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往复式压缩机基础知识讲座主要内容一、压缩机概述1.什么是压缩机、压缩机有何用途2.压缩机的分类二、往复压缩机工作原理及分类1.往复压缩机工作原理2.往复压缩机分类3.往复式压缩机特点4.主要性能参数三、往复压缩机的基本结构1.主机机身、中体、传动部分、气缸组件、活塞组件等2.辅机润滑系统、冷却系统四、往复式压缩机的操作五、压缩机的日常(正常)维护六、往复式压缩机的点检七、往复压缩机常见的故障及处理方法一压缩机概述随着近代科学技术的不断发展，压力能在工业生产上的应用十分普遍，所占的地位相当重要。压缩机就是产生气体压力能的机器，它在国民经济各部门中特别在石油、化工、矿山、冶金、机械以及国防工业中已成为必不可少的关键设备。其重要的应用场合有化工工艺过程上的应用、动力工程的应用、气体输送等。1.什么是压缩机、压缩机有何用途压缩机定义：是一种压缩气体提高气体压力或输送气体的机器．以排气压力为主要数据定义压缩机:1）通风机低于0.015MPa；2）鼓风机为0.015~0.35MPa；3）压缩机0.35MPa及以上.压缩机有何用途压缩机应用极为广泛，在采矿业、冶金业、机械制造业、土木工程、石油化学工业、制冷与气体分离工程以及国防工业中，压缩机是必不可少的关键设备之一。典型的应用：1、压缩空气作为动力（如仪表风及自动装置）2、压缩气体用于制冷和气体分离（如空调）3、压缩气体用于合成及聚合（保证反应压力）4、压缩气体（氢气）用于油的加氢精制5、气体输送（提供气体流动动力）2.压缩机的分类压缩机按其工作原理可分为速度型和容积型两种。速度型：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。容积型：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。按工作原理分类压缩机容积式速度式往复式回转式透平式喷射式活塞式自由活塞罗茨式滑片式螺杆式回转活塞离心式轴流式混流式下面重点介绍往复式压缩机二、往复式压缩机工作原理及分类1.往复式压缩机工作原理往复式压缩机通过曲柄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，驱动活塞做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞上的工作端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，气缸内相继实现吸气、压缩、排气、膨胀四个过程，即完成一个工作循环。往复式压缩机的一个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工作过程。理论三个工作过程（一个工作循环）1.吸气0～12.压缩1～23.排气2～3理论三个工作过程吸气过程—当活塞向右移动（0点移至1点）气缸内工作容积逐渐增大而压力降低，当压力低于进气管路中压力P1时气体顶开吸气阀进入气缸，直到活塞运动至最右端（此点为内止点）。压缩过程—活塞向左移动时（1点移至2点）吸气阀自动关闭，同时由于排气管路中的压力大于气缸内部压力，气缸内的气体还不足以顶开排气阀从排气阀排出，而被封闭在气缸的密闭工作腔内。并随活塞继续向左移动，工作容积越来越小，气体压力逐步提高（这时密闭工作腔内的压力小于P2）。排气过程—活塞继续向左移至某一位置时，压力达到工作要求的数值，此时排气阀在该压力P2下被迫开启，气体在该压力下被排出（从2点移至3点），直到活塞运动到左边末端（此点称为外止点）。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。往复式压缩机实际工作过程压缩机的实际工作过程是：是一个非常复杂的过程，要考虑到压缩机余隙容积；吸、排气过程阻力损失；吸、排气过程中与外界热量交换；泄漏；等。2.往复式压缩机的分类1）按容积流量（进口状态）分类微型压缩机：容积流量＜1m³/min小型压缩机：容积流量1～10m³/min中型压缩机：容积流量10～100m³/min大型压缩机：容积流量＞100m³/min2）按压缩机的排气压力可分为：低压压缩机：排气终了压力在0.3～1MPa表压。中压压缩机：排气终了压力在1～10MPa表压。高压压缩机：排气终了压力在10～100MPa表压。超高压压缩机：排气终了压力在100＞表压以上。3）按结构形式分类可分为立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式等。一般立式用于中小型；卧式用于小型高压；角度式用于中小型；对称平衡型使用普遍，特别使用于大中型往复式压缩机；对制式主要用于超高压压缩机。国内往复式压缩机通用结构代号的含义如下Z型汽缸竖立排列P型汽缸水平排列L、S型汽缸排列呈角度式V型汽缸排列呈V型W型汽缸排列呈W型M型对称平衡式（队式、电机位于气缸的一侧）H型H型对称平衡式（卧式、电机位于汽缸之间）D型对置或对称平衡式结构形式4）按压缩级数分类单级气体经一次压缩即达到排气压力多级气体经多次压缩达到排气压力5）按冷却方式分类•风冷气缸用空气冷却•水冷气缸用水套冷却6）按润滑方式分类•有油润滑气缸内注油润滑•无油润滑气缸内不注油，依靠自润滑材料润滑3.往复式压缩机特点1）适应性较强往复式压缩机排气量范围较广，不论流量大小，均能达到所需压力，特别当排气量较小时。此外气体密度对压缩机性能的影响也不如离心式那样显著。2）压缩效率较高排气压力波动但排气量比较稳定。往复式压缩机可设计成超高压、高压、中压或低压。往复式压缩机压缩气体的过程属封闭系统，其压缩效率较高，大型的绝热效率可达80%以上。至于回转式压缩机由于内漏和流动阻力损失较大，故其效率不如往复式压缩机。优点：3）可维修性强4）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；5）技术上较为成熟生产使用上积累了丰富的经验；6）装置系统比较简单缺点：1）转速不能过高，机器大而重受往复运动惯性力的限制，对于排气量较大的，外形尺寸及其基础都较大。2）排气不连续，气体压力有波动严重时往往因气流脉动共振，造成管网或机件的损坏。3）结构复杂，易损件较多，维修量较大如：气阀、弹簧、十字头、活塞环、支撑环、活塞杆、活塞等。4）气体带油污特别在化工生产上若对气体质量要求较高时，压缩后气体的净化任务繁重。5）运转时有较大的震动。4.往复式压缩机的主要性能参数1）吸、排气压力：往复压缩机的吸气压力指第一级吸入管道处的气体压力；排气压力指末级排出接管处的气体压力。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。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。3）容积流量：容积流量是指在单位时间内经压缩机压缩后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。压缩机铭牌上标注的容积流量，即额定容积流量，在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。三往复压缩机的基本结构往复式压缩机的结构形式虽然繁多，但其主要组成部分基本相同。一台完整的压缩机组包括两大部分：1、主机包括机身、中体、传动部分、气缸组件，活塞组件、气阀、密封组件以及驱动机等。2、辅机润滑系统、冷却系统以及气路系统、仪表控制等。主机部分主机部分主要部件及结构主机部分：压缩机主机部分是传递动力，压缩气体提高气体压力的部分。它是压缩机的主要组成部分。包括以下零部件：气缸、机身及中体、中间接筒、曲轴、活塞、连杆、活塞杆、轴承、气阀等组成。下面对各个部件进行简要介绍。1.机身与中体整体结构分体对接机身：独立机身对接组成。机身对接面通过专用定位销精确定位。对接机身使用弹性螺栓连接，通过扭矩扳手或液压紧固工具安装。螺栓定位销机身的的作用：对运动机构起支撑作用，底部兼做润滑油箱。对整台机组起到一个基础固定作用。机身与中体整体结构曲轴箱与中体铸成一体组成独立机身，两侧设有十字头滑道和方形窗口，避免分体结构产生的加工和装配误差，提供了机身与中体运行时可靠的保证。呼吸器汽缸的作用：气缸是往复式压缩机组成压缩容积的主要部分。气缸的结构型式：根据压缩介质、压力、排气量、总体结构以及材料的不同，气缸的结构型式很多。1.按活塞在气缸中作用方式的不同：有单作用式、双作用式与级差式气缸；2.按气缸的冷却方式的不同：有风冷、水冷气缸3.按制造材料的不同:有铸铁、铸钢、合金钢锻制气缸。2.气缸部件三进三出铸铁缸一进一出铸铁缸二进二出铸钢缸四进四出铸铁缸气缸的结构型式一进一出锻件缸气缸的组成气缸部件由缸体、缸座、缸盖、缸套等零件组成，根据所压气体压力高低不同，可以采用铸铁缸和锻件缸。3.活塞部件活塞部件的作用：活塞部件是活塞、活塞杆及活塞环的总称。活塞组在连杆带动下，在汽缸内作往复直线运动，从而与汽缸及缸盖等共同组成一个可变的工作容积，以实现吸气、压缩、排气等过程。活塞部件的组成：由活塞体、活塞杆、活塞螺母、活塞环、支承环等零件组成。活塞活塞的结构型式很多，常用的有以下几种：筒形活塞盘形活塞级差式活塞组合活塞柱塞等组合活塞2019/9/1631活塞杆活塞杆将活塞与十字头连接起来，传递作用在活塞上的力，带动活塞运动。活塞与活塞杆的连接通常采用圆柱凸肩和锥面连接两种方法。活塞杆在压缩机零件中属于易损件，对其要求是很高的。活塞环活塞环的作用：是密封气缸与活塞之间的间隙，防止气体从压缩容积的一侧漏向另一侧。对活塞环的基本要求是密封可靠和耐磨损。活塞环的材质有铸铁、合金、聚四氟乙烯等。活塞环上有开口，在自由状态下，其直径大于气缸的直径，因此活塞环装入气缸时，由于材料本身的弹性，产生一个对气缸壁的预压力。活塞环装在活塞环槽中，与槽壁间应留有间隙。压缩机工作时，活塞环在其前压力（P1）和后压力（P2）的压力差作用下，被推向压力较低（P2）的一方，即密封了气体沿环槽端面的泄露。作用在活塞环内圆上的压力，约等于环前的压力（P1），此压力大于作用在活塞环外圆上的平均压力，于是形成压力差，将环压向气缸镜面，阻止了气体沿气缸壁面的泄露活塞环的密封原理气体从高压侧第一道环逐级漏到最后一道环时，每一道环所承受的压力差相差较大。第一道活塞环承受着主要的压力差，并随着转速的提高，压力差也增高。第二道承受的压力差就不大，以后各环逐级减少。因此环数过多是没有必要的，反而会增加气缸磨损，增大摩擦功。4.填料函填料函组件作用：其主要作用是为了防止气缸内被压缩的气体从活塞杆方向泄漏至缸外。是活塞压缩机的主要易损件之一，对其基本要求是密封性能良好并耐用。它是由多组密封填料组成的密封组合件，它的密封功能是借助气缸内外压差力使用填料产生自紧以及自身的结构特点得到。一般使用阻流环、径向环、切向环共同密封。同时必须保证良好的润滑与冷却，特别是活塞杆直径（＞100mm），更应注意良好的润滑与冷却。填料函的结构及密封原理为了改善填料、活塞杆的工作条件，提高使用寿命，填料需进行良好的冷却，以带走密封圈和活塞杆的摩擦以及气体压缩散发出的热量。常用的冷却方法是在填料盒上开设水道，冷却水在其中环形流动（如下图），这样能保证周向温度分布比较均匀，冷却水处于湍流状态，利于冷却。5.气阀气阀是压缩机中的重要部件，并且是易损件。压缩机气阀是自动阀，其启闭由阀片两边的压力差与弹簧力实现。分为进气阀和排气阀两种。它由四部分组成：阀座、阀盖、阀片、弹簧等组成。6.曲轴部件曲轴的作用：曲轴是压缩机中重要的运动件之一，传递着压缩机的全部功率。其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动。由于承受较大的交变载荷和摩擦磨损，所以工作条件恶劣。7.连杆连杆是连接曲轴与十字头的部件，它将曲轴的旋转运动转换成活塞的往复运动，并将外界输入的功率传给活塞组件。连杆部件组成：连杆由连杆体和大头瓦盖组成，通过二个弹性螺栓连成一