往复式压缩机

1、往复式压缩机知识培训 一一 压缩机概述压缩机概述 随着近代科学技术的不断发展，压缩机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。压缩机压缩机 定义：是一种压缩气体提高气体压力提高气体压力或输送输送气体气体的机器 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0.0150.35MPa； 3）压缩机0.35MPa及以上. 压缩机按其工作原理可分为速度型速度型和容积型容积

2、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气体的体积变化而实现提高气体压力。1.容积式压缩机容积式压缩机容积式压缩机的工作原理是依靠气缸工作容积周期性容积式压缩机的工作原理是依靠气缸工作容积周期性的变化来压缩气体，以达到提高其压力的目的，按运动的变化来压缩气体，以达到提高其压力的目的，按运动特点不同，又可分为以下两种：特点不同，又可分为以下两种：(1)往复式压缩机往复式压缩机典型的往复式压缩机是活塞

3、式压缩机。它依靠气缸内典型的往复式压缩机是活塞式压缩机。它依靠气缸内活塞的往复运动来压缩气体。依据所需压力的高低，它活塞的往复运动来压缩气体。依据所需压力的高低，它可以作成单级或多级；为了使机器受载均衡，还可以作可以作成单级或多级；为了使机器受载均衡，还可以作成单列或多列。目前，在石化行业较高压力，较低流量成单列或多列。目前，在石化行业较高压力，较低流量的场所多采用此类压缩机。例如：加氢精制、加氢裂化的场所多采用此类压缩机。例如：加氢精制、加氢裂化等装置都采用往复式压缩机。等装置都采用往复式压缩机。(2)回转式压缩机回转式压缩机包括：滚动活塞式包括：滚动活塞式 、双螺杆式、单螺杆式、罗茨式、双

4、螺杆式、单螺杆式、罗茨式、滑片式、液环式、漩涡式。滑片式、液环式、漩涡式。容积式压缩机共同点为：依靠容积变化实现压力升高容积式压缩机共同点为：依靠容积变化实现压力升高的目的。的目的。2速度式压缩机速度式压缩机它的工作原理为：通过离心力提高气体速度，并它的工作原理为：通过离心力提高气体速度，并在扩压型通道中降低速度提高压力。按运动特点在扩压型通道中降低速度提高压力。按运动特点不同，又可分为以下三种：不同，又可分为以下三种：（1）轴流式。压缩气体流动方向与轴平行。）轴流式。压缩气体流动方向与轴平行。（2）离心式。压缩气体流动方向与主轴垂直。）离心式。压缩气体流动方向与主轴垂直。（3）混流式。既有轴

5、流又有离心。）混流式。既有轴流又有离心。1.往复式压缩机工作原理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曲轴旋转运动转化为活塞往复运动。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。理论三个工作过程（一个工作循环） 1.吸气 0 1 2.压缩 1 2 3.排气 2 3为了更好地理解活塞压缩机的工作原理。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

6、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往复式压缩机的一个工作循环往复式压缩机的一个工作循环吸气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 ）。理论三个工作过程理论三

7、个工作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所消耗的功即为图中0-1-2-3-0所代表的面积所代表的面积。压缩机的实际工作过程实际工作过程是：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。往复式压缩机实际工作过程往复式压缩机实际工作过程1）按容积流量容积流量（进口状态）分类 微型压缩机：容积流量 1m/min

8、小型压缩机：容积流量 1 10 m/min 中型压缩机：容积流量 10 100 m/min 大型压缩机：容积流量 100 m/min2）按压缩机的排气压力排气压力可分为 ： 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110MPa表压。 高压压缩机：排气终了压力在10100MPa表压。 超高压压缩机：排气终了压力在100表压以上。2.往复式压缩机的分类往复式压缩机的分类 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

9、缩机通用结构代号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3）按结构形式分类）按结构形式分类我们化工厂一般用的压缩机由于受压力、流量等限制大多采用H型、M型和D型。D型和M型的区别是D型其实就是M型的一种，D型就是只有两列的对称平衡式5）按冷却方式冷却方式分类风冷 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单级 气体经

10、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4）按压缩级数压缩级数分类l优点：优点：1）适应性较强）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）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。3. 往复式压缩机特点往复式压缩机特点3）可维修性强）可维修性强4）对材料要求低）对

11、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）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）装置系统比较简单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。缺点：缺点：1 1）吸、排气压力：）吸、排气压力： 往复压缩机的吸

12、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 2）排气温度：）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 3）容积流量：）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

13、特定的进口状态下（进口压力进口状态下（进口压力0.1MPa，温度，温度20）时的容积流量。4.往复式压缩机的主要性能参数往复式压缩机的主要性能参数 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。三三 往复压缩机的基本结构往复压缩机的基本结构主机部分主机部分主机部分： 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

14、塞杆、轴承、气阀等组成。下面对各个部件进行简要介绍。主机部分主机部分主要部件及结构主要部件及结构分体对接机身：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：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。1.机身与中体整体结构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。呼吸器机身与中体整体结构机身与中体整体结构汽缸的作用：汽缸的作用： 气缸是

15、往复式压缩机组成压缩容积的主要部分。气缸的结构型式：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.气气 缸缸 部部 件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一进一出锻件缸 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。组合活塞 活塞部件的作用：活塞部件的作用： 活塞部件是活塞、活塞杆及活塞环、支撑环的总称

16、。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：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。3.活活 塞塞 部部 件件 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。 活塞杆活塞杆活塞环的作用： 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。目前我们中心的

17、所有压缩机活塞环和托瓦的材质叫PEEK，学名聚醚醚脂。活塞环活塞环 活塞环上有开口，在自由状态下，活塞环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，产生一个对气产生一个对气缸壁的预压力缸壁的预压力。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活塞环的密封原理密封原理 气体从高压侧第一道环逐级漏

18、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第一道活塞环承受着主要的压力差，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。填料函组件作用：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。是往复缩机的主要易损件之一，对它基本要求是密封性能良好并且耐用。 4.填料函填料函 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

19、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填料函的结构及密封原理气压气压 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/油在其中环形流动（如下图），这样能保证周向温度分布比较均匀，冷却水/油处于湍流状态，利于冷却。一套填料是一个组合体：主要有阻流环、主填料一套填料是一个组合体：主要有阻流环、主填料环及漏气环组成，根据工作气缸的压力不同，主环及漏气环组成，根据工作气缸的压力不同，主填料环的数量也不一样填料环的数量也不一样 气阀是压缩机中的

20、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、升程限制器等组成。 5.气气 阀阀曲轴的作用：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。6.曲曲 轴轴 部部 件件 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。7.连杆连杆连杆部件连杆部件组成组成：连杆由连杆体和大头瓦盖组成，通过二个弹性螺栓连成一体

21、。连杆体钻有油孔通道，与连杆大头瓦盖、大头瓦和小头衬套瓦背环槽组成供油通道向十字头销和曲柄销注油。大头瓦大头瓦小头衬套小头衬套大头瓦大头瓦 ： 剖分式结构，主材一般为合金钢瓦面浇注巴士合金，两端翻边用于轴向定位（部分瓦背为平面靠瓦座或瓦背定位销），径向通过大头孔内孔表面圆柱销于轴瓦定位，防止轴瓦转动。小头衬套：小头衬套： 连杆小头衬套为整体式，材料一般为锡青铜。 十字头是连接活塞杆与连杆的部件。它在中体导轨中往复运动，并将连杆的动力传给活塞部件。8.十字头十字头 十字头部件十字头部件组成组成： 由十字头体、十字头销、十字头滑履和液压紧固装置组成。十字头体为双侧圆筒结构，滑履用螺钉连接在十字头体

22、上。 十字头滑履为可更换结 构,承压表面浇注轴承合金, 设油槽和油路。十字头销分 为圆柱形和锥形销，钻有轴 和径向油孔。 十字头间隙是压缩机检修 质量控制中一个重要指标，压缩机大修必须测量十字头间隙十字头液压连十字头液压连接装置接装置: : 液压联接紧固装置是用于活塞杆与十字头体的连接，主要由联接装置和紧固装置两部分组成。 接筒部件接筒部件：内部装有刮油环部件、填料部件和中间填料部件，接筒两侧设有足够大的窗口用于填料的拆装维护。接筒设有填料进、出水口、注油口、充氮口、漏气回收口、中间填料充氮口、填料测温引线口、活塞杆下沉测量引线口、接筒放空口和接筒放液口等来满足不同的工艺需要。填料部件刮油环部

23、件接筒部件 活塞杆上装有刮油环，使润滑油与气缸部分完全隔离，被刮油环刮下的润换油由回油孔流回曲轴箱。通过机身对接组合成通过机身对接组合成2D,4M,6M2D,4M,6M和和8M8M等大型机组，满足各种流程需要等大型机组，满足各种流程需要辅机部分 压缩机润滑的目的：在相对摩擦表面之间形成的油膜来减少它们之间的磨损和功能消耗，同时还起到冷却运动件摩擦表面并带走磨屑的作用。因此，不仅要求润滑油具有一定的性能，而且还要求有足够的油量和压力。 运动机构的润滑普遍采用强制润滑，但在微型压缩机和一些小型压缩机中的运动机构则采用飞溅式润滑。润滑系统不光有转动部件的润滑还包括气缸和填料注油的注油器注油器润滑油的

24、油路 往复式压缩机根据其润滑方式的不同润滑油的润滑路线也不相同，但需要润滑的部位确是相同的。往复式压缩机需要润滑的部位： 1.十字头与十字头滑道之间 2.小头衬套与十字头销之间 3.大头瓦与曲轴的曲柄销之间 4.曲轴与主轴瓦之间常见的线路是 润滑油箱 油泵 曲轴 大头瓦 连杆 小头瓦 十字头 回到油箱 四、往复压缩机的操作（以4M50为例）（一）开机前的检查准备工作1.接中心开机指示后联系相关单位，做好准备。2 .搞好机体和周围环境卫生，检查机组所有联接螺栓是否紧固，消防器材摆到位。3 .检查水箱的液位在2/3以上，启动主水泵，投用公共水站，保证各级气缸、填料及缸头的冷却水完好通畅。4.在投用

25、软化水站时根据水温投用水箱加热器，保证各级气缸、填料及缸头冷却水进水温度46。5.检查机身油箱、注油器油箱液位是否在2/3以上。6.投用机身油箱、注油器油箱的加热器，保证供油温度在30左右，若润滑油温度大于40投冷却器。7.将辅助油泵的切换开关放在手动位置，在现场启动辅助油泵，保证供油压力在0.3MPa以上。8.打开两个级间冷却器和电机冷却器循环水的进出口阀门，投用级间分液罐和集液罐的沉筒、浮球、玻璃板液位计。分液罐、集液罐充分脱液。9. 投用一级出口、二级出口安全阀，全开其上下游手阀。安全阀上下游手阀正常时全开且加铅封。10.投用N2封系统，保证高压侧中体N2封压力0.1MPa，低压侧中体N

26、2封压力0.01MPa，打开机身中体放空线、机身中体排污线及填料氮气线所有阀门，保证通畅。11. 关闭出入口和放空线阀门，打开入口氮气置换线阀门，将机体压力升至0.3MPa，然后关氮气置换线阀门，打开放空线阀门，将机体压力泄至0.1MPa，重复以上步骤共三次。12.在氮气置换最后一次升压后，依次将各级出入口缓冲罐及级间分液罐底排凝阀打开，放尽所存液体后关闭，同时检查各级压力（包括盘装表和操作台）指示是否准确无误。13.缓慢打开出入口阀门。14.启动注油器，检查各个注油点是否进油，注油器注油量：（油量根据气缸直径调节） 一级气缸直径1150mm；注油量：18滴/分 二级气缸直径670mm；注油量：14滴/分15.检查确认卸荷器好用，将机组负荷放在0%位，余隙腔处于关闭位置。卸荷器做12次试验，确认其仪表风畅通，确认卸荷器的指示器运动自如，开机前（备用时）指示器应压到位，表示气阀处于打开状态，机组负荷为零。16.启动盘车电机，检查各部位是否有撞击或异常响声，15分钟后，脱开盘车器。（二）开车步骤 1.最后检查一遍，确认