)衡量； v=V/ Vp=（Vp-V）/ Vp余隙容積一般低壓級(jí)為0.070.12，中壓級(jí)為0.090.14，高壓級(jí)為0.110.16，容積系數(shù)v0.650.9。余隙容積大致可用余隙高度（活塞上止點(diǎn)時(shí)與缸蓋間的距離）來(lái)衡量，一般為0.42.5mm。在使用中，如果連桿兩端軸承過(guò)度磨損，使用了較厚的缸蓋墊片等，余隙高度有可能增大而使容積系數(shù)v降低。檢修時(shí)要按照說(shuō)明書(shū)要求用壓鉛法測(cè)量余隙高度?；钊娇諌簷C(jī)的工作原理72）進(jìn)、排氣阻力的影響在吸氣過(guò)程中，由于吸氣閥和吸氣通道的流動(dòng)阻力，缸內(nèi)壓力要比吸入管中的壓力Ps低。在吸入行程結(jié)束時(shí)，缸內(nèi)壓力是P1，活塞回行必須走過(guò)一段行程后，缸內(nèi)

6、壓力才能升高到吸入壓力Ps，這相當(dāng)于每轉(zhuǎn)排量又減少了圖中所示V部分，吸氣過(guò)程的壓力損失使壓縮機(jī)流量減少的程度可用壓力系數(shù)p來(lái)衡量：p =V/ V=（V-V）/ V在排氣行程中，缸內(nèi)壓力也要比排出管壓力Pd略高。這樣由于吸、排氣阻力的影響，壓縮機(jī)每轉(zhuǎn)消耗功將增加（如圖.2-2中陰影部分所示）而流量則減少?；钊娇諌簷C(jī)的工作原理83）吸氣預(yù)熱的影響壓縮機(jī)工作一段時(shí)間后氣閥、缸體及活塞溫度升高，氣體吸入過(guò)程中被加熱，比容增大，使實(shí)際容積流量進(jìn)一步減少，這部分損失是預(yù)熱損失。預(yù)熱損失在示功圖上看不出來(lái)，它使壓縮機(jī)容積流量減少的程度可用溫度系數(shù)t來(lái)衡量。一般t0.900.95，隨壓力比的增高而減小。4）

7、泄漏的影響 泄漏損失是因吸入排氣閥、活塞環(huán)等密封不嚴(yán)而造成的容積流量損失，它可用氣密系數(shù)l來(lái)衡量，t一般為0.90.98。泄漏也會(huì)造成功率損失。活塞式空壓機(jī)的工作原理93. 容積流量和輸氣系數(shù) 活塞式空壓機(jī)的理論容積流量是由第一級(jí)的氣缸工作容積、缸數(shù)和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的，即：Vt=D2Szn/240 m2/s式中；D、S、n、z為第一級(jí)氣缸直徑（m）、活塞行程（m）、轉(zhuǎn)速(r/min)、缸數(shù)。 由于余隙容積、吸氣阻力、吸氣預(yù)熱和泄漏的影響，壓縮機(jī)實(shí)際容積流量Vs比理論容積流量Vt要小，兩者的比值用輸氣系數(shù)來(lái)表示，即：Vs/Vtvptl輸氣系數(shù)一般在0.650.80范圍內(nèi)。 在實(shí)際管理管理工作中，為維護(hù)

8、輸氣系數(shù)不致降低，最重要的是減少氣閥、活塞環(huán)等引起的漏泄損失；其次是及時(shí)清洗吸氣濾器，減少吸氣阻力損失；此外要保持氣缸冷卻良好。必要時(shí)可以壓鉛絲檢查余隙高度是否合乎設(shè)計(jì)要求?；钊娇諌簷C(jī)的工作原理104. 功率和效率 壓縮機(jī)用于壓送氣體的功率稱為指示功率，用Pi表示。實(shí)際工作循環(huán)的每一循環(huán)所用的指示功，乘以轉(zhuǎn)速即可求出指示功率。 按壓縮機(jī)理論循環(huán)計(jì)算所需功率稱為理論功率。理論功率小于指示功率，它與指示功率之比稱為指示效率，用i表示。理論功率可以按等溫理論循環(huán)或絕熱理論循環(huán)計(jì)算，分別稱為等溫理論功率（PT）和絕熱理論功率(PS)。相應(yīng)求出的指示效率稱為等溫指示效率(iT)和絕熱指示效率(is)。

9、iT = PT/Pi is= PS / Pi指示功率反映了實(shí)際氣體在工作過(guò)程中由于吸、排氣阻力及氣體的摩擦、旋渦等流動(dòng)損失造成的能量損失的大小.其中等溫指示效率除反映上述損失外，還反映冷卻達(dá)不到等溫壓縮的能量損失，故比絕熱指示效率更低?；钊娇諌簷C(jī)的工作原理11 壓縮機(jī)曲軸所得到的輸入功率稱為軸功率，用P表示?？諌簷C(jī)銘牌上標(biāo)注的或說(shuō)明書(shū)給出的都是軸功率。由于壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件磨損及附屬設(shè)備（潤(rùn)滑油泵、冷卻風(fēng)機(jī)等）要消耗功率，軸功率大于指示功率，二者之比稱為機(jī)械效率，用m表示，即；mPi /P 一般壓縮機(jī)的機(jī)械效率m，微型機(jī)0.820.90、小型機(jī)0.850.92、大、中型機(jī)0.900.96 壓縮機(jī)

10、總效率為理論功率與軸功率之比。由于等溫利率論功率PT和絕熱理論功率PS不同，有等溫效率（用T表示）和絕熱效率（S）之分。T =PT/P=iTm S=PS/P=ism 一般壓縮機(jī)T為0.600.75（小型）、0.700.80（中型）、0.800.85（大型）。 一般水冷空壓機(jī)常以T為評(píng)價(jià)指標(biāo)，風(fēng)冷空壓機(jī)常以S為評(píng)價(jià)指標(biāo)?；钊娇諌簷C(jī)的工作原理125. 多級(jí)壓縮活塞式空壓機(jī)排出壓力較高時(shí)都采用多級(jí)壓縮和中間冷卻。船用有風(fēng)冷和水冷兩種形 式。兩級(jí)壓縮按氣缸布置分并列氣缸式與級(jí)差活塞式兩類。并列活塞式的一級(jí)缸與二級(jí)缸并列布置，由雙拐曲軸帶動(dòng)；級(jí)差活塞式由直徑較大的活塞上部與氣缸和缸蓋間形成低壓級(jí)工作空

11、間；直徑較小的活塞下部與氣缸之間的環(huán)形空間為高壓級(jí)工作空間。外界空氣經(jīng)濾器A由低壓級(jí)吸入，壓縮后經(jīng)中間冷卻器E進(jìn)入高壓級(jí)，排出后通過(guò)后冷器H進(jìn)入氣瓶。活塞式空壓機(jī)的工作原理13采用多級(jí)壓縮與中間冷卻的好處是：（1）降低排氣溫度，改善潤(rùn)滑條件；（2）提高輸氣系數(shù)；（3）節(jié)省壓縮耗功；（4）減輕主要部件的受力。活塞式空壓機(jī)的工作原理146. 活塞式空壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)與往復(fù)泵有許多相似的地方，但由于排送的工作介質(zhì)是空氣，因而結(jié)構(gòu)上也有其特點(diǎn)。鉆井平臺(tái)使用的活塞式空氣壓縮機(jī)有一級(jí)壓縮、二級(jí)壓縮和三級(jí)壓縮。一級(jí)壓縮、二級(jí)壓縮和三級(jí)壓縮分別應(yīng)用在低壓空氣系統(tǒng)、中壓空氣系統(tǒng)和高壓空氣系統(tǒng)中

12、。現(xiàn)結(jié)合CZ60/30型空壓機(jī)（右圖4-8）予以說(shuō)明。圖4-8活塞式空壓機(jī)的工作原理15 曲軸13只有一個(gè)曲軸，輸入端裝有聯(lián)軸器的飛輪，電動(dòng)機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，鋁合金鑄造的活塞6為級(jí)差式，上下兩段直徑不同（上大下?。?；氣缸8直徑相應(yīng)也不相同。活塞頂部以上為一級(jí)工作空間，活塞過(guò)渡錐面以下的環(huán)形空間為二級(jí)工作空間?；钊隙魏拖露畏謩e有6道氣環(huán)和1道油環(huán)。一級(jí)吸氣閥4和排氣閥7安裝在氣缸蓋5上，升程為3mm，安全閥10安裝在第二級(jí)入口處，開(kāi)啟壓力0.7MPa，（一般比額定排壓約高15%）；二級(jí)的吸氣閥9和排氣閥17裝在氣缸中部的閥室內(nèi)，升程2.1mm，安全閥16裝在排氣閥室出口處，開(kāi)啟壓力

13、3.3 MPa（一般比額定排壓約高10%）。氣缸8與曲軸箱之間的墊片厚度影響二級(jí)工作空間的余隙容積，氣缸與氣缸蓋間的墊片厚度影響第一級(jí)工作空間的余隙容積，活塞在上死點(diǎn)時(shí)與氣缸蓋間隙應(yīng)保持在0.5-1.0 mm?；钊娇諌簷C(jī)的工作原理167. 空壓機(jī)結(jié)構(gòu)的其他特點(diǎn)：氣閥：氣閥使壓縮機(jī)中最重要的易損件，其工作好壞直接影響壓縮機(jī)的容積流量和效率。對(duì)氣閥的要求是：關(guān)閉嚴(yán)密、啟閥及時(shí)、阻力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工及安裝維修方便，對(duì)氣閥通道形成的余隙容積要小。安全閥：為防止空壓機(jī)排氣壓力超過(guò)允許值發(fā)生機(jī)械事故，一般空壓機(jī)各級(jí)均設(shè)通大氣的安全閥?？諌簷C(jī)的安全閥應(yīng)動(dòng)作靈活、可靠。國(guó)標(biāo)規(guī)定，當(dāng)排氣截止閥關(guān)閉后，空

14、壓機(jī)的排氣壓力升至額定排氣壓力的110時(shí)，最后級(jí)安全閥開(kāi)啟則排氣壓力不再上升；級(jí)間安全閥的跳起壓力不應(yīng)超過(guò)該級(jí)額定排氣壓力的120。潤(rùn)滑設(shè)備：空壓機(jī)的潤(rùn)滑目的在于減小相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的摩擦，帶走部分摩擦熱量，增加氣缸壁和活塞環(huán)間的氣密性。主要潤(rùn)滑部位包括：主軸承、連桿大、小端軸承及活塞與氣缸壁之間。潤(rùn)滑形式有飛濺潤(rùn)滑和壓力潤(rùn)滑。曲軸箱油位控制在油尺兩刻度中間。油位過(guò)低，濺油量不足；油位過(guò)高，活塞式空壓機(jī)的工作原理17則濺油量過(guò)大，耗油、耗功。過(guò)多的潤(rùn)滑油竄入氣缸會(huì)產(chǎn)生結(jié)炭，使氣閥、活塞環(huán)漏氣，排氣攜油過(guò)多還會(huì)使氣道中積炭過(guò)多。冷卻系統(tǒng)：冷卻對(duì)空壓機(jī)十分重要?？諌簷C(jī)的冷卻系統(tǒng)主要包括：（1）級(jí)間冷卻

15、級(jí)間冷卻效果越好，降低排氣溫度和減少功耗的效果越顯著；（2）后冷缺最后一級(jí)排氣流經(jīng)后冷卻器是為了減小最后排氣的比容，提高氣瓶?jī)?chǔ)氣量，減輕氣壓降低程度，并使排氣中的油和水蒸汽冷凝而便于分離；（3）氣缸冷卻空壓機(jī)工作溫度較高，氣缸和缸蓋都需要冷卻，以利于減少壓縮功，降低排氣溫度及避免潤(rùn)滑油溫度過(guò)高。過(guò)渡冷卻會(huì)使缸壁溫度過(guò)低，濕空氣會(huì)在缸壁結(jié)霜，還可能造成水擊；（4）潤(rùn)滑油冷卻使?jié)櫥捅３至己玫牡臐?rùn)滑和氣密作用，還有助于帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，并能減緩油氧化變質(zhì)的速度。液氣分離器：液氣分離器的作用主要是分離出空壓機(jī)排氣中細(xì)小的油滴和空氣被壓縮冷凝后析出的水分?；钊娇諌簷C(jī)的工作原理188. 空壓機(jī)自動(dòng)控

16、制應(yīng)滿足一下基本要求：自動(dòng)啟動(dòng)和停機(jī)通常由安裝在氣瓶上的壓力繼電器控制。每臺(tái)空壓機(jī)各由一個(gè)壓力繼電器控制，其接通和切斷值都相差一定值，根據(jù)說(shuō)明書(shū)和生產(chǎn)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。自動(dòng)卸荷和泄放啟動(dòng)時(shí)常用卸載電磁閥控制壓縮機(jī)空氣使第一級(jí)吸氣閥常開(kāi)，或?qū)⒏骷?jí)冷卻器的泄放電磁閥打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)卸載啟動(dòng)，減輕啟動(dòng)負(fù)荷的沖擊。自動(dòng)保護(hù)和報(bào)警通常設(shè)有下列自動(dòng)保護(hù)，其中有的有顯示故障的報(bào)警指示燈：（1）電機(jī)過(guò)載保護(hù)。常用熱機(jī)電器實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還兼有電源缺相保護(hù)作用；（2）過(guò)電流保護(hù)。常用空氣開(kāi)關(guān)或過(guò)電流繼電器實(shí)現(xiàn)；（3）潤(rùn)滑油低壓保護(hù)。壓力潤(rùn)滑的壓風(fēng)機(jī)當(dāng)潤(rùn)滑油壓力低于調(diào)定值時(shí)，油壓繼電器即斷電停機(jī)；（4）排氣高溫保護(hù)。空壓機(jī)在后冷

17、器排出口必須安裝溫度檢測(cè)裝置，超過(guò)額定溫度設(shè)定值時(shí)，溫度計(jì)電器動(dòng)作使壓縮機(jī)停機(jī)?；钊娇諌簷C(jī)的運(yùn)行操作與維護(hù)保養(yǎng)191.啟動(dòng)：1)一般性檢查：底座及機(jī)體本身螺栓應(yīng)無(wú)松動(dòng)，無(wú)妨礙物影響運(yùn)轉(zhuǎn)，儀表和裝置正常，手動(dòng)盤車12圈，證實(shí)內(nèi)部無(wú)異常。2)檢查曲軸箱油位：油位應(yīng)保持在油尺規(guī)定的范圍內(nèi)。3)供給冷卻水：打開(kāi)冷卻水系統(tǒng)各閥門，并打開(kāi)冷卻水腔放氣旋塞，直至有整股水流出。4)全開(kāi)通往氣瓶的各個(gè)截止閥。5）打開(kāi)低壓級(jí)手動(dòng)卸載閥或各級(jí)排氣端泄放閥。6）按動(dòng)啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)壓縮機(jī)：注意轉(zhuǎn)向、啟動(dòng)電流與聲音，如電流過(guò)大或聲音異常，立即停機(jī)檢查?；钊娇諌簷C(jī)的運(yùn)行操作與維護(hù)保養(yǎng)202運(yùn)行：運(yùn)行中應(yīng)注意檢查一下幾個(gè)方

18、面：潤(rùn)滑情況：潤(rùn)滑的好壞關(guān)系到設(shè)備能否安全正常運(yùn)行。曲軸箱油位應(yīng)在油尺兩刻度線之間，油杯潤(rùn)滑油位不應(yīng)低于1/3。經(jīng)常檢查潤(rùn)滑油的質(zhì)量，潤(rùn)滑油變白進(jìn)水乳化，變黑或有炭塊油溫太高，潤(rùn)滑油出現(xiàn)上述現(xiàn)象后要更換潤(rùn)滑油，并查找其原因修復(fù)。冷卻情況：水冷卻空壓機(jī)啟動(dòng)前要先打開(kāi)冷卻水。如發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)工作中斷水，必須立即停機(jī)，讓其自然冷卻，切忌在氣缸很熱時(shí)通入冷卻水，以免“炸缸”。排氣和級(jí)間壓力表讀書(shū)：排氣壓力不得超過(guò)額定值。在使用中若發(fā)現(xiàn)排氣管與泄放管油漏泄，或者發(fā)現(xiàn)裝置有異常噪聲或振動(dòng)，應(yīng)立即停機(jī)查明原因并予以修復(fù)。活塞式空壓機(jī)的運(yùn)行操作與維護(hù)保養(yǎng)213保養(yǎng)1）氣閥的維護(hù)氣閥的維護(hù)主要時(shí)注意閥與座的氣密是否

19、良好，以及閥的升程大小和彈簧的強(qiáng)弱。氣閥漏泄的征兆：該閥溫度顯著升高，閥蓋發(fā)熱；級(jí)間氣壓偏高，閥蓋發(fā)熱；該缸排氣溫度升高；容積流量降低。2）檢修時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題（1）氣閥組裝好后用煤油試漏，一般滴油不超過(guò)20滴/分鐘（2）吸排閥彈簧不要裝錯(cuò)或漏裝。（3）氣閥固定螺絲帽開(kāi)口銷不能太細(xì)，更不能漏裝。（4）檢查閥片的升程高度，應(yīng)符合說(shuō)明書(shū)要求?；钊娇諌簷C(jī)的運(yùn)行操作與維護(hù)保養(yǎng)223）潤(rùn)滑油的選擇和更換空壓機(jī)潤(rùn)滑油必須選擇說(shuō)明書(shū)推薦和要求的潤(rùn)滑油，不得擅自更換潤(rùn)滑油的型號(hào)。潤(rùn)滑油的更換周期根據(jù)說(shuō)明書(shū)要求和實(shí)際使用情況進(jìn)行更換。4）運(yùn)動(dòng)部件間隙維護(hù)壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)和磨損部件中的檢修要點(diǎn)主要是注意各個(gè)配合間隙（活塞環(huán)間隙、主軸承和連桿軸承間隙、活塞與缸套間隙、氣缸余隙間隙），定期檢修中需要測(cè)量氣缸、活塞銷、曲軸銷、曲軸頸圓度、圓柱度及磨損情況，當(dāng)超過(guò)允許值應(yīng)修理或更新?；钊娇諌簷C(jī)的運(yùn)行操作與維護(hù)保養(yǎng)235）防火與防爆壓縮機(jī)著火的原因是油在高溫下分解成的積炭沉淀物發(fā)生自然。油滲入積炭、鐵銹就會(huì)滯留在排氣管道中。若排氣溫度高到一定程度，帶油的積炭和鐵銹就可能發(fā)生自然。自然加劇了油的蒸發(fā)，空氣中油的濃度達(dá)到一定程度就可能爆炸。防止著火與爆炸的措施有：1）選用抗氧化安定性，粘度和閃點(diǎn)適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油。2）防止排氣溫度高，壓縮機(jī)必須保證工