压缩机管理讲解

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1、压缩机,天然气,中原油田天然气产销厂 杜山英 高级工程师 13781353585,压 缩 机,压缩机： 将低压气体提升为高压的一种从动的流体机械。 天然气压缩机：是天然气远程系统的动力，它从吸气管道吸入气体，通过电机运转带动活塞（或叶轮）对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的天然气气体，为天然气远程输送提供动力，从而实现天然气的增压过程。,压缩机,压缩机,速度型,容积型,轴流式,离心式,混流式,回转式,往复式,滑片式,螺杆式,转子式,膜式,活塞式,涡旋式,活塞式,转子式,滑片式,涡旋式,螺杆式,特殊的压缩机,按压缩机的 排气终压力 可分为 ： 1）低压压缩机：排气终了压力在310表压。 2）中

2、压压缩机：排气终了压力在10100表压。 3）高压压缩机：排气终了压力在1001000表压。 4）超高压压缩机：排气终了压力在1000表压以上。,按 排气量 分类 微型压缩机 10=100 m3/min,曲轴滑管式 往复活塞式 连杆活塞式 曲轴连杆活塞式 曲柄连杆活塞式 容积型 电磁振动活塞式 滚动转子式 回转(活塞)式 滑片式 单螺杆式 双螺杆式 涡旋式,容积式压缩机,容积式压缩机: 依靠压缩腔的内部容积缩小来提高气体或天然气压力的压缩机。 容积式压缩机大多有活塞，又称活塞式压缩机，按其结构的不同有往复活塞和回转活塞之分，前者简称往复式，后者简称回转式。,往复式压缩机 靠一个或几个作往复运动

3、的活塞来改变压缩腔内部容积的容积式压缩机。 通过曲轴连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复运动；,11,往复式压缩机,当活塞从气缸盖处开始向右运动时，气缸内的上部容积逐渐增大，压力降低，这时外界气体沿进气管冲开进气阀流入气缸中，直到活塞达到最右位置，这时进气开始关闭。 在反向运动时，亦即当活塞向左运动时，则该容积缩小，其中气体被压缩，当它的压力达到预先设计好的程度（或稍大于排气管的压力），排气阀被打开，气体排入排气管中，直到活塞运动到最左位置时，排气阀关闭。当运动机构不停的运动时，上述过程则重复进行。 总之，曲轴旋转一周，活塞往复运动一次，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

4、，称为一级。,工作过程,活塞压缩机理论工作循环,为了更好地理解活塞压缩机的工作原理，这里重点介绍理论工作循环。假定压缩机没有余隙容积，没有吸、排气阻力，没有热量交换，则压缩机工作时，汽缸内的压力和容积的关系如下图所示。压缩机的理论工作过程可以简化成下图示的三个热力过程。,13,往复式压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统等部件组成。,吸气活塞自0点移至1点，吸气阀打开，气体在P1压力下进入气缸。 压缩活塞自1点移至2点，吸排气阀均关闭，此过程为多变压缩过程，气缸内的气体压力升至P2。 排气活塞从2点移至3点，压力为P2的气体等压排出气缸。 过程0-1-

5、2-3-0构成了压缩机的理论工作循环，压缩机完成一个理论循环所消耗的功即为图中0-1-2-3-0所代表的面积。,2019/11/10,往复压缩机,14,往复式压缩机特点 优点： 1）适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力； 2）热效率高，单位耗电量少； 3）适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求； 4）可维修性强； 5）对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉； 6）技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验； 7）装置系统比较简单；,缺点： 1）转速不高，机器大而重； 2）结构复杂，易损件多，维修量大； 3）排气不连续，造成气

6、流脉动； 4）运转时有较大的震动。 活塞式压缩机在各种用途，特别是在中小制冷范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。,回转式压缩机 通过一个或几个部件的旋转运动来完成压缩腔内部容积变化的容积式压缩机。 气体压缩和压力变化是依靠容积变化来实现的，而容积的变化又是通过压缩机的一个或几个转子在气缸里作旋转运动来达到的，与往复压缩机不同的是，其容积在周期性地扩大和缩小的同时，空间位置也在不断变化。只要在气缸上合理地配置吸气和排气孔口，就可以实现吸气，压缩和排气等基本工作过程。,16,回转式压缩机,螺杆式压缩机 又称螺杆压缩机，分为单螺杆式压缩机及双螺杆式压缩机。,17,螺杆式压缩机,单螺

7、杆式压缩机 由一个螺杆和一对星轮组成的螺杆式压缩机.,工作原理: 外部空气由卸荷阀进入主机，主机由一个圆柱螺杆和两个对称配置的平面星轮组成，啮合副装在机壳内蜗杆蜗槽，机壳和星轮面构成封闭空气的齿间容积，螺杆运转时带动星轮旋转，星轮的作用相当于往复式压缩机的活塞，星轮在蜗槽内相对移动，蜗槽内的气体相应地压缩和排出。,a)吸气过程 b)压缩过程 c)排气过程,19,双螺杆式压缩机 由两个螺杆彼此啮合组成的螺杆式压缩机。,双螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子，并借助于包围这一对转子四周的机壳内壁的空间完成的。,工作原理 依靠啮合运动着的一对阴阳转子，借助它们的齿、齿槽与机壳内

8、壁所构成的呈“V”字形的一对齿间容积呈周期性大小变化，来完成制冷剂气体吸入压缩排出的工作过程。,螺杆压缩机与活塞压缩机相同，都属于容积式压缩机。就使用效果来看螺杆空压机有如下优点： 1）可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔期可达4-8万小时。 2）操作维护方便。螺杆压缩机自动化程度高，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转。 3）动力平衡好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合作移动式压缩机，体积小、重量轻、占地面积少。 4）适应性强。螺杆压缩机具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽阔

9、的范围内能保持较高效率，在压缩机结构不作任何改变的情况下，适用于多种工况。,螺杆压缩机的缺点： 1.造价高，由于螺杆机的转子齿面是一空间曲面，需利用特制刀具在价格昂贵的专用设备上 进行加工，另外对螺杆机汽缸的加工精度也有较高要求。 2.不能用于高压场合，由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆机只适用于低、中压范围，排气压力一般不超过3MPa，高压还是由往复机占主导地位。 3.不能用于微型场合，螺杆机依靠间隙密封气体，目前一般容积流量小于0.2m3/min时，螺杆机没有优势。,螺杆压缩机主要应用范围和场合： 1.螺杆空气压缩机：主要用于空气动力领域，用于驱动各种风动工具，目前由于油气分离和

10、气体净化技术的发展，也越来越多地被用于对空气品质要求非常高的应用场合。 2.螺杆工艺压缩机：用来压缩各种工艺流程中的气体。,滚动转子式压缩机 是一种容积型回转式压缩机，气缸工作容积的变化，是依靠一个偏心装置的圆筒形转子在气缸内的滚动来实现的。,23,滚动转子式压缩机,滚动转子式压缩机 主要由气缸、滚动转子、偏心轴和滑片等组成。,工作原理 圆筒形气缸2的径向开设有不带吸气阀的吸气孔口和带有排气阀的排气孔口，滚动转子3装在偏心轴4上，转子沿气缸内壁滚动与气缸问形成一个月牙形的工作腔，滑片7在弹簧的作用力使其端部与转子紧密接触，将月牙形工作腔分为两部分，滑片随转子的滚动沿滑片槽道作往复运动，端盖被安

11、置在气缸两端，与气缸内壁、转子外壁、切点、滑片构成封闭的气缸容积，即基元容积其容积大小随转于转角变化，容积内气体的压力则随基元容积的大小而改变，从而完成压缩机的工作过程。,滚动转子式压缩机工作过程,滚动转子式压缩机与往复活塞式压缩机相比，具有下列特点： 零部件少，结构简单 易损零件少，运行可靠 在相同的冷量情况下，压缩机体积小、重量轻、运转平衡 没有吸气阀片，阻力小，吸气过热小；余隙容积小，输气系数较高 加工精度要求较高 密封线较长，密封性能较差，泄漏损失较大 单缸的转矩峰值大，需平衡。,目前，生产和使用中的滚动转子式压缩机基本上可分为中等容量的开启式压缩机和小容量的全封闭式压缩机，其中，大中

12、型滚动转子式压缩机适用于冷库，小型滚动转子式压缩机多用于冰箱和家用空调器中。,涡旋式压缩机 是由一个固定的渐开线涡旋盘和一个呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘组成可压缩容积的压缩机。,27,涡旋式压缩机,涡旋式压缩机 主要有两个双函数方程型线的动、静涡盘相互咬合而成。,工作原理 涡旋式压缩机是有两个双函数方程型线的动、静涡盘相互咬合而成。 在吸气、压缩、排气的工作过程中，静盘固定在机架上，动盘由偏心轴驱动并由防自传机构制约，围绕静盘基圆中心，作很小半径的平面转动。气体通过空气滤芯吸入静盘的外围，随着偏心轴的旋转，气体在动静盘噬合所组成的若干个月牙形压缩腔内被逐步压缩，然后由静盘中心部件的轴向孔连

13、续派出。,涡旋式制冷压缩机有如下优点： 结构简单、体积小、重量轻。（与活塞压缩机比：零件减少90% 、 体积减小40%、重量减轻15%） 无吸排气阀。减少了易损件,降低吸排气阻力损失,降低噪音与振动,易于实现变转速 无余隙容积。容积效率提高 不直接接触，采用油膜密封。摩擦损失小，机械效率高 多压缩室同时工作，工作连续，压缩力矩变化平稳 缺点： 制造需高精度的加工设备及精确的调心装配技术,涡旋压缩机的独特设计，使其成为当今世界节能压缩机。其效率高，体积小，质量轻，噪声低，结构简单且运转平稳等特点，所以广泛用于空调和制冷机组中。,余隙容积是指活塞运动排气行程终了时，其端面与气缸端面之间的间隙。 活

14、塞式压机的余隙是必须的。一是考虑到热涨问题防止活塞撞缸；二是考虑到来气带液，而液体又基本是不可压缩的，会引起液击现象。 余隙容积越小越好，这要求设备制造厂家有精湛的制造工艺，也要求压缩机安装单位有高超的安装水平。,余隙容积,滑片式压缩机 是离心方式运动，转子在定子腔体内是偏心安置的，利用6个金属滑片密封定子腔体产生压缩空气的压缩机。,31,滑片式压缩机,滑片式压缩机 主要有一个转子（转子内部带径向槽，槽内安装有滑片）和一个定子组成，转子在定子中旋转。,单工作腔滑片压缩机: 主要由机体(又称气缸)、转子及滑片等三部分组成。在气缸内壁与转子外表面间形成一个月牙形空间。转子是唯一连续运行的部件， 滑

15、片压缩机转子在气缸的定子中旋转。滑片受离心力的作用从槽中甩出，其端部紧贴在气缸内表面上，把月牙形的空间隔成若干扇形小室，称之为基元。随着转子的连续旋转，基元容积从小到大周而复始地变化，从而达到压缩空气的效果。,滑片式压缩机有如下优点 1)结构简单，零部件少，加工与装配容易实现，维修方便。 2)运转平稳、噪声低、振动小。由于无偏心旋转的零部件，因此动力平衡性能好，尤其在高转速运动时振动和噪声很小。 3)起动冲击小。滑片在起动时逐步伸出，惯性和静摩擦转矩小，因而起动转矩缓慢上升，减少了起动冲击。 4)效率高。由于没有吸气阀，余隙容积小且余隙膨胀不直接影响吸气基元，因而使吸气损失减少，容积效率提高。

16、 5)结构紧凑、体积小、重量轻，便于狭窄空间安装，因而比较适合汽车空调使用。 6)压缩机中多个基元同时工作，因此输气量比较大、流量均匀、脉动性小、不需安装很大的贮气器。 7)滑片顶部与气缸内表面发生磨损时，滑片能自动伸长进行补偿，从而可延长使用寿命。,缺点： 滑片与转子、气缸之间的机械摩擦比较严重，产生较大的磨损和能量损失，因此使用寿命和效率较低。,速度式压缩机,速度型压缩机: 在速度型压缩机中，气体压力的增长是由气体的速度转化而来的，即先使吸入的气流获得一定的高度，然后再使之缓慢下来，让其动量转化为气体的压力升高，而后排出。可见，速度型压缩机中的压缩流程可以连续地进行，其流动是稳定的。 在制冷和热泵系统中应用的速度型压缩机几乎都是离心式压缩机。,速度式,透平式,喷射式,离心式,轴流式,混流式,离心式压缩机 - 属速度型压缩机，在其中有一个或多个旋转叶轮