第一章活塞式压缩机.

1、、八 、-刖言压缩机按其压缩气体的方式分为压缩（容积）型及速度型两大类。每类又可根据结 构分为以下几种型式。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。下面简单介绍一下我公司使用广泛的活塞式压缩机和离心式压缩机的原理、结 构、操作和维护等基础知识。目录、八 刖1活塞式压缩机3第一节概述3一、活塞式压缩机的特点3二、活塞式压缩机的种类3三、活塞压缩机的基本组成5四、活塞压缩机的适用范围6第二节活塞式压缩机的主要参数7一、排气量.7二、排气压力7三、转速7四、活塞力

2、.8五、活塞行程8六、功率8七、其它参数8第三节活塞式压缩机的变工况及排气量调节8一、变工况工作8二、排气量的调节9第四节活塞式压缩机的润滑11一、气缸及填料的函的润滑11二、传动机构的润滑11三、润滑油的选用12第五节活塞式压缩机的主要零部件12一、气缸.12二、曲轴-连杆机构14三、活塞组件18四、密封组件20五、气阀组件21六、飞轮及盘车机构24第六节辅助系统25第七节活塞式压缩机的运行、维护与管理27一、活塞式压缩机的试运行27二、机组开车要点32三、机组停车要点33四、活塞式压缩机的日常维护34五、活塞式压缩机的一般故障及消除方法（表1-1）35活塞式压缩机第一节概述一、活塞式压缩机

3、的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：其优点是：1. 不论流量大小，都能得到所需要的压力，排气压力范围广，最高压力可达 320MPa （工业应用），甚至 700MPa,（实验室中）。2. 单机能力为在500m3/min以下的任意流量。3. 在一般的压力范围内，对材料的要求低，多采用普通的钢铁材料。4. 热效率较高，一般大、中型机组绝热效率可达0.70.85左右。5. 气量调节时，排气量几乎不受排气压力变动的影响。6. 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。7. 驱动机比较

4、简单，大都采用电动机，一般不调速。由于以上优点，活塞式压缩机在工业上获得广泛应用，但此机型也存在一些缺 占：八、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。2.3.2. 转速不高，机器体积大而重，单机排气量一般小于500m3/min。机器运转中有振动。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。3. 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。6.7.用油润滑的压缩机，气体中带油需要脱除。大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强

5、度较大。二、活塞式压缩机的种类活塞式压缩机型式多样，大体可按以下几种方式分类1.按排气压力分类：3低压压缩机0.2P0.98MPa中压压缩机0.989.8MPa 高压压缩机9.898.0MPa越高压压缩机98.0MPa2. 按消耗功率分类：微型压缩机V10KW小型压缩机10100KW 中型压缩机100500KW大型压缩机500KW3. 按排气量分类：微型压缩机1m3/min 小型压缩机110M3/mi n中型压缩机1060m3/min 大型压缩机60M3/min4. 按气缸中心线的相对位置分类： 立式：气缸中心线与地面垂直卧式：气缸中心线与地面平行，其中包括一般卧式、对置式和对动式（对置平衡

6、式）角度式：气缸中心线彼此成一定角度，其中包括L型、V型、W型、扇型和星型等5. 按活塞在气缸内作用情况分类： 单作用式：气缸内仅一端进行压缩循环双作用式：气缸内两端都进行同一级次的压缩循环 级差式：气缸内一端或两端进行两个或两个以上不同级次的压缩循环6. 按压缩机级数分类：单级压缩机：气体经一级压缩达到排气压力两级压缩机：气体经两级压缩达到排气压力 多级压缩机：气体经三级以上达到排气压力7. 按压缩机列数分类：单列压缩机：气缸配置在机身一侧的一条中心线上双列压缩机：气缸配置在机身一侧或两侧的两条中心线上 多列压缩机：气缸配置在机身一侧或两侧两条以上中心线上三、活塞压缩机的基本组成 图-1活塞

7、式压缩机简图1气缸盖；2-排气阀；3-进气阀；4-气缸；5-活塞；6-活塞环；7-冷却夹套；8-活塞杆；9-填料函；10-十字头；11-连杆；12-曲轴活塞式压缩机系统由驱动机、曲轴、连杆、十字头、活塞杆、气缸、活塞环、填 料、气阀、冷却器、和油水分离器等所组成。驱动机驱动曲轴旋转，通过连杆、 十字头和活塞杆带动活塞进行往复运动，对气体进行压缩，出口气体离开压缩 机，如有级间冷却器则先进入冷却器后，再进入油水分离器进行分离和缓冲，然 后再依次进入系统或下一级进行多级压缩。活塞式压缩机的驱动：1. 对驱动机的要求a、驱动机功率充足。活塞式压缩机广泛用于中小流量、高压下，耗功有大有 小，但驱动机功

8、率必须足够，并留有一定的富裕量b、尽量与压缩机直联。活塞式压缩机的工作转速一般比较低，尽量采用与原动 机直联，避免采用中间齿轮变速器c、结构系统简单，起动迅速方便，容易开停车；d、运转平稳，振动小，防爆，安全可靠，能长周期运行。2. 驱动机种类目前，活塞式压缩机采用的驱动机主要是电动机和内燃机两种，在有电的情况 下，一般总是采用电动机，只有在没有电源时或有廉价的天然气或炼厂废气的场 合下，才采用内燃机。电动机的结构系统比较简单，起动迅速、简便，工作安全可靠，维护简单，重量 轻，价格相对低廉。活塞式压缩机一般采用交流电动机，功率在 800KW以下时，大多采用鼠笼式异 步电动机，因为它结构简单，工

9、作可靠，起动方便，价格低廉。但鼠笼式的起动 电流较大，会引起电网电压的波动。如果在这方面受限制，可采用线绕转子式异 步电动机，以防过大的起动电流，但需设置一套专门的起动装置，结构比较复 杂，价格比较昂贵。异步电动机的功率因数cos© <1因此要消耗很大一部分无功功率，对电网是不利 的。为此，当功率大于800KW时，宜采用同步电机，因为同步电机的功率因数 cos © =1同步电动机的缺点是结构比较复杂，价格较高，对管理水平的要求也较 高。大型压缩机都是采用电动机刚性联结直接驱动，或者电机直接装置在压缩机的曲 轴之上，成为悬挂式电动机。刚性联轴器的优点是电动机转子可充作压

10、缩机的飞 轮，但在装配时对中要求较高。四、活塞压缩机的适用范围 根据活塞压缩机的特点，可以看出它的适用范围主要是高压力、中小流量。根据 压缩机的使用场合，考虑运转维护方便，动力平衡性，结构紧凑，安装方便等因 素，以下为典型对置式压缩机简图 1-2:对动平衡型压缩机为活塞作对称运动的对置型压缩机，它具有一般卧式压缩机的 优点，却避免了一般卧式压缩机的缺点，它是卧式压缩机的发展。气缸水平布置 且分布在曲轴箱两侧，气缸中心线与曲轴中心线垂直，每相邻两列有一对错角为 180o的曲拐，活塞作相对运动。该类压缩机的动力平衡性能特别好，其第一、二 阶惯性力可以完全平衡，惯性力矩也很小，转速可比卧式提高11.

11、5倍，一般机组可达300400rpm。因此，压缩机和电动机在质量上和外形尺寸上大约可减少 5060%。由于活塞对动，相对两列的活塞力相反，能互相抵消，减轻了主轴承的 负载，改善了轴承的磨损，活塞工作面上的最大载荷和作用在部件上的应力和力 矩减小，可使压缩机的尺寸和重量大大减小。该类压缩机的系列化和变形比较方 便，因此在大中小型压缩范围，无论在国内外都有获得了很大的发展，以压倒的 优势取代了一般卧式和大型立式压缩机组。图1-2对置式压机简图对置平衡型压缩机按电动机配置的位置不同可分为H型和M型两种。M型压缩机电动机配置在机身的一端，列间距较小。机身利于整个构造，安装简 单，但其机身和曲轴的刚性不

12、如H型，而且机身和曲轴的制造也比H型困难。M 型多用于多种用途的联合压缩机。第二节活塞式压缩机的主要参数一、排气量活塞式压缩机的排气量，通常是指单位时间内压缩机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，排气量常用的单位为M/min或M/h。压缩机的额定排气量-压缩机铭牌上标注的排气量-是指特定的进口状态(一 般为1大气压、20°C)时的排气量。对于实际气体，若是在高压下测得的气体容 积，则换算时要考虑到气体的可压缩性的影响。排气量表征压缩机的大小，但并不表明压缩机所排气体的物质数量。化工工艺中 使用的压缩机，由于工艺计算的需要，需将排气量折算到标准状态(1

13、01325Pa0C)时的干气体积值，此值称为供气量。供气量与排气量的关系为QN=Q0(P1-© Ps1)T0/(P0T1)式中：P0、T0及P1、T1标准状态及压缩机进口状态的压力和温度， N/m、K&-相对湿度Ps1-进气温度T1时的水蒸汽饱和蒸汽压力，N/m (Pa) 反之，也可从用户要求的供气量，根据上式换算成压缩机的排气量。2233二、排气压力活塞式压缩机的排气压力通常是指最终排出压缩机的气体压力，排气压力应在压 缩机末级排气接管处测量，常用单位为 MPa。一台压缩机的排气压力并非固定，压缩机铭牌上标出的排气压力是指额定排气压 力。实际上，压缩机可在额定排气压力以下的

14、任意压力下工作，并且只要强度和 排气温度等允许，也可超过额定排气压力工作。三、转速活塞式压缩机曲轴的转速，常用r/mi n(rpm)表示，它是表征活塞式压缩机的主要 结构参数。7四、活塞力活塞力为曲轴处于任意的转角时，气体力和往复惯性力的合力，它作用于活塞杆 或活塞销上。活塞力已成为压缩机系列化、规格化的一个主要参数，常用单位为 t (吨)。五、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）。六、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

15、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。七、其它参数表示活塞式压缩机特征的还有其它一些参数，诸如结构型式（立式、角式、和卧 式等）、列数和级数等。第三节活塞式压缩机的变工况及排气量调节活塞式压缩机的排气量和压力（包括中间压力），在机器运转过程中不是固定不变 的。外界的气耗用量不可能随时都等于压缩机的排气量，进出压缩机的气体压力 也不会等于压缩机的预定设计压力。当外界耗气量小于压缩机的排气量时，便需 对压缩机进行排气量的调节，以使缩机的排气量适应耗气量的要求。一、变工况工作1. 吸气压力改变当吸气压力降低，排气压力不变时，对单级压缩

16、机，则压缩比升高，排气量下 降，对于多级压缩机，主要导致末级压缩比升高，排气量有所下降，级数越多， 影响越少。2. 排气压力改变提高压缩机的排气压力，而吸气压力不变，对于多级压缩机来说末级压缩比最大，但其余各级压缩比也略有上升，排气量减少，功率增加。3. 压缩介质改变介质的改变，气体的绝热指数也随之改变，绝热指数高，排气量和功率都有所增 大，重度增大的气体，功率也随之增大。4. 压缩机转速的改变在一定范围内增加转速，排气量会相应增加，而且还会影响到气阀的寿命，所以 提高转速要综合考虑，而且还要对有关通流部件进行改造。二、排气量的调节活塞式压缩机调节气量方法很多，按根据排气改变的情况，可分为间隙

17、调节、分 级调节和连续调节三种。压缩机和气体耗用机器之间的输气管网容积（包括贮气器在内）也是排气量调节 中的重要环节。当压缩机的排气量大于气体耗用量时，输气管网中的压力升高， 反之则降低。利用管网中压力在一定的幅度范围（压力不均匀度）波动，可在短 期内缓和排气量不相等的矛盾。显然，管网容积越大，它的平衡作用越大，或它 的压力不均匀度也越小。管网中应用贮气罐的目的就是加大管网容积。压缩机排气量调节是根据管网中的压力变化进行的。采用人工操作的调节机构 时，当管网中压力超过或低于规定值，即开启或关闭调节机构。采用自动操作的 调节机构时，管网的压力作用于一定的器械，从而使调节机构发生作用。一般来 说，

18、趋向于采用自动控制的调节机构，称为自动控制。它要求较小的管网容积能 达到更小的压力不均匀度。只在耗气量相当稳定，偶尔需要调节的场合，例如化 工流程，才采用手动调节。也有在自动控制之外，加用手动调节，作为开停车和 紧急情况时的操作。1. 转速调节活塞式压缩机的排气量与转速成正比，改变压缩机的转速就可以调节排气量。转 速调节目前主要应用于直流电动机和内燃机驱动的压缩机中。2. 旁路调节旁路调节是将进气管和排气管用普通管路和旁通阀加以连通，来达到调节排气量 的目的。调节时只要打开旁通阀，排出的气体便又回入进气管线。通过压缩机系统设置的旁路，将多余的气体从出口经旁路返回到入口，也就是将 这部分多余的气

19、体经压缩升压 一冷却一膨胀降压再返回到入口。其调节特点是比 较灵活，而且简单易行，尤其是在回路阀是控制阀且采用自动控制系统时其调节 精度也比较高，但由于被压缩气体返回压机入口，需要压缩机作功。因此其无用 的功率消耗很多，系统耗气量降低越多，其无用的功率消耗也越大，故经济性 差。3. 顶开吸气阀调节作用于气阀的调节是使进排气阀之一在工作中完全或局部地丧失其正常作用，从 而改变压缩机的排气量。鉴于气阀的工作状况和压缩机的功率清耗，目前只在进 气阀上装设调节的措施。顶开吸气阀法的调节原理是在吸气阀内装一压叉，当需 要降低排气量时，压叉顶开吸气阀的阀片，使部分或全部已吸入气缸内的气体又 流回到吸气管中

20、，以实现排气量的调节。压开进气阀的驱动机构即卸荷器，有活 塞式卸荷器和隔膜式卸荷器两种，如图 1-3。图1-3a活塞式卸荷器 图1-3b隔膜式卸荷器活塞式卸荷器调节时通过调节器来的高压气体进入卸荷器缸，推动小活塞克服弹 簧力，使压叉压开阀片。当需要恢复正常时，由调节器将卸荷器与大气接通，小 活塞在弹簧力作用下升起，压叉脱离阀片。这种结构小活塞免不了要泄漏气体， 而隔膜式卸荷器可克服此缺点。隔膜式卸荷器除了将活塞换成膜片外，还是装设 在气缸外面的，卸荷器仅中心杆伸入气缸的进气腔，故检查和修理比较方便，对 于高压级进气腔小时也能适用。多级压缩机应用顶开进气阀调节时，各级均设有压叉，调节时各级进气阀

21、应同时 压开。一般有下列两种调节形式：a:完全顶开吸气阀是一种气动完全顶开吸气阀的调节装置，利用气源动力，通 过压叉顶开吸气阀阀片。b:部分顶开吸气阀，吸气阀不是完全开启，而只是部分开启。因此该调节装置 气体温度高，气密性差，很少采用。4. 补充余隙法此法的作用原理是在气缸余隙附近装一个补充余隙容积，调节时打开其上的余隙 调节阀使其与气缸余隙相通，于是气缸余隙增大，减少输气量，达到调节的目 的。一般可调节的范围在025% 。第四节活塞式压缩机的润滑活塞式压缩机润滑，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

22、本要求：1.2.3.3. 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。根据压缩机的结构特点，有以下两种润滑方式：1飞测润滑：多用于小型无十字头压缩机中，其特点是气缸与传动部件的摩擦 面，均靠装在连杆上的打油杆将油飞测到润滑部件进行润滑，这样气缸和传动机 构需共用一种润滑油。气缸内带油量较大。2压力润滑：常用于大中型有十字头的压缩机中，这种润滑方式往往分为两个 独立的系统：气缸及填料函部分靠注油器供油，润滑传动部件靠齿轮油泵或螺杆 泵供油润滑。一、气缸及填料的函的润滑由于气缸内气体压力较

23、高，多采用注油器供油润滑。气缸与填料函处注入的油量 必须适当，若油量不足将引起强烈摩擦，使运动部件表面磨损，若油量过多，不 仅浪费，而且气体带油量大，将影响气阀的开关，甚至造成爆炸事故。二、传动机构的润滑传动机构的润滑根据油泵的传动方式又分为内传动和外传动两种：1内传动：油泵由主轴直接带动，曲轴箱作为循环油箱，其结构比较简单，紧 凑，多用于中小型压缩机2外传动：油泵单独驱动，形成一个独立的供油系统，多用于大型压缩机中， 因为其需要的润滑油量较多，油泵较大，油路的其它部件体积也较大，不便由主 轴直接驱动油泵。无论是内传动还是外传动，油路均是循环的，循环油路上还必 须设置油冷却器与油过滤器。润滑油

24、的循环路线，通常有以下几种类型：A连杆小头十字头滑道回入油箱（主轴承靠飞测润滑）。A型油路可以在机身内不 设置任何油路，多用于单曲拐及双曲拐压缩机上。当曲拐数目多时，由于难以保 证均匀分路供油而不宜采用。B型油路：油泵机身主轴承连杆大头连杆小头回11入油箱。这种油路要求在机身内设有总油管，由分油管输油至各主轴承，以使各 部供油较均匀。多列压缩机均采用此种油路。C型油路：这种油路是从油泵来的油分成两路并联输油。一路是依次经十字头上 滑板和下滑板，再流回油箱；另一路是顺次经机身上主轴承、连杆大头、连杆小 头、十字头销，再流回油箱。其与 B型油路类似，其特点为：考虑到 B型油路经 过部位过多，由于各

25、部位的阴力和泄漏，可能会使后边润滑部位供油不足，故此 油路才分成两并联油路以克服该缺点。但应注意由于并联油路各段阴力不同，会 引起供油量不平衡。因此，在上下滑板进油孔处应装调节阀。三、润滑油的选用气缸与填料函的润滑油，由于直接与气体接触，而且处于高温高压下，必须满足 下列条件：1.2.3.4. 润滑油在高温下具有足够的粘度，以保持一定的油膜强度和一定的密封能力；具有良好的化学稳定性，即不会变质，不与被压缩气体发生化学反应；具有一定的闪点，通常要比排气温度高2030C；不应与气体中含有的少量水形成乳化 物。为满足上述要求，我公司一般选用 19号压缩机油或L-DBA150号空气压缩机 油。传动系统

26、的润滑油，由于工作温度不超 70C，且不气体直接接触，因此润滑油一 般用机械油，如上30#、40#、50#机械油，或选用质量要求高一些的如 68#抗磨 液压油等。第五节活塞式压缩机的主要零部件活塞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。一为主机、一为辅机。主机包括机身、中体、气缸组件、 传动部件、活塞组件、气阀和密封组件以及驱动机等。辅机包括润滑油系统、级 间冷却系统、辅助管路系统等。下面就压缩机的主要零部件作一个简单的介绍。一、气缸气缸是构成压缩容积实现气体压缩的主要部件，为了能承受气体压力，应有足够 的强度，由于活塞子在其中运动，内壁承受摩擦，

27、应有良好的内润滑及耐磨性， 为了逸散气缸中进行功热转换时所产生的热量，应有良好的冷却措施。为了减少 气流阻力，提高效率，吸排气阀要合理布置。总之，气缸结构复杂，材质和加工 要求较高。图1-4大型低压水冷双作用气缸气缸通常采用水做冷却介质，它是由环形的体、缸盖及缸座组成。吸、排气阀配 置在缸盖与缸座上，缸体有三层壁，除了构成工质容积的一层壁外，还有构成水 道及气道的两层壁，缸体上设置润滑油接管，气缸轴侧设置防止泄漏的填料函， 缸盖上设置调节气量装置。气缸水隔套的作用供冷却水带走压缩过程中产生的热量，改善气缸壁的润滑条件 和气阀的工作条件，并使气缸壁温度均匀减少气缸变形，水套的布置除了冷却缸 壁、

28、填料函等处外，还要冷却气阀，为了避免在水套内形成死角和气囊，以提高 传热效果，冷却水一般是从气缸一端的最下部进入水套，从气缸另一端的最高点 引出，另外为了清洗水套内部的泥芯，在缸体上有时还开设了一些手孔。图-5-1曲轴结构图主轴颈；2-曲柄；3-曲柄销二、曲轴-连杆机构1.曲轴（结构如图1-5-1所示）。曲轴是活塞式压缩机中重要运动部件之一，它在工作中接受驱动机一般以扭矩形 式输入的动力，并把它转变为活塞的往复作用力，压缩气体而做功。它周期性地 承受着气体压力和惯性力，因而产生交变的弯曲应力和扭转应力。它不仅应该具 有足够的疲劳强度，而且还应该具有足够的刚性和耐磨性。一根曲轴至少具有三个部分，

29、即主轴颈、曲柄和曲柄销（或称连杆轴劲）。曲柄 和曲柄销构成的弯曲部分称为曲拐，根据机器的需要一根曲轴可以由一个或几个 曲拐所组成。曲轴运转中所需润滑油通常是从轴承处通过主轴颈加入的，并通过曲轴内部加工 的孔道引至曲拐销，一般有斜油孔和直油孔两种。直油孔的优点是在经过圆角过 渡部分时，不影响该处的强度，但一般情况下加工比较复杂，清洗油孔也不方便。斜油孔加工清洗方便，但削弱了曲轴强度。2.连杆（结构如图1-5-2所示）。连杆是连接曲轴与十字头（活塞）的部件，它将曲轴的旋转运动转换成活塞的往 复运动。其一端与曲轴相连，称为连杆大头，作旋转运动；另一端与十字头销（或活塞销）相连，称为连杆小头，作往复运

30、动；中间部分称为连杆体，作摆 动。 连杆体连杆体连接连杆大头和连杆小头其截面一般有圆形、扁形、及工字形等，常用工 字截面，连杆体14图1-5-2连杆结构图为了能将大头瓦处的润滑油引向小头瓦，连杆体内部钻有油孔，个别设计也有用 旁设润滑油管的办法来导油。由于连杆体在连杆力及横向惯性力的作用下承受着交变的拉、压及横向弯曲的作 用，因此要求具有足够的强度和稳定性。 连杆大头瓦连杆大头通过螺栓与曲柄锁连接，传递动力，连杆大头瓦衬耐磨的轴瓦，轴瓦用 巴氏合金浇铸而成。过去通常采用巴氏合金厚壁瓦，近年来国内外趋向于采用薄 壁瓦，由于薄壁瓦与大头孔内径装配时有一定的过盈量，装入大头孔后，在螺栓 的压紧力下使

31、它紧贴于连杆大头上，其贴合度应大于70%，因而它的承受能力比厚壁瓦大。 连杆小头瓦连杆小头与十字头销相配合。小头孔内衬有耐磨的小头瓦近年来它趋向于采用多 油槽的整体铜套，材料为铸造锡青铜 ZQSn8-12或ZQSn8-21。连杆大小孔中心线应平行，不平行度在 100mm长度上不大于0.03mm。 连杆螺栓（如图1-5-3）。的弹性，减少螺栓体内应力变化的幅度，螺栓体做得比螺纹部分细些。3.十字头图1-8十字头结构图十字头是连接活塞杆与连杆的部件，它在中体导轨里作往复运动，并将连杆的动 力传给活塞部件，对十字头的基本要求是重量轻，耐磨，并具有足够的强度。 十字头与连杆的连接T卜讣任三日址杆螺怜足

32、用埔机中A1收輕的零件之它4kittX的乂殳收佔和几仿话W力的能累力匹0 斯貞林造戚严电乍故闪此连杆:忡不仅輕卓“足第的“强战电朝的足豪仆牧A的IH帔*慚裂H面渗碳、淬火。图1-10螺纹连接A螺纹连接B 十字头与活塞杆的连接十字头与活塞杆的连接主要有螺纹连接、连接体连接以及法兰连接等。各种连接 方式均应采取防松措施，以保证连接的可靠性。 十字头滑板十字头滑板用来承受侧向力，滑板可与十字头体做成一体，称为整体十字头，也 可做成分开的，称为分式十字头。整体十字头制造简单，重量轻，近年来由于加 工和材料质量的提高，在中、小型压缩机组中，广泛采用整体十字头。它的缺点 是磨损后间隙无法调整，只能更换十字

33、头。大型压缩机的十字头体和滑板一般都 分开，以便调整滑板和导轨间的间隙，并在滑板上浇铸巴氏合金。当巴金合金磨 损后，可在滑板与十字头体的结合面之间用增加垫片的方法来补偿间隙，待巴氏 合金磨损得完全不能使用时，再拆下重新浇铸。 ?也址式曲勾屮.込*，小iJttfl. I久I* HtNiJ. j1»K誥抽的违排楼剧約屮边iifltili卜字氏帕删（丨F Wlfi仃旳汐冷巧*人|£桶抖艸，汴间m为H *1 It-.曲|九他蒂曲片&螳杆牛内空松曲琳.1 卜i均却.呵寿.勺曲冲冶权人 用泉fflSMt.'Hlh IM I干林申*浊需帕叩蚀划睥列M,特暑理作1M4W却轿

34、IV吐-用禅忖与乐盛血JR.» r 1 v >! a-B -”wn * . - d r F- bit Is a I m ht + - bL X e a. 4. i_s & - r VF . » . J - b. . J wu> »r S 三、活塞组件活塞组件包括活塞、活塞杆及活塞环等，它们在气缸中作往复运动，起着压缩气 体的作用。图1-11十字头滑板1.活塞活塞的结构形式很多，常用的有以下几种：筒型活塞、盘形活塞、级差式活塞、 组合活塞、柱塞藕柠盘形活塞：该活塞适用于有十字头的双作用气缸，形状如圆盘形，材料为铸铁或 铸铝，为了减轻重量，活塞常做

35、成中空结构，为了加强端面的刚性与结构长度，在活塞两端面设 置数根加筋板把两个端面连接起来。活塞的圆柱面上开有活塞环槽。卧式压缩机 中，直径较大的盘形活塞，在下部 90o120 o范围内为承压面，承压面用巴氏合 浇制而成，在承压面的端部开有 2o3o的坡度，其两边也应稍许锉去一些，有利 于形成润滑油层。为防止热膨胀和活塞与气缸磨下沉时加剧磨损，活塞的外圆与 气缸内圆面应留有12mm的间隙(承压面除外)。在无油润滑压缩机中，通常 用填充氟塑料等耐磨材料制成各种形式的支承环作为活塞的承压面。2. 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。它与 活塞的连接方式通常有螺纹连

36、接、凸肩和卡箍连接、锥面连接。活塞杆与十字头 连接一端车有螺纹。由于活塞杆承受交变载荷，应尽可能减少应力集中影响，因 此，连接螺栓采用细牙螺纹，且根部圆弧半径大一些。3. 活塞环活塞与气缸之间存在相对滑动，必须留有一定的间隙，活塞环的主要作用是密封 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，此外还有均布 润滑油的作用。活塞环为一开口环，在自由状态下，其外径大于气缸的直径，装 入气缸后，环径缩小，仅在切口处留下一个热膨胀间隙。活塞环依靠节流与阻塞来密封，其密封原理如下图：图1-13活塞环密封原理 气体通过活塞环的压力变化当环装入后，由于环的弹性，产生预紧力Pk,使环紧贴在气缸壁上

37、，当气体通过金属表面高低不平的间隙时，受到节流与阻塞作用，压力自P1降至P2，同时由于活塞环和环槽间有侧间隙，环紧靠在压力低的一侧。所以在活塞环内表面与环 槽之间的间隙处有一个近似等于 P1的气体压力作用着，而沿活塞外表面作用的 气体压力则是变化的，从P1至P2,其平均值近似等于1/2( P1+P2)，这样，便 在半径方向产生了一个压力差， P" P-1/2 (P1+P2) =1/2 ( P1-P2)，这个压力差使活塞环紧贴在气缸壁上，达到密封作用，同理在轴向也有一个压力差，把环紧压在环槽侧面上起密封 作用，气缸内压力越19大，密封压紧力也越大，表明活塞环具有自紧密封的特点。在活塞与

38、气缸相互运 动的工作面间，完全地阻止泄漏是不可能的。普通的活塞环都有切口，气体能通 过切口泄漏。此外，气缸和活塞环的圆度和圆柱度误差及环槽和环的端面平面度 误差也是造成泄漏的因素。所以，通常采用多个活塞环，经多次节流阻塞，便可 起到密封要求。有研究表明，气体经过第一道活塞环阻流密封作用后，仍要泄漏 至第一道环之后。在流经切口间隙之际，由于节流作用，此时压力约降至气缸内 气体压力的26%。经第二道环的密封作用后，气体压力约为原压力的10%。到第三道环后约为7.6%。因此活塞环的密封作用主要靠前面三道环所承担，但在实际 使用中，尤其是在高压级中，第一道环所承受的压力差的绝对值比低压级时为 大，磨损

39、也快。第一道环磨损后使切口增大，泄漏量大大增加，即失去密封作 用，这时卫奏压力墨懐由n二M环咸曼齟逍环即起到韓-逍坏fr川圧悔册tk将m剧丫依次类推.训览 通常疋用轻需的祐稱环以址仁业牠讨何. m来適带旳忖卜环检内牧评 込1U讯按術用材料 般制成II冇切I的轉件成珂，祐帝坤的切I卅订1圳订、崭切口和拓如H上伸,如H* 1-14HM4 倒直如口fb）yjn（c）ffiugi t“炯丨丨对适前伞* itHA'jWii的能4£im逐正沱.料切门屈比也腐单、闪,聲観團应为垂亚ti.故柑梢圖场口寬度时它比f训1邂小.从向就少了mflit. 般収傕创対餐柑化播切门牯迅|为堆录.w【ifl

40、i 丫囲幅陋* _rfi时处棒住”一战气用斗廃m,R堆训过51切冊界理两摆弗趣二慚 泄漏量能大大减少。四、密封组件为了密封存活塞子杆穿出气缸处的间隙，通常用一组密封填料来实现密封。填料 是压缩机中易损件之一。对填料的主要要求是：密封性好、耐磨性好、使用寿命 长、结构简单、成本低、标准化，通用化程度高。压缩机中的填料都是借助于密封前后的气体压力差来获得自紧密封的。根据密封 前后气体的压力差，气体的性质，对密封要求，可选用不同的填料密封结构形 式。常用的填料有适用于中、低压的平面填料和适用于高压的锥形填料两种。平面填料函 它一般用在低压，有前置填料函结构中，适用于 60100MPa以下的 压力，一

41、般由几组共同组成压缩机的密封系统。填料函的每个密封室主要由密封盒、闭锁环、密封圈和镯形弹簧等零件组成。靠 气缸侧的环是闭锁环，是三瓣的；另外一侧是密封圈，是六瓣的；三瓣环的作用 是轴向地遮住六瓣环的切口并让高压图-15三六瓣密封圈三瓣密封圈；2-镯形弹簧；3-圆柱销；4-六瓣密封圈气体通过本身的切口流入小室，起主要作用是六瓣环，其密封原理和活塞环的密 封相似，在安装时，三瓣环靠近气缸处，六瓣环放在三瓣环外边，否则不起密封 作用。五、气阀组件气阀的作用是控制气缸中的气体的吸入和排出。压缩机上的气阀都是自动气阀， 即气阀的启闭不是用专门的控制机构而是靠气阀两侧的压力差来自动实现及时启 闭的。气阀是

42、重要的易损件之一，它直接关系到压缩机运转的可靠性和经济性。 对气阀的主要要求是：1. 气阀开闭及时，关闭时严密不漏气；2. 气流通过气阀时，阻力损失小；3. 气阀使用寿命长；气阀形成的余隙容积小；4. 噪音小。图1-16环状阀结构1-阀座2-阀片3-升程限制器4-弹簧5-联接螺钉6-螺母目前，气阀的结构型式很多，最常使用的为环状阀。一般由四部分组成：1 阀座它具有能被阀片覆盖的气体通道，是与阀片一起闭锁进气（或排气）通 道，并承受气缸内外压力差的零件。2启闭元件 它是交替地开启与关闭阀座通道的零件，通常制成片状者称阀片。 3弹簧 是关闭时推动阀片落向阀座的元件，并在开启时抑制阀片撞击升程限制

43、器。（4） 升程限制器是限制阀片的升程，并往往作为弹簧承座的零件。阀座与升程限制器上都有环形通道供气体通过，阀片与阀座上的密封口贴合形成 密封，并靠阀片的启闭来控制气体的吸入与排出，为保证阀片启闭时不偏斜，在 升程限制器上加工成几个同心圈的凸 台，对阀片起导向作用，阀片的升起高度（即升程h）由导向凸台的高度来控制，升程限制器上装有弹螺栓拧紧，并需加防松措施。吸排气阀工作时，气阀是在阀片两边的压力差作用 下启闭的，完成吸排气过程，如在吸气过程中，当气缸内的压力低于吸入管道中 的压力时，当两者所造成的压力差足以克服弹簧压紧力Ps与阀片及部分弹簧的运动质量惯性力Pm之和时，阀片被顶开，气体开始吸入，

44、随图-18气阀主要组成部分1-阀座；2-阀片；3-弹簧；4-升程限制器i1lx ” jF / / jF jir < x x jT | r忖后阀片继续开启并贴到升程限制器上，气体继续进入气缸，直至活塞到达止点附 近时，活塞速度剧下降，气体的速度也随之降低，于是作用在阀片上的气流动压 力也变小，当弹簧力大于气体推力及阀片弹簧的惯性力时，弹簧随即把阀片顶 回，阀片开始关闭并最终重新落在阀座上，吸气阀阀片关闭而完成吸气过程，排 气亦然。网状阀结构基本上和环状阀相同，但各环阀片以筋条联成一体，略呈网状故称网 状阀，如图示1-19所示，这种阀片本身具有弹性，在阀片从中心数起的第二圈 上，将径向筋条铣

45、出一个斜切口，同时在很长一段弧内铣薄使之具有弹性。这样 当阀片中心圈被夹紧，而外缘四圈做为阀片时，不需要导向块便能上下运动。网 状阀片各环起落一致，且没有摩擦，对气缸无油润滑压缩机特别适用。有时也采用中心导向的网状阀结构，其阀片没有固定部分和弹性部分，这种网状 阀避免了弹性部分易于断裂的可能性，又扩大了通道数目。如果中心导向块采用 自润滑材料，同样可以适用于气缸无油润滑压缩机。网状阀中即可采用圆柱形弹簧，又可用片形弹簧，并采用缓冲片以缓和阀片对升 程限制器的冲击。相比于环状阀，其结构复杂，制造加工难度大，技术要求高， 应力集中处多，运行中易于损坏，应用较少。但随着近几年的技术进步，如采用 PE

46、EK材质等，网状阀的应用也越来越广泛。图1-19网状阀六、飞轮及盘车机构在压缩机的运转过程中，曲轴受驱动力矩和阻力矩的作用，在曲轴同转一转之 中，阻力矩所消耗的功和驱动机所供给的功是相等的。然而，曲轴的阻力矩是一 个随曲轴旋转角束度变化的力矩，驱动力矩则基本上是一个定值，所以这两者在 一转之中的瞬间值经常是不平衡的，这就会引起曲轴的加速、减速现象。即：Md Mk=J&式中：Md、Mk 驱动力矩和阻力矩J压缩机组中的全部旋转质量的转动惯量&-缩机曲轴的瞬时角加速度，加速时为正，减速时为负在压缩机运转时，总不希望角速度有很大的波动，因此设计时可以人为地用加飞 轮的办法提高转动惯量J

47、，以降低瞬时角加速度Co如果人为地增加转动机构的质 量，也即增加其转动惯量J,贝恠同样的转矩差值下，转轴的角加速度 &就可以 减小，这就可以促使压缩机的运转趋向平稳。飞轮就是一个具有较大转动惯量的 部件，在压缩机转轴上增设飞轮，其目的就在于使压缩机转速均匀化。<在压缩机的运转中飞轮起着转换能量、储、放能量的作用，而其本身并不消耗 功。当Md >Mk即有盈功存在时，飞轮和转子一起加速运转，盈功转化为飞轮的 动能储存在飞轮内防止转子作更大的加速；当Md v Mk时，亏功使飞轮减速，飞轮即释放出动能以弥补驱动功的不足，从而避免转子更 大的24加速。飞轮就是如此通过储放能量（动能）

48、来调节压缩机在一转中的角速度，使 转速均匀化的。压缩机具有运动部件的盘车机构，在压缩机的安装和检修等情况下必须盘车，以 检查装配的正确性或压缩机运动部件在要求位置上定位的正确性。此外，在长期 停车后，压缩机开车前必须盘车，使所有需要润滑的表面配油。在吹扫压缩机气 道时也要盘车。盘车机构有手动和电动盘车机构，中小型压缩机可采用手动盘车机构，大型压缩 机采用电动盘车机构。电动盘车机构可装在压缩机内用齿轮或蜗杆运动副使曲轴 旋转。盘车电动机驱动蜗杆，并通地它转动蜗轮、圆柱形齿轮副，使套装在曲轴 端的齿轮旋转，带动曲轴转动而达到盘车的目的。盘车机构必须设置切换手柄， 当需要盘车时，转动手柄，借此拨动与

49、手柄相联的沿双键滑动的齿轮，使其与盘 车齿轮相啮合，才可盘车。当压缩机具有敞开的飞轮或带齿冠的专用圆盘时，可 采用杠杆式盘车器。盘车机构一般设置在压缩机气缸与电机中间。在飞轮在加工 出齿冠，盘车电机与一盘车小齿轮相连，当需要盘车时，启运动盘车电机底盘的 气垫导轨或扳动盘车杠杆使盘车器齿轮与飞轮齿轮相啮合，即可盘车。压缩机应在无负荷的情况下盘车，此时盘车机构产生的最大扭矩值是按压缩机及 电动机的摩擦力来确定的，一般只为有负荷下压缩机平均反力矩的812%。转动后，摩擦表面跑合过程中反作用力矩则急剧下降。第六节辅助系统 活塞式压缩机的辅助系统包括进排气缓冲系统、润滑系统、冷却系统等。其主要 设备有进

50、排气缓冲罐、入口过滤器、润滑油泵、注油器、油冷却器、油过滤器、 集油箱、级间冷却器、气液分离器、安全阀等。大部分设备已标准化生产，在此 介绍一下齿轮泵、注油器和油过滤器。润滑油泵 中、大型高速压缩机的润滑油泵趋向于由单独电动机驱动，因为单独电 动机驱动的油泵可在压缩机起动之前先开机，待系统达到规定油压时再开动压缩 机，这就保证压缩机起动时便得到充份润滑，以利于提高摩擦件的耐久性，特别 是当压缩机起动的转速大于 750rpm时，如果起动时轴承得不到及时润滑，则极 易烧毁轴瓦。润滑油泵大多是容积式的，普遍采用的是齿轮泵。齿轮泵 结构为一对互相啮合的齿轮置于泵体内，齿轮旋转时润滑油由入口吸进， 充满

51、齿隙，并在齿轮旋转时沿着工作室的外圆周移动。当齿轮进入啮合时，油从 出口被压出。齿轮反向转动时油的流向反转，因此不允许改变齿轮泵的旋转方 向。当齿轮接近完全啮合时，残留在其中的油将被封闭，造成封闭容积中的压力 剧增，这是不允许的，通常都在泵体的端平面上加开通道或采取其它措施予以消 除。油过滤器润滑油在使用中不可避免地要被磨屑、尘埃以及和空气接触时产生的氧 化胶状物所污25染，这些杂质如不及时滤去会使零件出现早期磨损，或堵塞油道。机器的耐久性 与润滑油的清洁程度有很大关系，因此设置油过滤器是很重要的。良好的滤油器 应该具有高的滤油效果和小的流动阻力，同时要求尺寸小，重量轻。润滑油的过滤一般经过两

52、次，即粗滤和细滤，也有采用三次过滤的，即增加精滤 过程，因此设有粗滤器、细滤器和精滤器。（1）粗滤器一般做成筒状，装于集 油箱或曲轴箱的润滑油管入口处，当润滑油尚未进入油泵之前进行过滤，目的在 于保护油泵，使之免于进入较大的硬质颗粒影响油泵的寿命，当然也有助于以后 的进行细滤。滤网由铜丝制成，网孔尺寸0.6mm<0.6mm，故仅能滤去0.8mm以上的颗粒。（2）细滤器装于油泵之后，细滤器主要有网式和片式两种。图1-20筒状粗滤器 网状细滤器 网式过滤器用100目以上的金属网若干层绕于金属骨架上。它制造简单，但体积 较大，易堵塞，难清理，一般需同时装两个，并装置切换阀，使压缩机在连续运 行

53、中当一个被堵塞需拆下清洗时，另一个可马上接替工作。注油器压力润滑中，气缸和填料处的润滑油是由注油器提供的。目前，大多采用 真空滴油式注油器，该注油器相当于一组柱塞泵，柱塞的往复运动，靠偏心轮的转动带动摆杆 来实现，当柱塞向下26运动时，泵内形成真空，油便从吸油管通过有机玻璃罩内滴油管进入泵体，当柱 塞向上运动时，吸入泵体内的油即被压缩排出，注油量的大小，可以通过调整摆 杆的极限位置，改变柱塞行程来调节，排出的油压大小取决于气缸内的气体压 力，钟罩滴油管的作用是显示油泵是否有油进入，工作是否正常，在气缸、填料 函的注油孔处，必须放置单向阀，以防油管爆裂时气体倒流。图1-21真空滴式注油器目前真空

54、滴式注油器已标准化，按压力来分有 16MPa以下用的中压注油器和 1632MPa用的高压注油器。第七节活塞式压缩机的运行、维护与管理一、活塞式压缩机的试运行活塞式压缩机在安装或检修完毕并进行最后精找正之后，应进行机组的试运转。1. 机组的运行条件每台机组应具有完整的设备技术档案，其中包括有关技术规范、制造厂家技术说 明书、有关图纸27系统图、性能曲线、试验记录和验收记录、安装说明书和技术数据、重要设备的 安装记录、竣工资料、交接记录和运行试车记录、检修记录、设备事故和运行异 常记录以及重大技术改进记录等。运行操作岗位完好，有必须的规程、系统图、操作数据、运行日记、试验记录、 缺陷记录和值班日记

55、。有必要的使用工具，如塞尺、钳子、扳子、防爆灯、听棒 和手提式测振仪以及转速表等。具有与主控制室联系的可靠的通讯工具，如对讲 机或现场扩呼电话。消防器材齐备并置于固定位置，性能良好，便于随时动用。机组完好，具备起动条件。确认各部位故障都已排除，应检修项目皆已完成，无 缺件，无坏件。认真检查安全阀等安全保护监测系统，确认动作灵活准确，各类 阀门的开闭已处于开车状态。机组厂房内各主、辅设备及管道、各层地面、地沟和门窗玻璃等，均已清洁完 整，地面平整，沟道有盖板，危险处有护板，现场照明充足。生产工艺用料、水、电、蒸汽、仪表风和氮气等质量合格供应正常充足。操作人员必须熟练掌握压缩机组的系统、结构、性能

56、和操作参数，熟悉操作规程 中的有关规定，通晓安全保护系统和事故处理程序，并经实际操作考试合格，不 合格者不允许上岗。在下述情况下，机组禁止起动：机组系统或零部件存在故障或缺件未能修好备 齐。油系统或其他辅助系统不正常。大修或故障检修后，验收、交接和批准 手续不齐全。2. 重要操作及操作极限值为了保证机组的正常运行，对机组的关键性重要操作必须慎重，应在资料分析、 设备现状调查和方案讨论以及领导批准后，指定专人负责执行操作，有关人员和 主管领导应当在场。一般下列操作应列为重要操作：压缩机组的安装或检修后的初次启动；重大 故障停机后的启动；设备重大改进后启动和新技术的第一次试用；压缩机组 运行条件的重大变动后的启动与操作。根据制造厂的有关说明书和试验资料确定机组的操作极限值，在运行中不得超 过，其中主要极限值是：机组各段进、排气温度，压力和流量，机组的工作 转速；机组油系统的压力和流量。电动机的电流值。3. 试运转的目的机组安装或检修完毕后进行试运转，其主要目的是：检验和调整机组各部分的运 动机构，达到良好的跑合；检验和调