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活塞式压缩机林昌基视频目的第一节活塞式压缩机的基本概念一、压缩机的用途与分类（一）压缩机的用途压缩机是一种用于压缩气体以提高气体压力或输送气体的机器，广泛应用于化工企业各部门。1、按作用原理分类可分为容积式和速度式2、按排气压力分类分为真空泵、通风机、鼓风机和压缩机。3、按用途分类生产用压缩机：原料气增压压缩机反应气输送压缩机循环气压缩机冷冻用压缩机排放气压缩机辅助系统压缩机：气体充瓶压缩机动力用空气压缩机4、按压送的介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氢气压缩机、氧气压缩机、氮氢混合气压缩机、天然气压缩机、氨压缩机和二氧化碳压缩机等。5、按用途和使用场合分类：锅炉送风机、凉水塔通风机、冷冻压缩机等。（三）各类压缩机的应用范围压缩机的应用范围决定于压缩介质的种类、特性、流量、压力和压缩机本身的特性。二、活塞式压缩机的种类（1）按排气压力分类低压压缩机0.2＜P＜0.98MPa中压压缩机0.98～9.8MPa高压压缩机9.8～98.0MPa超高压压缩机＞98.0MPa（2）按消耗功率分类微型压缩机＜10kW小型压缩机10～100kW中型压缩机100～500kW大型压缩机＞500kW（3）按排气量分类微型压缩机＜1m3/min小型压缩机1～10m3/min中型压缩机10～60m3/min大型压缩机＞60m3/min（4）按气缸中心线的相对位置分类•立式：气缸中心线与地面垂直。•卧式：气缸中心线与地面平行，其中包括一般卧式、对置式和对动式（对置平衡式）。•角度式：气缸中心线彼此成一定角度，其中包括L型、V型、W型、扇型和星型等。对称平衡型压缩机气缸作水平布置，并分布在曲轴两侧，在两主轴承之间，相对两列气缸的曲柄错角为180度。对称平衡M形压缩机对称平衡H形压缩机对置型压缩机气缸作水平布置，并分布在曲轴两侧，相邻的两相以列曲柄错角不等于180度。但是根据其结构特点又可分两种情况：第一种，相对的气缸中心线不在一直线上，制造3、5、7、9等奇数列。第二种，曲轴两侧相对的气缸中心线在一直线上，制成偶数列。L形压缩机L形压缩机除具有角度式的共同优点外，还有如下独特的优点：1、当两列往复运动质量相等时，二阶往复惯性力作用在与水平成45度夹角的方向，所以，机器运转比V形还要平稳。2、机身受力情况比其余角度式有利，中间冷却器和级间管道直接安装在机器上的条件更优越。3、大直径的气缸成垂直布置，小气缸成水平布置，因而可避免较重的活塞对气缸磨损的影响。（5）按曲柄连杆机构分类：•有十字头压缩机•无十字头压缩机无十字头运动机构的特点•结构简单、紧凑，机器高度较低，相应的机器重量较轻，一般不需要专门的润滑机构。•但是无十字头的压缩机只能作成单作用的，所以，气缸容积的利用不充分（因为活塞与气缸之间，只在活塞的一侧形成工作腔），气体的泄漏量也较大，气缸工作表面所受的侧向力也较大，因而活塞易磨损，另外，气缸中的润滑油量也难于控制。有十字头运动机构的特点由于带有十字头，气缸工作表面不受承受连杆传来的侧压力，所以，气缸与活塞间的摩擦和磨损较小，充分利用了气缸容积，润滑油易于控制，可以设置填料密封，所以气体的泄漏量较小，特别是对于易燃、易爆、有毒的气体，只能采用此种结构。当然，带十字头的压缩机增多了十字头、活塞杆及填料等部件，使机器的结构复杂，高度和重量也相应增加。（6）按活塞在气缸内作用情况分类：•单作用式•双作用式•级差式（7）按压缩机级数分类：•单级压缩机•两级压缩机•多级压缩机（8）按压缩机列数分类：•单列压缩机•双列压缩机•多列压缩机（9）按冷却方式分类：•气（风）冷式压缩机•水冷式压缩机三、活塞式压缩机的基本组成活塞式压缩机：主机辅机主机：机身工作机构（气缸、活塞、气阀等）运动机构（曲柄、连杆、十字头等）辅机：润滑系统冷却系统气路系统四、活塞式压缩机的驱动（一）对驱动机的要求（1）驱动机功率充足；（2）尽量与压缩机直联；（3）结构系统简单，起动迅速方便，容易开停车；（4）运转平稳，振动小，防爆，安全可靠，能长周期运转。（二）驱动机的种类：电动机内燃机蒸汽机五、活塞式压缩机的型号第二节活塞式压缩机的工作原理一、单级压缩机的理论循环二、单级压缩机的实际循环三、多级压缩第三节活塞式压缩机的主要参数一、排气量1、活塞式压缩机的排气量，通常是指单位时间内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。2、排气量常用的单位为m3/min或m3/h。3、压缩机的额定排气量——压缩机铭牌上标注的排气量——是指特定的进口状态时的排气量。二、排气压力活塞式压缩机的排气压力通常是指最终排出压缩机的气体压力，排气压力应在压缩机末级排气接管处测量，常用单位为Pa。三、排气温度压缩机的排气温度取决于进气温度、压力比以及压缩过程指数。四、转速活塞式压缩机曲轴的转速，常用r/min表示，它是表征活塞式压缩机的主要结构参数。五、活塞力活塞力为曲轴处于任意的转角时，气体力和往复惯性力的合力，它作用于活塞杆或活塞销上。六、活塞行程活塞式压缩机在运转中，活塞从一端止点到另一端止点所走的距离，称为一个行程，常用单位为m（米）。七、功率活塞式压缩机消耗的功，一部分直接用于压缩气体，称为指示功，另一部分用于克服机械摩擦，称为摩擦功，主轴需要的总功为两者之和，称为轴功。单位时间内消耗的功称为功率，常用单位为瓦（W）或千瓦（kW）。压缩机的轴功率为指示功率和摩擦功率之和。八、热效率1、等温效率2、绝热效率3、等温绝热效率九、比功率活塞式压缩机的节能1、影响功耗的因素2、节能措施选型得当选用同步电机合理选择润滑油强化级间冷却正确维护提高装配质量第四节活塞式压缩机的发展状况往复式压缩机的发展趋向是：①向高压、高速、大容量发展；②提高压缩机效率；③延长压缩机机组的使用寿命；④按系列化、通用化、标准化进行设计、生产；⑤压缩机气缸进出口都设有缓冲罐，位置都紧靠气缸进出口；⑥大型压缩机内部冷却系统采用闭路循环；⑦大、中型压缩机配备报警、联锁装置；⑧采用全密封迷宫式活塞。第五节活塞式压缩机的零部件一、气缸（一）气缸的作用及性能要求（二）气缸的结构形式按冷却方式分，有风冷气缸与水冷气缸；按活塞在气缸中的作用方式分，有单作用、双作用及级差式气缸；按气缸的排气压力分，有低压、中压、高压、超高压气缸等。（三）气缸的其它问题1、气缸镜面2、气缸套3、气阀在气缸上的布置二、活塞1、筒形活塞2、盘形活塞3、级差式活塞4、组合活塞5、柱塞三、活塞环1、结构形式活塞环是一个开口的圆环，用金属材料如铸铁，或用自润滑材料如聚四氟乙烯制成。自由状态下其直径大于气缸直径，自由状态的切口值为A，装入气缸后，环产生初弹力，该力使环的外圆面与气缸镜面贴合，产生一定的预紧密封压力，在切口处还应该留有周向热胀间隙δ。•活塞环的切口形式有三种，直切口制造简单，但泄漏大，搭切口则相反，所以一般采用斜切口。为减少泄漏，安装时应将各切口错开，并使左右切口相邻，检修时要注意调整。2、密封原理•活塞环是依靠阻塞与节流来实现密封的.•实验表明，活塞环的密封作用主要由前三道环承担，第一环产生的压降最大，起主要的密封作用，当然磨损也最快，当第一道环磨损后，第二环就起主要密封作用，依次类推。在低压级中，由于排气压力小，环承受的压力较小，所以环的磨损较慢；而同一机的高压级中，环承受的压力较大，所以环的磨损较快，为了使高压级与低压级活塞环的维修周期相同，所以高压级采用较多的环数。3、活塞环的数目•一般铸铁活塞环的数目可根据被密封的压差△P选取，但它还与环的耐磨性、切口形式等有关，故在实际压缩机中并不一致。4、活塞环的断面形状5、活塞环的材质活塞环材质应具有足够的耐磨性，如无特殊要求，—般均采用铸铁。考虑到小直径环比大直径环的受力情况要严重些，所用铸铁牌号也不同。一般:D≤200mm，采用HT30—54或HT25—47，300mmD200mm采用HT25—47，D≥300mm采用HT20—40。四填料函填料函是密封气缸和活塞杆间隙的元件。现在的填料都是自紧式的，当填料磨损后能自动补偿。五、气阀（一）气阀的工作原理（二）气阀的结构•环状阀（三）环状阀主要参数的确定•环状阀的主要参数有：气流速度，阀片升程，弹簧力及气阀的主要结构尺寸。•参数选取应考虑的因素有气流阻力，气阀启闭的及时性，气阀的寿命及泄漏等。（二）气阀的结构•网状阀六、曲轴曲轴是活塞式压缩机的重要部件之一。它负担传递全部驱动功率，并承受拉、压、剪切、弯曲和扭转等交变复合作用力。曲轴分两大类曲拐轴曲柄轴•曲轴可以做成整体的，也可以作成半组合和组合式的。现在，大多数压缩机均采用整体式曲轴。•近年来，大多数压缩机的曲轴常常被做成空心结构，这种空心结构的曲轴非但不影响曲轴的强度，反而能提高其抗疲劳强度，降低有害的惯性力，减轻其无用的重量。实践证明，空心曲轴比实心曲轴抗疲劳强度约提高50%。•此外，为了抵消曲轴不平衡质量所引起的回转惯性力，曲柄下端通常配有平衡重。七、连杆•连杆的作用是将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，同时又将作用在活塞上的推力传递给曲轴的部件。八、十字头十字头是连接作摇摆运动的连杆与作往复运动的活塞杆的机件，具有导向作用。十字头与活塞杆连接形式又分为螺纹连接、联接器连接、法兰连接和楔连接四种。九、轴承和轴瓦•轴承有滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承使用维护方便，机械效率和标准化程度高。•滑动轴承的结构紧凑，制造、安装方便。一般大型压缩机用滑动轴承，两支点的中小型压缩机用滚动轴承。第六节活塞式压缩机的运行及调节一、排气量调节（一）转速调节1、连续地变速调节2、间断地停转调节（二）管路调节1、切断吸气调节2、节流吸气调节3、回流调节（三）吸气阀调节1、全行程顶开吸气阀调节2、部分行程顶开吸气阀调节（四）辅助容积调节石化工业对活塞式压缩机的要求（一）安全可靠（二）具有较好的适应性（三）易损件寿命长（四）能耗低（五）寿命周期费用低（六）自动化水平高（七）安装维修方便活塞压缩机的发展趋势•a）高压、高速、大容量；•b）提高压缩机的效率和延长使用寿命；•c）按系列化、通用化、标准化进行设计、生产，以利提高产量、质量，缩短制造周期，便于产品变型。