往复活塞式压缩机课件

往复活塞式压缩机往复压缩机课件提纲工作原理性能参数主要结构常见故障原因分析和使用、维护方法12342020/2/92前言压缩机是输送气体并提高气体压力能的机器。在石油化工厂中，压缩机主要压缩原料气、空气或中间过程的介质气体，以满足石油化工生产工艺的需要。压缩机按其工作原理可分为速度型和容积型两种。速度型压缩机靠气体在高速旋转的叶轮的作用下，得到巨大的动能，随后在扩压器中急剧降低，使气体的动能转变为势能，也就是压力能。容积型压缩机靠在气缸内作往复或回转运动的活塞，使容积缩小而提高气体压力。往复压缩机2020/2/93前言2020/2/9往复压缩机4压缩机速度型容积型轴流式离心式混流式回转式往复式滑片式螺杆式转子式膜式活塞式压缩机按结构型式不同，分类如下：一、活塞式压缩机与其它类型压缩机相比，特点：1、压力范围广。低压到超高压都适用，工业上：3500kgf/c㎡实验室更高。2、效率高。比离心式效率要高得多，大型：80-85%，中型：70-80%小型：65-70%。3、适应性强。排气量可在较广泛的范围内选择，特别是在较小排气量的情况下。要做成速度型，往往很困难，甚至是不可能的。此外，气体的重度对压缩机性能的影响，亦不如速度型那样显著，所以同一规格的压缩机，将其用于压缩不同介质时，较易改造。主要缺点是：外形尺寸和重量较大，需要较大的基础，气流有脉动性，以及易损零件较多。二、按气量与压力的分类1、按排气量分：微型Vm≤1m3/分小型1m3/分＜Vm≤10m3/分中型10m3/分＜Vm≤100m3/分大型Vm＞100m3/分2、按排气压力分：鼓风机Pd≤2kgf/c㎡低压压缩机2kgf/c㎡＜Pd≤10kgf/c㎡中压压缩机10kgf/c㎡＜Pd≤100kgf/c㎡高压压缩机100kgf/c㎡＜Pd≤1000kgf/c㎡超高压压缩机Pd＞1000kgf/c㎡三、活塞式压缩机发展趋向1、高压、高速、大容量。合成聚乙烯：3500kgf/c㎡高转速、短行程结构的应用,占地面积、金属消耗量大为下降大型压缩机：250-500rpm;中型压缩机：500-1000rpm;小型压缩机：1000-3000rpm.2、提高效率和延长使用期限5-10%（效率升高，合理设计）3、按系列化、通用化、标准化生产，以利提高产量、质量，缩短制造周期，便于产品变形。四、结构型式及特点1、立式压缩机：气缸作垂直布置2、卧式压缩机：气缸中心线作水平布置，且都在曲轴的一侧。3、对称平衡压缩机：气缸作水平布置，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°4、对置型压缩机：气缸作水平布置，并分布在曲轴两侧，相邻的两相对列曲柄错角不等于180°5、角度式压缩机：气缸中心线具有一定的夹角，但不等于0°或180°。分为W型、V型、L型和扇型等。五、机型命名规则六、公司主要往复活塞式压缩机型号1.工作原理往复式压缩机通过曲轴连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复运动。当曲轴旋转时，通过连杆的传动，驱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。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。2020/2/9往复压缩机101.1理论工作循环为了更好地理解活塞压缩机的工作原理，这里重点介绍理论工作循环。假定压缩机没有余隙容积，没有吸、排气阻力，没有热量交换，则压缩机工作时，汽缸内的压力和容积的关系如下图所示。压缩机的理论工作过程可以简化成下图示的三个热力过程。2020/2/9往复压缩机111.1理论工作循环吸气—活塞自0点移至1点，吸气阀打开，气体在P1压力下进入气缸。压缩—活塞自1点移至2点，吸排气阀均关闭，此过程为多变压缩过程，气缸内的气体压力升至P2。排气—活塞从2点移至3点，压力为P2的气体等压排出气缸。过程0-1-2-3-0构成了压缩机的理论工作循环，压缩机完成一个理论循环所消耗的功即为图中0-1-2-3-0所代表的面积。2020/2/9往复压缩机121.1理论工作循环压缩机在压缩气体的过程中，温度会逐步升高，是个多变的过程。实际压缩循环比理论压缩循环多了一个热膨胀的过程。随着热膨胀的逐步增加压力升高，温度也升高，功耗随之加大。所以，在理论上等温压缩循环的功耗最小。2020/2/9往复压缩机131.2实际工作循环压缩机中最常见的压缩过程为等温、绝热及多变过程。在同一压缩范围内，等温压缩耗功最小，绝热过程耗功最大，多变压缩介于两者之间。实际上，由于受冷却速度的限制以及和外界的热量交换，不可能实现等温过程和绝热过程，一般都为多变压缩过程。三个热力学计算常用公式.doc2020/2/9往复压缩机141.2实际工作循环2020/2/9往复压缩机151.2实际工作循环压缩机工作过程中活塞环、填料、气阀不可避免存在泄露，每个循环的排气量总小于实际吸气量。压缩机的进气阻力过大，会造成压缩机排气量减少。余隙容积过大会降低排气量，使指示功图面积变小。2020/2/9往复压缩机161.2.1实际过程与理论过程的区别由于余隙容积的存在，实际工作循环由膨胀、吸气、压缩、排气四个过程组成，而理论循环无膨胀过程。实际吸、排气过程中存在阻力损失，使实际气缸内吸气压力小于吸入管路内气压、实际气缸内排气压力高于排出管路内气压；吸、排气过程中有压力波动、温度变化。在膨胀和压缩过程中，因为气体与气缸壁之间存在热交换，使得压缩过程指数与膨胀过程指数不断变化，并非常数。2020/2/9往复压缩机172.性能参数往复式压缩机的性能参数主要包括：吸气压力、排气压力吸气温度、排气温度排气量功率和效率2020/2/9往复压缩机182.1吸气/排气压力往复压缩机的吸气和排气压力分别指第一级吸入管道处和末级排出接管处的气体压力，因为压缩机采用的是自动阀，气缸内的压力取决于进、排气系统中的压力，即由“背压”决定。所以吸、排气压力是可以改变的。压缩机铭牌上的吸、排气压力是指额定值，实际上只要机器强度、排气温度、电机功率和气阀工作许可，他们是可以在很大范围内变化的。2020/2/9往复压缩机192.2排气温度排气温度是指压缩机末级排出气体的温度，它应在末级气缸排出管处测得。多级压缩机末级之前各级的排气温度称为该级的排气温度，在相应级的排气接管处测得。排气温度可以计算校核，T2＝T1(P2/P1)n-1/n排气温度应进行监控：排气温度过高会造成润滑油润滑性能下降，轻质油挥发污染气体，润滑油积碳堵塞阀槽，活塞环软化或加速磨损，非金属阀片融化等。2020/2/9往复压缩机202.3容积流量往复压缩机的容积流量是指在单位时间内经压缩机压缩后在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，单位是M3/min或M3/h。压缩机的额定容积流量，即在压缩机铭牌上标注的容积流量是指在特定的进口状态下（进口压力0.1MPa，温度20℃）时的容积流量。对于实际气体，若是在高压下测得的气体容积，则换算时要考虑到气体可压缩性的影响。2020/2/9往复压缩机212.4供气量往复压缩机排气量随压缩机的进口状态而变，它不反映压缩机所排气体的物质数量。化工工艺中使用的压缩机，由于工艺计算的需要，需将容积流量则算到标准状态（1.013x105MPa，0℃）时的干气容积值，此值称为供气量或者标准容积流量。2020/2/9往复压缩机222.5功率和效率压缩机消耗的功，一部分直接用于压缩气体，另一部分是用于克服机械摩擦。前者称为指示功，后者称为摩擦功，二者之和为主轴所需的总功，称为轴功。单位时间所消耗的功称为功率。指示功率与总功率的比值即为压缩机的效率。2020/2/9往复压缩机232.6多级压缩所谓多级压缩是将气体的压缩过程分在若干级中进行，并在每级压缩后将气体导入中间冷却器进行冷却。如图所示2020/2/9往复压缩机241ststage2ndstage3bar8bar1bar3barQ2.6多级压缩的理由/优势1.可以节省压缩气体的指示功，下图为两级压缩与单级压缩所耗功之比。当第一级压缩达到压力P2后，将气体引入中间冷却器中冷却，使气体冷却到原始温度T1.因此使排出的气体容积由V2减至V2’，然后进入第二级压缩到最终压力。这样，从图中可以看出，实行两级压缩后，与一级压缩相比节省了图中绿色区域的功。采用多级压缩可以节省功的主要原因是进行中间冷却。如果没有中间冷却，第一级排出的气体容积不是因冷却而由V2减至V2’，而仍然以V2的容积进行二级压缩，则所消耗的功与单级压缩相同。2020/2/9往复压缩机252.5多级压缩2020/2/9往复压缩机26p1级压缩曲线1级volumepressureV2ndstage2级压缩曲线单级压缩——压比很大通过中间冷却节省的压缩功减去级间冷却器产生的损耗2级1、2级级间冷却2.6多级压缩的理由/优势2.可以降低排气温度通过多级压缩中间冷却后降低了气体的进气温度，压缩过程接近等温压缩，可以显著降低排气温度。排气温度过高，会使润滑油粘度降低，性能恶化或形成积炭现象；使气阀的工作寿命下降。对某些特种气体压缩机，排气温度过高还会引发腐蚀或爆炸。2020/2/9往复压缩机272.6多级压缩的理由/优势3.提高容积系数随着压力比的上升，余隙容积中的气体膨胀所占的容积增加，气缸实际吸气量减少。采用多级压缩，压力比下降，因而容积系数增加。2020/2/9往复压缩机282.6多级压缩的理由/优势4.降低活塞力多级压缩由于每级容积因冷却而逐渐减少，当行程相同时，活塞面积减少，故能降低活塞上所受的气体力，因此使运动机构重量减轻，机器效率提高。2020/2/9往复压缩机292.7气量调节方式2020/2/9往复压缩机30•卸荷器调节•旁通调节•变转速调节MQuantityCompressordeliverypressure•余隙腔调节3.6.43主要结构压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、油泵、能量调节装置、润滑油系统、进出口缓冲罐/气液分离器等部件组成。2020/2/9往复压缩机313.1机体机体包括机身、机座、曲轴箱等部件。机体一般采用高强度灰铸铁（HT20-40）铸成一个整体，是支承气缸套、曲轴连杆机构及其它所有零部件重量并保证各零部件之间具有正确的相对位置的本体。2020/2/9往复压缩机323.1机体的作用用来连接气缸和安装运动机构，并用作支承座。承受机器本身的全部或部分重量。作为传动机构的定位和导向部分。如曲轴支承在机体的主轴承上，十字头以机体滑道导向。承受压缩机工作时气体压力及转动部件的惯性力。连接某些辅助部件，如润滑油系统、盘车系统、冷却系统等。2020/2/9往复压缩机333.2气缸气缸是活塞式压缩机中组成压缩容积的主要部分。气缸与活塞配合完成气体的逐级压缩，它要承受气体的压力，活塞在其中往复运动，气缸应有良好的工作表面以利于润滑并应耐磨，为了散发气体被压缩时产生的热量以及摩擦生热，气缸应有良好的冷却，通常在气缸中设置冷却水夹套。2020/2/9往复压缩机343.2气缸2020/2/9往复压缩机353.2气缸气阀在气缸上的布置有三种方式：配置在气缸盖上、配置在气缸体上、混合配置。气阀在气缸上的布置方式对气缸的结构有很大的影响，是设置气缸所要考虑的主要问题之一。布置气阀的主要要求是：通道截面大，余隙容积小，安装和修理方便。2020/2/9往复压缩机363.3气阀气阀是压缩机的一个重要部件，属于易损件。它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输气量、功率损耗和运转的可靠性。气阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排气阀各启闭一次，从而控制压缩机并使其完成吸气、膨胀、压缩、排气等四个工作过程。2020/2/9往复压缩机373.3气阀目前，活塞式压缩机所应用的气阀，都是随着气缸内气体压力的变化而自行开闭的自动阀，由阀座、运动密封元件（阀片或阀芯）、弹簧、升程限制器等组成。2020/2/9往复压缩机383.3气阀自动阀的阀片在两边压差的作用下开启，在弹簧作用力下关闭。阀片与阀座