详解往复式压缩机分解

培训教材压缩机－往复式压缩机压缩机的分类•按工作原理分类压缩机容积式速度式往复式自由活塞透平式喷射式回转式斜盘式隔膜式活塞式滑片式液环式罗茨式螺杆式回转活塞混流式轴流式离心式工作原理•压缩型的工作原理是往压缩机的工作腔中吸入气体，经活塞或膜片压缩提高压力后排出机外，气体的流动是不连续的。•速度型的工作原理是气体被高速旋转的叶轮带动，获得极高的速度，进入扩压器时，速度降低，压力升高，然后将增压后的气体输出机外．气体的流动是连续的往复式压缩机的分类•按活塞的压缩动作可分为1）单作用压缩机：气体只在活塞的一侧进行压缩又称单动压缩机。2）双作用压缩机：气体在活塞的两侧均能进行压缩又称复动或多动压缩机。3）多缸单作用压缩机：利用活塞的一面进行压缩，而有多个气缸的压缩机。4）多缸双作用压缩机：利用活塞的两面进行压缩，而有多个气缸的压缩机。往复式压缩机的分类•按压缩机的排气终压力可分为1）低压压缩机：排气终了压力在3～10表压。2）中压压缩机：排气终了压力在10～100表压。3）高压压缩机：排气终了压力在100～1000表压。4）超高压压缩机：排气终了压力在1000表压以上。（1表压为0.1MPa）往复式压缩机分类•按排气量（进口状态）分类类型排气量m³/min微型压缩机＜1小型压缩机1∽10中型压缩机10∽60大型压缩机＞60往复式压缩机分类•按结构形式分类可分为立式、卧式、角度式、对称平衡型和对制式等。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：立式－Z。卧式－P，角度式－L、S，星型－T、V、W、X，对称平衡型－H、M、D，对制式－DZ。往复式压缩机分类往复式压缩机型号说明•活塞式压缩机：•型号说明：•□□□-□/□表示(吸)排气压力kgf/cm2•表示排气量（换算到吸入状态）m3/min•表示压缩机活塞力吨（有时省略）•气缸排列型式代号：V、W、Z、L、P----V、W、•Z、L、P型，D、M、H----对称平衡型•设计序号或气缸列数往复式压缩机•往复式压缩机的工作原理：•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。•压缩机的理想工作过程是：①压缩机没有余隙容积，②吸、排气过程没有阻力损失，③吸、排气过程中与外界没有热量交换；④没有泄漏。其过程如图所示。图2－3为活塞运动时气缸内气体压力与容积的变化，活塞式压缩机对气体的压缩，是由活塞在气缸内的往复运动来完成的。整个工作过程分吸气、压缩和排气三个过程。•实际中由于压缩机存在余隙容积,因此工作过程多了一个膨胀过程,其工作过程可归纳为吸气、压缩、排气和膨胀四个过程。往复式压缩机的工作原理图曲轴压缩机的流量控制入口缓冲器出口缓冲器入口过滤器冷却器冷却器往复式压缩机•往复式压缩机的主要特点：•活塞式压缩机属于容积式压缩机，适用于中小输气量，排气压力可从低压直至超高压，与其它类型压缩机相比，具有一系列特点：•其优点•1）适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力；最高压力可达320MPa（工业应用），甚至700MPa，（实验室中）。单机能力为在500m3/min以下的任意流量。•2）热效率高，单位耗电量少；一般大、中型机组绝热效率可达0.7~0.85左右。•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）气体的重度和特性对压缩机的工作性能影响不大，同一台压缩机可以用于不同的气体；•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)驱动机比较简单，大都采用电动机，一般不调速；•8）装置系统比较简单。往复式压缩机•缺点：•1）结构复杂笨重，易损件多，占地面积大，投资较高，维修工作量大，检修周期较短，一般在8000小时左右。•2）转速不高，机器体积大而重，单机排气量一般小于500m3/min。•3）排气不连续，气流有脉动，容易引起管道振动，严重时往往因气流脉动、共振而造成管网或机件的损坏。•4）运转时有较大的震动。用油润滑的压缩机，气体中带油需要脱除。•5)流量调节采用补助容积或旁路阀，虽然简单、方便、可靠，但功率损失大，在部分载荷操作时效率降低。•6)大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强度较大往复式压缩机•往复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m³/min，m³/h。2)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。3）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℃。4）活塞力：活塞在止点处所受到的气体力最大，因此将这时的气体力称为活塞力。5）级数：大中型往复压缩机以省功原则选择级数，通常情况下其各级压力比≤4。往复式压缩机•6)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）。•7)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。往复式压缩机的结构•往复式压缩机的结构：压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、气阀、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统等部件组成。往复式压缩机结构示意图往复式压缩机的结构－机体•机体：包括气缸体和曲轴箱两部分，一般采用高强度灰铸铁（HT20-40）铸成一个整体。它是支承气缸套、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。气缸采用气缸套结构，安装在气缸体上的缸套座孔中，便于当气缸套磨损时维修或更换。往复式压缩机的结构－机体图2-30立式两缸压缩机机体结构分体机身分体机身整体机身往复式压缩机的结构•曲轴：曲轴是往复式压缩机的主要部件之一，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。曲轴在运动时，承受拉、压、剪切、弯曲和扭转的交变复合负载，工作条件恶劣，要求具有足够的强度和刚度以及主轴颈与曲轴销的耐磨性。故曲轴一般采用40、45或50号优质碳素钢锻造。往复式压缩机的结构－曲轴图2-22曲拐轴1、主轴颈（连接油泵端）；2、平衡块3、曲柄4、曲柄销；5、油孔6、轴颈（连接轴封处）往复式压缩机的结构•连杆：连杆是曲轴与活塞间的连接件，它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对气体做功。连杆包括连杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓。连杆体在工作时承受拉、压交变载荷，故一般用优质中碳钢锻造或用球墨铸铁（如QT40－10）铸造，杆身多采用工字形截面且中间钻一长孔作为油道。往复式压缩机的结构－连杆往复式压缩机的结构•活塞组：活塞组是活塞、活塞销及活塞环的总称。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---活塞可分为筒形和盘形两大类。活塞的材料一般为铝合金或铸铁•活塞销---活塞销是用来连接活塞和连杆小头的零件，在工作时承受复杂的交变载荷。•活塞环---活塞环包括气环和油环。汽环的主要作用是使活塞和气缸壁之间形成密封，防止被压缩气从活塞和气缸壁之间的间隙中泄漏；油环的作用是布油和刮去气缸壁上多余的润滑油。往复式压缩机的结构－活塞组件图2-13筒形活塞组部件图1、活塞；2、气环；3、油环；4、活塞销；5、弹簧挡圈往复式压缩机的结构－活塞图2-14筒形活塞结构图（a）顶部雏形；（b）顶部平顶；（c）顶部局部下凹往复式压缩机的结构－活塞环图2-15活塞环的结构形式(a)气环；(b)(c)刮油环往复式压缩机的结构•气阀与轴封：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、压缩、排气等四个工作过程。往复式压缩机的结构－气阀组图2-27汽缸套和吸排气阀组合件1、调整垫片2、螺栓3、排气阀片4、阀盖5、假盖弹簧6、17开口销7、螺母8、钢碗9、气阀螺栓10、外阀座11、内阀座12、垫片13、气阀弹簧14、吸气阀片15、圆柱销16、顶柱弹簧18、顶杆19、转动环20、垫圈21、弹性圈22、汽缸套往复式压缩机的结构－轴封•轴封---轴封的作用在于防止压缩气体沿曲轴伸出端向外泄漏，或者是当曲轴箱内压力低于大气压时，防止外界空气漏入。图2-24波纹管式轴封装置1、轴承盖2、动摩擦环；3、波纹管；4、弹簧；5、压紧弹簧；6、压板图2-25摩擦环式轴封装置1、托板；2、弹簧；3、钢圈；4、动摩擦环；5、橡皮圈；6、钢壳；7、压板；8、轴承座往复式压缩机的结构－润滑系统•润滑是压缩机中的重要问题之一，它不仅影响到压缩机的性能指标，而且对压缩机的寿命、可靠性、安全性也直接相关。•活塞式压缩机润滑，要求在所有作相对运动的表面注入润滑油，形成油膜，以减低磨蚀，减少摩擦功耗，冷却摩擦表面，同时还起到油膜密封作用。对润滑系统的基本要求：•要有可靠的供油装置，保证有适量的润滑油输送至各运动部位；•要有净化和冷却润滑油的装置；•系统中要有便于检查供油情况的部位和仪表；•供油系统紧凑，便于拆装和清洗。往复式压缩机的结构－润滑系统•润滑的作用如下：•1)使摩擦表面(即轴与轴承、活塞环与气缸壁等运动部件接触面)被油膜分隔，形成液体摩擦或半干摩擦，从而降低压缩机的摩擦功、摩擦热和零件的磨损，提高压缩机的机械效率，增加压缩机的可靠性和耐久性。•2)带走摩擦热，使摩擦表面温度不致过高。•3)润滑油充满活塞与气缸的间隙和轴封的摩擦表面之间，增强了密封作用。•4)带走磨屑，改善摩擦表面的工作情况。•5)压缩机的润滑系统还向能量调节装置供油。往复式压缩机的结构－润滑系统•润滑方式及润滑系统压缩机的润滑方式可分为飞溅润滑和压力润滑两种类型。飞溅润滑是利用运动零件的机械作用，将润滑油送至需要的摩擦表面，半封闭压缩机就有很多的采用飞溅润滑。一方面在连杆大头下端装设甩油勺，将曲轴箱中的油甩向气缸镜面，润滑活塞与气缸壁之间的摩擦表面；另一方面，在电动机一端的轴上装有甩油盘，将油甩起并收集在电动机侧端盖的集油小室上，通过曲轴中的油道，润滑主轴承和连杆轴承。在某些小型立式开启式压缩机中，飞溅润滑仅依靠曲柄连杆机构的运动来实现。压力润滑•大机组是高速旋转机械，靠注入润滑油使轴颈相互之间的磨擦变成液体磨擦，同时将轴承中因磨擦而产生的热量带走，如果油压不高，则克服不了油系统阻力，流动能力减小，达不到需要的油量，轴承中产生的热量也就不能全部带走，轴承及油温升高。同时轴承中油膜的建立也需要一定的油压，否则油膜破坏会烧瓦，因此规定一定压力的润滑油注入，这就是强制润滑,也叫压力润滑.往复式压缩机的结构－润滑系统图2-43齿轮油泵压力润滑系统1、粗滤油器2、油泵3、精过滤器4、曲轴5、连杆活塞组件6、输气量调节机构7、油压分配器往复式压缩机的排量控制及调节1):压缩机的排量控制及调节压缩机可以通过设置固定式或可变式余隙腔及入口卸荷的方式