往复式压缩机的基本知识及原理

11.活塞式压缩机的根本学问及原理活塞式压缩机的分类：按气缸中心线位置分类立式压缩机：气缸中心线与地面垂直。卧式压缩机：气缸中心线与地面平行，气缸只布置在机身一侧。对置式压缩机：气缸中心线与地面平行，气缸布置在机身两侧〔假设相对列活塞相向运动又称对称平衡式〕角度式压缩机：气缸中心线成确定角度，按气缸排列的所呈现的外形。有分L型、V型、W型和S型。按气缸到达最终压力所需压级数分类单级压缩机：气体经过一次压缩到终压。两级压缩机：气体经过二次压缩到终压。多级压缩机：气缸经三次以上压缩到终压。按活塞在气缸内所实现气体循环分类单作用压缩机：气缸内仅一端进展压缩循环。双作用压缩机：气缸内两端进展同一级次的压缩循环。级差式压缩机：气缸内一端或两端进展两个或两个以上的不同级次的压缩循环。按压缩机具有的列数分类单列压缩机：气缸配置在机身的一中心线上。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的两条以上中线上。活塞式压缩机工作原理：当活塞式压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸内的工作容积则会发生周期性变化。活塞式压缩机的活塞从气缸盖处开头运动时，气缸内的工作容积渐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞式压缩机的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力上升，当气缸内压力到达并略高于排气压力时，排气阀翻开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复消灭。总之，活塞式压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。活塞式压缩机的根本构造活塞式压缩机根本原理大致一样，具有十字头的活塞式压缩机，主要有机体、曲轴、连杆、十字头、气缸、活塞、填料、气阀等组成。1、机身：主要由中体、曲轴箱、主轴瓦〔主轴承、轴承压盖及连接和密封件等组成。曲轴箱可以是整体铸造加工而成，也可以是分体铸造加工后组装而成。主轴承承受滑动轴承，安装时应留意上下轴承的正确位置，轴承盖设有吊装螺孔和安装测温元件的光孔。2、曲轴：曲轴是活塞式压缩机的主要部件之一，传递着压缩机的功率。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。3、连杆：连杆是曲轴与活塞间的连接件，它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对气体做功。连杆包括连杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓。4、十字头：十字头是连接活塞与连杆的零件，它具有导向作用。十字头与活塞杆的连接型式分为螺纹连接、联接器连接、法兰连接等。大中型压缩机多用联接器和法兰连接构造，使用牢靠，调整便利，使活塞杆与十字头简洁对中，但构造简洁。5、气缸：气缸主要由缸座、缸体、缸盖三局部组成，低压级多为铸铁气缸，设有冷却水夹层；高压级气缸承受钢件锻制，由缸体两侧中空盖板及缸体上的孔道形成泠却水腔。气缸承受缸套构造，安装在缸体上的缸套座孔中，便于当缸套磨损时修理或更换。气缸设有支承，用于支撑气缸重量和调整气缸水平。6、活塞：活塞部件是由活塞体、活塞杆、活塞螺母、活塞环、支承环等零件组成，每级活塞体上装有不同数量的活塞环和支承环，用于密封压缩介质和支承活塞重量。活塞环承受铸铁环或填充聚四氟乙烯塑料环；当压力较高时也可以承受铜合金活塞环；支承环承受四氟或直接在活塞体上浇铸轴承合金。活塞与活塞杆承受螺纹连接，紧固方式有直接紧固法，液压拉伸法，加热活塞杆尾部法等，加热活塞杆尾部使其热胀产生弹性伸长变形，将紧固螺母旋转确定角度拧至规定位置后停顿加热，待杆冷却后恢复变形，即实现紧固所需的预紧力。活塞杆为钢件锻制成，经调质处理及外表进展硬化处理，有较高的综合机械性能和耐磨性。活塞体的材料一般为铝合金或铸铁。7、填料：密封填料是由数组密封元件构成，每组密封元件主要由径向密封环、切向密封环、阻流环和拉伸弹簧组成。为减轻各组密封元件的工作负担，当密封压力较高时,在靠近气缸侧处设有节流环。当密封气体属易燃易爆性质时，在密封填料中设有漏气回收孔，用于收集泄漏的气体并引至系统。有油润滑时，密封填料中设有注油孔，可注入压缩机油进展润滑,无油润滑时，不设注油孔。8、气阀气阀是压缩机的一个重要部件，属于易损件。它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输气量、功率损耗和运转的可靠性。气阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排气阀各启闭一次，从而把握压缩机并使其完成吸气、压缩、排气等工作过程。气阀主要由阀座、阀片、弹簧、升程限制器和将它们组为一体的螺栓，螺母等组成。排气阀的构造与吸气阀根本一样，两者仅是阀座与升程限制器的位置互换，吸气阀升程限制器靠近气缸里侧，排气阀则是阀座靠近气缸内侧。环状阀因其阀片为薄圆环而得名，阀座与升程限制器上都有环形或孔形通道，供气体通过。阀片与阀座上的密封口贴合形成密封。升程限制器上有导向凸台，对阀片升降起导向作用。活塞式压缩机的型号表示法4M40——148/320型压缩机：4列、M型活塞推力40×104N 额定排气量〔换算到吸入状态下〕148m3/min额定排气压力320x1Pa32MP。压缩机实际工作中存在的问题余隙与膨胀实际工作的压缩机，必需存在确定的余隙容积，包括活塞运动到止点时与盖端之间的间隙和阀座下面的空间及其它死角。留此间隙的目的是为了避开因活塞杆、活塞的热膨胀和弹性变形而引起的活塞与气缸的碰撞，同时以可防止气体带液而发生事故。防止液击的方法在设计上，每级压缩冷却后析出的冷凝液在设计上设置分别器进展气液分别。余隙内的气体是排不出去的，当活塞离开而返回运动时，这局部气体〔排出时的压力〕开头膨胀，直至压力降至吸气入开头时的压力，颖气体才能进入。可见余隙的存在，使气缸的实际吸入量小于气缸的行程容积，即削减了颖气体的吸入量，降低了生产力气。因此，余隙容积在保证运行牢靠的根底上，应尽量减小。气阀的阻力损失通道和气阀不行能确定光滑曲折，所以气体通过气阀和管道时，必需会产生阻力损失。因此气缸内的吸入压力总低于管道中的压力，气缸内实际排出压力总是高于排出管道的压力。气体温度上升压缩机工作一段时间后，气缸各局部温度根本为一稳定值，它高于气体的吸入温度，低于排出温度。而气体每一循环中，传热状况是不断变化的。如压缩开头时气体温度较气缸温度低，于是气体自气缸吸取热量而提高本身温度，随着压缩机过程的进展，气体温度高于气缸温度〔气体加热后体积会产生膨胀〕所以每经一级压缩后的气体都须经冷却器冷却后才进展下一级压缩。〔〕体泄漏的主要途径是经气阀、活塞环和填料处泄漏。1、气阀泄漏：气体得不到充分压缩就排出，吸气时又漏到气缸中如此反复循环〔此时泄漏阀门压盖快速升温了下一级的吸取，本级吸取的颖气体就削减。2、活塞环泄漏：如活塞环断裂、磨损过大时，压缩时气体会漏到吸气端或平衡缸，吸气时又漏回来3、填料泄漏：填料磨损过大时，高压气体就会从填料处大量泄漏到大气中。27二、压缩机主要参数〔一〕转速n：单位为转／分，指由曲轴每分钟的转数。〔二〕行程：单位为毫米，指活塞从近止点到远止点的间距，也等于曲拐轴与主轴中心距的两倍。〔三〕活塞平均速度C平：单位为米／秒，活塞运动中速度是变化的，在始点〔如外止点〕在中点时为最大，然后渐渐降速，到终点〔内死点〕又为零，返行时亦如此。C平=3～5米／秒。2 〔四〕压力比〔ε；是指进出口压力之比，即ε=P／P。由于气缸内有余隙容积总是不行避开的。当压缩比ε越高时，排出压力越高，残留的气体膨胀后所占的容积也就越大，使得吸入气体量削减，效率降低。假设承受多级压缩可使每一级压力比ε减小，从而提高各级气缸容积利用率，但压缩机级数的选择是依据多方面因素来考虑的。在实际上，2.5～3.52 五)排气量Q：在压缩机排气端测得的单位时间内排出的气体体积，换算到压缩机吸气条件〔压力、温度、湿度下的数值称为排气量，以V3/分。〔六〕功率与效率：活塞压缩机消耗的功率包括有：压缩气体的功耗，气缸中气阀等阻力损失与各种机械摩擦等功耗。压缩气体的功耗由于和气体的热力性能有关，当气缸冷却格外完善，气体在气缸中气流速度很慢时，气体在受压缩时所产生的热都准时传走，因而几乎是等温压缩过程，此时消耗功率最省。当气缸冷却很不好，气流速度又快，气体在压缩时所产生的热全部无法散失，则接近绝热压缩过程，此时功耗最大、实际活塞式压缩机压缩过程和介于两者之间，属于多变过程。〔七〕活塞力P、单位为吨，压缩机活塞杆、曲轴、连杆等尺寸主要是依据活塞力来设计的故障分析及处理措施压缩机组在运行现场发生了排气量缺乏，压力.温度特别的现象，其缘由及排解措施：故障现象故障吸.排气阀的故障

缘由分析气缸磨损或擦伤超过最大的允许限度，形成漏气，影响排气量气缸盖与气缸体结合不严，装配时气缸垫裂开或不严密行成漏气，影响排气量气缸冷却水供给不良〔冷却水管堵塞或气缸水套水污过多，气体经过阀室进入气缸时形成预热，影响排气量，影响排气量吸.排气阀装配不当，彼此的位置相互弄错，不但影响排气量，还会引起压力在各级中重分配，温度也有变化阀座和阀片之间掉入金属碎片或其他杂物，和温度阀座和阀片接触不严，形成漏气，影响排气量吸气阀弹簧不适当，弹力过强则吸气时开启气量吸气阀弹簧折断，压缩时也会产生关闭不严和不准时现象，影响排气量阀座与阀片磨损，密封不严，形成漏气，影响排气量

排解方法刮削或重镗铣气缸，经过研磨修理磨损、拉伤的气缸，并更换加大的活塞、活塞环，重进展装配刮研气缸盖与气缸体结合面或更换气缸垫保证适宜的冷却水，不使气缸超过规定的温度对检修的压缩机镗铣气缸后，要装协作适的活塞、活塞环应马上更正装错的吸、排气阀分别检查吸、排气阀，假设吸气阀盖发热，则吸气阀有故障，其它各阀也照此方法检查，检查出问题后拆开气阀修理刮研接触面，或更换的阀座、阀片检查弹簧，按出厂规定的弹簧弹力选择使用弹簧更换折断的弹簧以研磨的方法加以修理或更换的阀座、阀片调整升程开启高度．活塞环的故障

吸气开启高度不够，气体流速加快，阻力增大，影响排气量在往气体上阀口处装配气阀时，没有装正而漏气阀弹簧卡住或倾斜，使阀片关闭不严气阀结碳过多，影响开、关阀有故障低于正常压力〔由压力表上看出，同时在前级气缸的排气阀盖发热常压力，后级气缸的排气阀盖发热后级气缸的吸气阀发热，说明后级吸气阀发生故障于吸气量缺乏，造成排气量削减活塞环因润滑油质量不良或注入量不够，使气缸内温度过高，形成咬死现象，使排气量削减，而且可能引起压力在各级中重安排活塞环使用时间长了有磨损，造成排气量削减活塞磨损或气缸磨损，其圆锥度、椭圆度超过公差太大，而产生漏气

具体检查在装配吸、排气阀座与气缸体上阀口处装置是否正确，如有装偏时，重装正把弹簧取出来倒个头或换的翻开气阀清洗结碳把排气阀盖特别热的那个拆开检查修理前级气缸的排气阀有故障，把前级气缸上发热的排气阀拆开检查修理，并要同时检查垫片是否损坏或没有垫好后级气缸的排气阀有故障，把后级气缸发热的排气阀拆开检查修理，检查垫片是否损坏或没有装好检查后级气缸吸气阀和垫片检查装在前、后级阀盖上的负荷调整系统中的压开进气阀装置中的小活塞间隙是否合适，是否漏气，对不符合要求的进展修理或更换，把清洗好的活塞环再用，损坏严峻的更换。检查注油器及油管，保证气缸中有良好的润滑油更换的活塞环修理气缸和活塞，使其到达规定的间隙，或更换的气缸、活塞、活塞环等．填料函 〔1〕填料函中密封盘上的弹簧损坏或弹力小，使不严，漏气密封盘不能与活塞杆完全密封，与活塞杆有缝隙填料函中的金属密封盘内径磨损严峻，与活塞杆密封不严活塞杆磨损、拉伤，局部磨偏不圆等也会产生漏气润滑油供给缺乏，填料函局部气密性恶化，形成漏气

检查弹簧是否有折断，对弹力小不合格的弹簧要更换的重装配填料函中的密封盘，使金属密封盘在填料函中能自由串动，并与活塞杆密封检查或更换金属密封盘重修理活塞杆或更换的活塞杆保证填料函中有适当的润滑油．气缸温度上升

冷却水缺乏，或冷却水中断后级气缸过热，可能是中间冷却器缺水，由前级气缸排出的压缩空气得不到冷却，或中间冷却器效果不好硬水中的沉积物太多〔水污〕，附于气缸壁上影响冷却活塞、活塞环发生故障或气缸中缺油引起干摩擦气缸余隙过小，使死点压缩比过大，或气缸余隙过大，残留在气缸内的高压气体过多，而引起气缸内温度上升

适当加大冷却水的流量，调整冷却水的进水温度不要太高，检查供水管道，堵塞时进展冲洗除按〔1〕检查外，必需检查中间冷却器和清洗冷却器检查气缸水套，清洗和除去水污检查活塞、活塞环和注油泵给气缸注油状况调整气缸的死点间隙，保证间隙在规定的标准内运动机构中的活塞杆弯曲，使活塞在气缸中不垂直度超过规定而引起活塞与气缸镜面倾斜摩擦加剧产生高温

〔6〕检查活塞在气缸中的运动状况，假设跑偏磨损气缸一个侧面时，应将整个活塞组拉出，检查活塞杆是否弯曲。以便准时修理或更换．排气温度过高，过热．冷却气泡冷却器冷〔高、排水有气泡等10．活塞环气

〔1〕前级吸气温度高中间冷却器效率低，后级进气温度高气阀有漏气现象，排出的高温气体漏进气缸，再压缩后排气温度就高在装配气阀组件时，没将气缸体上阀口处残留硬化的旧石棉填料去除干净，而在重装配气阀组件时，使其不能与气缸上的阀止口严密协作，留有小缝隙，致使高压气体串回气缸而引起排气温度过高活塞环磨损或质量不好，吸、排气相互窜气(6)气缸水套及冷却水管上有沉淀物及浮沫层,影响冷却效果冷却器内垫裂开漏气气缸垫破断或检修安装时没压紧，产生漏气冷却器中的水管裂开，封口破断或管板没紧牢而窜气冷却水进水温度过高，冷却效率低冷却器上水垢和油污太多，降低了热的传导效果冷却器中间隔板损坏水量削减冷却器管子裂开活塞环材料不合规格活塞环弹力过大，磨损加快活塞环与活塞上的槽间隙过大〔包括径向、轴向间隙〕活塞环装入气缸中的热间隙〔开口间隙〕过小，受热膨胀卡住活塞环因润滑油质量不良，或气缸内温度过高，形成咬住，不但影响排气量，还可能引起压力在各级中重安排，同时也加剧活塞环的磨损气缸、活塞杆、活塞安装时对中不好活塞环设计构造不合理

降低前级吸气温度检修中间冷却器，使冷却器起到冷却作用，使其排气温度不要超过规定阀片、阀座，防止窜气装配气阀组件充填石棉绳等填料时，也要垫平，防止阀组件倾斜而产生漏气检修或更换活塞环清洗气缸水套及冷却水管的水污更换垫更换气缸垫或重将缸盖螺栓紧住修理或更换水管，把没紧牢而窜气的管子重紧牢应当调整进水温度，把握在规定范围以内，特别是炎热地区和夏季要加大冷却水量检修清洗冷却器的水垢和油污将损坏的隔板修理好或更换检查冷却器水管，将裂开的管子焊好或更换制作活塞环材料要符合要求，不得用其它材料代用活塞环弹力和硬度都要符合技术要求选协作适的活塞环装配活塞环时，开口间隙要适宜气缸中要注入规定的压缩机油，对咬住的活塞环取出来修理、清洗或更换心爱的活塞环安装时要使气缸、活塞杆、活塞的对中在规定的范围内选用设计构造合理的活塞环压缩机在正常运转过程中，各运动机构都有一种正常的响声，当某些机件发生故障时，将觉察不正常的响声，可以根据特别响声找动身生故障的部位，从而实行排解措施。故障现象缘由分析排解方法1〔1〕活塞与缸盖间死点间隙过小，直接撞击〔1〕调整活塞行程，增大活塞与气缸死点间隙发声敲〔2〕活塞杆与活塞连接螺帽松动或脱扣、或者〔2〕检查拧紧螺帽，加好防松垫或开口销和防松击声〔3〕螺帽防松垫开口销松动气缸〔或气缸套〕磨损，间隙超差太大〔3〕装置镗磨气缸或换气缸套，然后配装适宜的活塞〔4〕〔5〕活塞或活塞环磨损活塞或活塞环在气缸中工作时，润滑油或〔4〕或活塞环更换修理活塞或拆换活塞环冷却水不够，因高温产生干摩擦，而使活〔5〕拆下活塞，取出活塞环，进展清洗、检查，〔6〕塞环卡在活塞中曲轴—连杆机构与气缸的中心线不全都〔6〕对烧伤有划痕的活塞环要进展修理或更换检查并调整曲轴—连杆、活塞气缸的中心线．曲轴撞击声〔包括敲击声〕．吸、敲击声

润滑油过多或有污垢，使活塞与气缸磨损加大活塞端面丝堵松动，顶住缸盖,碰撞气缸盖气缸中积聚水份气缸中掉入金属碎片(例如阀片、弹簧)或其它的坚硬物体润滑油过多，因干摩擦而产生拉毛连杆大头和连杆轴承之间磨损、松驰，或连杆轴承与曲拐轴间隙超差过大十字头销与衬套协作间隙过