壓縮機往復(fù)式壓縮機

壓縮機往復(fù)式壓縮機第1頁/共46頁

主要內(nèi)容往復(fù)式壓縮機組介紹往復(fù)式壓縮機原理往復(fù)式壓縮機主要零部件往復(fù)式壓縮機運行中的常見故障第2頁/共46頁往復(fù)式壓縮機原理

往復(fù)式壓縮機工作時，其電動機帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，通過曲柄連桿機構(gòu)將曲軸旋轉(zhuǎn)運動變成十字頭的往復(fù)運動。十字頭帶動活塞桿，使活塞隨之作往復(fù)運動。活塞每往復(fù)一次，活塞式壓縮機就完成一次包括膨脹、吸入、壓縮、排氣四個過程的工作循環(huán)。電機不斷旋轉(zhuǎn)，這些循環(huán)不斷地重復(fù)，從而不斷吸入、排出并壓縮氣體。

第3頁/共46頁曲軸十字頭滑道連桿大頭瓦連桿十字頭銷連桿小頭瓦十字頭主軸承活塞活塞桿往復(fù)式壓縮機原理第4頁/共46頁往復(fù)式壓縮機原理膨脹過程吸氣過程壓縮過程排氣過程第5頁/共46頁

往復(fù)式壓縮機原理cmax1排氣壓力p2進氣壓力p1234活塞行程活塞速度s...行程n...轉(zhuǎn)速pv示功圖進氣壓力p1排氣壓力p2cv第6頁/共46頁往復(fù)式壓縮機原理多級壓縮的原因單級壓縮所能提高的壓力范圍十分有限，當需要更高壓力的場合時，顯然，這樣高的壓力不可能用單級實現(xiàn)，必須采用多級壓縮。多級壓縮：將氣體分在若干級中進行逐級壓縮，并在級與級之間將氣體進行冷卻。第7頁/共46頁往復(fù)式壓縮機原理多級壓縮的理由/優(yōu)勢可以節(jié)省壓縮氣體的指示功。下圖為兩級壓縮與單級壓縮所耗功之比。當?shù)谝患墘嚎s達到壓力P2后，將氣體引入中間冷卻器中冷卻，使氣體冷卻到原始溫度T1.因此使排出的氣體容積由V2減至V2’，然后進入第二級壓縮到最終壓力。這樣，從圖中可以看出，實行兩級壓縮后，與一級壓縮相比節(jié)省了圖中綠色區(qū)域的功。采用多級壓縮可以節(jié)省功的主要原因是進行中間冷卻。如果沒有中間冷卻，第一級排出的氣體容積不是因冷卻而由V2減至V2’，而仍然以V2的容積進行二級壓縮，則所消耗的功與單級壓縮相同。第8頁/共46頁往復(fù)式壓縮機原理p1級壓縮曲線1級volumepressureV2ndstage2級壓縮曲線單級壓縮——壓比很大通過中間冷卻節(jié)省的壓縮功減去級間冷卻器產(chǎn)生的損耗2級1、2級級間冷卻第9頁/共46頁往復(fù)式壓縮機原理2.可以降低排氣溫度通過多級壓縮中間冷卻后降低了氣體的進氣溫度，壓縮過程接近等溫壓縮，可以顯著降低排氣溫度。排氣溫度過高，會使?jié)櫥驼扯冉档?，性能惡化或形成積炭現(xiàn)象；使氣閥的工作壽命下降。對某些特種氣體壓縮機，排氣溫度過高還會引發(fā)腐蝕或爆炸。3.提高容積系數(shù)隨著壓力比的上升，余隙容積中的氣體膨脹所占的容積增加，氣缸實際吸氣量減少。采用多級壓縮，壓力比下降，因而容積系數(shù)增加。4.降低活塞力多級壓縮由于每級容積因冷卻而逐漸減少，當行程相同時，活塞面積減少，故能降低活塞上所受的氣體力，因此使運動機構(gòu)重量減輕，機器效率提高。第10頁/共46頁往復(fù)式壓縮機原理多級壓縮的缺點級數(shù)增多勢必使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，附件和配件也必然增多，維修困難，造價高。消耗于閥門、管路系統(tǒng)、設(shè)備中的阻力損失的功率也增多。第11頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件往復(fù)式活塞壓縮機的主要結(jié)構(gòu)機體：機身、機座、曲軸箱工作機構(gòu)：氣缸、活塞、氣閥等運動機構(gòu)：曲軸、連桿、十字頭等輔助系統(tǒng)：潤滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)第12頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件

往復(fù)式壓縮機主要包括：曲軸、連桿、十字頭、中體、氣缸、氣閥、活塞、活塞桿、活塞環(huán)、支承環(huán)、填料、刮油環(huán)、輔助系統(tǒng)。

第13頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件機體包括機身、機座、曲軸箱等部件。機體一般采用高強度灰鑄鐵（HT20-40）鑄成一個整體，是支承氣缸套、曲軸連桿機構(gòu)及其它所有零部件重量并保證各零部件之間具有正確的相對位置的本體。機體作用：用來連接氣缸和安裝運動機構(gòu)，并用作支承座。承受機器本身的全部或部分重量。作為傳動機構(gòu)的定位和導(dǎo)向部分。如曲軸支承在機體的主軸承上，十字頭以機體滑道導(dǎo)向。承受壓縮機工作時氣體壓力及轉(zhuǎn)動部件的慣性力。連接某些輔助部件，如潤滑油系統(tǒng)、盤車系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。第14頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件氣缸是活塞式壓縮機中組成壓縮容積的主要部分。氣缸與活塞配合完成氣體的逐級壓縮，它要承受氣體的壓力，活塞在其中往復(fù)運動，氣缸應(yīng)有良好的工作表面以利于潤滑并應(yīng)耐磨，為了散發(fā)氣體被壓縮時產(chǎn)生的熱量以及摩擦生熱，氣缸應(yīng)有良好的冷卻，通常在氣缸中設(shè)置冷卻水夾套。第15頁/共46頁氣缸往復(fù)式壓縮機主要零部件第16頁/共46頁氣缸的壓閥窩與壓筒氣缸設(shè)計要求：足夠的強度與剛度良好的潤滑、耐磨性、冷卻措施易于氣閥拆裝減小氣流在氣閥和閥窩中的損失余隙容積小往復(fù)式壓縮機主要零部件第17頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件氣閥在氣缸上的布置有三種方式：配置在氣缸蓋上、配置在氣缸體上、混合配置。氣閥在氣缸上的布置方式對氣缸的結(jié)構(gòu)有很大的影響，是設(shè)置氣缸所要考慮的主要問題之一。布置氣閥的主要要求是：通道截面大，余隙容積小，安裝和修理方便。第18頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件氣閥是壓縮機的一個重要部件，屬于易損件。它的質(zhì)量及工作的好壞直接影響壓縮機的輸氣量、功率損耗和運轉(zhuǎn)的可靠性。氣閥包括吸氣閥和排氣閥，活塞每上下往復(fù)運動一次，吸、排氣閥各啟閉一次，從而控制壓縮機并使其完成吸氣、膨脹、壓縮、排氣等四個工作過程。目前，活塞式壓縮機所應(yīng)用的氣閥，都是隨著氣缸內(nèi)氣體壓力的變化而自行開閉的自動閥，由閥座、運動密封元件（閥片或閥芯）、彈簧、升程限制器等組成。第19頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件氣閥是活塞式壓縮機的重要部件之一，它的工作直接關(guān)系到壓縮機運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟性和可靠性，對于氣閥的基本要求如下：使用期限長（指閥片和彈簧的壽命長），不能由于閥片或彈簧的損壞而引起壓縮機非計劃停車。氣體通過氣閥時的能量損失小，以減少壓縮機的動力消耗。氣閥關(guān)閉時具有良好的密封性，以減少氣體的泄漏量。閥片啟、閉動作及時、迅速，而且要完全開閉，以提高機器效率和延長試用期。氣閥所引起的余隙容積小，以提高氣缸容積效率。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，便于維修。第20頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件常用的壓縮機氣閥按照閥片結(jié)構(gòu)分為：環(huán)狀閥網(wǎng)狀閥。第21頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件第22頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件網(wǎng)狀閥在結(jié)構(gòu)上與環(huán)狀閥的區(qū)別在于閥片各環(huán)連在一起，呈網(wǎng)狀，閥片與生成限制器之間設(shè)有一個或幾個與閥片形狀基本相同的緩沖片。下圖為網(wǎng)狀閥的組合圖。第23頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件卸荷器示意圖第24頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件活塞與氣缸構(gòu)成了壓縮容積，活塞必須有良好的密封性，有足夠的輕度和剛度，重量輕，制造工藝好。要求活塞和活塞桿的連接和定位可靠，活塞桿表面硬度高、耐磨、光潔度高。按活塞與氣缸間的密封分為兩種：活塞環(huán)密封迷宮密封第25頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件活塞環(huán)是密封氣缸鏡面和活塞間間隙用的零件，另外還起到布油和導(dǎo)熱的作用。對活塞環(huán)的基本要求是密封可靠和耐磨損。其密封原理如下：第26頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件活塞環(huán)上有開口，在自由狀態(tài)下，其直徑大于氣缸的直徑，因此活塞環(huán)裝入氣缸時，由于材料本身的彈性，產(chǎn)生一個對氣缸壁的預(yù)壓力?；钊h(huán)裝在活塞環(huán)槽中，與槽壁間應(yīng)留有間隙。壓縮機工作時，活塞環(huán)在其前壓力（P1）和后壓力（P2）的壓力差作用下，被推向壓力較低（P2）的一方，即密封了氣體沿環(huán)槽端面的泄露。作用在活塞環(huán)內(nèi)圓上的壓力，約等于環(huán)前的壓力（P1），此壓力大于作用在活塞環(huán)外圓上的平均壓力，于是形成壓力差，將環(huán)壓向氣缸鏡面，阻止了氣體沿氣缸壁面的泄露。因為密封壓力是由氣體壓力本身產(chǎn)生的，氣缸內(nèi)壓力越大，密封壓緊力越大，說明活塞環(huán)具有自緊密封的特點。氣體從高壓側(cè)第一道環(huán)逐級漏到最后一道環(huán)時，每一道環(huán)所承受的壓力差相差較大。第一道活塞環(huán)承受著主要的壓力差，并隨著轉(zhuǎn)速的提高，壓力差也增高。第二道承受的壓力差就不大，以后各環(huán)逐級減少。因此環(huán)數(shù)過多是沒有必要的，反而會增加氣缸磨損，增大摩擦功。第27頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件填料函組件作用是阻止氣缸內(nèi)氣體沿氣缸與運動著的活塞桿外圓面之間的間隙向外泄露，此處填料密封是往復(fù)運動密封，是活塞壓縮機的主要易損件之一，對其基本要求是密封性能良好并耐用。壓縮機中的填料密封，都是借助于氣體的壓力差來獲得自緊密封的?？筛鶕?jù)氣體壓差、性質(zhì)、對密封要求的高低、機器結(jié)構(gòu)的不同選用不同類型的密封圈。密封圈主要有平面和錐形兩類。平面密封圈又稱為剛性密封圈，多用于低、中壓；錐形密封圈稱為彈性密封圈，高壓情況下用的較過。第28頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件氣壓第29頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件連桿是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運動，并把動力傳遞給活塞對氣體做功。連桿包括連桿體、連桿小頭襯套、連桿大頭軸瓦和連桿螺栓。連桿體在工作時承受拉、壓交變載荷，故一般用優(yōu)質(zhì)中碳鋼、合金鋼鍛造或用球墨鑄鐵（如QT40－10）鑄造，桿身多采用工字形截面且中間鉆一長孔作為油道。第30頁/共46頁連桿連桿體材料:45#鍛件;

合金鋼鍛件;

球鐵連桿螺栓材料:優(yōu)質(zhì)合金鋼40Cr,35CrMoA小頭瓦材料:銅合金;鋼澆巴氏合金大頭瓦:與主軸承相同往復(fù)式壓縮機主要零部件第31頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件十字頭是連接作搖擺運動的連桿與作往復(fù)運動的活塞桿的構(gòu)件，具有導(dǎo)向作用。連桿力，活塞力、側(cè)向力在此交匯。第32頁/共46頁活塞活塞型式：

筒形活塞

盤形及鼓形活塞級差式活塞柱塞活塞材質(zhì)：

鑄鋁;灰鑄鐵;20#16Mn焊接;鍛鋼;35(38)CrMoALA往復(fù)式壓縮機主要零部件第33頁/共46頁活塞桿活塞桿

活塞桿材料一般為35＃，45＃鋼，填料配合處表面淬火。高壓和腐蝕氣體時，用38CrMoAlA，表面氮化處理;國外多用合金鋼鍛件，如42CrMo調(diào)質(zhì)后表面淬火。

滾制螺紋、螺紋根部應(yīng)力限制。在最大允許負荷下,螺紋根部應(yīng)力值限制在10,000PSI以下(AISI4142和CC450的材料允許抗拉強度力100,000和160,000PSI)-螺紋預(yù)(拉)應(yīng)力為最大允許負荷下應(yīng)力值的1.5倍。往復(fù)式壓縮機主要零部件第34頁/共46頁

輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)的正確選擇對壓縮機的安全運轉(zhuǎn)至關(guān)重要，往復(fù)壓縮機的輔助系統(tǒng)主要有： 入口過濾器； 進出口緩沖罐； 級間冷卻； 級間氣液分離； 潤滑及冷卻系統(tǒng)等。往復(fù)式壓縮機主要零部件入口緩沖罐出口緩沖罐入口過濾器冷卻器分離罐第35頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件活塞壓縮機中，在零件相互滑動的部件，如活塞環(huán)與氣缸、填料與活塞桿、主軸承、連桿大頭瓦、連接小頭襯套以及十字頭滑道等處，要注入潤滑劑進行潤滑，以達到如下目的：減小摩擦功率，降低壓縮機功率消耗；減少滑動部位的磨損，延長零件壽命；潤滑劑有冷卻作用，可導(dǎo)致摩擦熱，使零件工作溫度過高，從而保證滑動部位必要的運轉(zhuǎn)間隙，防止滑動部位咬死或燒傷；用油作潤滑劑時，還有防止零件生銹的作用。第36頁/共46頁往復(fù)式壓縮機主要零部件根據(jù)活塞壓縮機結(jié)構(gòu)的特點，潤滑大致分為兩種情況。1. 飛濺潤滑飛濺潤滑多用于小型無十字頭壓縮機中，其特點是：氣缸與運動部件的摩擦面，均靠裝在連桿上的打油桿將油飛濺到各潤滑部位進行潤滑。2.

壓力潤滑在大、中型帶十字頭的壓縮機中，均采用壓力潤滑。這種潤滑方式往往分為兩個獨立系統(tǒng)，即氣缸填料部分的潤滑、活塞環(huán)與氣缸的潤滑靠注油器供油；而運動部件的潤滑，則由油泵連續(xù)供油。第37頁/共46頁壓縮機故障原因分析填料函發(fā)熱填料與活塞桿配合間隙不合適，裝配時產(chǎn)生偏差，填料函冷卻水供應(yīng)不足或供水中斷，冷卻水道污垢太厚或者供油不足。第38頁/共46頁壓縮機故障原因分析排氣溫度高排氣閥泄漏，入口過濾器堵塞，吸入氣體溫度超過規(guī)定值，吸氣閥泄漏，氣缸或冷卻效果差。影響到吸氣溫度高的因素如：工藝流程上的原因或環(huán)境的影響。中間冷卻效率低，或者中冷器內(nèi)水垢結(jié)多影響到換熱，則后面級的吸氣溫度必然要高，排氣溫度也會高。氣閥漏氣，活塞環(huán)漏氣，不僅影響到排氣溫度升高，而且也會使級間壓力變化，只要壓力比高于正常值就會使排氣溫度升高。此外，水冷式機器，缺水或水量不足均會使排氣溫度升高。第39頁/共46頁壓縮機故障原因分析氣缸內(nèi)和運動部件有異常聲響閥片斷裂或彈簧斷裂，閥體壓緊筒破裂或松動，氣缸余隙容積太小，氣缸中積聚液體、氣缸中異物、氣缸缸套松動或斷裂、活塞或活塞環(huán)嚴重磨損、活塞緊固螺母松動或活塞桿斷裂。連桿螺栓、軸承壓蓋螺栓、十字頭螺母松動或斷裂，主軸承、連桿大小頭軸承、十字頭滑道間隙過大、十字頭螺栓松動或斷裂、各軸承緊力太小或無緊力、曲軸靠背輪與軸的配合、與聯(lián)軸節(jié)配合松馳。管路發(fā)生不正常的振動管卡太松或斷裂，支撐剛性不夠，管架或吊架不牢，管路系統(tǒng)產(chǎn)生氣柱共振或管路機械共振。第40頁/共46頁壓縮機故障原因分析油泵出口壓力低或