第六章活塞式空气压缩机

1、压缩空气在船舶上的应用： 1.主机的启动、换向； 2.辅机的启动； 3.为气动装置提供气源； 4.为气动工具提供气源； 5.吹洗零部件和滤器。u 排气量排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位： m3/s、m3/min、m3/h空压机分类：空压机分类：按排气压力分：按排气压力分：低压低压 0.20.21.0MPa1.0MPa；中压中压 1 110MPa10MPa；高压高压 1010100MPa100MPa。按排气量分：按排气量分：微型微型 1m100m100m3 3/min/min。容积式压缩机按结构分为两大类：往复式往

2、复式与旋转式旋转式两级活塞式压缩机两级活塞式压缩机 单级活塞压缩机单级活塞压缩机 活塞式压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机膜片式压缩机 旋转叶片式压缩机旋转叶片式压缩机 最长的使用寿命最长的使用寿命- -低转速（低转速（1460RPM），动件少（轴承），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当时以上，依然完好如初，按十万小

3、时相当于每日以十小时运作计算，可长达于每日以十小时运作计算，可长达33年之年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。身机器实不为过。滑滑(叶叶)片式空压机片式空压机 可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机 1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气转子开始转动时，空气由机体进气端进入。端进入。 2.转子转动使被吸入的空气转至机壳转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。与转子间气密范围，同时停止进气。 3.转子不断

4、转动，气密范围变小，转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。空气被压缩。 4.被压缩的空气压力升高达到额定的被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器压力后由排气端排出进入油气分离器内。内。 4.被压缩的空气压力升高达到额定被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分的压力后由排气端排出进入油气分离器内。离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间

5、气密范围，同时停止壳与转子间气密范围，同时停止进气。进气。3.转子不断转动，气密范围变小，转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。体压缩机。 螺杆式压缩机螺杆式压缩机气路系统：气路系统：A A 进气过滤器进气过滤器B B 空气进气阀空气进气阀C C 压缩机主机压缩机主机D D 单向阀单向阀E E 空气空气/ /油分离器油分离器F F 最小压力阀最小压力阀G G 后冷却器后冷却器H H 带自动疏水器的水带自动疏水器的水分

6、离器分离器 油路系统：油路系统：J J 油箱油箱KK 恒温旁通阀恒温旁通阀LL 油冷却器油冷却器MM 油过滤器油过滤器N N 回油阀回油阀OO 断油阀断油阀 冷冻系统：冷冻系统：P P 冷冻压缩机冷冻压缩机Q Q 冷凝器冷凝器R R 热交换器热交换器S S 旁通系统旁通系统T T 空气出口过滤器空气出口过滤器 螺杆式压缩机螺杆式压缩机 涡旋式压缩机涡旋式压缩机 涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。 由于涡旋式压缩机的独特

7、设计，使其成为当今世界最节能压缩机。 涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。 涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形活塞式空气压缩机的外形一、理论工作循环（单级压缩）一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4123 41 吸气过程 12 压缩过程 23 排气过程假定：（1）气缸没有余隙容积，即活塞到上止点时气体全部被排出气缸；（2

8、）吸排气过程没有压力损失和压力脉动，是等压过程；（3）被压缩气体是理想气体，压缩过程状态方程指数不变；（4）吸气过程气缸和缸壁无热交换。一、理论工作循环（单级压缩）一、理论工作循环（单级压缩） 压缩分类压缩分类： 绝热压缩：12 耗功最大 等温压缩：12 耗功最小 多变压缩：12 耗功居中功功PV （PV图上的面积）图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）二、实际工作循环（单级压缩）1. 不存在假设条件2. 与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（

9、容积）减小。Vc有利有利的好处的好处 （1）形成气垫，利于活塞回行；）形成气垫，利于活塞回行； （2）避免）避免“液击液击”（空气结露）；（空气结露）； （3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。表征Vc的参数相对容积C、容积系数vpppvVVVVV合适的合适的C ：低压：低压0.07-0.12 中压中压0.09-0.14 高压高压0.11-0.16 v 0.650.901）余隙容积Vc的影响pcVVC C越大或压力比越高，则v越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）二、实

10、际工作循环（单级压缩）2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数p表示：VVVVVp 保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。路圆滑畅通、滤器干净。p （0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）二、实际工作循环（单级压缩）吸入阀及流道阻力产生排出阀及流道阻力产生sdpp3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数t来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却

11、，防止水保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）二、实际工作循环（单级压缩）4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）； 外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数l来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增保证措施：合理的设计进气管长度，

12、不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。减进气管的长度，保证滤器的清洁。二、实际工作循环（单级压缩）二、实际工作循环（单级压缩）2.与理论循环不同的原因：上述五条原因使实际与理论循上述五条原因使实际与理论循环不同。环不同。4）漏泄的影响）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响）气体流动惯性的影响1）余隙容积）余隙容积Vc的影响的影响2）进排气阀及流道阻力的影响）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）二、实际工作循环（单级压缩）3. 排气量和输气系数理论排气量Vt-单位时间内活塞所扫过的气缸容积。smSnzDVt/240/32

13、实际排气量Q： Q=Vt 输气系数 ： t v pl漏泄的影响漏泄的影响余隙容积余隙容积Vc的影响的影响进排气阀及流道阻力的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）二、实际工作循环（单级压缩）指示功率pi ： 按示功图计算的功率理论功率Ps、PT ：按理论循环计算的功率 Ps(PT) pi轴功率P： 压缩机轴的输入功率绝热指示效率绝热指示效率等温指示效率等温指示效率机械效率机械效率总效率（绝热、等温）总效率（绝热、等温）miTTTmiSSSPPPP二、实际工作循环（单级压缩）二、实际工作循环（单级压缩）4.功率和效率PiPmiPTPiTiPsPis

14、效率越小表明实际功率和理论功率相比就越大效率越小表明实际功率和理论功率相比就越大三、多极压缩和中间冷却三、多极压缩和中间冷却第一级工作循环第一级工作循环 o-a-b-n-o第二级工作循环第二级工作循环 c-e-f-m-c整个工作循环整个工作循环 o-a-b-c-e-f-m-n-o1) 降低压缩终了的排气温度，保证机件润滑；降低压缩终了的排气温度，保证机件润滑；2) 减小余隙容积对排气量的影响，提高输气系数；减小余隙容积对排气量的影响，提高输气系数；3) 节省压缩功节省压缩功(cbdec-opmno)；4) 减轻活塞上的作用力（对于级差式而言）。减轻活塞上的作用力（对于级差式而言）。1. 采用多

15、极压缩和中间冷却的好处：采用多极压缩和中间冷却的好处：三、多极压缩和中间冷却三、多极压缩和中间冷却2. 各级压缩比的确定 理论分析：各级耗功相等时，压缩机总耗功最小。理论分析：各级耗功相等时，压缩机总耗功最小。 即各级压力比应相等。即各级压力比应相等。最佳压力比最佳压力比：各级压力比相等时总耗功最省。：各级压力比相等时总耗功最省。zppppppppdzd12312 3. 压缩终了温度的确定122213112TTTTTTTnnnn为中冷器后的温度 压力比分配原则：压力比分配原则： 主主要依据省功原则。要依据省功原则。三、多极压缩和中间冷却三、多极压缩和中间冷却例：主机启动空气压力为例：主机启动空

16、气压力为3.0MPa，利用两级压缩，最佳压缩比是多少？，利用两级压缩，最佳压缩比是多少？中间压力是多少？中间压力是多少？p10.1MPa pd3.0MPa5 . 51 . 00 . 31zppdMPapppp55. 01 . 05 . 51212V0.1MPa0.1MPa0.55MPa0.55MPa3.0MPa3.0MPaT T1 12020T T3 3 110110110110240240T T1 1 2020p122213112TTTTTTTnnnn为中冷器后的温度 实际上后一级的压缩比选得小一些的原因：实际上后一级的压缩比选得小一些的原因：u后级冷却比前级效果差，采用同样压比耗功会更大；

17、u后级余隙容积相对大，采用同样压比容积损失会更大。三、多极压缩和中间冷却三、多极压缩和中间冷却一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构CZ60/30型船用二级压缩空压机排气量：60m3/h转速： 750r/min一级额定排压：0.64MPa二级额定排压：3.0MPa余隙高度：0.5-1.0mm低压级安全阀开启压力：0.7MPa（15p1额）高压级安全阀开启压力：3.3MPa（10Pd额）1. 空压机气阀环状阀（单环、双环）环状阀（单环、双环）网状阀网状阀蝶状阀蝶状阀一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机

18、的结构一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构3. 空压机的冷却（水冷水冷和风冷风冷）1）级间冷却2）气缸冷却3）后冷却4）滑油冷却2. 空压机的润滑1）飞溅润滑2）压力循环润滑一级气缸油杯滴油二级气缸油勺击溅冷却器上部为中冷、下部为后冷一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构4. 气液分离气液分类的形式： 惯性式 过滤式 吸附式一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构5. 卸载机构及排气量调节 卸载启动手动操作手柄。 排气量调节达到调定的高压，气体进入活塞上部。一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构6. 余隙容积调节气缸与气缸盖间

19、的垫片加厚Vc1增加，反之相反；气缸与曲拐箱间的垫片加厚Vc1增加，Vc2减小，反之相反。一、活塞式压缩机的结构一、活塞式压缩机的结构1）自动启、停；继电器）自动启、停；继电器PS1、PS2；2）自动卸载和泄放；）自动卸载和泄放；3）冷却水自动控制：自动接通或断开供水管路；）冷却水自动控制：自动接通或断开供水管路；4）温度、滑油压力、冷却水压力自动保护；）温度、滑油压力、冷却水压力自动保护；5）自动供油。）自动供油。 排气量调节（控制方法）： 停车法空气瓶到3.0MPa 停机，2.2MPa启动。采用电触点式压力表或压力继电器。空车法 压缩机不停，停止供气。1）停止吸入法关闭吸气通道2）旁通法将排气管与大气相同3）打开吸入阀法使吸气阀常开一、操作一、操作1. 启动2. 运转3. 停用滑油温度70排气温度 160