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1、往复式压缩机基础知识讲座,主 要 内 容,一、压缩机概述 1.什么是压缩机、压缩机有何用途 2.压缩机的分类二、往复压缩机工作原理及分类 1.往复压缩机工作原理 2.往复压缩机分类 3.往复式压缩机特点 4.主要性能参数三、往复压缩机的基本结构 1.主机 机身、中体、传动部分、气缸组件、活塞组件等 2.辅机 润滑系统、冷却系统 四、往复式压缩机的操作五、压缩机的日常(正常)维护六、往复式压缩机的点检七、往复压缩机常见的故障及处理方法,一 压缩机概述,随着近代科学技术的不断发展，压力能在工业生产上的应用十分普遍，所占的地位相当重要。压缩机就是产生气体压力能的机器，它在国民经济各部门中特别在石油、
2、化工、矿山、冶金、机械以及国防工业中已成为必不可少的关键设备。其重要的应用场合有化工工艺过程上的应用、动力工程的应用、气体输送等。,1.什么是压缩机、压缩机有何用途,压缩机 定义：是一种压缩气体提高气体压力或输送气体的机器 以排气压力为主要数据定义压缩机: 1）通风机低于0.015MPa； 2）鼓风机为0.0150.35MPa； 3）压缩机0.35MPa及以上.,压缩机有何用途 压缩机应用极为广泛 ，在采矿业、冶金业、机械制造业、土木工程、石油化学工业、制冷与气体分离工程以及国防工业中，压缩机是必不可少的关键设备之一。 典型的应用： 1、压缩空气作为动力（如仪表风及自动装置） 2、压缩气体用于
3、制冷和气体分离（如空调） 3、压缩气体用于合成及聚合 （保证反应压力） 4、压缩气体（氢气）用于油的加氢精制 5、气体输送 （提供气体流动动力）,2.压缩机的分类,压缩机按其工作原理可分为速度型和容积型两种。 速度型： 是靠高速旋转叶轮作用，首先使气体得到一个很高的速度，然后使高速气流在扩压器中迅速地降速，使气体的动能转化为静压能，因而实现气体压缩，把被压缩气体的压力提高。 容积型： 是依靠机械运动，直接使气体的体积变化而实现提高气体压力。,按工作原理分类,压缩机,容积式,速度式,往复式,回转式,透平式,喷射式,活塞式,自由活塞,罗茨式,滑片式,螺杆式,回转活塞,离心式,轴流式,混流式,下面重
4、点介绍 往复式压缩机,二、往复式压缩机工作原理及分类,1.往复式压缩机工作原理 往复式压缩机通过曲柄连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复运动。当曲轴旋转时，通过连杆的传动，驱动活塞做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞上的工作端面所构成的工作容积则会发生周期性变化。 曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现吸气、压缩、排气、膨胀四个过程，即完成一个工作循环。,往复式压缩机的一个工作循环,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
5、三个工作过程。,理论三个工作过程（一个工作循环） 1.吸气 0 1 2.压缩 1 2 3.排气 2 3,理论三个工作过程,吸气过程当活塞向右移动（0点移至1点）气缸内工作容积逐渐增大而压力降低，当压力低于进气管路中压力P1时气体顶开吸气阀进入气缸，直到活塞运动至最右端（此点为内止点）。 压缩过程活塞向左移动时（1点移至2点）吸气阀自动关闭，同时由于排气管路中的压力大于气缸内部压力，气缸内的气体还不足以顶开排气阀从排气阀排出，而被封闭在气缸的密闭工作腔内。并随活塞继续向左移动，工作容积越来越小，气体压力逐步提高（这时密闭工作腔内的压力小于P2 ）。,排气过程活塞继续向左移至某一位置时，压力达到工
6、作要求的数值，此时排气阀在该压力P2下被迫开启，气体在该压力下被排出（从2点移至3点），直到活塞运动到左边末端（此点称为外止点）。 过程0-1-2-3-0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。,往复式压缩机实际工作过程,压缩机的实际工作过程是：是一个非常复杂的过程，要考虑到压缩机余隙容积；吸、排气过程阻力损失；吸、排气过程中与外界热量交换；泄漏；等。,2.往复式压缩机的分类,1）按容积流量（进口状态）分类 微型压缩机：容积流量 1m/min 小型压缩机：容积流量 1 10 m/min 中型压缩机：容积流量 10 100 m/min
7、 大型压缩机：容积流量 100 m/min,2）按压缩机的排气压力可分为 ： 低压压缩机：排气终了压力在0.3 1MPa表压。 中压压缩机：排气终了压力在110MPa表压。 高压压缩机：排气终了压力在10100MPa表压。 超高压压缩机：排气终了压力在100表压以上。,3）按结构形式分类,可分为立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式等。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的含义如下Z 型 汽缸竖立排列P 型 汽缸水平排列L、S 型 汽缸排列呈角度式V型 汽缸排列呈V型
8、W型 汽缸排列呈W型M型 对称平衡式（队式、电机位于气缸的一侧）H型 H型对称平衡式（卧式、电机位于汽缸之间）D型 对置或对称平衡式,结 构 形 式,4）按压缩级数分类,单级 气体经一次压缩即达到排气压力多级 气体经多次压缩达到排气压力,5）按冷却方式分类,风冷 气缸用空气冷却水冷 气缸用水套冷却,6）按润滑方式分类,有油润滑 气缸内注油润滑无油润滑 气缸内不注油，依靠自润滑材料润滑,3. 往复式压缩机特点,1）适应性较强 往复式压缩机排气量范围较广，不论流量大小，均能达到所需压力，特别当排气量较小时。此外气体密度对压缩机性能的影响也不如离心式那样显著。2）压缩效率较高 排气压力波动但排气量比
9、较稳定。往复式压缩机可设计成超高压、高压、中压或低压。往复式压缩机压缩气体的过程属封闭系统，其压缩效率较高，大型的绝热效率可达80%以上。至于回转式压缩机由于内漏和流动阻力损失较大，故其效率不如往复式压缩机。,优点：,3）可维修性强4）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；5）技术上较为成熟 生产使用上积累了丰富的经验；6）装置系统比较简单,缺点：,1）转速不能过高，机器大而重 受往复运动惯性力的限制，对于排气量较大的，外形尺寸及其基础都较大。2）排气不连续，气体压力有波动 严重时往往因气流脉动共振，造成管网或机件的损坏。3）结构复杂，易损件较多，维修量较大 如：气阀、弹簧
10、、十字头、活塞环、支撑环、活塞杆、活塞等。4）气体带油污 特别在化工生产上若对气体质量要求较高时，压缩后气体的净化任务繁重。5）运转时有较大的震动。,4.往复式压缩机的主要性能参数,1）吸、排气压力： 往复压缩机的吸气压力指第一级吸入管道处的气体压力；排气压力指末级排出接管处的气体压力。 压缩机铭牌上的吸、排气压力是指额定值，实际上只要机器强度、排气温度、电机功率和气阀工作许可，他们是可以在很大范围内变化的。2）排气温度： 排气温度是指压缩机末级排出气体的温度，它应在末级气缸排出管处测得。多级压缩机末级之前各级的排气温度称为该级的排气温度，在相应级的排气接管处测得。3）容积流量： 容积流量是指
11、在单位时间内经压缩机压缩后最后一级排出的气体，换算到第一级进口状态的压力和温度时的气体容积值，单位是M3/min或M3/h。 压缩机铭牌上标注的容积流量，即额定容积流量，在是指在特定的进口状态下（进口压力0.1MPa，温度20）时的容积流量。,三 往复压缩机的基本结构,往复式压缩机的结构形式虽然繁多，但其主要组成部分基本相同。一台完整的压缩机组包括两大部分： 1、主机 包括机身、中体、传动部分、气缸组件，活塞组件、气阀、密封组件以及驱动机等。 2、辅机 润滑系统、冷却系统以及气路系统、仪表控制等。,主机部分,主机部分主要部件及结构,主机部分： 压缩机主机部分是传递动力，压缩气体提高气体压力的部
12、分。它是压缩机的主要组成部分。 包括以下零部件：气缸、机身及中体、中间接筒、曲轴、活塞、连杆、活塞杆、轴承、气阀等组成。下面对各个部件进行简要介绍。,1.机身与中体整体结构,分体对接机身： 独立机身对接组成。机身对接面通过专用定位销精确定位。 对接机身使用弹性螺栓连接，通过扭矩扳手或液压紧固工具安装。,螺栓,定位销,机身的的作用： 对运动机构起支撑作用，底部兼做润滑油箱。对整台机组起到一个基础固定作用。,机身与中体整体结构,曲轴箱与中体铸成一体组成独立机身，两侧设有十字头滑道和方形窗口，避免分体结构产生的加工和装配误差，提供了机身与中体运行时可靠的保证。,呼吸器,汽缸的作用： 气缸是往复式压缩
13、机组成压缩容积的主要部分。气缸的结构型式： 根据压缩介质、压力、排气量、总体结构以及材料的不同，气缸的结构型式很多。 1.按活塞在气缸中作用方式的不同： 有单作用式、双作用式与级差式气缸； 2.按气缸的冷却方式的不同： 有风冷、水冷气缸 3.按制造材料的不同: 有铸铁、铸钢、合金钢锻制气缸。,2.气 缸 部 件,三进三出铸铁缸,一进一出铸铁缸,二进二出铸钢缸,四进四出铸铁缸,气缸的结构型式,一进一出锻件缸,气缸的组成,气缸部件由缸体、缸座、缸盖、缸套等零件组成，根据所压气体压力高低不同，可以采用铸铁缸和锻件缸。,3.活 塞 部 件,活塞部件的作用： 活塞部件是活塞、活塞杆及活塞环的总称。活塞组
14、在连杆带动下，在汽缸内作往复直线运动，从而与汽缸及缸盖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。 活塞部件的组成： 由活塞体、活塞杆、活塞螺母、活塞环、支承环等零件组成。,活 塞 活塞的结构型式很多，常用的有以下几种： 筒形活塞 盘形活塞 级差式活塞 组合活塞 柱塞等,组合活塞,2022/12/26,31,活塞杆,活塞杆将活塞与十字头连接起来，传递作用在活塞上的力，带动活塞运动。活塞与活塞杆的连接通常采用圆柱凸肩和锥面连接两种方法。 活塞杆在压缩机零件中属于易损件，对其要求是很高的。,活塞环,活塞环的作用： 是密封气缸与活塞之间的间隙，防止气体从压缩容积的一侧 漏向另一侧。对
15、活塞环的基本要求是密封可靠和耐磨损。活塞环的材质有铸铁、合金、聚四氟乙烯等。,活塞环上有开口，在自由状态下，其直径大于气缸的直径，因此活塞环装入气缸时，由于材料本身的弹性，产生一个对气缸壁的预压力。活塞环装在活塞环槽中，与槽壁间应留有间隙。压缩机工作时，活塞环在其前压力（P1）和后压力（P2）的压力差作用下，被推向压力较低（P2）的一方，即密封了气体沿环槽端面的泄露。作用在活塞环内圆上的压力，约等于环前的压力（P1），此压力大于作用在活塞环外圆上的平均压力，于是形成压力差，将环压向气缸镜面，阻止了气体沿气缸壁面的泄露,活塞环的密封原理,气体从高压侧第一道环逐级漏到最后一道环时，每一道环所承受的
16、压力差相差较大。第一道活塞环承受着主要的压力差，并随着转速的提高，压力差也增高。第二道承受的压力差就不大，以后各环逐级减少。因此环数过多是没有必要的，反而会增加气缸磨损，增大摩擦功。,4.填料函,填料函组件作用： 其主要作用是为了防止气缸内被压缩的气体从活塞杆方向泄漏至缸外。是活塞压缩机的主要易损件之一，对其基本要求是密封性能良好并耐用。,它是由多组密封填料组成的密封组合件，它的密封功能是借助气缸内外压差力使用填料产生自紧以及自身的结构特点得到。一般使用阻流环、径向环、切向环共同密封。同时必须保证良好的润滑与冷却，特别是活塞杆直径（ 100mm），更应注意良好的润滑与冷却。,填料函的结构及密封
17、原理,为了改善填料、活塞杆的工作条件，提高使用寿命，填料需进行良好的冷却，以带走密封圈和活塞杆的摩擦以及气体压缩散发出的热量。常用的冷却方法是在填料盒上开设水道，冷却水在其中环形流动（如下图），这样能保证周向温度分布比较均匀，冷却水处于湍流状态，利于冷却。,5.气 阀,气阀是压缩机中的重要部件，并且是易损件。压缩机气阀是自动阀，其启闭由阀片两边的压力差与弹簧力实现。分为进气阀和排气阀两种。它由四部分组成：阀座、阀盖、阀片、弹簧等组成。,6.曲 轴 部 件,曲轴的作用： 曲轴是压缩机中重要的运动件之一，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。由于承
18、受较大的交 变载荷和摩擦磨损，所以工作条件恶劣。,7.连杆,连杆是连接曲轴与十字头的部件，它将曲轴的旋转运动转换成活塞的往复运动，并将外界输入的功率传给活塞组件。,连杆部件组成： 连杆由连杆体和大头瓦盖组成，通过二个弹性螺栓连成一体。连杆体钻有油孔通道，与连杆大头瓦盖、大头瓦和小头衬套瓦背环槽组成供油通道向十字头销和曲柄销注油。,连杆,大头瓦,小头衬套,大头瓦 ： 剖分式结构，瓦面浇注巴士合金，两端翻边用于轴向定位，径向通过大头孔内孔表面圆柱销于轴瓦定位，防止轴瓦转动。小头衬套： 连杆小头衬套为整体式，材料为锡青铜。,大小头瓦,8.十字头,十字头是连接活塞杆与连杆的部件。它在中体导轨中往复运动
19、，并将连杆的动力传给活塞部件。,十字头部件组成： 由十字头体、十字头销、十字头滑履和液压紧固装置组成。十字头体为双侧圆筒结构，滑履用螺钉连接在十字头体上。 十字头滑履为可更换结 构,承压表面浇注轴承合金, 设油槽和油路。十字头销分 为圆柱形和锥形销，钻有轴 和径向油孔。,十字头液压连接装置: 液压联接紧固装置是用于活塞杆与十字头体的连接，主要由联接装置和紧固装置两部分组成。,连接示意图,紧固装置 压力体,接筒部件：内部装有刮油环部件、填料部件和中间填料部件，接筒两侧设有足够大的窗口用于填料的拆装维护。接筒设有填料进、出水口、注油口、充氮口、漏气回收口、中间填料充氮口、填料测温引线口、活塞杆下沉
20、测量引线口、接筒放空口和接筒放液口等来满足不同的工艺需要。,9.接筒部件,填料部件,刮油环部件,接筒部件,活塞杆上装有刮油环，使润滑油与气缸部分完全隔离，被刮油环刮下的润换油由回油孔流回曲轴箱。,10.刮油环部件,往复机产品结构特点,通过机身对接组合成2D,4M,6M和8M等大型机组，满足各种流程需要,往复机结构特点,辅机部分,润滑系统,压缩机润滑的目的：在相对摩擦表面之间形成的油膜来减少它们之间的磨损和功能消耗，同时还起到冷却运动件摩擦表面并带走磨屑的作用。因此，不仅要求润滑油具有一定的性能，而且还要求有足够的油量和压力。 运动机构的润滑普遍采用强制润滑，但在微型压缩机和一些小型压缩机中的运
21、动机构则采用飞溅式润滑。,润滑油的油路,往复式压缩机根据其润滑方式的不同润滑油的润滑路线也不相同，但需要润滑的部位确是相同的。往复式压缩机需要润滑的部位： 1.十字头与十字头滑道之间 2.小头衬套与十字头销之间 3.大头瓦与曲轴的曲柄销之间 4.曲轴与轴承之间润滑油箱 油泵 曲轴 大头瓦 连杆 小头瓦 十字头 回到油箱,冷却水系统,冷却水系统的作用： 带走压缩机在运行过程中产生的热量，保证压缩机安全稳定运行。需要冷却的部位： 气缸、汽缸盖、气缸座、填料函、润滑油等。冷却系统与设备连接形式： 并联、串联优缺点,四、往复压缩机的操作（以C501C为例）,（一）开车前准备： 1.开循环水进出口，检查
22、各个冷却点是否畅通。冷却水保持水压。（0.10.4MPa） 2.检查机身油池中的润滑油位在规定的范围内。（润滑油型号L-AN46号机械油）3.必须打开氮气密封，并检查氮气密封压力在（0.10.15MPa）4.关压缩机进出口阀门，全开回路阀，关各点放空，排污阀，保证压缩机进出口压力0.1MPa左右，保证压缩机低负荷启动。5.盘车2圈以上，观察有无撞击振动或其他异声。,（二）开车步骤：1.启动电机，检查设备有无异声，油压、冷却水温度是否正常。2.逐渐缓慢开大进口阀门。3.缓慢升压，先逐步关小一级回路阀门，然后缓慢调节二级回路，出口阀全开。,（三）停车步骤： 1.逐渐打开副线阀，使压缩机无负荷运转2
23、030min。 2.放出气液分离缸内的液体。 3.断开电源，使机器停止运转。 4.关闭冷却水阀门。冬季冷却水阀门必须常开，保证冷却水循环防冻。5.关闭进出口阀门。,（四）紧急停车,当出现如下情况之一时，压缩机应按紧急停车处理： 外界因素：（1）电源突然中断。（2）循环冷却水突然中断。（3）仪表风突然中断。（4）转化或合成工序要求紧急停车时。（5）压缩机联锁停车或装置联锁停车时。,内在因素：（1）润滑油进油总管压力低于下限，而且联锁不动作。（2）有严重异常声响，如撞缸声且振动，电流明显波动时。（3）气体管路严重外漏时。（4）排气温度超过高报警值，处理无效时。（5）压缩机轴承温度达75，有抱轴危险
24、，而且联锁不动作。（6）主电机轴承温度达75，有抱轴危险，而且联锁不动作。（7）电机定子温度超过上限时。（8）电缆头发热冒烟时。,（五）正常切换注意事项,当正在运行中的压缩机出现故障需停车，而生产不能中断时，需及时进行压缩机的切换操作。切换注意事项：1、压缩机的切换操作要平稳，以流量波动不大为原则。2、备用机不具备启动条件决不启动。3、在用机停止运转后，进行盘车。4、压缩机的切换操作，各操作人员要加强联系，相互配合。,五、压缩机的日常(正常)维护,1、定时巡检、挂牌，并做好正常运转记录。2、定时检查压缩机和电机轴承温度，应符合正常操作温度。3、定时检查润滑情况，保证润滑良好(包括油位、油温、油
25、压等)定期取样分析润滑油是否变质。4、定时检查冷却水进、出口温度、压力应符合正常操作范围。,5、定时检查压缩机进、排气温度、压力应符合正常操作范围。 6、定时检查并打开压缩机进出口缓冲罐、冷却器和液气分离器排放阀排液。7、定时检查各密封部分是否泄漏。8、定时检查各运行部件有无异常声音，紧固件有无松动。9、定时监测机组振动情况。10、定期进行备用机盘车，检查备用机处于随时可起动状态。,六、往复式压缩机的点检,1.设备点检的定义 为了维持生产设备的原有性能，通过人的五感（视、听、嗅、味、触）或简单的工具、仪器，按照预先设定的周期和方法，对设备上的规定部位（点）进行有无异常预防性周密检查过程，以使设
26、备的隐患和缺陷能够得到早期的发现，早期预防，早期处理，这样的设备检查称为点检。,定点设定检查的部位、项目和内容；定法定点检检查方法，是采用五感，还是工具、仪器；定标制订维修标准；定期设定检查的周期；定人确定点检项目由谁实施。,2.设备点检工作的“五定”内容,3.点检的分工,操作点检由岗位操作工承担。专业点检由专业点检、维修人员承担。专职点检由设备员承担。,4.操作工日常点检工作的主要内容,（1）设备点检依靠五感（视、听、嗅、味、触）进行检查；（2）小修理小零件的修理和更换；（3）紧固、调整弹簧、皮带、螺栓、制动器及限位器等的紧固和调整；（4）清扫隧道、地沟、工作台及各设备的非解体清扫；（5）给油脂给油装置的补油和给油部位的加油；（6）排水集汽包、储气罐等排水；（7）使用记录点检内容及检查结果作记录。,往复式压缩机点检标准,七 、往复压缩机常见的故障及处理方法,六 、往复压缩机常见的故障及处理方法,六 往复压缩机常见的故障及处理方法,六 往复压缩机常见的故障及处理方法,六 往复压缩机常见的故障及处理方法,六 往复压缩机常见的故障及处理方法,六 往复压缩机常见的故障及处理方法,谢谢支持!,
