1往复压缩机

往复式压缩机特点及应用范围指示图及压缩机工作状态分析易损件（气阀、活塞环和填料密封）天然气压缩机两种特殊压缩机（膜式压缩机、直线压缩机）往复压缩机—特点及应用范围容积式压缩机：使气体容积缩小，以提高气体的压力强制输气的特性：排气压力取决背压通过曲柄连杆机构将旋转运动变为活塞的往复运动有吸排气阀活塞式压缩机适用的压力范围广，不论流量大小都能达到所需压力适用于高压力，中小流量以及较小排气量的各种压力范围在气量调节时，排气压力几乎不变级差活塞、中体及气缸有支撑活塞式压缩机－New按排气量范围分名称排气量范围(按进气状态)微型压缩机＜lm3／min小型压缩机1～l0m3／min中型压缩机10～60m3／min大型压缩机＞60m3／min立式压缩机气缸中心线垂直于地面(a)卧式压缩机气缸中心线平行于地面(b)对动式压缩机气缸中心线平行于地面，气缸分布在曲轴两侧，且两侧活塞运动两两对称(c)对置式压缩机气缸中心线平行于地面，气缸分布在曲轴两侧，但两侧活塞运动不对称(d)角度式压缩机气缸中心线相互成一定角度，按其所呈形状可分为：L型压缩机气缸中心线呈立卧结合(e)V型压缩机两条气缸中心线呈v形(f)W型压缩机三条气缸中心线呈w形(g)扇型压缩机四条气缸中心线呈扇形(h)星型压缩机气缸中心线在圆周方向均布呈放射形(i)H型压缩机对动式或对置式压缩机，电机位于气缸之间（右上图）M型压缩机对动式或对置式压缩机，电机位于气缸一侧（右下图）按气缸容积的利用方式分单作用式压缩机仅在活塞一侧有气缸容积(图a)双作用式压缩机活塞两侧均有相同级次的气缸容积交替工作(图b)级差式压缩机大小活塞组合在—起，构成不同级次的气缸容积(图c)三曲拐呈120度操作平台在何处容积式压缩机的工作过程1—2吸气P2－3压缩Pd3－4排气4－1膨胀面积1234：理论功/每转PsPs_吸气压力Pd排气压力V1234指示图及压缩机工作状态分析实际进气量与理论进气量的比值称为进气系数进气系数：容积系数λv压力系数λp温度系数λT则，进气系数可以表达为：实际进气量为：TpvshTpvhssVVV压缩机容积系数（容积效率）λ=λvλpλTλl余隙容积系数：余隙容积减少吸入的气体容积λv压力系数:吸气压力损失减少吸入的气体容积λp温度系数：吸气加热减少吸入的气体容积λT泄漏系数：减少吸入的气体容积λl压缩机每转气缸实际吸入容积(单作用)V=λ(πD2/4)SD-缸直径S-行程压缩机每转气缸实际吸入容积(双作用)V=λ(2πD2/4-πd2/4)Sd-活塞杆直径压缩机中的泄漏外泄漏：为直接漏入大气或第一级进气管道中。外泄漏直接影响压缩机的容积流量和功率消耗。内泄漏：为气体由高压级漏入低压级或低压管道中，在以后的循环中又自低压级被送入高压级。内泄漏对容积流量无直接影响，但它要影响功率消耗和级间压力的分配。其中，若影响第一级排气压力，则也会间接的影响容积流量。易损件分析气阀活塞环、支承环填料密封6M32CO2压缩机五段组合活塞1-活塞左体；2-活塞底环；3-活塞隔环；4-活塞环；5-活塞右体；6-支承环；支承和导向卧式活塞必须设置支承，立式活塞必须设置导向。其作用是支承、定位和节流减压。在活塞上安装了支承或导向，它将承受活塞总成一半以上的质量，从而改善了活塞环的工作状况；在活塞上安装了支承或导向，它可以尽量让活塞在气缸中心线上运动，使气缸与活塞保持一定的工作间隙，防止活塞与气缸直接接触产生气缸拉毛；支承或导向具有明显的节流减压作用，对减小活塞环的背压，避免环的磨损，延长其工作寿命有显著效果。支承环（导向环）一般设在活塞中间，可120°或180°分两块或三块；当活塞直径较小时，或高压段活塞因节流减压的需要，必须分左右两段布置在活塞两端，而且呈360°设置，不能开口；为了节流减压的目的，支承环与气缸内径的间隙应该控制的足够小。考虑到支承环会因热膨胀而卡住，所以选择支承环的材料尤其重要，无油润滑的活塞支承更要慎重选择。当活塞环在正常工作时，其受到一个使之贴向气缸壁的压力P；压力P使活塞环能紧贴气缸壁而实现密封；压力P是作用于活塞环和气缸壁这对摩擦付上的正压力，它的大小影响活塞环与气缸壁的摩擦与密封。因此不希望它太大或太小。能延长活塞环的使用寿命的条件之一是活塞环的实际PV值小于所用材料的许用PV值。也即：PV/N＜[PV]式中：[PV]为所用活塞环材料允许使用的PV值。P：为所压缩气体作用于活塞环内侧的背压平均值。V：为活塞的平均线速度N：为活塞环的根数：有油润滑压缩机整机均采用铸铁环；无油润滑压缩机低压段用填充聚四氟乙烯环或PEEK环高压段采用金属塑料复合材料环。许用[PV]值填充聚四氟乙烯一般取600公斤/厘米2x厘米/秒铸铁一般取2100公斤/厘米2x厘米/秒FH-1金属塑料一般取2000公斤/厘米2x厘米/秒（FH-1金属塑料，是用铜板作基料，其中一面烧结上铜粉，然后浸渍填充聚四氟乙烯）活塞环开口间隙：活塞环开口是为了使环能张开以补偿环的磨损，开口间隙是为环在工作时热膨胀留有余地。开口间隙过大，泄漏量大；开口间隙过小，会发生活塞环胀死，缸温上升，活塞环及气缸加剧磨损的事故。压缩机运行一段时间后，开口扩大，活塞环失效。安装活塞环时，各环的开口须错开。活塞环侧间隙侧间隙过大，活塞环在工作时环对环槽产生撞击程度加大，环槽易变形，活塞易损坏；侧间隙过小，气体压力不能顺利的进入活塞环内侧，无法形成背压，环不能正常工作。活塞环背间隙：对活塞环背间隙的要求较松些，只要求活塞环放入环槽后比活塞外圆低即可，以免活塞摆动时，产生环的局部磨损。中低压缸的背间隙值可取1-2毫米，高压缸背间隙可取小些，最小可取到0.1毫米。学员提问：一段至四段活塞环使用过程中，出现涨不开，抱死现象。（材质：4F-4）循环机活塞环，支撑环寿命低，磨损最薄处仅1mm（材质：4F-4）在不影响打气量的情况下，活塞与气缸的间隙达到哪个值才更换活塞环和支撑环？三四段缸之间填料密封和五六段活塞环存在串气的可能，因三段气是不合格气，如果三段气串到四段气中（尤其是不合格气体中的硫）会造成后序生产系统触媒中毒。五六段填料寿命短，每次都是前两段节流环磨损（材质：4F-4），然后引起整体漏气磨损。活塞与气缸的间隙mm气缸内径极限间隙＜1000.9100~1501.2150~2001.5200~2501.8250~3002.2300~3502.5350~4003.0气缸内径极限间隙400~4503.5450~5004.0500~5504.5550~6004.9600~6505.4650~7005.9活塞环接口间隙及侧向间隙（经验推荐值，非金属应修正）气缸直径接口间隙极限值侧向间隙极限值＜1000.42.50.03~0.050.15100~1500.53.00.04~0.060.15150~2000.83.50.05~0.070.15200~2501.04.00.05~0.070.20250~3001.24.50.06~0.090.20300~3501.45.00.06~0.090.20350~4001.65.50.07~0.100.20400~4501.86.00.07~0.100.20450~5002.06.50.09~0.120.20500~5502.27.00.09~0.120.20550~6002.47.50.09~0.120.25600~6502.68.00.09~0.120.25650~7002.88.00.09~0.120.25往复压缩机填料密封：刮油、阻流、密封刮油环及填料组件刮油环是一种作用于活塞杆上，防止过量的润滑油沿活塞杆进入气缸的零件。它既是密封润滑油的活塞环，同时也能起到均布润滑油的作用。刮油环常用的材料是铸铁和填充聚四氟乙烯。影响刮油环刮油效果的因素润滑油的飞溅量较大，刮油环只能刮去大部分油。刮油环弹簧弹力不足或刮油环内表面园度不好。活塞杆跳动较大或活塞杆表面园度不好。学员提问：填料环寿命刮油环、阻流环、密封环及其失效准则弹簧设计原则平环密封圈结构外园有镯型弹簧，以在开车之初使密封环内周紧贴住活塞杆并产生一定予紧比压，确保所密封气体通过后产生压力降，实现自紧密封。在设计过程中，对选用镯型弹簧所产生的予紧比压要进行校核，以保证稳定工作。预紧比压：P=0.3~0.8(公斤/厘米2)气阀气阀是往复压缩机中的重要组件，它控制着压缩机工作腔的进气、压缩、排气和膨胀过程。气阀是气体流动阻力损失的主要来源，对合理设计的气阀，它的损失约占压缩机轴功率的4～9％，在个别情况下，则可达15～20％。气阀因污染会缩小它的通道面积，气体流动阻力增加，因气密性差会使泄漏加剧。气阀的基本组成1－阀座2－启闭元件3－升程限制器4－弹簧阀座它具有被阀片覆盖的气体通道，并承受工作腔内外气体压力差。启闭元件（阀片）它交替地开启与关闭阀座通道，控制气体进、出工作腔，通常制成片状，因此常称为阀片。升程限制器它用来限制阀片升起高度(升程)，并往往作为弹簧的承座。升程限制器在一些资料中称为阀盖。弹簧它是气阀关闭时推动阀片落向阀座的零件，并在开启时抑制阀片对升程限制器的撞击。如果阀片本身具有弹性，则可以不另设弹簧，此时，阀片既是启闭元件，又是弹性元件。学员提问压缩机运转过程中，如何正确的判断故障气阀？气阀正常的启闭过程（以吸气阀为例）颤振型气阀延迟关闭型气阀气阀的各种启闭元件形状a）环状b）环形网状c）条形网状d）条状e）槽状f）碟状g）菌状h、i、j）舌状气阀种类环状阀阀片是简单的环形，加工方便。气阀密封性高，余隙容积相对比较小，在结构上允许采用压开进气阀的排气量调节装置。环状阀目前在我国被大量应用于中、高压压缩机中，因为在这个范围内它们拥有比其它气阀更高的寿命。网状阀在结构上与环状阀的主要区别是它的阀片呈网状，而具有整个阀片起落一致的特点。其次是网状阀可以采用变刚性的组合弹簧，以及采用缓冲片等来改善阀片的工作条件。其升程大多是由垫块来控制。气阀种类舌状阀为一端固定，并且阀片由弹簧钢片制成，既是阀片又是弹簧，故也称舌簧阀或簧片阀，具有结构简单、运动质量轻、余隙容积小的特点，被广泛用于微小型空气压缩机和制冷压缩机中。条状阀的运动质量轻，适用于高转速，但阀片较薄只适用于中小型压缩机的低压级。槽状阀的运动质量相对较大，使用的转速也相应要低些。碟状阀维修简单、碟片强度高可以适用于小型空气压缩机的高压级，但球形碟片的加工要求高、制造困难，并且流通面积小、余隙容积大，现在使用并不多。菌状阀的阀片可以用尼龙制造，阀片与阀座的磨损小、气阀关闭时的气密性好、抗腐蚀、噪声小，可以具有较大的气阀升程，特别适合用于煤气输送压缩机，还可用于超高压压缩机。环状阀1—阀座2—阀片3—升程限制器4—弹簧5—螺钉6—螺母对气阀的基本要求要求气体流过气阀的阻力损失小。气体流过气阀时的流动阻力损失约占指示功的10％～20％，其大小与气阀的通流面积以及阀片运动规律有关。使用寿命长。气阀中的阀片和弹簧是压缩机的易损零件，因此提高这些零件的寿命对提高压缩机的运转率有显著影响。阀片和弹簧的寿命不仅和所用材料，加工工艺有关，还与阀片对升程限制器和阀座的撞击速度有关。气阀寿命也与压缩机转速有关，高转速压缩机的气阀寿命要短些。气阀形成的余隙容积要小。气阀关闭时有良好的气密性。结构简单，制造方便，易于维修，零件标推化、通用化程度高。气阀部件气阀必须采用整体组件结构，降低气阀散架掉入汽缸的破坏性。气阀主体材质为铸钢或锻钢，严禁采用灰铸铁。气阀螺栓不得采用通孔对夹固定方式；为提高压缩机的气量，延长气阀运行周期，气量大于110m3/min的压缩机低压段气阀推荐采用新型蘑菇阀、PEEK防污气阀。整体组件气阀由于其结构原因，气阀散架的可能性大大降低，同时即使是散架其掉入汽缸的几率下降！案例