往復式壓縮機

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1、第一章壓縮機 in 壓縮機是一種能提高氣體壓力并能連續(xù)輸送 氣體的機器，它把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量。壓 縮機的排氣壓力一般大于0?3MPao當排氣壓力小 于0?3MPa時，一般稱為風機。 容積式：通過活塞、柱塞和各種形狀的轉(zhuǎn)子 壓縮密閉空腔內(nèi)氣體體積來提高氣體的壓力。它 又可分為往復運動式和回轉(zhuǎn)運動式兩類。 速度式：利用高速旋轉(zhuǎn)葉片的動力學作用給 氣體提供能量（壓力能和動能），而其中的氣體 動能再轉(zhuǎn)變成壓力能。 1.1往復活塞式壓縮機 一. 往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 二. 往復活塞式壓縮機熱力性能參數(shù) 三. 往復活塞式壓縮機的動力分析 四. 往復活塞式壓縮機排氣量

2、的調(diào)節(jié) 五. 石油化工用往復活塞式壓縮機的參數(shù)控制 3 # 六. 往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 # \往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) # \往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 往復式活塞壓縮機簡圖 1一氣缸蓋；2一排氣閥；3—進氣閥；4—氣缸；5—活塞; 6—活塞環(huán)；7—冷卻套；8—連桿; 5 ?、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原

3、理及工作循環(huán) L型壓縮機 ■ 1 JL r r M M 一— ； iC丿 ll B W . W < l ? imV ? w .彳 j ? ?> a ? *??** V y：【漁竺竺 b ?、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 往復活塞式壓縮機的組成 9 ?、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 基本結(jié)構(gòu) 主要部分 基礎部分機身、曲軸、連桿、 十字頭等 主要作用

4、 傳遞動力，連接基礎 和氣缸部分。把電動 機軸的旋轉(zhuǎn)運動變成 十字頭的往復直線運 動，從而推動活塞在 氣缸內(nèi)移動。 氣缸部分 氣缸、氣閥、活塞、 活塞環(huán)、填料等 形成壓縮容積和防止 氣體泄漏 輔助部分 冷卻器、緩沖器、濾清 器、油氣分離器、安全 閥、油泵、注油器、排 氣量調(diào)節(jié)裝置等 確保壓縮機安全、可 靠運轉(zhuǎn) 往復活塞式壓縮機的組成 # ?、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 往復活塞式壓縮機的主要特點: 1 ?適用壓力范圍廣。從低壓至

5、超高壓均可。 工業(yè)中，排氣壓力達到350MPa,實驗室可達 到lOOOMPao 2?絕熱效率較高。大型往復活塞式壓縮機的絕 熱效率可達到80%以上。 3?適應性較強。氣量、排氣壓力及氣體密度的 改變對壓縮機的性能影響不大。通用性好。 4?機器結(jié)構(gòu)較復雜，易損件較多。 5?進氣和排氣脈動不連續(xù)，容易引起氣流脈動 和管路振動。 理論循環(huán)P-V指示圖（示功圖） p2+t Pl p. 13 ?、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) # ?、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) P2 Pi p2, v2 P1.V1 理論循環(huán)假設條件：

6、 I. 氣缸內(nèi)無余隙容積，氣體全部排出氣缸； II. 氣體通過進、排氣閥無壓力損失，壓力無波動; III ?氣體壓縮過程指數(shù)不變； IV.氣缸內(nèi)氣體無泄漏。 # ?、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 理論壓縮循環(huán)的進氣容積匕等于氣缸的行 程容積： V] = Vh = A X S A—活塞面積； S—活塞行程; 15 ?、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) # ?、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 單作用氣缸：—沖 雙作用氣缸= ^（2D2-d2）5 # 」、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 理論壓縮

7、循環(huán)所包圍的面積，為理論循環(huán)的 壓縮功，也稱為理論壓縮循環(huán)的指示功。 等溫過程： 等爛過程: Wi = P]V]ln 直 Pl k-1 Wad P1V丄 h k—1 k -1 多變過程: WR汨 m-1 _ ( \ m -1 k—等爛過程指數(shù)；m—多變過程指數(shù); 11 往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 際循環(huán)P—V指示圖 b 3 2 4 v-余隙容積；

8、 Ps-將波動的實際進 氣壓力，根據(jù)功量 相等的原則而得出 的平均壓力； Pd-將波動的實際排 氣壓力，根據(jù)功量 相等的原則而得出 的平均壓力； P1-名義進氣壓力； T】-名義進氣溫度。 19 一、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 實際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別： ① 氣缸內(nèi)有余隙容積 余隙容積內(nèi)殘存少量高壓氣體，這部分高 壓氣體在活塞開始吸氣前有一個膨脹過程，膨 脹至壓力略低于進氣管內(nèi)進氣壓力時，才開始 進氣過程。 余隙前

9、積包括氣缸端面與活塞端面所留間 隙；進排氣閥通道所形成的容積；活塞與氣缸 在第一道活塞環(huán)之前形成的容積。 、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 實際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別： ② 進、排氣閥產(chǎn)生阻力損失 進、排氣閥門使氣體產(chǎn)生阻力損失，從而 導致氣缸內(nèi)實際進氣壓力低于進氣管內(nèi)的名義 進氣壓力，氣缸內(nèi)的實際排氣壓力高于排氣管 內(nèi)的名義排氣壓力。  一、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 實際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別： ③ 壓縮和膨脹過程指數(shù)不是定值 化, 程, ④ 在壓縮和膨脹過程中，氣體的溫度不斷變 氣體和缸壁之間存在著不穩(wěn)定的熱交換過 所以膨脹和壓縮過程的過程指數(shù)k不是定值

10、。 氣閥、填料函和活塞環(huán)等部位有泄漏，泄 漏影響壓縮過程線和膨脹過程線，并影響進氣 量和排氣量。 一、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 此外，實際氣體和理想氣體的差別也會 影響壓縮機的工作循環(huán)： 理想氣體狀態(tài)方程：pV = m RT 實際氣體狀態(tài)方程：pV = ZmRT 理想氣體過程方程：P] V] = p2 V2^ k:等爛過程指數(shù) 、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 實際氣體過程方程: kv:容積等爛指數(shù) 燈：溫度等爛指數(shù) 實際氣體的容積: ZAP J \往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 多級壓縮過程 當要求氣體的壓力比較高時，就要采用多 級壓縮。

11、因為單級壓力比過高，會造成氣體的 排氣溫度過高，壓縮機的功耗增加，壓縮機笨 重。 多級壓縮就是將氣體的壓縮過程分成幾級 來進行，級與級之間設置冷卻器和油水分離器 等，每一級的工作循環(huán)過程與單級壓縮過程相 同。 25 ?、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) AA/X I級缸 p R R II級缸 油水分離器 2 b 2 II級冷卻器 等溫過程 多變過程 絕熱過程 2 m級冷卻器 皿級缸 、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 采用多級壓縮的優(yōu)點： 降低排氣溫度；節(jié)省功率消耗；提 高容積系數(shù)；降低活塞力。 級數(shù)過多的缺點： 壓縮機結(jié)構(gòu)的復

12、雜性增加，消耗于 氣閥、管路、設備中的阻力損失增加， 制造和運行成本增大。 」、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 選擇級數(shù)Z的一般原則： 節(jié)省功率；機器結(jié)構(gòu)簡單；質(zhì)量輕、成本低; 操作維修方便；滿足工藝流程上的特殊要求。 大中型壓縮機，以省功和運轉(zhuǎn)可靠為第一要 求，一般級壓力比取在2—4之間； 小型壓縮機，經(jīng)常是間歇使用，主要考慮結(jié) 構(gòu)簡單緊湊，質(zhì)量輕、成本低，而功耗卻處于次 要地位，所以可適當提高級壓力比以減少級數(shù)； 對于易燃易爆等特殊氣體，級數(shù)選擇主要受 排氣溫度的限制。 -、往復活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 各級壓力比的分配以壓縮機的總功耗最小為 原則。此時，各級壓力

13、比相等，為總壓力比開z次 方。 匹= —KK = 81 Ps P2 Pd-l 29 # =1 多級壓力比在實際分配時往往會做調(diào)整：如 第一級常取較小的壓力比以增大第一級的容積系 數(shù)即增加進氣量；另外還要考慮活塞力的平衡； 滿足工藝條件（如工藝壓力作為級間壓力）等。 當各級壓力比不相等時，會使總指示功有所 增加。但各級壓力比的乘積仍等于總壓力比。 思考題 ?壓縮機按工作原理分為哪兩類？ ?往復活塞壓縮機的組成部分及作用？ ?往復活塞壓縮機的工作循環(huán)過程？ ?往復活塞壓縮機的三種熱力過程？ ?往復活塞壓縮機的主要特點？ ? 畫出往復活塞式

14、壓縮機理論循環(huán)和實際循環(huán)P-V指示圖。 ?往復活塞式壓縮機理論循環(huán)與實際工作循環(huán)的區(qū)別？ ? 何為壓力比？多級壓縮機壓力比的分配原則？ ?在什么情況下須釆用多級壓縮？多級壓縮的優(yōu)缺點？ ? 一單級活塞壓縮機，進氣壓力為0. 5MPa （表壓）,排 氣壓力為1.7MPa （表壓）。壓力比為多少？ :、往復活塞式壓縮機的熱力性能參數(shù) 1、進氣量 2、 排氣量 3、 排氣溫度 4、 排氣壓力 5、 循環(huán)功、功率及效率 1?進氣量 壓縮機的進氣量Vs是在實際循環(huán)下壓縮機 單位時間的進氣量。用名義進氣狀態(tài)下的進氣 量Vh表示，對應于名義進氣壓力P],名義進氣 溫度T1。 V

15、=X -X X -VK n s v p t h ——容積系數(shù) 2——壓力系數(shù) p XT ——溫度系數(shù) n ——壓縮機的轉(zhuǎn)速 血一一容積系數(shù) 表征氣缸行程有效利用程度的系數(shù)。反映 了由于氣缸的余隙容積的存在，使氣缸行程容 積被膨脹氣體所占有，從而導致了吸氣量減少 的程度。 33 # V.-AV = 1- 相對余隙容積。其大小主要取決于氣閥在氣 -D # 上的布置方式以及壓縮的級次等。低壓級0.07?0.12, 中壓級0. 09?0. 14,高壓級0. 11?0. 16o 單級壓力比

16、過大，會使幾 降低。 久”一一壓力系數(shù) 反映了由于進氣閥阻力的存在致使實際進 氣壓力化小于名義進氣壓力P1,從而造成進氣 量減少的程度。 P1 進氣閥阻力 低壓級心=0?95~0?9 高壓級^=0.9 ?1.0 Ar ——溫度系數(shù) 表示進氣過程中氣體從缸壁等部件 吸收熱量造成體積膨脹，從而造成進氣 量減少的程度。溫度系數(shù)與氣缸的冷卻 狀況和級的壓力比大小有關。 2.排氣量 ? 壓縮機的排氣量用名義進氣狀態(tài)下的氣 量表示。排氣量等于第一級的進氣量減去所 有各級的外泄漏氣量。 ?供氣量：一般為壓縮機排氣量換算成標 準狀態(tài)下的流量。 ①單級壓縮機的排氣量：

17、( vz ) 叫1加 = VS^^ = VS Vd + V, u —氣缸的相對泄漏量 匕 匕 Vd = Xy-Xp-XT-X；-Vh-n 1 + U丿 39 V —氣缸的相對泄漏量，它是氣缸 中各泄漏點的相對泄漏量的總和： 氣閥不嚴密或延遲關閉的泄漏U =0. 01?0. 04 單作用氣缸中活塞環(huán)的泄漏 u =0. 01?0. 05 雙作用氣缸中活塞環(huán)的泄漏 U =0. 003?0. 015 填料函的泄漏V = (0. 0005?0. 001)?j (等效級次) 泄漏點  ②多級壓縮機的排氣量 排氣量仍然用第1級氣缸的尺寸參數(shù)和運行 狀態(tài)參數(shù)表示：

18、 41 多級壓縮機第k級氣缸的行程容積與排氣 量的關系： lk I Z； V ^ok^cpk Vd .Pn T>k Z hk 入Vk?九pk ?九Tk ?九lk n Plk 卩Ok 稱為第k級的抽加氣系數(shù)。它表示k 級之前的抽加氣對k級進氣量的影響。 抽氣：％ <1；加氣：％ >1 k Mok = 罟一- %k—稱為第k級的凝析系數(shù)。它表示k級 之前氣體的凝析量對k級進氣量的影響。 有凝析：%k <1 ?壓縮機的排氣量由第1級氣缸的尺寸和運 行狀態(tài)參數(shù)決定的，不論是單級壓縮還是多 極壓縮，每臺壓縮機只有一個排氣量。 ?排氣量用進氣狀態(tài)所表示的，而工藝上

19、要求的供氣量往往是標準狀態(tài)下的干氣容積 量，兩者之間要注意換算。 3.排氣溫度 排氣溫度一般按絕熱過程考慮，排氣 溫度和進氣溫度之間的關系: k—l T2可汀 最高排氣溫度的限制： ?低于氣體的聚合或分解溫度 ?低于氣體的自燃、自爆溫度 ?低于潤滑油的閃點30?50C ?低于自潤滑材料的流變溫度 ?一般情況下排氣溫度控制在160-180C以下。 4.排氣壓力 壓縮機的實際排氣壓力由排氣系統(tǒng)壓 力（也稱背壓）決定，只有壓縮機的排氣 量和系統(tǒng)的用氣量之間達到供求到平衡時, 才能保證壓縮機的排氣壓力穩(wěn)定。 45 5?循環(huán)指示功、功率及效率 指示功：壓縮機

20、用于壓縮氣體所消耗的功; 摩擦功：壓縮機用于克服機械摩擦所消耗的功; 軸功：指示功+摩擦功，即主軸需要的總功; 功率：單位時間所消耗的功； 比功：單位排氣量所消耗的軸功。 5?循環(huán)指示功、功率及效率 用簡化的等功當量指示圖計算實際循環(huán)功 用平均的 進、排氣壓力 代替實際波動 的進、排氣壓 力；用等爛指 數(shù)k代替過程 指數(shù)m。 5?循環(huán)指示功、功率及效率 單級壓縮機實際循環(huán)指示功: Wrp"v?Vh? k k-1 k-1 ?[（匹廠-1] Ps 單級壓縮機實際循環(huán)指示功率: M =Ps?九 k-1 ps 60 5?循環(huán)指示功、功率及效率 壓縮機的軸功率:

21、 Nz Il m—壓縮機的機械效率，對于帶十字頭的大 中型壓縮機：n m=0?90-0?95；小型不帶十字 頭的壓縮機：nm-o. 85-0. 92；高壓循環(huán)壓縮 機：nm=o. 80-0. 85；無油潤滑壓縮機的效率 更低。 壓縮機效率是衡量機器工作完善性的重要指標 5?循環(huán)指示功、功率及效率 往復式壓縮機的效率 等溫指示效率: 等溫壓縮理論循環(huán)指示 53 指示效率 效 率 軸效率 等溫軸效率：等溫壓縮理論循環(huán)指示功 與軸功的比值。 功與實際循環(huán)指示功的比值。 等爛指示效率：等爛壓縮理論循環(huán)指示 功與實際循環(huán)指示功的比值。 等爛軸

22、效率：等爛壓縮理論循環(huán)指示功 與軸功的比值。 * 一般多用等爛效率來衡量壓縮機效率的高低 思考題 何為壓縮機的排氣量? # 最高排氣溫度有哪幾點限制? 壓縮機額定排氣壓力為1. OMPa,背壓為0. 8MPao壓縮機 工作時的排氣壓力？ 氣缸直徑、活塞行程、轉(zhuǎn)數(shù)和排氣量的關系？ 何為壓縮機的指示功、軸功、比功？ 壓縮機的循環(huán)指示功率為9kw,機械效率為0?9,壓縮機 的軸功率。 往復活塞k壓縮機氣缸的吸、排氣閥使氣體產(chǎn)生阻力損 失，從而導致氣缸的實際吸氣壓力 （高于、低于） # 進氣管內(nèi)的名義進氣壓力；氣缸的實際排氣壓力 （高于、低于）

23、排氣管內(nèi)的名義排氣壓力。 一臺二級往復活塞式壓縮機，其排氣壓力& 9MPa （表 壓）。進氣壓力0.9 MPa （表壓）。則原則上取各級壓 力比,這是按照原則確定的。 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 分析曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律、受力情況 以及對壓縮機動力性能的影響。這是壓縮機總 體結(jié)構(gòu)，各零部件的強度、剛度計算以及壓縮 機基礎設計的力學基礎。 重點：分析和解決由于回轉(zhuǎn)一往復運動所 產(chǎn)生的慣性力及慣性力矩的平衡問題O 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 1?壓縮機中的作用力 2.主要構(gòu)件及基礎的受力分析 3 ?慣性力平衡 4?阻力矩曲線及飛輪矩 三、往復活塞式壓縮機的動力分析

24、1 ?壓縮機中的作用力 質(zhì)量的求解 加速度的求解 氣體力 摩擦力 *各部件本身的重力，作用相對較小，一般 不作考慮。 A往復活塞式壓縮機的動力分析 慣性力 壓縮機中各運動零件在往復運動過程中不 等速運動產(chǎn)生往復慣性力，旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 慣性力。 慣性力的大小和方向，決定于運動零件的 質(zhì)量和加速度。為計算簡便，把運動零件簡化 為若干個質(zhì)點，慣性力分別作用在各質(zhì)點上。 57 活塞組件一往復運動 活塞組件（包括活塞、活塞桿和十字頭） 做往復運動，其質(zhì)量總和為叫,認為其作用 在十字頭中心A點，產(chǎn)生往復慣性力。 :、往復活塞式壓縮機的動力分析 曲柄一旋轉(zhuǎn)運動 曲

25、柄做旋轉(zhuǎn)運動。曲柄和曲柄梢對于主軸 不對稱部分的質(zhì)量nV作用在B點，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣 性力。 B點 mk=mcl+mC2-- r  連桿一往復擺動 連桿做往復擺動，其質(zhì)量為m,。在保證 總質(zhì)量和質(zhì)心不變的前提下，分解為兩部分: m；和m； 作用在A點，做往復運動;m” 作用在B點，做旋轉(zhuǎn)運動。 m； = (0.3^0.4) mz m； = (0.7^0.6) 61 1、往復活塞式壓縮機的動力分析 慣性力 做往復運動的總質(zhì)量為ms : ms=mp+m； 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 往復慣性力I Is = —m$a =—msrco2(cos

26、a+ Zcos2a) =—(msrco2c osa+ msrco2Z- cos2a) =—(【si +【s2) 入=r/Z Isi 階往復慣性力, 變化周期是2兀 IS2—二階往復慣性力, 變化周期是兀。 往復慣性力的方向始終作用于氣缸的軸線 方向上，其大小隨曲柄轉(zhuǎn)角周期性的變化。 旋轉(zhuǎn)慣性力Ir: Ir = -mr ? r(D2 旋轉(zhuǎn)慣性力的方向始終沿曲柄旋轉(zhuǎn)運動徑 線外向。 63 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 匚、往復活塞式壓縮機的動力分析 氣體力 氣體力P等于氣缸工作容積內(nèi)氣體的瞬時 壓（強）力與活塞面積的乘積，一列上如果有 兩個或兩個以

27、上的工作容積，則該列氣缸的氣 體力為所有氣缸的軸側(cè)工作容積和蓋側(cè)工作容 積在同一瞬時氣體力的代數(shù)和。 氣體力隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化O 摩擦力 摩擦力分為往復摩擦力RS和旋轉(zhuǎn)摩擦力Rr。 往復摩擦力所消耗的功率一般占總機械摩 擦功率的60%?70%,旋轉(zhuǎn)摩擦力所消耗的功率 占機械摩擦功率的30%?40%。 摩擦力的方向始終與部件的運動方向相反。 # :、往復活塞式壓縮機的動力分析 2.主要構(gòu)件及基礎的受力分析 P》=P + I s + Rs =氣體力+往復慣性力+往復摩擦力 67 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 # 三、往復活塞

28、式壓縮機的動力分析 ②十字頭滑道處的側(cè)向壓力 # 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 N = P^tg]3 = Asina 71-I2 sin2 a 69 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 2.主要構(gòu)件及基礎的受力分析  2.主要構(gòu)件及基礎的受力分析 ④主軸受力 包括連桿力Pt和離心慣性力Ir 71 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 2.主要構(gòu)件及基礎的受力分析 ⑤ 傾覆力矩 Mn = N-b

29、= N(lcos p + rcosa) 2.主要構(gòu)件及基礎的受力分析 ⑥ 壓縮機機身上所受的自由力和力矩: 往復慣性力Is； 旋轉(zhuǎn)慣性力旺； 旋轉(zhuǎn)摩擦力矩Mr； 傾覆力矩M* 73 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 2.主要構(gòu)件及基礎的受力分析 ⑦ 壓縮機基礎所受到的力和力矩: 壓縮機的重力； 驅(qū)動機的重力； 機身傳給基礎的力和力矩； 驅(qū)動機傳給基礎的驅(qū)動力和力矩。 主要構(gòu)件及基礎的受力分析小結(jié) ① 綜合活塞力 ② 十字頭滑道處的側(cè)向壓力 ③ 連桿力 ④ 主軸受力 ⑤ 傾覆力矩 ⑥ 壓縮機機身上所受的自由力和力矩 ⑦ 壓縮機基礎所受到的力和力矩 三

30、、往復活塞式壓縮機的動力分析 3.慣性力平衡 主要目的是解決和減輕壓縮機與基 礎的振動問題。 旋轉(zhuǎn)慣性力可以通過在曲柄反方向上 加裝平衡質(zhì)量叫來平衡。 75 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 # 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 77 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 # 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 3?慣性力平衡 單列往復壓縮 機的往復慣性力不 能用平衡重的方法 平衡。

31、 79 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 3.慣性力平衡 多列往復壓縮機,可以通過合理布置壓 縮機的整體結(jié)構(gòu)，使往復慣性力和力矩得到 全部或部分平衡。 兩種平衡方法: ①合理地配置各列 曲拐間的錯角; # 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 3?慣性力平衡 ②在同一曲拐上配置幾列氣缸，合理配置 各列氣缸中心線間的夾角，使合成往復 慣性力為一個大小不變的徑向力，然后 用加裝平衡質(zhì)量的方法解決。 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 O 7777

32、 1 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 3.慣性力平衡 例：L型角度式往復壓縮機 第一列I、II階往復慣性力 I co2 cos 麗=m^rco2Acos 2ax a第二列I、II階往復慣性力 - m^rco2 cos - ％) /尸0十/尸0‘ 馬-加2)s%cos2(Q] -%) 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 1 //// 5 /7Z/ 2 設:吩== ms 4= J［戊］4 ［闍］彳 3?慣性力平衡 總的往復慣性力: =cosdfj2 +(m^}r(D2

33、 sin a})2 ① ,2 普好 =msrco =吊甄 Qiy =arctg— —=a{(曲柄轉(zhuǎn)角＞ /小加 sly r & I y ： —階往復慣性力與軸夾角 Qny :二階往復慣性力禺軸夾角 87 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 3.慣性力平衡 L型壓縮機的一階往復慣性力的大小不 變，方向與壓縮機的曲柄轉(zhuǎn)角相同，可以通 過在曲柄反方向上加裝平衡質(zhì)量的方法來平 衡；二階往復慣性力的大小隨曲柄轉(zhuǎn)角的變 化而變化，但其方向恒定，所以L型壓縮機 運轉(zhuǎn)較平穩(wěn)o L型壓縮機是常用的中型壓縮機。 # 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 89

34、 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 4?阻力矩曲線和飛輪矩 總阻力矩曲線是各列阻力矩曲線以及摩 單列阻力矩0 Mt =斗? h = /(sin a + 2 sin la 2a/1-22 sin2 a # 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 4?阻力矩曲線和飛輪矩 摩擦阻力刪, （0.3?0.4）?N廠（打-1）-60 M .= 」 2m 總阻力矩輪）曲線是曲柄轉(zhuǎn)角a的周 選擇驅(qū)動機 的驅(qū)動力矩叫二平 均阻力矩叫。 4

35、?阻力矩曲線和飛輪矩 壓縮機在轉(zhuǎn)動過程中角速度不斷變化, 一般用旋轉(zhuǎn)不均勻度來表示o 嘰+ % 旋轉(zhuǎn)不均勻程度直接影響壓縮機的運 轉(zhuǎn)性能，并影響電機供電網(wǎng)的穩(wěn)定性，旋 轉(zhuǎn)不均勻度有限定范圍。 93 :、往復活塞式壓縮機的動力分析 4.阻力矩曲線和飛輪矩 旋轉(zhuǎn)不均勻度限定范圍: 皮帶傳動氏％0 彈性聯(lián)軸器傳動 異步電動機經(jīng)剛性聯(lián)嚮驅(qū)動: < %)0 同步電動機直接驅(qū)動5S堆?%M 4?阻力矩曲線和飛輪矩 為了使用壓縮機轉(zhuǎn) 速均勻，減小電機供電 網(wǎng)電流電壓的波動幅度, 在壓縮機曲軸、電機轉(zhuǎn) 子或電動皮帶輪等轉(zhuǎn)動 部件的轉(zhuǎn)動慣量不足時, 要加設飛輪來增加轉(zhuǎn)動

36、 慣量。 1、往復活塞式壓縮機的動力分析 4.阻力矩曲線和飛輪矩 飛輪矩是飛輪的質(zhì)量和直徑平方的乘積o MD2 3600AE 7i2n25 AE = |jx-cotn） = Jco^ （動能變化） 97 三、往復活塞式壓縮機的動力分析 4.阻力矩曲線和飛輪矩 飛輪  思考題 ?往復活塞壓縮機正常運轉(zhuǎn)時，主要產(chǎn)生哪幾種作用力？ ?往復慣性力如何產(chǎn)生的？是否能夠平衡？有什么減少或平衡 的方法？ ?旋轉(zhuǎn)慣性力如何產(chǎn)生？是否能夠平衡？有什么平衡的方法? ?一階往復慣性力的變化周期是 ，二階往復慣性力的變化 99 #

37、 期是 ?氣體力隨曲柄 的變化而變化。 ?綜合活塞力由 、 和 組成? ?壓縮機機身上所受的自由力和力矩？ ?壓縮機基礎所受到的力和力矩? ?往復活塞壓縮機加設飛輪的作用？是否能平衡慣性力? ?如何計算旋轉(zhuǎn)不均勻度? 四、往復活塞式壓縮機排氣量的調(diào)節(jié) 壓縮機在設計條件下運行的工況稱為額 定工況。此時，各級熱力參數(shù)保持預想的協(xié) 調(diào)關系，操作穩(wěn)定。 生產(chǎn)單位用氣量常會變化。如果供過于求, 排氣系統(tǒng)壓力就會上升。 選擇調(diào)節(jié)方法和調(diào)節(jié)裝置的原則: 符合氣量調(diào)節(jié)范圍 能量損失小 結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 ① 鷲豔進氣管與排氣管用旁路連接 起來，使排出的氣體經(jīng)旁路流回進氣

38、管。 一般在大型壓縮機啟動時采用O 101 # ② 進氣管節(jié)流調(diào)節(jié) 在壓縮機進氣管上設置減荷閥，用調(diào)節(jié) =J [==| 減荷閥的開度來控制進氣量。 # 這種調(diào)節(jié)方法結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟性較好， 主要用于中、小型壓縮機的氣量的間歇調(diào)整。 103 ③ 頂開進氣閥調(diào)節(jié) 頂開進氣閥，增加氣缸的外泄漏量。 ■ —二 nil 分為完全頂開進氣閥和部分頂開進氣閥 兩種調(diào)節(jié)方法。 調(diào)節(jié)方便，功耗較小，但閥片頻繁受沖 擊，氣閥壽命下降。 ④ 補充余隙調(diào)節(jié) 通過增加氣缸的余隙容積從而減小容積系 數(shù)的方法來調(diào)節(jié)進氣量。 1=1

39、 余隙容積可分為固定容積式和可變?nèi)莘e式。 此調(diào)節(jié)方法基本不增加功耗，結(jié)構(gòu)較簡單，是 大型壓縮機氣量調(diào)節(jié)經(jīng)常采用的方法。 4 1 ■ 鄉(xiāng) 82 四、往復活塞式壓縮機排氣量的調(diào)節(jié) ⑤ 壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 降低壓縮機轉(zhuǎn)速，可以減少排氣量，功率也 按比例降低。 此方法經(jīng)濟方便，關鍵驅(qū)動機轉(zhuǎn)速可調(diào)。 調(diào)節(jié)方法小節(jié)： ① 進氣管節(jié)流調(diào)節(jié) ② 旁路調(diào)節(jié) ③ 頂開進氣閥調(diào)節(jié) ④ 補充余隙調(diào)節(jié) ⑤ 壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 五、石油化工用往復活塞式壓縮機的參數(shù)控制 石油化工用壓縮機與空壓機的基本原 理和結(jié)構(gòu)相似，但由于所壓縮氣體的物性 參數(shù)和熱力學

40、參數(shù)與空氣不同，所以設計、 操作、維護、試車以及故障處理都有不同 要求。 五、石油化工用往復活塞式壓縮機的參數(shù)控制 1 ?物性參數(shù)和熱力學參數(shù)的控制 ?等爛指數(shù)下降，用空氣試車時，注意功 率超載和排氣溫度過高。 ?氣體密度降低，用空氣試車時注意超載。 ?石油化工氣體在高壓時需按實際氣體考慮。 ?導熱系數(shù)高的氣體排氣量較小O 五、石油化工用往復活塞式壓縮機的參數(shù)控制 2?氣體毒性、易燃性和易爆性的控制 弩格防止壓縮機氣體外泄或機外氣體漏入 氣缸； ?壓縮機應有防靜電措施； ?嚴格控制壓縮機各級的排氣溫度； ?驅(qū)動機及有關電器應選用相應等級的防 爆或隔爆設備。 五、石油化工用往

41、復活塞式壓縮機的參數(shù)控制 3.介質(zhì)的腐蝕與控制 ?與腐蝕性氣體接觸的壓縮機零部件材料 應選用耐腐蝕材料； ?一氧化碳壓縮機在長期停車時，應用空 氣置換，防止碳酸腐蝕。 4?氣體在壓縮過程分解、聚合和積碳的控制 ?嚴格控制排氣溫度。 五、石油化工用往復活塞式壓縮機的參數(shù)控制 5.氣體發(fā)生凝析的控制 臨界溫度高、臨界壓力低的氣體在壓縮機 和中間冷卻器中很容易出現(xiàn)凝液； ?氣缸的余隙通常要比空氣壓縮機取得大； ?排氣閥布置在氣缸下方，使得凝液得以被排 出氣流帶走； ?壓縮機的中間冷卻器應有一定的留存凝液空 間，并定期排放。 ?合理控制壓縮機氣缸的冷卻，夾套中冷卻水 溫要適度。

42、五、石油化工用往復活塞式壓縮機的參數(shù)控制 6.超高壓壓縮機的參數(shù)控制 在超高壓的條件下，某些氣體已接近不 可壓縮的液態(tài)，膨脹過程不很明顯，氣缸的 余隙容積可適當取大； ?由于壓縮性很小，溫升也較小，級數(shù)可相對 減小; ?對吸氣溫度要有限制，其對壓力比和活塞力 影響很大； ?高壓氣體的流動相較差，為減少阻力損失， 壓縮機的轉(zhuǎn)速不宜過高。 111 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 1、典型的結(jié)構(gòu)型式（按汽缸軸線布置的相互關系） 113 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 # 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 ①立式壓縮機

43、 # 立式壓縮機 115 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 ①立式壓縮機 氣缸軸線成直立布置?；钊亓坎蛔饔迷?氣缸鏡面上，磨損較小且比較均勻；往復慣性 力垂直作用于基礎，基礎受力條件好，機身主 要承受拉壓載荷，基礎可做的較小，輕便；潤 滑油氣缸摩擦面均勻分布，潤滑較好；結(jié)構(gòu)緊 湊，占地面積小。 整個機器空間高度較高，曲軸箱及傳動機 構(gòu)位于機器下部，列與列的間距較小，氣閥與 管道布置比較擁擠，不利于維修。 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)

44、構(gòu)及零部件 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 ②臥式壓縮機 A、一般臥式壓縮機 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 氣缸均在 300r/min）、 只在小型高壓 場合使用。 曲軸一側(cè)，慣 性力平衡較差 轉(zhuǎn)速相對較低 (100- 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 相對列的曲柄錯角 箱結(jié)構(gòu)復雜。 阻力矩曲 3200 2200 3408 3658 對稱平衡型（六列） B、對稱平衡型 180 o往復慣性力可

45、 以完全平衡，往復慣性 力矩很小，轉(zhuǎn)速可達 250-1000r/mino 缺點：運動部件及 填料數(shù)量較多，氣體泄 漏部位多，機身和曲柄 線不均勻。 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 對稱平衡型（六列）示意圖 95 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 A  C、對置式壓縮機 各列氣缸軸線同 心的布置在曲柄兩側(cè)。 但兩列往復運動質(zhì)量 并非對動

46、。往復慣性 力不能完全平衡，但 氣體力可以得到較好 的平衡，而且阻力矩 曲線比較均勻。 125 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 對置式壓縮機機構(gòu)示意圖 127 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 ③角度式壓縮機 （L型、V型、W型等） 特點介于立式壓縮機 和臥式壓縮機之間。曲軸 結(jié)構(gòu)比較簡單，結(jié)構(gòu)比較 緊湊，慣性力平衡情況較 好。 V型壓縮機 129 W型壓縮機

47、 101 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 2.主要零部件 ①氣缸組件 按氣缸的容積利用方式可分為單作用、雙 作用和級差式；按氣缸的冷卻方式可為水冷式 和風冷式。 單作用 雙作用 級差式 # 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 2.主要零部件 ①氣缸組件 氣缸工作表面（鏡面）的加工精度和裝配 精度要求很高。 某些壓縮機的壓縮機裝有缸套，磨損過量 后可更換。缸套材料應具有良好的耐磨性。 103

48、 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 2.主要零部件 ①氣缸組件 氣缸工作表面（鏡面）的加工精度和裝配 精度要求很高。 某些壓縮機的壓縮機裝有缸套，磨損過量 后可更換。缸套材料應具有良好的耐磨性。 105 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 2.主要零部件 ②活塞組件（活塞、活塞環(huán)（易損件）、活塞桿） 活塞分為筒形、盤形、 級差式、柱塞等。 107 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 # 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 2. 主要零部件 流閥等。 氣閥結(jié)構(gòu)示意圖 ③氣閥組件（閥座、閥片（

49、易損件）、彈簧（易損件）） 有環(huán)狀閥、網(wǎng)狀閥、蝶形閥、條狀閥、直 2.主要零部件 對氣閥的要求： ?氣閥開閉及時，關閉時嚴密不漏氣; ?氣流通過氣閥時，阻力損失小; ?使用壽命長; ?形成的余隙容積小; ?結(jié)構(gòu)簡單，互換性好； ?閥片材料應強度高、韌性好、耐磨、耐蝕。 2?主要零部件 ④密封組件 在活塞桿穿出氣缸處的密封填料（易損 件）。常用的材料有金屬或金屬與硬質(zhì)填充 材料。  2.主要零部件 ⑤曲柄一連桿機構(gòu) 包括曲軸、連桿和十字頭。 十字頭是把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑椭本€運動 的關節(jié)。 3. 輔機系統(tǒng) ① 潤滑系統(tǒng) 潤滑方式可分為飛濺潤滑和壓

50、力潤滑。 飛濺潤滑依靠連桿上的甩油桿將油甩起飛 濺到各潤滑部位，氣缸內(nèi)帶油量較大。 壓力潤滑多用于大、中型帶十字頭的壓 縮機中。壓力潤滑系統(tǒng)的主要設備有注油器、 油泵、濾油器和有冷卻器。 3?輔機系統(tǒng) ② 冷卻系統(tǒng) 氣缸的冷卻方式分為風冷式和水冷式。 ③ 管路系統(tǒng) 包括進氣管列排氣管之間的設備、管道、管 件及安全裝置、氣量調(diào)節(jié)裝置、放空管路。 管路系統(tǒng)應連接可靠，阻力較小，震動較小, 便于拆裝和維護。 113 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 4-往復活塞式壓縮機的選型 ①分類及形式 ?按排氣量的大小可分為(m3/min): 微型〈1、小型1?10.

51、中型10?60、大型＞60 ?按排氣壓力可分為(MPa): 低壓0.3?1.0、中壓1?10、高壓10?100、超高壓 >100 ?按氣缸的排列方式可分為: 臥式、立式、角式、對動、對置 ?按氣缸級數(shù)可分為： 單級、雙級、多級 ?按氣缸的容積利用方式可分為: 單作用、雙作用、級差 115 六、往復活塞式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)及零部件 4. 往復活塞式壓縮機的選型 ②選型依據(jù) 1、壓縮機型號(P26) 2、選型原則 ?明確生產(chǎn)任務 ?確定熱力參數(shù) ?考慮氣體特性 ?技術(shù)經(jīng)濟指標 ?保證運轉(zhuǎn)可靠 117 思考題 ?往復活塞式壓縮機排氣量有哪些調(diào)節(jié)方法？ ? 壓縮有毒、易燃易爆性氣體時的注意事項？ ?壓縮易凝析氣體時的注意事項？ ?按汽缸軸線布置的相互關系，往復活塞式壓縮機有哪些典型 的結(jié)構(gòu)形式？ ?往復活塞式壓縮機按氣缸容積利用方式可分為哪三種形式？ 畫出簡圖。 ?往復活塞式壓縮機按氣缸級數(shù)可分為哪幾種形式? ?往復活塞式壓縮機按氣缸的冷卻方式可為 、- ?往復活塞式壓縮機潤滑方式可分為哪兩種形式？ ?往復活塞式壓縮機的缸套起什么作用？ ?往復活塞式壓縮機的主要易損件有哪些？ 119 # 往復活塞式壓縮機的輔機系統(tǒng)有哪幾部分? #