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1、2.3往复压缩机气阀和密封内 容 提 要工作腔密封的部位？气阀的基本结构？气阀的工作过程？活塞环密封和填料密封的原理？一、气阀的结构 气阀的组成（见图）阀座：与阀片一起闭锁气流通道启闭元件：常称为“阀片”弹簧：减少阀片与限制器撞击，帮助阀片关闭升程限制器：限制阀片高度、支撑弹簧、导向阀片阀片的动作：由压差、弹簧力决定 气阀进气阀：升程限制器在工作腔侧（拆分图）排气阀：阀座在工作腔侧2.3.1 气阀组件2.3.1 气阀组件 二、气阀的工作过程阀片升程h气阀工作过程 颤震现象：弹簧力过强，最大压力差造成的气 流推力不足以克服弹簧力，阀片不能一直贴在升 程限制器上，而是在阀座与升程限制器间来回跳 动
2、。滞后关闭现象：弹簧力过弱，阀片停留在升 程限制器上的时间延长，阀片在活塞更接近止点 的位置、气流达到更低一些的速度时才开始回落 ，以至于活塞到达止点位置时阀片来不及落回阀 座上。（ 见图）三、分析 气阀的评价指标可靠性和耐久性好阻力损失小良好的密封形成的余隙容积小噪声小 气阀所影响的因素容积流量功耗运行可靠性 2.3.1 气阀组件二、活塞环密封（见图） 密封原理反复节流为主，阻塞效应为辅 活塞环道数 决定因素 压力差、环的耐磨性 其中70压差由第一道环承受一、工作腔密封部位2.3.2 工作腔滑动密封活塞环分为：见图 压力差MPa环数1.2231.23.0363.01261212351224数
3、量 2.3.2 工作腔滑动密封三、填料密封 密封原理反复节流为主，阻塞效应为辅四、密封件材料 金属：铸铁、石墨化钢、铜合金 非金属：石墨湿气体环氧树脂干燥气体聚四氟乙烯无油润滑聚酰胺有油润滑 复合材料：金属、塑料等 2.3.2 工作腔滑动密封2.4 往复压缩机调节和其他附属系统内 容 提 要冷却的部位和方式？容积流量调节的方式？润滑的作用和方式？管系设备？分析：（1）耗气量变化，容积流量也要变化，需要调节（2）流量调节后，压缩机性能参数变化，直到建 立一种新的平衡关系 一、调节的方式 连续式 容积流量耗气量； 分级式 100，75，50，25； 间断式（0%）开、关 单机停转调节：功率3kw时
4、采用，结构简单 ， 但气量稳定性差、磨损严重 ， 对电网、 原动机影响大，限制810次/h。 多机分机停转：台数越多，越接近连续调节2.4.1 压缩机的容积流量调节二、调节结构的要求 容积流量耗气量； 比功率消耗少（比功率消耗的功qV）；易操作，安全可靠，结构简单，维修方便。 三、气量调节方法 气量调节方法的理论根据是容积流量公式：可调节的参数有:（调节温度系数的经济性差，所以不采用）2.4.1 压缩机的容积流量调节转速调节-n蒸汽机、内燃机、可调速电机驱动优点：气量连续 ；比功率消耗少；各级压比不变；压缩机不需要专门设调节机构。 缺点 L转速有限制；L转速太低时，进气速度降低，进气 阀 会工
5、作失常。2.4.1 压缩机的容积流量调节管路调节-p进气节流优点：气量连续变化； 结构简单。缺点： L单位质量气体耗功多；L排气温度Td；L级间压比变化。切断进气优点：结构简单；空运转，消耗少。缺点：L末级压比突然偏高，使Td；L进气压力降低，p，形成转矩高 峰，启动困难进排气管连通调节2.4.1 压缩机的容积流量调节压开进气阀-l 全程压开 部分行程压开优点：功耗小，连续调节，应用广泛。缺点： L降低阀片寿命。 连通补助容积（增加余隙法）-v固定补助容积可变补助容积优点：分级、连续调节，不消耗功率（膨胀 式 气体对活塞做功）。缺点：工况变化（压比变化）。2.4.1 压缩机的容积流量调节一、润
6、滑的作用 润滑剂液体，常用 润滑脂（很少用） 液体润滑剂的作用 润滑摩擦表面，减少摩擦和磨损； 改善汽缸密封； 带走摩擦热，使摩擦表面温度低； 带走磨屑，使摩擦表面清洁。 二、润滑的方式润滑油到达工作表面的方式（见表） 三、润滑剂的选择要考虑结构参数、性能、被压缩气体。2.4.2 压缩机润滑与润滑设备一、冷却的部位 气缸冷却 中间冷却 排出气体冷却后冷却 润滑油冷却 二、冷却方式 风冷特点： 小型移动式，缺水地区，效果差， 消耗动力费用高，温度失控。2.4.3 压缩机冷却与冷却设备水冷 特点: 中间冷却器重要。 气缸冷却，使润滑油正常。注意：a.易凝析，冷却太低不好，因为凝结水会恶化 润 滑油
7、，积水，出现水击。b.要求：后冷却器出来的气体温度在60左右。油冷却器出口润滑油温度在50602.4.3 压缩机冷却与冷却设备 水冷的三种冷却系统串联式结构简单，只适合两级，太多时，不好处理故障。并联式冷却效果好，易处理故障，配管复杂。混联式具有串、并联特点。2.4.3 压缩机冷却与冷却设备一、管路系统分为 主要气体管路进气管截止阀末级排气管截止阀辅助气体管路 安全阀、压力表 调节气量、放空 置换气、引气、保护气 抽气 排污管 2.4.4 气体管路和管系设备二、管路设计要求 要求按压缩机要求、现场要求，计算管路损失 ，进行管路布置与设计。 注意： 管路尽可能短，截面、走向变化缓慢减 少损失；
8、控制振动合理设计管系、消振、改变支 承； 补偿热膨胀膨胀节。2.4.4 气体管路和管系设备三、缓冲器（见图）作用：减小气流脉动，稳定气流 四、液气分离器（油水分离器）作用：分离水、油原理: 惯性式（见图）离心式（见图）过滤式吸附式 五、滤清器作用：防止气体中携带的灰尘等固体杂质进入汽 缸原理：同油水分离器 六、安全阀 七、消声器2.4.4 气体管路和管系设备2.5 往复压缩机选型和结构实例内 容 提 要往复压缩机正常热力计算？往复压缩机变工况热力计算？ 知己知彼 己:指工艺流程 彼:指各种压缩机 热力参数 选型结构参数 选型结构形式使用性能变工况 适应性可靠性； 环境要求； 操作难易。压缩机选
9、 型的主要 内容2.5 往复压缩机选型和结构实例2.5.1 结构型式选择及分析 一、立式压缩机 优点： 占地面积少； 气缸不承受重量无摩擦、磨损。 缺点： 大型时需要平台，操作不方便； 配管困难； 多级时，级间设备占地多。 二、卧式压缩机 级间设备可配置在压缩机上方或下方。 优、缺点与立式相反。三、列数的确定 原则 要动力平衡性能好,用2列或2列以上; 微型（低压、高压）时，无须考虑动力平衡性 能的，又不易密封的，可以用单列； 按机型、气量、压力选列数，综合考虑，即： 见表 四、级在列中的配置 原则： 各列活塞力均衡曲柄、连杆的强度充分利用； 减少相邻压差减少活塞环泄漏； 减小轴侧压力减少填料
10、泄漏 制造、装配方便。 一般：一列设13级，多用1、2级；2.5.1 结构型式选择及分析 一、活塞行程与一级缸径比2.5.2 结构参数选择及影响 对压缩机的影响：表征外形和尺寸间的关系 影响气阀在汽缸上的安装面积影响相对余隙和重量影响机器工作过程 为0.3-0.6二、活塞平均速度活塞速度：变值活塞平均速度：定值对压缩机性能的影响: 对压缩机耐久性的影响： 对气阀的影响 三、转速 转速需考虑 重量、尺寸 耐久性、经济性2.5.2 结构参数选择及影响 2.5.3 压缩机的驱动机选择 一、驱动机（原动机） 电动机 内燃机 汽轮机高速，需减速器才能驱动往复压缩机。 二、几种原动机比较： 原动机类型成本
11、运行费用电动机低高内燃机、汽轮机高低2.5.4 压缩机典型结构实例 高压氢氮气压缩机:型，对置6列、7级。 对置式超高压压缩机（高压乙烯压缩机） 2级，4缸，4列，框架式对置压缩机 立式迷宫压缩机 迷宫密封 气缸活塞 活塞杆填料 导向套活塞运动，无润滑。 隔膜压缩机 2级2.5.5 选型计算实例 一、选型类型 以下三种情况： 新建厂的压缩机选型计算 扩建厂的压缩机选型计算 技术改造和改型的压缩机计算 压缩机装置的选型包括： 主机选型 驱动机选型 辅机选型： 冷却器、油水分离器、缓冲器等二、明确原始计算数据及选型计算 步骤 明确气体性质: 见 确定供气量 供气量：确定排气压力pd,pdj确定排气
12、温度Td确定排气量（容积流量）：见 确定热力参数：见2.5.5 选型计算实例 三、选型计算： 例题见 2.5.5.2 要求计算结果：各级压比各级排气温度各级汽缸直径各级活塞力电动机功率2.5.5 选型计算实例 正常热力计算步骤： （一）确定结构形式 （二）确定汽缸直径1.初步确定各级名义进气压力、排气压力、压力比2.确定各级容积效率选取，确定m，计算v选取p、 t、 l 计算v3.确定各级析水系数判断第一级后有无冷凝水析出 查表得出每级进气温度所对应的饱和蒸汽压 计算2.5.5 选型计算实例 4.计算各级行程容积计算排气量qv 计算Vs5.确定各级汽缸直径选取行程s，计算活塞平均速度vm后需符
13、合要求 根据标准选取活塞杆直径d 计算各级汽缸直径计算各级活塞有效面积6.根据标准规定，圆整汽缸直径值，计算各级实际行 程容积和活塞实际有效面积7.计算实际的相对余隙容积 根据汽缸直径圆整前后计算的活塞有效面积，计算实际v 在各级压比和膨胀系数保持不变的前提下计算各级实际2.5.5 选型计算实例 （三） 计算止点气体力1.取各级吸气相对压力损失系数和排气相对压力损失 系数2.计算汽缸内实际吸气压力、实际排气压力、实际压比3.计算止点气体力 （四）计算各级排气温度1.确定各级压缩指数2.计算排气温度 （五）选配电机1.计算各级指示功率2.选取机械效率，计算轴功率3.根据标准选取电机功率（取适当电
14、机功率余度）2.5.5 选型计算实例 四、变工况计算详细步骤 计算各级行程容积Vsj ：见表 确定与容积流量有关的系数pj, tj, lj, j, cj 计算设想容积V0sj:见 计算级间压力psj、任意级压比j2.5.5 选型计算实例 计算各级的容积系数Vj计算各级进气量Vj（折算为吸气状态下）确定最大进气量Vmax、最小进气量Vmin2.5.5 选型计算实例在计算出的Vj中，找到Vmax 、 Vmin 。如果， Vmin/ Vmax=0.97-0.98 ， 则精度足够，否则，需重新复算：重新复算,迭代格式:n即重新做第，直到达到精度要求 。n例题:见2.5.5.3n总结：变工况计算简单步骤
15、：见2.5.5 选型计算实例2.6 回转式压缩机回转式压缩机与往复式压缩机相比较，其特点为： 结构简单，易损件少，操作容易； 运动件的动力平衡性能好，机器转速 高，尺寸小、重量轻； 进、排气阀间歇小，压力脉动小； 泄漏多，压比低，热效率低。2.6.1螺杆压缩机（双螺杆压缩机）2.6.2单螺杆压缩机2.6.3滑片压缩机2.6.4液环压缩机（真空泵）2.6.5罗茨鼓风机2.6 回转式压缩机进气阀进气阀拆分图排气阀润滑 方式特点适合的场合飞溅 润滑结构简单，耗油不稳定且供 油量难以控制。适合小型单 作用压缩机喷雾 润滑结构简单，部分润滑油与气 体共同排出，无法利用。适合特殊场 合压力 润滑注油器适合大型压 缩机缓冲器惯性式油水分离器离心式油水分离器综合活塞力列数备注（无十字头）24列冷冻压缩机 16列24列38列 明确气体性质 气体是实际气体、理想气
