第九章压缩机的使用与维护

第九章压缩机的使用与维护用于输送气体及提高其压力的设备，在石油化工生产过程中普遍使用。此外，还广泛用于动力工程、制冷工程、仪器工业等。第一节压缩机的类型一、按工作原理分类容积式压缩机速度式压缩机往复式压缩机回转式压缩机活塞式膜片式滑片式螺杆式转子式离心式压缩机轴流式压缩机两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命---低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），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，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)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，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.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。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.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内。4.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，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.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。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。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，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器

螺杆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。二、按用途分类以被压缩气体的名称分类：氢气压缩机、石油气压缩机、空气压缩机等以压缩机在工艺过程中的作用分类：循环压缩机、冰机等三、各类压缩机的适用范围活塞式压缩机在高压、超高压领域具有不可替代的优势；离心式压缩机特别式合于大型石油化工生产；回转式压缩机适合于小中排气量的场合使用。（1）膨胀：当活塞向下移动时，气缸的容积增大，压力下降，原先存留在气缸中的气体（因余隙容积存在）不断膨胀。一、活塞式空压机的结构及工作原理第二节活塞式压缩机（2）吸入：当气缸内压力降到稍小于进气管中的气体压力，进气管中的气体便项开吸气阀片进入气缸内，随着活塞的继续下移，气体不断进入缸内直至活塞下移到最低点（又称内止点）为止。（3）压缩：当活塞从内止点向上移动时，气缸内容积逐渐缩小，即开始将气缸内气体进行压缩。由于吸气阀有止逆作用，放气缸内气体不能倒流向进气管中，排气管中的气体压力在此时仍高于缸内气体压力，所以气缸内气体也无法项开排气阀片，又由于排气阀也有止逆作用，故排气管中的气体也不能进入气缸内，当活塞继续上移时，气缸内容积进一步缩小，使缸内气体压力不断升高。（4）排出：随着活塞继续上移，当气缸内气体压力升高至稍大于排气管中的气体压力时，缸内气体便项开排气阀片进入排气管中，并不断排出，直至活塞移到最上端（又称外止点）为止，然后活塞又开始向下移动，重复上述动作。活塞在气缸内连续不断地往复运动，便气缸循环地吸入和排出气体，活塞的每一次来回称为一个工作循环；活塞从内止点移至外止点的距离叫做活塞行程。

工作循环4—1—2—3

4—1吸气过程气体从吸气阀进入气缸，并充满整个容积。

1—2压缩过程吸气阀关闭，气体被压缩而压力升高。

2—3排气过程

排气阀被迫打开，气体从排气阀排出。上图所示是双作用气缸简图，双作用气缸两端都安装有吸气阀和排气阀，其工作过程与作用相同，所不同之处只是在同一时间内，无论活塞向上向下移动都能同时吸入和排出气体。活塞式空气压缩机的外形1．按排气压力高低分为：低压空压机

排气压力≤1.0MPa中压空压机

1.0MPa＜排气压力≤10MPa高压空压机

10MPa＜排气压≤100MPa活塞式压缩机的类型2．接排气量大小分为：小型空压机

1m3／min＜排气量≤10m3／min中型空压机

10m3／min＜排气量≤100m3／min大型空压机

排气量＞100m3／min空压机的排气量指吸入状态自由气体流量。一般规定：轴功率＜15KW、排气压力≤1.4MPa为微型空压机。3．按气缸中心线与地面相对位置分为：立式空压机——气缸中心线与地面垂直布置。角度式空压机——气缸中心线与地面成一定角度（V型、W型、L型等）。卧式空压机——气缸中心线与地面平行，气缸布置在曲轴一侧。对动平衡式空压机——气缸中心线与地面平行，气缸对称布置在曲轴两侧。4按结构特点分为：单作用——气体仅在活塞一侧被压缩。双作用——气体在活塞两侧被压缩。水冷式——指气缸带有冷却水夹套，通水冷却。风冷式——气缸外表面铸有散热片，空气冷却。固定式——空压机组固定在地基上。移动式——空压机组置于移动装置上便于搬移。有油润滑——指气缸内注油润滑，运动机构润滑油循环润滑。无油润滑——指气缸内不注油润滑，活塞和气缸为干运转，但传动机构由润滑油循环润滑。全无油润滑——气缸内传动机构均无油润滑。此外还分为有十字头（中小型无油空压机）、无十字头（V、W型低压微型空压机）；单级压缩、两级或多级压缩、二、活塞式压缩机的主要性能参数（一）排气压力：铭牌上的压力是指设计时的目标工作压力，即额定压力，而实际运转时压缩机的排气压力取决于排气系统。（二）排气温度：可在紧挨排气阀室的排气管段上直接用温度计测得。（三）排气量：单位时间内，压缩机最后一级排出的气体体积，换算到第一级入口状态的压力和温度下的数值。（四）压缩机功率1、指示功率：单位时间内所作的指示功。2、轴功率N：驱动机传给压缩机曲轴的功率，轴功率绝大部分用于压缩气体所消耗掉的指示功率，一小部分用于克服曲轴连杆机构的运动磨擦所消耗功率。3、驱动功率：传动功率：带传动ηc=0.96～0.99；齿轮传动ηc=0.97～0.99；联轴器直连压缩机ηc=1（五）压缩机的效率和比功率1、等温指示效率：在等温压缩循环中，活塞在单位时间内对气体所作的功。2、绝热指示效率：绝热压缩循环指示功率与同吸气压力、同吸气量下的实际压缩指示功率之比。3、比效率：将在一定的排气压力下，压缩机的轴功率与其排气量的比值定义为压缩机的比功率。它可以反映同类型压缩机在相同的吸、排气条件下，能量消耗的情况，是动力用空气压缩机的重要经济性能指标。三、活塞式压缩机的使用与维护

在工程上根据生产工艺条件和压缩机产品样本进行选择使用，通常都是按工艺要求的最大耗气量来选配压缩机的，所以生产中需要的气量总是低于额定排气量，在运行过程中还要根据生产工艺的具体要求进行调节。（一）活塞式压缩机的选用1、压缩机种类的选择仪表控制、动力系统等工作过程常用空气压缩机。合成氨、石油加氢等反应过程常用氮氢气和氢气压缩机。空气分离、石油裂解和氧气加压装瓶常用氧气压缩机。尿素和聚酯生产过程常用二氧化碳压缩机。2、压缩机结构型式的选择中小气量级数不多的压缩机常采用立式压缩机。动力用的固定式空气压缩机和工艺用的中型压缩机宜采用L型压缩机。小型或需要移动的压缩机多采用角式无十字型结构的压缩机。工艺用大型压缩机一般采用对称平衡型的卧式压缩机。3、活塞式压缩机的机型代号（P205表9-1）型号表示方法：气缸列数机型代号，附加特点活塞力排气量排气压力例：4VY-12/7型压缩机

4列、V型、移动式、额定排量为12m3/min、额定排气压力为7×105Pa（二）活塞式排气量的调节1、回流调节：

将压缩机的排气管和吸气管连通，并在连通管路中装设旁通阀。当需要降低压缩机的排气量时打开旁通阀，使排出的气体的一部分全部回流到吸气管中，达到调节排气量的目的。优点：装置简单，操作方便可靠，可实现排气量的连续调节。缺点：调节量的大小是由旁通阀的开度来控制的，所以调节的节流损失较大，不经济，一般适用于短期的、不经常调节或调节幅度不大的场合。2、切断吸气调节在吸气管段上装设一个称为停止吸气阀的阀门。当压缩机的排气量大于耗气量时，排出压力升高，高压气体推动停止调节阀内的小活塞使停止吸气调节阀关闭，于是压缩机停止吸气，进入空转状态。当排出压力下降、需要供气时，压力调节器会自动控制打开停止吸气高调节阀，压缩机再次进入正常工作状态。优点：结构简单，工作可靠，经济性好缺点：停止吸气后气缸内会形成真空，影响润滑油的润滑性能，并且气缸内会形成真空。对某此不允许漏入空气的压缩机严禁使用。3、停转压缩机调节

当排气量大于耗气量时，排气压力升高，这时通过压力继电器及时切断电动机的电源使压缩机停转，直到压力下降到规定值时再通过压力继电器接通电动机的电源，启动压缩机供气。优点：易于自动控制调节，经济性好缺点：频繁启动、停机，增加了零部件的磨损，并影响电网电压的稳定性，一般只用于小型压缩机气量调节。4、顶开吸气阀调节在压缩机运转过程中，将吸气阀顶开使气体只通过吸气阀进出气缸，机器空转，排气量为零。5、补充余隙容积调节除了气缸本身的余隙容积外，在气缸上另外连通一固定或可变的空间，这一空间称为补充余隙容积。（三）活塞式压缩机的润滑和冷却1、润滑分为飞溅润滑和压力润滑两种。飞溅润滑：用于无十字头的单作用式压缩机。其装置简单，但耗油量大，气缸和运动机构只能用同一种润滑油且无法滤清，需定期进行更换。压力润滑：用于有十字头的大中型压缩机，气缸和传动机构的润滑分为两个相互独立的系统。2、冷却活塞式压缩机的冷却包括气缸冷却、级间冷却及在有些压缩机中对最后排出气体进行的后冷却。冷却方式有风冷和水冷两种：风冷：适用于小型移动式压缩机。水冷：固定式压缩机。（四）活塞式压缩机的操作与维护化工厂所使用的压缩机,其所压缩的气体有空气、氧气、氮气、氨气、乙烯气、氮氨混合气以及其它可燃有毒气体等;最终的排气压力不等,排气量大小不等,控制装置各有差异,因此操作作要求各不相同,这里只介绍通用性的使用、维护和一般性故障的处理方法.1、正确的使用(1)开车前应确保电器开关、联镇装置、指示仪表、阀门、控制和保安系统齐全、灵敏、准确、可靠.(2)开主机以前应启动循环油泵,注油泵和冷却泵,并达到规定压力和流量.(3)盘车转数,检查转动机构是否运转正常,观察电流大小和测听缸内有无杂音;如未发现问题即试车完毕,准备投产.(4)对于压缩气体属于易燃易爆性质时,应用氮气将缸内、管内和服殊荣器内的空气或其它非工作介质置换干净,并达到合格标准,杜绝爆炸和设备事故发生.(5)各操作人员要服从统一指挥,按照部署要求和开关阀门顺序开关有关阀门部不可轻视.(6)调节排气压力时,应同时逐渐开大各级气缸的排气阀和进气阀,不能出现抽空和憋压现象.(7)经常以“看、听、摸、闻”的方法检查各连接管口和压盖有无渗漏现象;轴承、滑道和填料函的温度高地;各级气缸的排气压力和温度高低以及缸内有无异常摩擦声和撞击声,如发现隐患应及时处理.(8)定时察看机身、管路和基础有无振动;各零部件的连接螺栓是否松动,若存在此等问题应立即解决.(9)遇到下列问题应紧急停车:遇到断电、断水、断润滑油时;填料函和轴承温度超过规定,并发生冒烟情况时;电动机发生“嗡嗡”响声,发出烧焦气味或火星时;机身发生强烈振动,采取减震措施无效时;发现缸体、阀门和管路严重漏气时;有关岗位和设备发生重大事故时或听到调度人员紧急停车通知时.(10)要求操作人员,在停机时,动作熟练准确,协同动作,不可误操作.2、维护保养

(1)时刻注意各级气体压力和温度数值有无变化;润滑油和轴承的温度是否超过允许值;冷却水温度的变化以及电流的变化等.(2)定时切换滤油器经常察看和分析润滑油含水量和杂质,不符合规定要求,应更换新油.(3)经常保持零部件整齐完好,机体干净卫生.(4)进按时进行计划检修,认真执行维护保养制.(5)定期检查油分离器和冷凝器效能,如效能降低应检查修理.(6)备用压缩机应保持整洁,停用时间较常时,应半月开空车一次,运行约半小时.3、常见故障与其处理方法故障名称产生原因处理方法排气温度高

(1)吸入气温度高

(2)排气阀损坏

(3)压缩比增高

(4)冷却水系统不良

(5)排气阀门局部堵塞

(1)清理前段冷却器

(2)检查修理

(3)查明原因后消除

(4)排除影响降温故障

(5)清理检修润滑油压力下降(1)油管发生泄漏(2)油泵发生故障(3)过油器或冷却器堵塞(4)润滑油温度低粘度大

(1)紧固或补焊

(2)检修或更换新泵

(3)检查清理

(4)加温或换润滑油轴瓦发热(1)轴瓦间隙量小(2)供油不足或太脏(3)轴瓦同心度较差(4)轴瓦与轴颈接触不良

(5)联轴器对中较差(1)增大间隙(2)检查系统或换新油(3)调整轴瓦座同心度

(4)重新刮研

(5)重新找正活塞杆和填料发热(1)填料活塞杆间隙太小(2)供油量不足或冷却水中断(3)活塞杆摆动量大，或表面拉毛(4)气缸太脏,填料进入赃物

(1)调整间隙

(2)检修供油供水系统

(3)检修或更换

(4)气体净化清理赃物气缸发热(1)气缸夹套冷却水不足(2)气缸与滑道不同轴太大(3)活塞环装配不当工作不正常

(4)注油量不足

(5)气缸余隙过大

(1)调整供水量

(2)调整不同轴度

(3)重新检查装备

(4)修理油道

(5)调整余隙机内有撞击声十字头销松动或连杆小头瓦间隙大(2)十字头与活塞酐连接松弛(3)活塞环磨损或断裂(4)气缸内有液体(5)吸排气阀阀门折断或进入气缸(6)气缸磨损严重(1)紧固或调整间(2)紧固并锁死(3)更新活塞环(4)排除并彻底解决(5)清除与更新(6)检修气缸

第三节离心式压缩机一、离心式压缩机的结构及性能参数工作原理：与离心泵相同。优点：排气量大、机组占地面积小；没有气阀、填料及活塞环等易损件，连续运转时间长，机器利用率高，操作维护费用低；气缸内也不需加润滑油、不污染被压缩的气体；机器转速高，适宜采用汽轮机、烟气轮机直接驱动，使生产中产生的蒸汽、烟气等副产品得以利用，降低生产成本等优点。缺点：气量调节的经济性较差，偏离设计流量时效率较低，总体上效率也不如活塞式压缩机高；小流量、高压缩比的离心式压缩机制造有难度。（一）离心式压缩机的构造（由转子和定子两大部分组成）级：一个叶轮以及与其相配套的固定元件。它是组成气体升压的基本单元。段：气体经过几级压缩后引入中间冷却器进行冷却，将由中间冷却器隔开的连续的几个级称为压缩机的一个段。缸：一个或几个段装在同一个机壳内称为压缩机的一个缸。列：用联轴器将几个缸串联在一起称为压缩机的一个列。（二）离心式压缩机的性能参数（1）排气压力：压缩机出口处的绝对压力。（2）排气量：单位时间内从最后一级排气管排出的气体量换算到第一级进气状态下的体积。（3）功率：压缩机的内功率为单位时间的总耗功压缩机总耗功=压缩气体耗功+内泄漏耗功+叶轮旋转时与周围气体磨擦耗功压缩机的轴功率=压缩机的内功率+轴承等处的机械运动磨擦耗功率（4）效率：提高气体压力所消耗的功率与轴功率的比值称为压缩机的总效率，它是衡量压缩机性能优劣的重要指标。二、离心式压缩机的工作点和流量调节气体流量和排出压力稳定必须具备的两个条件：1、压缩机的排气量等于管网的进气量；2、压缩机提供的压力等于管网需要的压力。即：离心式压缩机的工作点是压缩机性能曲线和管网特性曲线的交点。（一）离心式压缩机的性能曲线（1）Qj---排气量（2）ε---压缩比（出口压力与进口压力之比）（3）N---轴功率（4）ηpot---压缩过程为多变过程时的效率（二）压缩机喘振

原因分析：正常运转是来气量突然降低。引气量较低时出口压力偏高。现象：压缩机出现周期性的吼声及整个机器的强烈振动。后果：破坏轴承和密封严重时发生转子与固定元件相互碰擦造成恶性事故。处理方法：入口补充气量，减少二级出口压力。出口气体放空，合成工段保持工矿稳定。具体措施：使部分空气放空；使部分气体回流；使压缩机与供气系统脱开。（三）离心式压缩机的阻塞原因分析：流量超过最大流量，使阻力损失增大，从而用于提高气体压力的能量降低，气体的排出压很小。（四）离心式压缩机的流量调节1、出口节流调节：调节安装在压缩机排气管阀门上的开度。2、进口节流调节：调节安装在压缩机进气管上阀门的开度。3、改变压缩机的转速调节：使其性能曲线发生变化，从而达到改变工作点的位置以实现调节流量的目的。三、离心式压缩机的使用与维护（一）石油化工常用离心式压缩机的类型按结构与传动方式分：水平剖分型、垂直剖分型和等温型。按用途和输送介质的性质分：空气压缩机、二氧化碳压缩机、合成气压缩机、裂解气压缩机、氨冷冻压缩机和乙烯、丙烯压缩机等。（二）离心式压缩机的操作与维护离心式压缩机的特点转速高（≥7000转/分）,排气量大（300米3/分）结构复杂和制造安装精度高,目前许多化工厂都采用它压缩原料气并成为生产过程中的关键设备,因此,要求操作人员一定懂得它的结构性能,做到操作熟练正确,精心维护保养,能处理一般故障..1、正确使用

(1)开车前要做好以下准备工作:①确保电器开关、声光信号、连锁装置、轴位计、防喘装置、安全阀以及报警装置等均应灵敏、准确、可靠.②检查油箱聂有无积水和杂质,油位不低于油箱的2/3;由泵和过滤器要运行正常;邮路系统阀门要灵活;③要检查水路系统是够畅通,压力在3公斤/厘米2以上,有无渗漏.④要检查进气系统有无堵塞现行和积水存液,排气系统阀门、安全阀和止回阀是否动作灵敏.(2)启动主机实现揩油泵是润滑部位充分有油,检查油压油量是否正常;见查轴位计是否处于零位和进出口是否打开.(3)点车启动,空车运转15分钟以上,未发现异常现象,即可逐渐关闭放空法进行升压,同时