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1、1,第七章 船用空气压缩机,第一节 空压机在船上的应用及分类第二节 活塞式空压机的结构和工作原理第三节 活塞式空压机的控制、管理及故障分析,2,第一节 空压机在船上的应用及分类一 应用 1.启动柴油机； 2.操纵大型柴油机的换向机构和轴系离合器； 3.吹洗精密机件，吹洗管路和清洁锅炉烟道； 4.填充压力水柜； 5.其他气动自控系统、风动工具；操纵火炮、鱼雷发射、潜艇上浮等军事用途。,3,二 空压机分类：,按排气压力分：,低压 0.21.0MPa中压 110MPa高压 10100MPa超高压 大于 100MPa,按排气量分：,微型 100m3/min,排气量 单位时间内所排送的相当第一级吸气状态
2、的空气体积。,4,容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式,按工作原理分为：容积式和速度式,速度式压缩机按结构分有：离心式和轴流式两种,5,活塞式压缩机,6,最长的使用寿命:可以365天连续运转并保证使用十万小时以上，按每日以十小时运作计算，可长达33年之久。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；,叶片式压缩机,7,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
3、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”。,8,9,10,第二节 活塞式空压机的结构和工作原理,理论工作循环假定：汽缸没有余隙容积，且密封良好，气阀启闭及时；吸排气过程没有压力损失工作过程中气体与缸壁等无热交换；被压缩气体是理想气体。,一 工作原理,11,1 影响实际循环的因素余隙容积的影响吸排气压力损失及其影响气体和汽缸的热交换及其影响泄漏及其影响,12,（1）余隙容积的影响 由图可见，当存在余隙容积Vc时，残存在余隙容积内的气体发生如曲线3-4所示的膨胀。只有当缸内压力达到进气管压力时才有可能开始吸气，吸气量损失了V。,实际过程的吸气容积V和理
4、想过程中的吸气容积Vp之比称为压缩机的容积系数，用表示。在实际使用中可用压铅丝法检查余隙的大小，并进行适当调整。,13,余隙容积有利的一面 （1）形成气垫，利于活塞回行； （2）避免“液击”（空气结露）； （3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。,14,保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。,（2）吸排气压力损失及其影响,由于吸气阀流动阻力以及阀片上的弹簧力，在吸气过程中汽缸内压力要比吸入管的压力Ps低。活塞须经过一段预压缩后，才能使气缸内的气体压力上升到吸入管的压力Ps，即由于进气阀的阻力损失，吸气量减少了。其影响程度可用阻力系数表示：,15,保证措施：加强对气缸、气
5、缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。,（3）气体和汽缸的热交换及其影响,在实际工作中，气体在压缩和膨胀时，与汽缸壁发生复杂的热交换。使得吸入终了时气体的温度高于吸气管中的温度，比容增大，实际吸气量减少。这部分损失叫预热损失，其影响程度可用温度系数t表示：,16,（4）泄漏及其影响 由于吸排气阀关闭不严，活塞密封环密封不严，压缩机在工作过程中存在泄漏，使压缩机的排气量减少。泄漏对排气量的影响用气密系数l表示。 通常l在0.900.98之间。,17,2 输气量和输气参数,对单作用活塞式空压机其理论输气量： Vt=DSnz/240 m3/s式中：D汽缸直径； S活塞行程； n压缩机转速； z汽缸数目。
6、 压缩机实际输气量Vs与理论输气量Vt之比称为输气系数，用表示：输气系数一般在0.60.8之间，压缩机的压比对输气系数的影响最大。,18,多级压缩,船用空压机的排除压力较高，一般在2.53.0MPa之间，采用单机压缩，普通压缩机根本无法达到2530的压缩比，必须采用多级压缩才能完成。采用两级压缩后，每一级的压比将不大于6。为提高空压机的经济性和输气量，通常都在级间中间冷却。,19,20,采用多极压缩和中间冷却的好处：1)降低压缩终了的排气温度，保证机件润滑；2)减小余隙容积对排气量的影响，提高输气系数；3)节省压缩功(c-b-d-e-c)；4)减轻活塞上的作用力。,双级压缩机的中间压力应按最省
7、功原则来定，每级的最佳压比应该是总压比的平方根。 实际应用时，由于后一级的余隙对对输气系数的影响比较大，且冷却效果也不如前一级，因此后一级总是比前一级稍小。,21,活塞式空压机的结构 CZ60/30型船用空气压缩机结构图，该空压机属立式、水冷、二级空气压缩机。空压机排气量60m3/h,转速750r/min。低压级额定排气压力为0.64Mpa，高压级额定排气压力为3Mpa。,22,23,卸载机构,本例中采用手动顶开吸气阀方式，空压机启动前，手动提起图中卸载阀的偏心手柄将活塞5下压，顶开低压级吸气阀并使其在起动期间保持开启。直到压缩机达到正常转速，再手动放下偏心手柄，空压机同时开始正常压缩过程。,
8、24,级差式空压机低压级和高压级均设有安全阀。分别安装在高压级的吸、排阀室处。一般低压级比额定排压高15%，高压级比额定排压高10%。 安全阀，开启时的空气泄放量应等于或稍大于压缩机的排放量。,25,气液分离器,气液分离器按工作原理分：有惯性式、过滤式、吸附式三种。 图示出为惯性式。其工作原理是利用液滴和气体的比重不同，多次改变气流的流动方向，使液滴撞击并吸附在芯子7的壁上，聚集而流到壳体6的下部空间。,26,气阀Valve,27,空压机气阀,28,垫片Shim,影响1、2级余隙容积,影响1级余隙容积,29,空压机的冷却,1）级间冷却2）气缸冷却3）后冷却4）滑油冷却,空压机的润滑,一级气缸油
9、杯滴油二级气缸油勺击溅,冷却器上部为中冷、下部为后冷；,30,第三节 活塞式空压机的控制、管理及故障分析,一 活塞式空压机的控制,31,32,33,34,35,36,37,二、管理要点,1. 起动和停车手动,(1) 曲轴箱油位,(2) 供冷却水,(3) 开管路截止阀,(4) 开卸载机构,(5) 按启动按钮,(6) 关卸载机构，关泄放阀,(1) 开卸载机构,(2) 开泄放阀,(3) 按停车按钮,(4) 关管路截止阀，停冷却水,38,二、管理要点,2. 运行中检查, 滑油：水冷70 C，风冷80 C，油位太高或太低都不利。,冷却：温差1520 C，断水应停车。, 气压、气温：各级排气温度200 C
10、，进气瓶温度水冷时(进水温度+30 C)，风冷时(环境温度+40 C), 定时(2h)放残(水、油), 检查漏泄、噪音,39,二、管理要点,3. 检修保养,气阀漏泄现象,阀温度升高，阀盖烫手,级间气压偏高(后级气阀漏) 级间气压偏低(前级气阀漏),排气量降低,40,二、管理要点,3. 检修保养, 气阀, 润滑油, 冷却系统清洗,对润滑油的要求,良好的抗氧化积碳能力,良好的抗乳化性,适当高的闪点(200240C，高于压缩终点气温2040 C), 防止着火与爆炸, 运动部件间隙,41,二、管理要点,3. 检修保养, 气阀, 润滑油, 冷却系统清洗,碱洗法(1%Na2CO3),酸洗法, 防止着火与爆
11、炸, 运动部件间隙,42, 运动部件,二、管理要点,3. 检修保养, 气阀, 润滑油, 冷却系统清洗,活塞环间隙,主轴承,连杆轴承, 防止着火与爆炸,活塞缸壁间隙,气缸余隙,43, 防止着火与爆炸, 运动部件间隙,二、管理要点,3. 检修保养, 气阀, 润滑油, 冷却系统清洗,油在高温下分解的积碳沉淀物自燃(不一定达到闪点，有时180200C会发生)。,合理选用滑油,工作温度150 C或低于滑油闪点28C，避免空转过长。,减少积油积碳，定期放残,原因,预防措施,防止空气中油分达到爆炸极限,44, 气缸、活塞环磨损过大, 气阀弹簧疲劳损坏,三、故障分析,1. 排气量降低, 阀片损坏, 阀座与阀片接触不良, 缸盖和缸体接触不良, 滤器堵塞或气阀通道积碳过多, 吸气阀弹簧太强, 余隙容积太大, 气缸冷却不良, 吸气温度太高,45, 前1级排气量减小, 级间气体外漏,三、故障分析,2. 级间压力高于或低于正常值, 级间冷却不良, 高压缸排气经活塞环漏入低压缸,46, 排气压力过高,三、故障分析,3. 排气温度过高, 气阀漏泄, 气缸或级间冷却不良, 吸气温度过高,47, 曲柄连杆机构与气缸中心线不一致,三、故障分析,4. 不正常的敲击声, 机械敲击：轴承间隙太大，余隙容积太小，螺栓松动，零件掉入气缸, 油击：气缸滑油量太多, 水击：气缸凝水或缸套冷却水漏入气缸,
