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1、初级培训教材 通用设备部分 压缩机往复式压缩机 压缩机的分类 按工作原理分类 压缩机 容积式 流体动力式 往复式 自由活塞 透平式 喷射式 回转式 斜盘式 隔膜式 活塞式 滑片式 液环式 罗茨式 螺杆式 回转活塞 混流式 轴流式 离心式 压缩机的分类 按活塞的压缩动作可分为 1）单作用压缩机：气体只在活塞的一侧进 行压缩又称单动压缩机。 2）双作用压缩机：气体在活塞的两侧均能 进行压缩又称复动或多动压缩机。 3）多缸单作用压缩机：利用活塞的一面进 行压缩，而有多个气缸的压缩机。 4）多缸双作用压缩机：利用活塞的两面进 行压缩，而有多个气缸的压缩机。 压缩机的分类 按压缩机的排气终压力可分为 1
2、）低压压缩机：排气终了压力在310表 压。 2）中压压缩机：排气终了压力在10100 表压。 3）高压压缩机：排气终了压力在100 1000表压。 4）超高压压缩机：排气终了压力在1000表 压以上。 往复式压缩机分类 按排气量（进口状态）分类 类型 排气量m/min 微型压缩机 1 小型压缩机 110 中型压缩机 1060 大型压缩机 60 往复式压缩机分类 按结构形式分类 可分为立式、卧式、角度式、对称平衡型和对制 式等。一般立式用于中小型；卧式用于小型高压 ；角度式用于中小型；对称平衡型使用普遍，特 别使用于大中型往复式压缩机；对制式主要用于 超高压压缩机。 国内往复式压缩机通用结构代号
3、的含义如下：立 式Z。卧式P，角度式L、S，星型T、V 、W、X，对称平衡型H、M、D，对制式DZ 。 往复式压缩机分类 往复式压缩机 往复式压缩机的工作原理： 当曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、 气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞从气 缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，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；活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高， 当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸 ，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞再次反向运动 时，
4、上述过程重复出现。总之，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。 压缩机的理想工作过程是：压缩机没有余隙容积，吸、排气过程 没有阻力损失，吸、排气过程中与外界没有热量交换；没有泄漏 。其过程如图所示。图23为活塞运动时气缸内气体压力与容积的变 化，活塞式压缩机对气体的压缩，是由活塞在气缸内的往复运动来完 成的。整个工作过程分吸气、压缩和排气三个过程。 往复式压缩机 往复式压缩机的主要特点： 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
5、 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。 往复式压缩机 往复式压缩机 往复式压缩机的主要性能指标 1）额定排气量：即为压缩机铭牌上标注的排气量，指压 缩机在特定进口状态下的排气量。常用单位m/min，m/h 。 额定排气压力：
6、即为压缩机铭牌上标注的排气压力，常用 单位MPa，bar。 2）排气温度：考虑到积炭和安全运行，对于相对分子量 小于或等于12的介质，排气温度不超过135；对乙炔、 石油气、湿氯气排气温度不超过100；其他气体建议不 超过150。 3）活塞力：活塞在止点出所受到的气体力最大，因此将 这时的气体力称为活塞力。 4） 级数：大中型往复压缩机以省功原则选择级数，通常 情况下其各级压力比4。 往复式压缩机的结构 往复式压缩机的结构：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。 往复式压缩机结构示意图 往复式压缩机的结构机体 机体： 包括气缸体和曲轴箱
7、两部分，一般采用 高强度灰铸铁（HT20-40）铸成一个整体。 它是支承气缸套、曲轴连杆机构及其它所 有零部件重量并保证各零部件之间具有正 确的相对位置的本体。气缸采用气缸套结 构，安装在气缸体上的缸套座孔中，便于 当气缸套磨损时维修或更换。 往复式压缩机的结构机体 往复式压缩机的结构 曲轴： 曲轴是往复式压缩机的主要部件之一， 传递着压缩机的全部功率。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。曲轴在运动时，承受拉 、压、剪切、弯曲和扭转的交变复合负载 ，工作条件恶劣，要求具有足够的强度和 刚度以及主轴颈与曲轴销的耐磨性。故曲 轴一般采用40、45或50号优质碳素钢锻
8、造 。 往复式压缩机的结构曲轴 往复式压缩机的结构 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。 连杆体在工作时承受拉、压交变载荷，故一 般用优质中碳钢锻造或用球墨铸铁（如QT4010 ）铸造，杆身多采用工字形截面且中间钻一长孔 作为油道。 往复式压缩机的结构连杆 往复式压缩机的结构 活塞组： 活塞组是活塞、活塞销及活塞环的总称。活塞组在连 杆带动下，在汽缸内作往复直线运动，从而与汽缸等共同 组成一个可变的工作容积，以实现吸气、压缩、排气等过 程。 活塞-活塞可分为筒形和盘
9、形两大类。活塞的材料一般为 铝合金或铸铁 活塞销-活塞销是用来连接活塞和连杆小头的零件，在工 作时承受复杂的交变载荷。 活塞环-活塞环包括气环和油环。汽环的主要作用是使活 塞和气缸壁之间形成密封，防止被压缩气从活塞和气缸壁 之间的间隙中泄漏；油环的作用是布油和刮去气缸壁上多 余的润滑油。 往复式压缩机的结构活塞 组件 往复式压缩机的结构活塞 往复式压缩机的结构活塞 环 往复式压缩机的结构 气阀与轴封： 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， 从而控
10、制压缩机并使其完成吸气、压缩、 排气等四个工作过程。 往复式压缩机的结构气阀 组 往复式压缩机的结构轴封 轴封-轴封的作用在于防止压缩气体沿曲轴伸出端向外泄 漏，或者是当曲轴箱内压力低于大气压时，防止外界空气 漏入。 往复式压缩机的结构润滑 系统 润滑的作用 润滑是压缩机中的重要问题之一，它不仅影响到压缩机的 性能指标，而且对压缩机的寿命、可靠性、安全性也直接 相关。 润滑的作用如下： 1)使摩擦表面(即轴与轴承、活塞环与气缸壁等运动部件接 触面)被油膜分隔，形成液体摩擦或半干摩擦，从而降低 压缩机的摩擦功、摩擦热和零件的磨损，提高压缩机的机 械效率，增加压缩机的可靠性和耐久性。 2)带走摩擦
11、热，使摩擦表面温度不致过高。 3)润滑油充满活塞与气缸的间隙和轴封的摩擦表面之间， 增强了密封作用。 4)带走磨屑，改善摩擦表面的工作情况。 5)压缩机的润滑系统还向能量调节装置供油。 往复式压缩机的结构润滑 系统 润滑方式及润滑系统 压缩机的润滑方式可分为飞溅润滑和压力润 滑两种类型。飞溅润滑是利用运动零件的机械作 用，将润滑油送至需要的摩擦表面，半封闭压缩 机就有很多的采用飞溅润滑。一方面在连杆大头 下端装设甩油勺，将曲轴箱中的油甩向气缸镜面 ，润滑活塞与气缸壁之间的摩擦表面；另一方面 ，在电动机一端的轴上装有甩油盘，将油甩起并 收集在电动机侧端盖的集油小室上，通过曲轴中 的油道，润滑主轴
12、承和连杆轴承。在某些小型立 式开启式压缩机中，飞溅润滑仅依靠曲柄连杆机 构的运动来实现。 往复式压缩机的结构润滑 系统 往复式压缩机典型故障及事 故分析 排气温度不正常 排气温度不正常是指其高于设计值。影响排 气温度增高的因素有：进气温度、压力比、以及 压缩指数（对于空气压缩指数K1.4）。影响到 吸气温度高的因素如：中间冷却效率低，或者中 冷器内水垢结多影响到换热，则后面级的吸气温 度必然要高，排气温度也会高。气阀漏气，活塞 环漏气，不仅影响到排气温度升高，而且也会使 级间压力变化，只要压力比高于正常值就会使排 气温度升高。此外，水冷式机器，缺水或水量不 足均会使排气温度升高。 往复式压缩机
13、典型故障及事 故分析 过热故障 在曲轴和轴承、十字头与滑板、填料与活塞 杆等摩擦处，温度超过规定的数值称之为过热。 过热所带来的后果：一个是加快磨擦副间的磨损 ，二是过热量的热不断积聚直致烧毁磨擦面以及 烧抱而造成机器重大的事故。造成轴承过热的原 因主要有：轴承与轴颈贴合不均匀或接触面积过 小；轴承偏斜曲轴弯曲、扭；润滑油粘度太小， 油路堵塞，油泵有故障造成断油等；安装时没有 找平，没有找好间隙，主轴与电机轴没有找正， 两轴有倾斜等。 往复式压缩机典型故障及事 故分析 断裂事故 断裂事故发生的部位主要有：曲轴断裂 ：其断裂大多在轴颈与曲臂的圆角过渡处 ；连杆的断裂：连杆螺钉断裂；气缸、缸 盖破
14、裂：主要原因：对于水冷式机器，在 冬天运转停车后，若忘掉将气缸、缸盖内 的冷却水放尽，冷却水会结冰而撑破气缸 以及缸盖； 活塞杆断裂。 往复式压缩机典型故障及事 故分析 活塞杆断裂： 主要断裂的部位是与十字头连接的螺纹处以 及紧固活塞的螺纹处，此两处是活塞杆的薄弱环 节，如果由于设计上的疏忽，制造上的马虎以及 运转上的原因，断裂较常发生。若在保证设计、 加工、材质上都没有问题，则在安装时其预紧力 不得过大，否则使最大作用力达到屈服极限时活 塞杆会断裂。在长期运转后，由于气缸过渡磨损 ，对于卧式列中的活塞会下沉，从而使连接螺纹 处产生附加载荷，再运转下去，有可能使活塞杆 断裂，这一点在检修时应特别注意。此外，由于 其它部位的损坏，使活塞杆受到了强烈的冲击时 ，都有可能使活塞杆断裂。 往复式压缩机典型故障及事 故分析 燃烧和爆炸事故 有油润滑压缩机中往往产生积碳问题，因为 积碳不仅会使活塞环卡在槽内，气阀工作不正常 以及使气流信道面积减小增加阻力，而且在一定 的条件下积碳会燃烧，导致压缩机发生爆炸事故 。因此，气缸中的润滑油不能供给太多，不能让 没有经过很好过滤，含有大量尘埃的气体吸入气 缸，否则形成积碳与含有多量挥发物的气体接触 导致爆炸。为要防止燃烧、爆炸发生，一定要计 划检修，定期清洗储气罐和管道的油垢。
