隔膜壓縮機（課堂PPT）

1、1貴州航天烏江機電設(shè)備有限責任公司隔膜壓縮機姓名：楊 曉 祥專業(yè)：化工過程機械2目錄：一、隔膜壓縮機簡介二、隔膜壓縮機工作結(jié)構(gòu)分析三、隔膜壓縮機工作原理四、隔膜壓縮機選型比較五、隔膜壓縮機常見故障分析及處理方法六、隔膜壓縮機的操作注意事項及維護3一、隔膜壓縮機簡介 隔膜壓縮機屬于一種特殊結(jié)構(gòu)的容積式壓縮機，它是依靠中間膜片的變形來改變氣腔容積而實現(xiàn)對氣體的壓縮而得名的，同時隔膜壓縮機由其驅(qū)動方式而言又屬于往復(fù)式壓縮機。 隔膜式壓縮機因其特殊的結(jié)構(gòu)，氣缸不需要潤滑，密封性能非常好，壓縮介質(zhì)不與任何潤滑劑接觸，因此可以壓縮純度極高的氣體，一般能夠達到99.999的純度，比較適用于壓縮、輸送各類珍貴

2、的稀有氣體。另外，對于腐蝕性強，有放射性、有毒、易爆的氣體，也特別適宜采用隔膜式壓縮機。隔膜式壓縮機氣缸散熱良好，可采用較高的壓縮比，因而它的壓力范圍較廣，排氣壓力最高可達300MPa。4隔膜壓縮機的特點隔膜壓縮機主要有以下優(yōu)勢和特點：1)整機結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，運行平穩(wěn)可靠、振動小、噪音低、便于操作維護。2)缸體部件采用無配油盤的結(jié)構(gòu)，降低了裝配工藝難度;減少了密封面;壓縮介質(zhì)泄漏時報警，提高了整機的可靠性。3)新型的膜腔曲線提高了壓縮機的容積效率，并且提高了易損件膜片、氣閥的壽命。4)內(nèi)置式的油泵泵站，為壓縮機潤滑和油缸工作提供了壓力穩(wěn)定、品質(zhì)潔凈、被充分冷卻的潤滑油，而且解決了原外置式壓縮機漏

3、油的缺點。5)自動化程度高的控制系統(tǒng)充分地保證了設(shè)備的安全運行。6)整個設(shè)備集中在一個撬裝底盤上，便于設(shè)備的運輸、安裝和管理。5隔膜壓縮機的主要有以下缺點： 1）蓋板的穹形表面為特殊型面，加工比較困難。 2）價格高于一般活塞式壓縮機。 3）膜片比較容易損壞，膜片安裝過程對工作經(jīng)驗要求較高。 4）排氣量由于受到高的壓比和氣腔容積的限制而相對較小。 隔膜壓縮機作為一種高壓比的往復(fù)式容積壓縮機，因為其膜片結(jié)構(gòu)所具有的特殊優(yōu)點而在食品工業(yè)、石油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)、核電站、航空航天、軍事裝備、醫(yī)學(xué)、科研等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而隔膜壓縮機在我國發(fā)展至今只有50年左右的時間，很多地方與國外老牌企業(yè)還有

4、巨大差距，特別是膜片壽命這塊，由于基礎(chǔ)研究的缺失，同國外同行相比還有較大差距。6二、隔膜壓縮機的工作結(jié)構(gòu)分析作為一種往復(fù)式容積壓縮機，隔膜壓縮機的結(jié)構(gòu)部件也可以分為以下三部分：（1）工作腔部分；（2）傳動部分；（3）機身部分。7當然，一臺隔膜式壓縮機除了以上三個結(jié)構(gòu)部件以外，還必須配以潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)、緩沖系統(tǒng)和減震系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、分離和凈化系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。除此之外隔膜壓縮機還為其提供動力的動力系統(tǒng)來驅(qū)動其運轉(zhuǎn)工作，而現(xiàn)階段的隔膜壓縮機一般是以電機帶動來驅(qū)動軸承為其正常工作提供動力的。8壓縮機主機部分 如右圖所示為隔膜壓縮機工作結(jié)構(gòu)的原理示意圖可知：（1）工作腔部分主要由工作

5、頭、支承頭、膜片、進排氣閥、進油機構(gòu)、液壓調(diào)節(jié)機構(gòu)和氣缸密封結(jié)構(gòu)組成。（2）傳動部分主要由曲軸、活塞和往復(fù)運動構(gòu)架組成。（3）機身部分主要由曲軸箱、底座和各種管路系統(tǒng)組成。9缸體部位 如右圖所示即為隔膜壓縮機中最為重要的工作腔部位結(jié)構(gòu)圖，可以看出隔膜壓縮機是兩個系統(tǒng)的結(jié)合，即液壓油系統(tǒng)和氣體壓縮系統(tǒng)，其中金屬膜片將兩個系統(tǒng)進行完全隔離。 上端的氣體壓縮系統(tǒng)即為隔膜壓縮機的工作腔部位，工作氣體通過進氣閥進入氣腔之后通過氣腔容積的變化進行壓縮之后再通過排氣閥排出，在這個過程中工作氣體便得到了壓縮，使其壓力得以提高。10三、隔膜壓縮機工作原理工作過程： 在這里可以將隔膜壓縮機的工作過程按以下幾個過程

6、分開來進行描述：（1）吸氣過程：曲軸向下運動，當氣腔一側(cè)的壓力低于吸氣壓力時，到了吸氣閥兩側(cè)壓力差足以打開吸氣閥時，吸氣過程開始，這個過程持續(xù)到膜片運動到下止點位置結(jié)束；（2）壓縮過程：但吸氣過程結(jié)束之后，氣缸內(nèi)充滿了低壓氣體（相對而言屬于低壓氣體，其大小為進氣壓力一致），此時曲軸繼續(xù)在電機帶動下運轉(zhuǎn)，通過活塞的運動為液壓油做工加壓，當油壓側(cè)壓力大于氣腔側(cè)壓力時膜片開始向上運動，從而對氣腔內(nèi)的氣體進行壓縮，壓縮過程直到氣腔內(nèi)壓力達到排氣閥開啟時為止；11（3）排氣過程：隨著活塞的持續(xù)向上運動，膜片向其內(nèi)止點側(cè)移動，氣腔內(nèi)壓力達到排氣閥開啟壓力時排氣閥開啟，氣缸內(nèi)高壓氣體被膜片的運動而排出，知道

7、膜片運動到氣缸外止點時排氣過程才結(jié)束；（4）膨脹過程：在膜片到達外止點之后，曲軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動從而使得活塞向下止點方向運動，液壓油也隨之運動而使得液壓油側(cè)壓力減小，氣腔一側(cè)容積開始增大，此時氣腔內(nèi)儲存在余隙容積中的高壓而又未排盡的氣體就開始膨脹，氣腔內(nèi)殘余氣體的溫度和壓力開始隨之下降，直至氣腔內(nèi)壓力小于進氣壓力時結(jié)束，而在整個膨脹過程中吸氣閥和排氣閥都屬于關(guān)閉狀態(tài)。12 其中值得注意的是隔膜壓縮機工作過程中存在一個液壓油補充過程和液壓油回流過程。 （1）補充過程：這一過程由自動液壓油注射泵、液壓油止回閥共同來完成，保證液壓油系統(tǒng)在壓縮循環(huán)過程中一直處于充滿液壓油的狀態(tài)，同時在壓縮機長時間停機并重新啟

8、動時，為液壓油系統(tǒng)提供快速的液壓油填充。（注：其中液壓油系統(tǒng)中的液壓油損失主要包括液壓油回流和由活塞部位向下泄漏）（2）回流過程：這一過程主要是由液壓油壓力控制閥來完成，當氣腔內(nèi)的氣體壓力達到排氣閥背壓時，排氣閥打開，高壓氣體排出，液壓系統(tǒng)壓力則由活塞驅(qū)動而壓力繼續(xù)增加，膜片繼續(xù)向外止點即氣缸頂部移動，確保最大限度的氣體排量和效率，當膜片已經(jīng)完全與氣腔頂部貼合時，活塞繼續(xù)運動到其最頂部，此時通過液壓油壓力打開液壓油壓力控制閥，液壓油通過管路返回曲軸箱。而其中液壓油壓力控制閥的開啟壓力一般設(shè)定為背壓的1.11.15倍，可以保證氣體的出口壓力達到設(shè)定值。13由其工作原理來分析其優(yōu)勢：（1）膜片可以

9、將液壓油和工作介質(zhì)有效分開，實現(xiàn)了使被壓縮介質(zhì)除了本身自帶物質(zhì)之外的可能由傳統(tǒng)往復(fù)式壓縮機造成的污染源完全隔離，對于一些對原材料污染控制較嚴格的行業(yè)如食品、醫(yī)藥等行業(yè)有較大優(yōu)勢；（2）工作溫度相對較容易控制，由于驅(qū)動膜片壓縮氣體的直接介質(zhì)是液壓油，而液壓油平時儲存于曲軸箱內(nèi)，可以，通過冷卻系統(tǒng)對其總體進行冷卻，從而保證其在循環(huán)過程中的工作溫度不會太高而使得整個壓縮機工作效率下降；（3）容積式壓縮機都存在一個影響工作效率或可以用比功率來描述的余隙容積的存在而使得其工作效率降低。余隙容積越大則其所造成的能量損失越大，傳統(tǒng)往復(fù)式活塞壓縮機由于活塞頭是剛性件，其設(shè)計過程中就會留有其上表面到氣缸頂部的空

10、間余量而增加了余隙容積，而膜片屬于柔性件，可以根據(jù)氣腔的形狀而改變自身形狀來達到與氣腔的盡量貼合減小余隙容積，提高壓縮機的工作效率。14四、隔膜壓縮機選型 壓縮機選型過程中，首先要明確的為工作介質(zhì)，即被壓縮介質(zhì)。之后確定標準工況下的所需的排氣量和背壓（考慮壓縮比，即考慮進氣壓力的同時考慮排氣壓力）；同時依據(jù)現(xiàn)場條件確定冷卻形式為風冷還是水冷系統(tǒng)；如果對壓縮介質(zhì)質(zhì)量要求很高，則需要考慮無油潤滑；之后還要考慮其各自的比功率，在該工況下哪一種形式比功率值較小而比較省力。比功率計算公式如下：比功率=輸入功率容積流量單位：Kw/m/min15各種壓縮機熱力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)特點的比較名稱往復(fù)式回轉(zhuǎn)式離心式軸流

11、式排氣壓力/MPa一般0.232最高70一般0.21.0最高4.5一般0.215最高70一般0.20.8容積流量/(m/min)0.1400最小0.010.150010300020010000可調(diào)節(jié)性排氣壓力穩(wěn)定排氣壓力穩(wěn)定排氣壓力隨流量變化排氣壓力隨流量變化絕熱效率較高一般一般較高結(jié)構(gòu)、零部件復(fù)雜較簡單簡單簡單可靠性一般高高高壽命一般較長長長制造要求一般大多很高高高安裝維修較復(fù)雜較簡單較簡單較簡單工作腔潤滑有、無有、無無無氣體帶液適應(yīng)性差強不可不可16壓縮機選擇3050MPa往復(fù)式離心式需多級壓縮才能達到，且在高壓管路中易產(chǎn)生喘震現(xiàn)象有油潤滑無油潤滑膜式特殊材料摩擦副結(jié)構(gòu) 由上圖可選擇性排出

12、離心式壓縮機，將壓縮機定位于往復(fù)式壓縮機一類中。17知己知彼知己知彼己己: :指工藝流程指工藝流程彼彼: :指各種壓縮機指各種壓縮機 熱力參數(shù)選型結(jié)構(gòu)參數(shù)選型結(jié)構(gòu)形式使用性能變工況適應(yīng)性可靠性；環(huán)境要求；操作難易。壓縮機選型的主要內(nèi)容往復(fù)壓縮機選型18結(jié)構(gòu)型式選擇及分析結(jié)構(gòu)型式選擇及分析 一、立式壓縮機優(yōu)點：占地面積少；氣缸不承受重量無摩擦、磨損。 缺點：大型時需要平臺，操作不方便； 配管困難；多級時，級間設(shè)備占地多。 二、臥式壓縮機 級間設(shè)備可配置在壓縮機上方或下方。 優(yōu)、缺點與立式相反。19 三、列數(shù)的確定原則要動力平衡性能好,用2列或2列以上;微型（低壓、高壓）時，無須考慮動力平衡性 能

13、的，又不易密封的，可以用單列；按機型、氣量、壓力選列數(shù)，綜合考慮， 四、級在列中的配置原則：各列活塞力均衡曲柄、連桿的強度充分利用；減少相鄰壓差減少活塞環(huán)泄漏；減小軸側(cè)壓力減少填料泄漏制造、裝配方便。一般：一列設(shè)13級，多用1、2級；結(jié)構(gòu)型式選擇及分析結(jié)構(gòu)型式選擇及分析 20由上面可知隔膜壓縮機在高壓且有介質(zhì)質(zhì)量要求的情況下具有絕對優(yōu)勢，主要是因為隔膜壓縮機轉(zhuǎn)速較低，加之壓縮過程冷卻較好，余隙容積也很小，所以能實現(xiàn)的壓比很大，高達1015。隔膜壓縮機擅長提供高壓，但由于膜片的變形量有限和氣腔容積的限制，處理的氣體量較小，單機流量一般不超過100m/h。 同時可使用多級壓縮保證壓縮效率。21六、

14、隔膜壓縮機的操作注意事項及維護開機：1.檢查油位及進氣壓力并且手動盤車一周;2.打開進、排氣閥門和冷卻水閥門;3.啟動電機，關(guān)閉放油閥手柄;4.檢查機械是否運行正常，排油及排氣壓力是否符合要求。關(guān)機：1.關(guān)閉電機;2.關(guān)閉進、排氣閥門和冷卻水閥門;3.打開放油閥手柄。22油壓調(diào)整 壓縮機的排油壓力應(yīng)大于排氣壓力的15%左右，如油壓過低或過高，則會對排氣壓力和工作效率以及機器的使用壽命產(chǎn)生影響，這時就應(yīng)該對油壓進行調(diào)整。具體如下：擰下調(diào)壓閥尾部阻油螺母，順時針旋動調(diào)節(jié)螺釘，油壓上升;反之，油壓下降。 注意：在調(diào)整油壓時，每旋動調(diào)節(jié)螺釘一至二圈應(yīng)把放油閥手柄打開放油后再關(guān)閉，此時壓力表顯示的油壓比

15、較準確。如此反復(fù)調(diào)整，直到油壓符合要求。23膜片的更換 在隔膜壓縮機中最重要的易損部件即為膜片，所以其更換過程需要尤為注意，具體注意細節(jié)如下：當膜片破裂時，報警裝置啟動，壓縮機自動停機且伴有聲光顯示，此時要檢查并更換膜片。更換膜片時，要清洗氣腔并用壓縮空氣吹掃干凈，不允許有顆粒狀的異物存在，否則會影響膜片的使用壽命。膜片安裝時，膜片的順序要裝配正確，否則，會影響壓縮機的正常使用。 注意：更換膜片后，要把報警管路拆下用壓縮空氣吹掃干凈，并在正常開機24小時后安裝。一周后再吹掃一次。這樣，可以極大限度的消除誤報警現(xiàn)象。如果在膜片更換后較短的時間內(nèi)發(fā)生報警現(xiàn)象，則應(yīng)考慮是否誤報警。重復(fù)上述操作，并注

16、意觀察報警接頭是否有大量的油或氣排出，以此確定是否誤報警。24五、隔膜壓縮機常見故障分析及處理方法油路故障：油路故障：(一)油壓過低或無油壓，但排氣壓力正常 1.壓力表損壞或阻尼器堵塞，不能正常顯示壓力; 2.放油閥關(guān)閉不嚴：擰緊放油閥手柄，檢查回油管是否有油排出。如有油排出則更換放油閥; 3.檢查并清洗放油閥下的單向閥。注意：清洗單向閥時一定要注意鋼珠、活塞、彈簧和彈簧座的安裝順序及方向。隔膜壓縮機故障類型可按以下分類隔膜壓縮機故障類型可按以下分類：25(二)油壓過低或無油壓且無排氣壓 1.檢查油位是否過低; 2.檢查補償油泵。1)拆下軸承端蓋，在開機狀態(tài)下檢查柱塞桿是否卡死，如卡死則要拆下

17、清洗，直至柱塞桿活動自如。2)拆下補油管接頭，在開機狀態(tài)下檢查補償油泵排油狀況。正常狀況下應(yīng)排油充足且有一定的壓力，如不排油或雖排油但無壓力，則要檢查并清洗補償油泵的進、排油閥。如檢查完畢后仍無改變，則應(yīng)考慮柱塞及柱塞套磨損嚴重，應(yīng)及時更換。3)在確認補償油泵工作正常后，檢查并清洗油缸進油閥。4)調(diào)壓閥閥芯和閥座磨損嚴重或被異物卡?。焊鼡Q或清洗閥芯和閥座。5)檢查活塞環(huán)及缸套磨損情況并及時更換。26(三三)油壓過高油壓過高在壓縮機使用過程中，有時會出現(xiàn)油壓突然上升過高的現(xiàn)象，其原因大體如下： 1.進氣量不能滿足壓縮機的需要：檢查進氣壓力，或進氣管道有無堵塞現(xiàn)象; 2.氣閥特別是進氣閥卡住或損壞

18、：檢查氣閥; 3.調(diào)壓閥閥芯卡死：檢查調(diào)壓閥。27(四四)氣路故障氣路故障氣路故障主要是指在進氣壓力、排油壓力及用氣量正常的情況下，壓縮機的排氣壓力較低或是效率較低。這里要注意的是一定要確認上述三個條件正常的情況下才能考慮是故障現(xiàn)象。1、氣閥原因1)進氣閥或排氣閥被異物卡?。翰鹣虑逑?2)氣閥閥片或彈簧磨損嚴重或斷裂：更換閥片或彈簧;3)閥座密封帶被異物咯傷或磨損嚴重：更換閥座;4)升程限制器定位臺階磨損嚴重：更換。282、膜片原因、膜片原因膜片破裂也會造成排氣壓力或排油壓力不正常，在分析故障原因時也應(yīng)加以重視，但有膜片破裂報警裝置的應(yīng)排除此因素。293、如果用戶使用的是二級壓縮的壓縮機，、如果用戶使用的是二級壓縮的壓縮機，在出現(xiàn)氣路故障時，可分級判斷。在出現(xiàn)氣路故障時，可分級判斷。1)一級氣壓較低，應(yīng)主要檢查一級氣路、油路。2)一級氣壓較高而二級氣壓低則應(yīng)主要檢查二級氣路、油路。壓縮機的異常響聲：如果壓縮機發(fā)