往复式压缩机培训讲议

压缩机培训讲议化工技师培训压缩机和透平汽轮机基础知识概论•一、压缩机的基本类型•压缩机在近代工业中，特别是在化学与石油工业中得到广泛的应用和发展。虽然类型繁多，但从原理来看，基本上可以划分为两大类：即容积型压缩机与速度型压缩机。•容积型压缩机是依靠机械运动，直接使气体的体积变化而实现提高气体压力。•速度型压缩机是靠高速旋转叶轮作用，首先使气体得到一个很高的速度，然后使高速气流在扩压器中迅速地降速，使气体的动能转化为静压能，因而实现气体压缩，把被压缩气体的压力提高。•在近代大型压缩机中，对称平衡压缩机为容积型、离心式压缩机为速度型的典型产品。•容积型与速度型压缩机，由于不同的结构而又有如下分类：•容积型分往复式与回转式，其中往复式有活塞式与膜片式之分；回转式有滑片式、转子式和螺杆式。•速度型有离心式、轴流式与混流式。•按最末级额定工作压力区分，不论容积型或速度型均可以分为：•低压压缩机（工作压力在10公斤/厘米2以下）•中压压缩机（工作压力在10~100公斤/厘米2以下）•高压压缩机（工作压力在100~1000公斤/厘米2以下）。•超高压压缩机（工作压力在1000公斤/厘米2以上）•二、对称平衡压缩机与离心式压缩机的特点•（一）对称平衡压缩机的特点：•对称平衡压缩机一般与大型同步电机组成机组，该机组由于外形的设置形式不同而又分为M型与H型。M型对称平衡压缩机的特点是：机身与各列中体、气缸等组成的压缩机部分为一整体，仅位于驱动机一侧，两者通过联轴节联接组成机组。H型对称平衡压缩机的设置形式特点是：压缩机由二个机身分别同总数各半的中体、气缸等组成压缩机的两个部分，并分别设置在驱动机的两侧，驱动机的转轴一般是一端通过联轴节与一侧机身上主曲轴联接，另一端转轴与该侧机身上主曲轴往往为一整体轴。M型对称平衡压缩机设置形式H型对称平衡压缩机设置形式•不论是M型或H型机组，它们都具有如下两方面的共同特点：•1．各列中体、气缸对称设置在机身两侧的M型机组中，当中体、气缸的总列数为偶数时，机身两侧的中体与气缸列数相同，当总数为奇数时，机身两侧中体与气缸列数相差一列。在H型对称平衡压缩机组中不存在中体与气缸总列数为奇数列情况，而且往往总列数是四或四的倍数，如八列、十二列等，以便电机与机身两侧对称布置。•2．机身两侧各列（包括一列二级的情况）的总活塞力基本相同，由于两侧作用力相反，故使机组在运行中作用在机身上的惯性力能基本上保持平衡，使机组能较平稳运行。•M型与H型相比较，M型具有安装方便，在设备制造时便于产品变型等优点，不足的是机身与曲轴的刚性不如H型，制造工艺也不优于H型，而H型的优点是列间距离大，便于操作维修，机身与曲轴的制造比较简单。缺点是中体与气缸的列数只能是四的倍数，不利于产品变型，而且在安装找正时不如M型方便。•（二）透平压缩机组的特点：•离心式压缩机与蒸汽轮机组成压缩机组，习惯上称呼为透平压缩机组。在中小型离心式压缩机常采用电机驱动，但在近代化学与石油工业的大型装置中，已普遍采用由蒸汽轮机驱动的大型离心式压缩机，这种机组的主要特点是：•1．易损件少、气体不易被润滑油所污染。•2．紧凑、功率大、容量大。•透平压缩机组的优点与不足：•1．便于综合利用热能。•2．透平压缩机组也存在不足之处，如在选择范围方面受气量的限制、噪音大、效率低、在制造与操作等方面要求较高、在启动或停车过程中压缩机容易出现喘振现象等。•三、对称平衡压缩机的应用与发展概况•对称平衡压缩机在工业尤其在化学与石油工业中得到比较广泛应用是在五十年代。对称平衡压缩机是在卧式往复压缩机的基础上得到发展的一种较先进机型，由于它多方面优越，逐渐取代卧式压缩机。•对称平衡压缩机发展开上世纪四十年代，美国的英格索尔-兰德公司和库佩尔-贝斯麦公司首先发展了该型压缩机，并经试用证明该机在运行中具有平衡性好、转速高、振动小、造价较低的突出优点。因此该型机组得到了迅速的发展与广泛应用。在六十年代初期，这种较先进机型开始传入我国，在单机能力方面，最大功率已达到5200千瓦，最大排气量已达到32000标米3/时。•四、离心式压缩机的应用及发展概况•大型离心式压缩机是在六十年代开始应用于工业生产中的，它在化学与石油工业的大型装置里，发挥了其他各类型压缩机所不及的独特作用。•大型离心式压缩机的最早试用是美国克拉克公司在1963年为了适应日产600吨大型合成氨装置的需要，他们采用了四台离心式压缩机串联使用，将初压为14公斤/厘米2的氮氢混合气提至154公斤/厘米2，然后用往复式压缩机加压到320公斤/厘米2的合成压力，这为首次利用离心式压缩机将气体压缩到100公斤/厘米2以上，也为这种压缩机型进入高压领域打开新局面。•大型离心式压缩机在我国工业生产中得到应用基本上在七十年代末期了，而且绝大部分局限于由国外引进装置。由国内自行设计和制造的大型离心式压缩机，在近年的试制和试用中已基本上取得成功的经验。•离心式压缩机由于具有在用气量小时机械效率急剧下降，而在用气量大时机械效率高的特点，所以实际使用在大型装置中，一般希望用气量与排出压力之比能大于300。•近代在工业上有实用价值的大型离心式压缩机最大吸入流量已达100000标米3/时、最大额定功率达24000~33000千瓦、转速一般在10000~25000转/分范围、出口最高工作压力700公斤/厘米2。•从近代离心式压缩机的发展情况来分析，它总的发展趋势基本上仍为“六化”即大容量化、低噪音化、定型化、高压化、高效化与结构合理化.•第一章对称平衡型压缩机•第二章•对称平衡型压缩机组与其他型压缩机组一样，均由驱动部分和压缩机部分联合组成。驱动部分的原动机多见为各型同步电机，压缩机部分的结构与卧式压缩机结构基本相似，均由机身、气缸与机构等部分组成。•第一节机体结构••机体的结构主要包括：机身、中体、曲轴、连杆、十字头、轴承与轴瓦等。•一、机身•对称平衡压缩机机身结构的特点是：机身为两端面开口的长方体形匣式结构。这种结构的优点是具有较高的刚性，并适应各列气缸在机身两侧对称设置的需要。•机身结构一般由机体、轴承座、侧盖、横梁与拉杆组成。机体的上部与两端壁的上开口是为了便于装卸曲轴，连杆等部件，为了弥补上开口对机体刚性的影响，在上开口处均设有横梁与拉杆，各横梁长度与机体有配合要求。在机身内有横向立式带筋板将机体隔成几个小室，每一个带筋板支承一个曲轴承，所以隔板数将由所需曲轴瓦数决定。在各隔板底部开有通油孔，以便机体内的润滑油回流，同时也起到减少板与机体壁相交处的铸造应力的作用。机体内底面在轴向方向带有一定的倾斜度，在最低处设有排油孔。机体的顶盖上还设有透气帽。在机身底座上一般还备有已经研校的台以供安装时初步找正之用。•机身的制造形式有铸造现焊接两种，焊接机般是由钢板与铸钢件焊制而成，它仅适用于单级压缩机的有限场合，绝大多数机般均为铸造件。机般在精加工之前均经自然时效处理或退火处理，以确保精加工之后机般基本不再形变。铸造机般的材质常选用牌号为：HT15-33、HT20-40、HT25-47等灰铸铁。•二、中体•中体的主要用途是给十字头提供偶配工作面与支承，并且起陕离机身与气缸的作用，以防止被压缩气体流进机身内。此外，还起到使连杆、十字头、活塞的组合体在固定的方位上作往复运动，在超高压对称平衡型压缩机中为了确保此作用，往往中体还有滑道轨道与十字头侧瓦直接接触以严格限位。•大多数中体与机身为分体铸造，并通过紧固螺栓将两者联为一体。•在中体结构中，在前端（靠气缸端）设有除油器以除去活塞杆上的润滑油，使十字头部分润滑油与气缸部分润滑油隔离或防止前者进入气缸部分（气缸禁油情况）。前端两侧开有小窗，以装卸除油器与气缸上的密封填料。在中体中、后部分设有上、下滑道，在两侧设有装卸十字头用的大窗。中体内底面还设有排油管以排出中体内的润滑油至机身或油箱，在滑道与机身相接处还设有进油孔，以供循环油进入中体，也有从顶部进入的。中体与机身虽然已有紧固螺栓联接，但为了不使中体的作用力全部承受在机身上，所以中体均有各自的支承基础。•除油器的结构形式多种，主要与被压缩的工艺气体的隔油要求有关。除油器一般均由一组或几组刮油环组成刮油环有单向刮油环与双向刮油环两种。•双向刮油环由二个刮口相反的单向刮油环组成，两者间由圆柱销定位，各组刮油环一般均由正切口或斜切口的相同三块组成，它们在外缠拉伸弹簧作用下，相互组合并紧贴在活塞杆上。由双向刮油环组成的除油器常在一般工艺气体或空气压缩机上，以起隔离除油器两侧润滑油的作用。•单向刮油环组成的除油器常用在气缸部分要求禁油的压缩机中体上，如氧压机。•三、曲轴•曲轴型式有两种：曲柄轴和曲拐轴•曲柄轴与电机转子轴为一体，仅占转子轴一端的有限部分，机身上的主轴承即是电机转子轴一仙的轴承。•曲拐轴的曲拐数是根据对称平衡压缩机的气缸列数而定的，相邻各拐之错角有90度、120度、180度等，曲拐轴两端主轴颈的直径一般均相同。曲拐轴轴体内均钻有油道，以便函循环油经由主轴颈向曲拐轴颈，再经过连杆体上的油道进入十字头销轴进行各部润滑，•曲拐轴的拐肩上一般均装有扇形铸造的平衡铁，以消除由于曲拐轴的未平衡质量所引起的旋转惯性力矩。平衡铁与曲拐肩用抗拉螺栓紧固。•曲拐轴常采用40号和50号优质碳钢锻造。轴颈表面的光洁度达▽7~▽9，并经表面淬火或正火处理。•四、连杆•连杆是联接曲拐轴与十字头的部件，它将曲拐轴的旋转运动转换为十字头的往复运动，并传递力矩给活塞作功。•连杆同杆体、大头与小头组成，杆体的横截面有圆形、环形、矩形与工字形等，杆体的小头瓦采用整体的磷青铜轴套代替以往对开可调式的小头瓦结构。连杆的大头结构，一般均为剖分式，大头盖与杆体用二根抗拉螺栓联接。•连杆的材质采用30号、40号与45号优质碳钢锻制，也有采用30CrMo或40Cr等合金钢锻制。大头盖的紧固螺栓与螺母往往材质不一样，螺栓常用40Cr\30CrMo合金钢或45号优质碳钢，螺母相应采用20Cr、30Mn或35号优质碳钢。•五、十字头•十字头起导向作用。结构有：上下滑板与十字头体为分体组装或整体制造两种，分体式结构的十字头由上滑板、下滑板、十字头销与十字头体四部分组成。上下滑板的工作表面衬有巴氏合金耐磨层。•十字头与活塞杆联接有螺纹联接、联接器联接、法兰联接、楔联接等。•十字头常用形式有三种：圆柱形、圆锥形和本体是圆柱形而端部是圆锥形。•十字头体与滑板的材质常用稀土球墨铸铁。十字头销一般用20号优质碳钢或20Cr合金钢，柱销表面均经精加工与热处理。•六、轴承与轴瓦•轴承有滚动轴承与滑动轴承两种，在大型压缩机中一般采用滑动轴承。•滑动轴承的结构有整体与分体之分，在大型机中的主轴瓦、连杆大头瓦等采用分体型。•滑动轴承根据钢瓦背与瓦面巴氏合金层的厚度分为厚壁与瓦和薄壁瓦：•厚壁瓦：t/d﹥0.05t1=0.01d+(1~2)mm•薄壁瓦：t/d≦0.05t1=0.5~1.5mm•式中：t——瓦壁厚度，毫米•d——轴瓦内径，毫米•t1——耐磨合金层厚度，毫米•薄壁瓦的优点：瓦面与轴颈有较大的贴合面、导热性能好、安装方便等。缺点是加工精度要求高，轴承磨损之后不好调整。•瓦背材质选用35号、45号钢，耐磨合金选用:ChSnSb11-6、ChSnSb4-4。第二节气缸结构•一、气缸•气缸是各种压缩机很重要的承压部件。有单层缸体、双层缸体结构，在缸体内又有有衬套和无衬套两种，常见的为双层缸体（层间为水夹套），内外层同时浇铸。在缸体内装有过盈配合缸套的目的是为了增强缸体的耐磨性能或便于在缸体磨损后更换缸套，以延长缸体寿命。•气缸的材质选用：第二节气缸结构•缸内工作压力小于60公斤/厘米2时采用灰铸铁，如HT20-40、HT25-47；•60~120公斤/厘米2时采用ZG35、ZG45或QT45-5、QT60-2；•200~500公斤/厘米2时采用35号、45号锻钢。第二节气缸结构•大于500公斤/厘米2时，采用35Cr、40Cr、35CrMo等合金钢锻制。•气缸套材质选取用具有高度耐磨性能的优质珠光体铸铁。•二、气阀第二节气缸结构•