活塞式压缩机讲义（课堂PPT）.ppt

1,活塞式压缩机,三气厂：胡德东 电 话：17739367679 4874240 邮 箱：,2,压缩机是一种用于压缩气体借以提高气体压力的机械，它的种类很多、用途极广 一般分类是按照压缩气体的原理，压缩机可分为容积式和速度式两大类压缩机,3,它是依靠容积的周期性变化来实现流体的增压与输送，利用机械能以改变机器内腔容积方式，实现连续吸气、压缩、排气过程按照活塞运动方式的不同，又有往复活塞式和回转活塞式两种结构型式，其中往复式主要包括：往复活塞式、隔膜式、斜盘式、电磁振动式等，其中往复活塞式压缩机在我国简称为“活塞式压缩机”；回转式包括：滑片式、罗茨式、螺杆式等容积式压缩机,4,它是使气体分子获得很高的速度，然后让气体停滞下来，使动能转化为位能，即使速度转化为压力速度式压缩机又分为透平式和喷射式，透平式压缩机是速度式压缩机的主要类型，应用相当广泛透平式压缩机是依靠高速旋转的工作叶轮，将机械能传递给流体介质，并转化成流体的压力能根据介质在叶轮内的流动方向，分为离心式和轴流式，在其纵剖面上气流是沿半径方向流动的形式为离心式；在其纵剖面上气流是沿轴线方向流动的为轴流式速度式压缩机,5,活塞式和透平式压缩机的特点,6,活塞式和透平式压缩机的特点,7,（一）定义 活塞式压缩机 它是在圆筒形气缸中具有一可往复运动的活塞，气缸上有控制进、排气的阀门。

当活塞作往复运动时，气缸容积便周期性地变化，借以实现气体的吸进、压缩和排出活塞式压缩机的概述,8,1、适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力； 2 、热效率高，单位耗电量少； 3 、适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求； 4 、可维修性强； 5 、对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉； 6 、技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验； 7 、装置系统比较简单活塞式压缩机在实际应用中的优点,9,1 、转速不高，机器大而重； 2 、结构复杂，易损件多，维修量大； 3 、排气不连续，造成气流脉动； 4 、运转时有较大的震动 活塞式压缩机在各种用途，特别是在中小制冷范围内成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型 我厂正在使用的活塞式压缩机主在有：三、四气燃料气压缩机、三气厂罐区压缩机、轻烃站罐区压缩机、一气厂HOS天然气压缩机和B块天然气压缩机等机型以上除一气厂的HOS天然气压缩机和B块天然气压缩机为卧式压缩机外其余厂的压缩机全部为立式压缩机活塞式压缩机在实际应用中的缺点,10,(一)活塞式压缩机级的理论循环 首先我们假定： 气缸没有余隙容积，被压缩气体能全部排出气缸； 进排气系统没有阻力，阀室容积无限大，并且是绝热的，因此，进、排气过程没有压力损失，没有压力脉动，也没有热交换； 气缸压缩容积绝对严密，没有气体泄漏； 气体压缩过程中不论有无热交换，其过程指数为定值。

活塞式压缩机的工作原理,11,如图所示，(压缩机级的理论循环 )当活塞自左向右移动时，气体以压力P1进入气缸，4-1称为进气过程；然后活塞自右向左移，气体被活塞压缩，1-2称为压缩过程；当压缩压力达排气压力P2后，气体被活塞推出气缸，2-3称为排气过程如此周而复始地工作，过程4-1-2-3-4便是压缩机级的理论循环压力指示图此外，因4点是活塞相对机身最外边的位置，故称外止点；1点是活塞相对机身最里边的位置，故称内止点活塞自外止点到内止点所走过的距离称为行程活塞式压缩机的工作原理,12,当曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，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 活塞从气缸气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭当活塞再次反向运动时，上述过程重复出现总之，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。

活塞式压缩机的工作过程示意图,活塞式压缩机的工作原理,13,(一) 活塞式压缩机的主要性能指标： 1）、额定排气量即为压缩机铭牌上标注的排气量，指压缩机在特定进口状态下的排气量，常用单位m/min、m/h额定排气压力：即为压缩机铭牌上标注的排气压力，常用单位Mpa 、bar 2）、排气温度考虑到积炭和安全运行，对于相对分子量小于或等于12的介质，排气温度不超过135，对于乙炔、石油气、湿氯气排气温度不超过100，其他气体建议不超过150活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,14,(一) 活塞式压缩机的主要性能指标： 3）、活塞力活塞在止点处所承受的气体力最大，因此这时的气体力被称为活塞力 4）、级数大中型活塞式压缩机以省功原则来选择级数，通常情况下其各级压缩比4活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,15,(二) 活塞式压缩机的组成 1传动机构：由曲柄连杆机构、十字头、滑道等组成； 2工作部件：气缸、气阀、活塞组件、填料等； 3机体：曲轴箱、中体组成； 4冷却系统：由水泵、油冷器等组成； 5润滑系统：由机身润滑系统和气缸填料润滑系统组成 活塞式压缩机的组成,活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,16,（三）活塞式压缩机分类 1按排量Qn 微型：Qn 100m/min 2按排气压力 低压压缩机：0.21.0Mpa 中压压缩机：1.010Mpa 高压压缩机：10100Mpa 超高压压缩机：100Mpa,活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,17,（三）活塞式压缩机分类 3按轴功率分 微型压缩机：10Kw 小型压缩机：1050Kw 中型压缩机：50250Kw 大型压缩机：250Kw 4按压缩级数：单级、多级 5按气缸排列方式 直列式：立式、卧式 角式：V型、L型 对置式：对称平衡型、对置型 压缩机的分类,活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,18,（三）活塞式压缩机分类 6按气缸工作容积 单作用式、双作用式、级差式 7按气缸润滑方式 有油润滑与无油润滑 8按用途 动力用：如空压机； 工艺用：如天然气压缩机。

活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,19,（四）对压缩机的要求 1满足使用条件要求，便于操作与维修； 2压缩机动力平衡性好，运行平稳； 3机型结构紧凑，占地面积小； 4效率高活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,20,气缸部分主要零件-气缸,气缸是构成压缩容积的主要部件，是直接实现气体的压缩，结构复杂对气缸的要求：具有足够的强度、刚度和耐磨性；有良好的冷却条件；有较小的流动阻力（足够大的气流通道面积和气阀安装面积）；尽量减少余隙容积；合理增大阀室容积，降低气流压力脉冲21,气缸的结构： A小型和微型压缩机，气缸一般做成单作用式，并且由空气进行冷却一般材质为：铸铁 B 中型和大型压缩机，气缸一般做成双作用式，并且采用水冷式根据压力高低分别由铸铁铸造，或由钢铸造和锻造而成 气缸由气阀室、水道、缸体、缸盖等组成，通常无缸套 气缸的分类： 按作用方式，有三种结构形式：单作用式、双作用式和级差式； 按冷却方式，有风冷、水冷式气缸部分主要零件-气缸,22,活塞和活塞环在气缸镜面上摩擦，使气缸产生磨损；当磨损量达一定值时，气缸便要修理或报废修理的方法是气缸内径尺寸进一步镗大，然后压进一个套筒高压级气缸一般是钢质的，因钢的耐磨性较差故通常都设有铸铁气缸套。

气缸套分为湿式和干式两种 所谓湿式气缸套其本身就是气缸内壁，缸套外侧直接和水接触，故名湿式湿式缸套的结构 所谓干式气缸套是插于气缸内壁的一个套筒，其外侧不和冷却水相接触气缸部分主要零件-气缸套,23,干式缸套的厚度视气缸直径的大小和长度而定，对于中等气缸直径取=810mm；大直径取=1625mm；在大型压缩机高压级中，最厚可达3540mm 干式气缸套与气缸体应采用过盈配合，一般都需要轴向定位，以防两端面上作用的气体压力差大时，产生轴向窜动气缸部分主要零件-气缸套,24,对活塞组件的基本要求：气密性好，足够的强度、刚度，活塞与活塞杆连接与定位可靠，活塞杆表面硬度高、耐磨、光洁度高 为了减轻活塞重量，一般采用铸铝或铸铁盘形活塞，其外表面通常进行渗碳或太氟隆处理，与活塞杆的连接采用凸肩连接，活塞在装入气缸中，其底部间隙不得低于使用说明标准有些活塞在活塞底部有巴式合金支承环气缸部分主要零件-活塞,25,活塞有不同的结构形式： 筒形活塞 它是指需要承受侧向力的单作用式压缩机活塞，因形状呈圆筒状，故命名为筒形活塞筒形 筒形活塞与气缸组成封闭容积的部分称为顶部；顶部下面设置活塞环的部分称为环部；环部下面是裙部，用于承受侧向力。

裙部还通常设有刮油环，借以刮去气缸壁上往往过多的润滑油活塞环数的多少视密封气体的压力及密封环的密封能力情况而定，在筒形活塞中一般为2-3道刮油环的数量与气缸壁溅油量以及刮油环刮油能力有关一般为1-2道活塞环部和顶部壁厚较裙部大，受热后膨胀也可能较大，故直径应略小一些筒形整体结构,气缸部分主要零件-活塞,26,盘形及鼓形活塞 在有十字头压缩机中，侧向力已由十字头承受，故活塞的作用仅作为一个滑动密封面在双作用式压缩机中，根据气阀配置的情况以及气缸盖的形状，活塞可做成盘形及鼓形的盘形活塞常见于中、小型高速短行程压缩机中，因为活塞高度小故做成实心的活塞是铝制的中心镶有一钢圈活塞是中空的，因呈鼓形故称为鼓形活塞它由铸铁铸制而成，两端面之间具有筋片相联，借以提高两端面的强度及刚性筋片和外缘及毂部是分开的，这样可以减少铸造应力，防止筋片断裂，同时防止筋片因径向胀缩而影响活塞的圆正性鼓形活塞的高度取决于所需安装活塞环的多少以及气阀配置的方式等活塞结构,气缸部分主要零件-活塞,27,级差式活塞： 级差式活塞实际上是两个以上不同级次活塞组合,级差式活塞,两级差式活塞,28,柱塞 它呈简单的圆柱形状，故称为柱塞。

柱塞与气缸之间可以是滑配合，也允许有较大的间隙并由填料进行密封 柱塞一般用于高压或超高压级中气缸部分主要零件-活塞,29,气缸部分主要零件-活塞杆,活塞杆一端与十字头相连（滚压螺纹、十字槽定位），另一端与活塞连接（有锁紧螺母），将十字头的往复运动传递给活塞，为防止活塞与活塞杆间的相对运转，有销钉固定 活塞杆和活塞的连接，大都依靠圆柱面与活塞的配合定中心，依靠凸缘和螺母的夹持紧固由于压缩机工作时活塞受交变的作用力，以及温度变化时活塞杆和被夹持部分活塞热比膨胀可能不一致，因此螺母易于松动，故需采取防松措施活塞杆),30,气缸部分主要零件-活塞杆,活塞杆容易在与十字头连接的螺纹处，或与活塞连接的螺纹处疲劳破坏特别是与十字头连接的螺纹处，由于活塞运行磨损而产生沉降，或由于对动式压缩机有一列侧向力向上，使活塞杆承受额外的附加弯曲负荷，故破坏的可能性比与活塞连接处为大 活塞杆与填料和刮油环处，应具有高的耐磨性，表面淬火；活塞杆所用材料，视压缩气体的性质及压力的高低，一般为35号、45号优质碳素钢；高压及有一定腐蚀性气体时，可用38CrMoALA,并采用氮化处理31,机座部分主要零件-曲轴,曲轴是压缩机中重要运动零件之一，它不仅要有足够的疲劳强度，而且还应有足够的刚性、耐磨性。

(一) 曲轴的一般结构型式 一根曲轴至少具有三个部分，即主轴颈、曲柄、曲柄销(或称连杆轴颈) 曲柄和曲柄销构成的弯曲部分称为曲拐根据机器的需要一根或几个曲拐组成 曲轴的结构,32,机座部分主要零件-曲轴,为把润滑油由主轴承导至大头瓦、小头衬套、十字头导轨等处摩擦面，曲轴上钻的导油孔 在曲轴上往往还装有平衡重，其目的是为平衡不平衡旋转质量的离心力或角度式压缩机中的往复质量惯性力 曲轴还装有驱动风扇的皮带轮及驱动润滑装置的齿轮；在功率输入端。