活塞式空气压缩机

1、 第七章 活塞式空气压缩机(Air Compression)n一、压缩空气的作用一、压缩空气的作用1、主柴油机的启动、换向和发电柴油机的启动；主柴油机的启动、换向和发电柴油机的启动；2、需要压缩空气的辅助机械设备（压力水柜、汽需要压缩空气的辅助机械设备（压力水柜、汽笛、离心泵自吸装置等）和气动工具笛、离心泵自吸装置等）和气动工具3、吹洗零部件、滤器等吹洗零部件、滤器等n二、空气瓶数目二、空气瓶数目：两个以上：两个以上n三、主空气瓶最大工作压力三、主空气瓶最大工作压力：3MP左右左右n四、空压机数目四、空压机数目：23台微型、中压、水冷双级活台微型、中压、水冷双级活塞式空压机；一台塞式空压机；一

2、台柴油机驱动柴油机驱动的微型空压机的微型空压机五、空压机的分类五、空压机的分类n1、按额定排气压力按额定排气压力低压（低压（0.21.0Mpa）中压（中压（110MPa）高压（高压（10100Mpa）n2、按排气量按排气量微型（小于微型（小于1m3/min）小型（小型（110 m3/min）中型（中型（10100 m3/min）大型（大于大型（大于100 m3/min）n六、空压机的排气量六、空压机的排气量一般指其在单位时间内所排送的一般指其在单位时间内所排送的相当于第一相当于第一级吸气口前吸气状态级吸气口前吸气状态的空气体积。单位：的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h。有时换算

3、成标准吸气状态（温有时换算成标准吸气状态（温度度20、压力、压力1.013105Pa、相对湿度相对湿度0,冷却冷却水进口温度为水进口温度为15 ）计算）计算.公称排气量：在公称排气量：在额定排气压力额定排气压力时的排气量时的排气量7-1活塞式空压机的工作原理活塞式空压机的工作原理n一、理论工作循环一、理论工作循环(假设无能量损失和容积损失假设无能量损失和容积损失)假定：假定：1、气缸无余隙容积、气缸无余隙容积(气体全部排出气体全部排出)2、吸、排气过程无压力损失和压力脉动、吸、排气过程无压力损失和压力脉动3、吸气过程气体与缸壁无热交换、吸气过程气体与缸壁无热交换4、工作过程无气体漏泄、工作过程

4、无气体漏泄5、被压缩气体是理想气、被压缩气体是理想气,压缩过程状态方程指数不变压缩过程状态方程指数不变可以得到理论循环在可以得到理论循环在P-V图上的表示曲线图上的表示曲线. 图中，图中，41 等压等压吸气过程吸气过程12是是绝热绝热压缩。压缩。耗功最大耗功最大1 2”是是等温等温压压缩。耗功最小。缩。耗功最小。1 2是是多变多变压缩压缩气缸冷却越好，气缸冷却越好，压压缩过程越接近等温缩过程越接近等温过程，压缩机耗功过程，压缩机耗功越省越省。23等压等压排气过程排气过程空压机的实际压缩空压机的实际压缩过程为多变压缩过过程为多变压缩过程。程。二二、实际工作循环实际工作循环n1、影响实际循环的因素

5、：影响实际循环的因素：（1）余隙容积余隙容积的影响的影响（2）进排气阻力进排气阻力的影响的影响（3）吸气预热吸气预热的影响的影响（4）漏泄漏泄的影响的影响由于以上损失的存在，使空压机排气量减小，由于以上损失的存在，使空压机排气量减小，耗功增加，效率下降耗功增加，效率下降 1 余隙容积的影响余隙容积的影响用用容积系数容积系数来衡量来衡量: 余隙容积越大容积系数越小余隙容积越大容积系数越小. .2 2 吸吸, ,排气阻力的影响排气阻力的影响用用压力系数压力系数来衡量来衡量: :一般后级比前级大一般后级比前级大. .3 3 吸气预热的影响吸气预热的影响用用温度系数温度系数来衡量来衡量, ,压力比增高

6、温度系数减小压力比增高温度系数减小. .4 4 漏泄的影响漏泄的影响用用气密系数气密系数来衡量来衡量, ,漏泄越大漏泄越大, ,系数越小系数越小. .三三 容积流量和输气系数容积流量和输气系数理论容积流量理论容积流量Vt与第一级的气缸工作容积与第一级的气缸工作容积,缸数缸数,和转速和转速有关有关.实际容积流量实际容积流量Vs要比理论容积流量小要比理论容积流量小.两者的比值两者的比值用用输气系数输气系数= Vs /Vt输气系数输气系数一般在一般在0.65-0.80范围内范围内.压力比增加压力比增加减小减小四四 功率和效率功率和效率指示功率指示功率: 实际消耗的功率实际消耗的功率.功功(实际循环包

7、围的面积实际循环包围的面积)乘以转速乘以转速.理论功率理论功率:按照理论循环计算出的功率按照理论循环计算出的功率.包括包括等温理论功率等温理论功率和和绝热理论功率绝热理论功率理论功率与指示功率的比称为理论功率与指示功率的比称为指示效率指示效率.等温指示效率等温指示效率=等温理论功率与指示功率的比等温理论功率与指示功率的比.绝热指示效率绝热指示效率= 绝热理论功率与指示功率的比绝热理论功率与指示功率的比.等温指示效率等温指示效率绝热指示效率绝热指示效率轴功率轴功率P:压缩机曲轴所得到的输入功率压缩机曲轴所得到的输入功率.说明书上或说明书上或名牌上标注的是轴功率名牌上标注的是轴功率.轴功率大于指示

8、功率轴功率大于指示功率,两者的比叫两者的比叫机械效率机械效率mm= Pi/P等温效率等温效率T=PT/P绝热效率绝热效率s=PT/P五、多级压缩五、多级压缩 并列气缸式并列气缸式级差活塞式单级与二级空压机理论工作循环 111122222222n当压力比较大时采用多级压缩和级间冷却的原当压力比较大时采用多级压缩和级间冷却的原因：因：n（1）降低排气温度，改善润滑条件降低排气温度，改善润滑条件一般固定式空压机排气温度不超过一般固定式空压机排气温度不超过160，移，移动式不超过动式不超过180n（2）提高输气系数提高输气系数二级压缩时吸气容积由二级压缩时吸气容积由pa增长至增长至oan（3）节省压缩

9、功节省压缩功所节省压缩功为所节省压缩功为cbdec与与opmno之差之差n（4）减轻活塞上的作用力减轻活塞上的作用力只有尺寸较小的高压级承受高压只有尺寸较小的高压级承受高压n船用空压机额定排出压力多在船用空压机额定排出压力多在3MPa左右，一左右，一般采用两级。般采用两级。n各级压力比的分配主要依据省功原则。因后级各级压力比的分配主要依据省功原则。因后级冷却效果差，吸气温度高，相对余隙容积大，冷却效果差，吸气温度高，相对余隙容积大，所以后级压力比比前级小。所以后级压力比比前级小。7-2 活塞式空压机的结构和自动控制nCZ60/30型空压机是一种船用二级空压机，其排型空压机是一种船用二级空压机，

10、其排量为量为60m3/h，转速转速750rpm，一级额定排气压力一级额定排气压力0.64MPa，二级为二级为3 Mpa。n活塞采用活塞采用级差式级差式，低压级安全阀开启压力，低压级安全阀开启压力0.7 Mpa（比额定排出压力高比额定排出压力高15%15%），高压级安全阀开启压），高压级安全阀开启压力力3.3 Mpa（比额定排出压力高比额定排出压力高10%10%）1、 气阀n空压机使用最普遍的是空压机使用最普遍的是环状阀环状阀，本例低压级采，本例低压级采用双环阀，高压级采用单环阀用双环阀，高压级采用单环阀n气阀的工作寿命是决定空压机检修周期的主要气阀的工作寿命是决定空压机检修周期的主要因素，而气

11、阀阀片的升程对空压机的经济性和因素，而气阀阀片的升程对空压机的经济性和寿命有重要影响。气阀升程多在寿命有重要影响。气阀升程多在24mm之间，之间，转速高及工作压力大则升程较小。本例低压级转速高及工作压力大则升程较小。本例低压级吸排气阀片升程为吸排气阀片升程为3mm，高压级为高压级为2.1mm环阀环阀结构简单结构简单,制造容易制造容易,通流面积大通流面积大,便于顶开吸气阀便于顶开吸气阀卸载卸载;运动导向摩擦力大运动导向摩擦力大,且阀片为了保证足够的刚性且阀片为了保证足够的刚性而较厚而较厚,质量较大质量较大,故转速不宜太高故转速不宜太高.多环阀片可以加大多环阀片可以加大流通面积流通面积,适用大流量

12、适用大流量,但会出现不同步的现象但会出现不同步的现象,影响工影响工作作.网状阀片网状阀片是将几圈环状阀片以若干径向条连成一体是将几圈环状阀片以若干径向条连成一体这样各环运动一致这样各环运动一致,导向摩擦力小导向摩擦力小,但结构复杂但结构复杂.蝶状阀蝶状阀强度高强度高,阻力小阻力小,流通面积小流通面积小,质量较大质量较大.用于低用于低速小型空压机速小型空压机.对气阀的要求对气阀的要求: :关闭严密关闭严密,启闭及时启闭及时,阻力小阻力小,易加工易加工,安装维修方便安装维修方便.撞击不要太大撞击不要太大.2、 润滑n有有飞溅润滑飞溅润滑和和压力润滑压力润滑两种，本例采用飞溅润两种，本例采用飞溅润滑

13、。气缸上部缸壁靠一级吸入管上的油杯每分滑。气缸上部缸壁靠一级吸入管上的油杯每分钟滴入钟滴入46滴油或通过连接管从曲轴箱中吸入滴油或通过连接管从曲轴箱中吸入部分油雾来润滑部分油雾来润滑3、冷却冷却n有水冷和风冷两种，船用空压机多采用水冷。包有水冷和风冷两种，船用空压机多采用水冷。包括以下几方面：括以下几方面：n（1）级间冷却级间冷却n（2）气缸冷却气缸冷却缸壁温度一般比冷却水温度高缸壁温度一般比冷却水温度高1520，冷却水，冷却水温一般为温一般为30左右，以免湿空气在壁面结露而造左右，以免湿空气在壁面结露而造成水击成水击n（3）后冷却后冷却冷却至冷却至60左右即可，以减小排气比容，提高气左右即可

14、，以减小排气比容，提高气瓶储量，减轻气压降低程度，并使排气中的油和瓶储量，减轻气压降低程度，并使排气中的油和水蒸汽冷凝而便于分离水蒸汽冷凝而便于分离n（4）滑油冷却）滑油冷却油温保持在油温保持在50左右，以保持滑油良好的润滑左右，以保持滑油良好的润滑性能，减轻油变质的速度性能，减轻油变质的速度n安全膜的作用：管束漏气引起水腔压力过高安全膜的作用：管束漏气引起水腔压力过高时破裂时破裂水路堵塞时也可能破裂水路堵塞时也可能破裂n4、气液分离气液分离气液分离器按工作原理分类：气液分离器按工作原理分类：n惯性式：惯性式：利用液滴随气流运动时惯性较大利用液滴随气流运动时惯性较大n过滤式过滤式：利用液滴直径

15、较大：利用液滴直径较大n吸附式吸附式：利用液体的粘性：利用液体的粘性本例采用惯性式本例采用惯性式n5、卸载机构卸载机构启动期间必须卸载，以减小启动电流。常用卸启动期间必须卸载，以减小启动电流。常用卸载方法：载方法：n顶开吸气阀：使第一级吸气阀常开顶开吸气阀：使第一级吸气阀常开n排气泄放：开启中间冷却器和气液分离器后排气泄放：开启中间冷却器和气液分离器后泄放阀泄放阀二、活塞式空压机的自动控制二、活塞式空压机的自动控制n空压机的自动控制，主要包括：n1.自动起、停自动起、停n（一台（一台2.5MPa起动，起动， 3.0MPa停车；另一台停车；另一台2.4MPa起动，起动，2.9MPa停车。）停车。

16、）n2.自动卸载和泄放自动卸载和泄放n3.冷却水自动控制冷却水自动控制n4.自动保护自动保护(电机过载保护电机过载保护,过电流保护过电流保护,滑油低滑油低压保护压保护,排气高温保护排气高温保护)n5.自动供油自动供油6-3 活塞式空压机的管理n一、活塞式空压机的管理要点一、活塞式空压机的管理要点n1、启动和停车启动和停车启动：（启动：（1）一般性检查）一般性检查（2）检查曲轴箱油位）检查曲轴箱油位（3）供给冷却水）供给冷却水（4）全开通往储气瓶管路上的截止阀）全开通往储气瓶管路上的截止阀（1）非自动控制的压缩机，低压级设有卸载机构非自动控制的压缩机，低压级设有卸载机构的应手动卸载，并开启各级排

17、气端泄放阀的应手动卸载，并开启各级排气端泄放阀（2）启动压缩机，观察启动电流和听声音启动压缩机，观察启动电流和听声音（3）一切正常后，非自动控制压缩机手动停止卸一切正常后，非自动控制压缩机手动停止卸载机构并由低至高关闭各级泄放阀载机构并由低至高关闭各级泄放阀n停车：非自动控制压缩机先手动卸载，同时由高至停车：非自动控制压缩机先手动卸载，同时由高至低开启各级泄放阀，然后停车。低开启各级泄放阀，然后停车。2、运行中运行中管理要点管理要点n（1）润滑情况润滑情况（2）冷却情况冷却情况（3）定时泄水定时泄水（4）排气压力和温度排气压力和温度此外，应定时巡查是否有水、气、油的漏泄；各此外，应定时巡查是否

18、有水、气、油的漏泄；各气阀盖处温度是否正常；是否有异常噪音等。气阀盖处温度是否正常；是否有异常噪音等。n3、检修保养注意事项、检修保养注意事项（1）气阀的维护气阀的维护是否漏泄，升程和弹簧的强弱、弹性是否合适是否漏泄，升程和弹簧的强弱、弹性是否合适（2）润滑油的选择和更换润滑油的选择和更换（3）冷却系统的清洗冷却系统的清洗（4）运动部件间隙维护运动部件间隙维护（5）防止着火与爆炸防止着火与爆炸三、故障分析三、故障分析n1、排气量降低排气量降低n使理论排气量降低：（使理论排气量降低：（1）转速不够；如皮带）转速不够；如皮带打滑打滑n漏泄：（漏泄：（2）阀片变形，磨损不均，或接触面）阀片变形，磨损不均，或接触面有污物；有污物；（3）阀座与阀孔结合面不严或忘记加垫圈；）阀座与阀孔结合面不严或忘记加垫圈；（4）阀弹簧未装或断裂，弹簧过弱以至关闭）阀弹簧未装或断裂，弹簧过弱以至关闭过迟