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1、压缩机基础知识培训教材,培训大纲,1、压缩机知识2、压缩机 的分类3、活塞式压缩机4、离心式压缩机 5、螺杆式压缩机,压缩机定义与简介前言（名词与术语）：压缩机：用来压缩气体借以提高气体压力的wiki机械/wiki称为压缩机。也有把压缩机称为“压气机”和“气泵”的。提升的压力小于0.2 MPa时,称为鼓风机。提升的压力小于0.02 MPa时称为通风机。容积式压缩机：直接依靠改变气体容积来提高气体压力的压缩机，称为容积式压缩机。容积式压缩机有许多种结构型式。容积流量：容积流量在我国曾被称为排气量和输气量。压缩机中的容积流量是指在所要求的排气压力下，压缩机单位时间内排出的气体容积，折算到进口状态，

2、也即第一级进气接管处的压力（P）和温度（T）时的容积值。单位：m3/min。,压缩机基础知识-概念、术语,进气压力（suction pressure）：吸入压缩机的气体压力；在第一级工作腔进气法兰接管处测得。多级压缩机各级存在级进气压力。进气压力可以是变值（如抽真空）。排气压力（discharge pressure）：最终排出压缩机的气体压力，称压缩机的排气压力；由排气管网决定：排入管网的流量与用户耗气量达到平衡；多级压缩机各级存在级排气压力。排气压力可以是变值（如气体充瓶）。压力比（pressure ratio）：压缩机末级排气接管处压力（压缩机的名义排气压力）与第一级进气接管处压力（压缩机

3、的名义吸气压力）之比，即压缩机的（名义）压力比，也叫总压力比。各级排气压力与其吸气压力之比称为级的（名义）压力比。某级压缩终了时工作腔内的压力与该级进气终了压力之比，活塞压缩机中称为该级实际压力比，回转压缩机中称为内压力比。,压缩机基础知识-概念、术语,温度（temperature）摄氏温度，华氏温度 F，绝对温度 K进气温度（suction temperature）：压缩机第一级吸入气体的温度。在第一级吸气法兰接管处测量。多级压缩机各级的吸入气体温度称为该级的进气温度。排气温度（discharge temperature）：压缩机末级排出气体的温度。在末级排气法兰接管处测量。多级压缩机各级的

4、排出气体温度称为该级的排气温度。由于压缩气体（R22、乙烯、乙炔高温分解，氯气电化、氧化腐蚀）、润滑油（粘度降低、积炭）、密封材料（膨胀变形、氧化）要求，排气温度一般都有所限制。压缩终了温度：工作腔内气体完成压缩过程，开始排气时的温度。,压缩机基础知识-概念、术语,功率（power）发动机标定功率：风扇功率：用于驱动空冷器风扇所消耗的功率。压缩功率：实际用于压缩气体的功率。,压缩机-分类,压缩机基础知识-对比,三、往复活塞式压缩机工作原理及种类1、工作原理：应用曲柄连杆机构（曲轴、连杆、十字头）把驱动机原动力的旋转运动变为活塞在气缸内的往复运动，使气缸内的容积缩小（气体的体积缩小）从而提高气体

5、压力的。2、种类：（按工作原理分见“概况”）1）按排气量范围分为：微型压缩机 气量 1 m3/min 小型压缩机 1 气量 10 m3/min 中型压缩机 10 气量 100 m3/min 大型压缩机 气量 100 m3/min,培训教材,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。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31

6、0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1001000表压。（4）超高压压缩机：排气终了压力在1000表压以上。,3）按气缸中心线与地面相对位置分为：立式压缩机：气缸中心线与地面垂直 卧式压缩机：气缸中心线与地面平行 角度式压缩机：气缸中心线与地面形成一定角度a）立式压缩机：适用小气量 528、529、Z2.5b）卧式压缩机(三种):卧式、对称平衡式、对置式卧式压缩机：气缸在曲轴一侧适用小型压缩机 P2.5对称平衡式:气缸分别布置曲轴两侧,在两个主轴承之间相对列气缸中心线夹角180度。对置式：气缸分别布置曲轴两侧，但相邻两列曲轴错角不为180度，

7、可分为两种形式：一种是两侧气缸中心线在同一直线上。另一种是气缸中心线不在一直线。角度式：W型夹角60度、V型90度、L型90度、扇型40度。,3、活塞式压缩机特点：1）压力范围最广。活塞式压缩机从低压到超高压都适用，目前工业上使用的最高工作压力达350MPa，实验室中使用压力则最高。2）效率高。由于工作原理不同，活塞式压缩机比离心式压缩机的效率高得多。而回转式压缩机由于高速气流阻力损失和气体内泄漏等原因，效率亦较低。3）适应性强。活塞式压缩机的排气量可在较广泛的范围内进行选择。4、活塞式压缩机的主要缺点：1）外形尺寸和重量较大，需要较大的基础。2）气流有脉动和易损件较多。5、活塞式压缩机的发展

8、趋势：1）高压、高速、大容量。2）提高效率和延长使用期限。,活塞式压缩机热力学原理,气体热力学基本关系式,理想气体状态方程：实际气体用压缩性系数修正：绝热指数K 气体绝热指数基本为一个定值，标准状态下：单原子气体 k=1.661.67；双原子气体 k=1.401.41；多原子气体 k=1.101.30；标准天然气，k=1.26,活塞式压缩机热力学原理,压缩机级的理论循环,理论循环假设条件：1、被压缩气体全部排出气缸(无余隙容积)2、进排气无阻力、无气流脉动、无热交换 3、气缸无泄漏 4、气体过程指数为定值循环过程 进气 压缩 排气循环过程功级的理论进气量,等于行程容积（单、双作用有区别）,活塞

9、式压缩机热力学原理,压缩机级的实际循环,实际循环与理论循环的区别：1、存在气体膨胀过程（余隙容积的影响）2、进气过程线低于名义进气过程线（压力损失的影响）排气过程线高于名义排气过程线 3、压缩、膨胀过程指数变化（热交换的影响）循环过程 膨胀 进气 压缩 排气级的实际循环进气量 容积系数 压力系数 温度系数 实际进气量,（气阀通流面积、弹簧力、气流脉动）,（减少对进气加热）,活塞式压缩机热力学原理,压缩机主要热力性能参数,排气量 泄漏系数（各系数的选取参见设计手册）第一级缸的行程容积 压缩机转速排气压力 由背压决定，取决于压缩机向排气系统输入的气体量与从排气系统向用户输出的气体量之间的平衡关系供

10、求平衡关系。排气温度 进气温度 压缩比 过程指数,活塞式压缩机热力学原理,压缩机主要热力性能参数,实际循环指示功压缩过程指数n,膨胀过程指数m 几种典型过程：等温过程，气体被压缩过程中产生的热量全被冷却介质带走，压缩过程中温度T保持不变。n=1,压缩功率最小：绝热过程，气缸中被压缩的气体与外界无热交换，n=k,压缩功率最大；多方过程，压缩过程中与外界有热交换，功率消耗介于二者之间。,一般热力计算中压缩与膨胀的处理：压缩指数，第一级n=0.930.98k;第二级n=0.951k,更高级取n=k;膨胀指数：根据进气压力按经验公式。,活塞式压缩机热力学原理,排气量、压力、温度不正常的分析,排气量降低

11、 级间压力不正常排气温度增高,中冷恶化、吸气预热、排气阀泄漏，热气回串由于余隙缸调整，使得某级压比增高。,Pi、Ti、Vi 第i级吸入压力、温度、气量,Pi1、Ti1、Vi1 第i1级吸入压力、温度、气量,活塞式压缩机热力学原理应用,压缩机变工况调节,转速调节 排气量和轴功率随转速成比例增减，调节经济性较好，但受驱动机限制。管路调节 节流进气调节压比增加，排温升高，经济性差 进、排气自由/节流连通（小循环）使压缩机在较低的压比下工作，常用于大型、高压压缩机启动释荷时应用。余隙调节 增大余隙容积，使容积系数降低，降低排气量，功耗下降。,DPC系列压缩机结构,机组,主机机身组件、曲轴连杆、动力缸组

12、件、中体组件、压缩缸总成燃料供给及调速系统进、排气系统点火系统润滑系统冷却系统启动系统仪表控制系统橇座,离心式压缩机,四、离心式压缩机的原理 1.工作原理 离心式制冷压缩机有单级、双级和多级等多种结构型式。单级压缩机主要由吸气室、叶轮、扩压器、蜗壳等组成.对于多级压缩机，还设有弯道和回流器等部件。多级离心式制冷压缩机的中间级.级数较多的离心式制冷压缩机中可分为几段，每段包括一到几级。离心式制冷压缩机的工作原理如下：通过叶轮对气体做功，使其动能和压力能增加，气体的压力和流速得到提高。然后大部分气体动能转变为压力能，压力进一步提高。对于多级离心式制冷压缩机，则利用弯道和回流器再将气体引入下一级叶轮

13、进行压,离心式压缩机,离心式压缩机,离心式压缩机,离心式压缩机与活塞式压缩机相比较，具有下列特点：在相同功率时，其外形尺寸小、重量轻、占地面积小。无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单。磨损部件少，连续运行周期长，维修费用低，使用寿命长。易于实现多级压缩和节流，达到同一台制冷机多种蒸发温度的操作运行。能够经济地进行无级调节。对大型压缩机，若用经济性高的工业汽轮机直接带动，实现变转速调节，节能效果更好。转速较高，用电动机驱动的一般需要设置增速器。当入口压力太低时，压缩机组会发生喘振而不能正常工作。,离心式压缩机,二、离心式压缩机的分类 按气体运动方向分类1、离心式：气体在压缩机内大致

14、沿径向流动2、轴流式：气体在压缩机内大致沿轴向流动3、轴流离心组合式：有时机组在轴流的高压段配上离心式。按排气压力分1、通风机：PD0.0142MPA 表压2、鼓风机：0.0142MPA PD0.245MPA 表压3、压缩机：PD0.245MPA 表压 按剖分形式分1、水平剖分：机组外壳按水平形式剖分 MCL2、筒形：机组外壳为垂直形式剖分 BCL,离心式压缩机,三、离心式压缩机的结构 离心压缩机的的品种和型号很多，但就其最基本的组成而言，主要有定子和转子两部分组成。定子部分1、气缸：是压缩机的壳体，又称为机壳。由壳体和进排气室组成，内装有隔板、密封体、轴承等零部件。对它的主要要求是：有足够的

15、强度以承受气体的压力，法兰结合面应严密，主要由铸钢组成。,2、隔板：隔板是形成固定元件的气体通道，根据隔板在压缩机所处的位置，隔板可分为4种类型：进口隔板、中间隔板、段间隔板、排气隔板。进气隔板和气缸形成进气室，将气体导流到第一级叶轮入口，对于采用可调和欲旋的压缩机，在进气隔板上还可装上可调叶片，以改变气流的方向。中间的隔板用处有2个，一是形成扩压室，使气体流出后具有的动能减少，转变成压强的增高：二是形成弯到流向中心，流到下级叶轮入口。段间隔板的作用是指在段间对排的2MCL、2BCL型压缩机中分隔两段排气口。排气隔板除了与末级叶轮前隔板形成末级扩压式之外，还要形成排气室.,离心式压缩机,离心式

16、压缩机,3、气封：密封段与段，级与级之间的静密封。形状向梳子所以又称为梳齿密封。,a)镶嵌曲折型密封 b)整体平滑型密封 c)台阶型密封,4、轴承：离心压缩机上的轴承分径向轴承和止推轴承两种。径向轴承的作用是承受转子重量和其他附加径向力，保持转子转动中心和气缸中心一致，并且在一定转速下正常旋转。,离心式压缩机,图8 五油锲倾斜块式径向轴承,1瓦块 2.上轴承套3.螺栓4.圆柱销5.下轴承套,6定位螺钉 7.进油节流圈,离心式压缩机,止推轴承的作用是承受转子的轴向力，限制转子的轴向转动，保持转子在气缸中的轴向位置。其可分为米契尔轴承和金斯伯雷轴承。,离心式压缩机,金斯伯雷止推轴承,1.底环2.上

17、水准块,3.下水准块4.止推瓦块,离心式压缩机,转子部分1、主轴 压缩机的关键部件，他是主要起到装配叶轮、平衡盘、推力盘的作用，是转子部分的中心部位。,离心式压缩机,2、叶轮 叶轮又称工作轮，是压缩机的最主要的部件。叶轮随主轴高速旋转，对气体做功。气体在叶轮叶片的作用下，跟着叶轮作高速旋转，受旋转离心力的作用以及叶轮里的 扩压流动，在流出叶轮时，气体的压强、速度和温度都得到提高。按结构型式叶轮分为开式、半开式、闭式三种，在大多数情况下，后二种叶轮在压缩机中得到广泛的应用。,离心式压缩机,3、平衡盘 平衡盘又名卸荷盘，压缩机的平衡盘一般装载汽缸末级的后面，他的一侧受末级的气体压力，另一侧受常与机

18、器的吸气室相通，平衡盘的外圆上一般都有迷宫密封装置使盘两侧维持压差。4、推力盘 推力盘主要承受推力轴承的轴向力，它分为上下两半，由光洁度很高的不锈钢板材经线切割制造而成。其两侧分别为推力轴承的正副止推块。推力盘有的设置在压缩机的高压端有的设置在机组的压缩机的两段之间,该机组由意大利 新比隆公司生产。丙烷压缩机组有 驱动电机、增速 齿轮箱和离心压 缩机（2MCL457/1）三部分通过齿式 联轴器连接而成，机组安装在同一 公共底座上，齿 轮箱、压缩机的 润滑油由主辅油 泵供给。机组装 有在线监控系统，,离心式压缩机,离心式压缩机,离心压缩机（2MCL457/1）,如图2所示，压缩机是水平剖分壳体结

19、构，两段压缩共有7级叶轮，叶轮公称直径为450mm，型号2MCL457/1后的常数“1”表示在压缩机存在中间注入段；压缩机装有两个相反的吸入端，叶轮采用“背靠背”安装，以平衡部分轴向推力，设计安装在两段排出侧的平衡盘，也是出于这个目的；径向轴承为5块可倾瓦轴承，止推轴承为金斯伯雷型；级间密封，采用迷宫密封，两端则采用干气密封。,离心式压缩机,润滑油系统润滑油系统由油箱、主副油泵、过滤器、油冷器、油压调节装置、油加热装置及安全装置组成。油泵将安装在基座底部油箱中的油抽出，经油冷器，油滤器给3-K1及齿轮箱的推力、径向轴承等提供润滑。油泵有两台，可互为备用。设备停车后，油循环应保证工作15分钟。发

20、生意外，油泵不能正常启动时，高位油罐可提供轴承的润滑冷却作用；油冷器和油滤器能在结垢和压差过大时通过切换阀切换处理，而不影响机组运行。利用油流视镜，检查从止推和颈向轴承流出的油流是否正常。润滑油路如图5：,离心式压缩机,离心式压缩机,干气密封与传统的机械密封相类似，密封面由动环和静环组成。其中动环端面上刻有许多沟槽，他们互不相通。各个沟槽从旋转环的外径向中心延伸，但不贯通，接口槽外深内浅，在沟槽的末端形成了密封堰。当处于非运行状态时，动环与静环的密封面接触，在运行状态时，气体被吸入沟槽中压缩的同时，遇到密封堰的阻拦，气体压力升高，克服静环座弹簧力和作用在静环上的流体静压力，使动、静环密封面脱离

21、接触，产生很小的间隙3-7微米。通过这种方法使间隙持久的存在，机械密封面并不接触，流经密封面的密封气同时也起到了冷却机封的作用。,离心式压缩机,机组主要技术性能表项 目数 据项 目数 据制造厂新比隆公司一段入口温度-29.9型号 2MCL457/一段出口温度2压缩级数三 二段入口温度-8.3一段入口压力bar0.628二段出口温度40一段出口压力bar2.24三段入口温度33.2二段入口压力bar2.24三段出口温度67二段出口压力bar7.8额定轴功率kw1230三段入口压力bar7.8电机功率kw1480三段出口压力bar15.8额定转速 rpm9560 电机额定转速 rpm 1492,离

22、心式压缩机,3.1日常维护 3.1.1每小时巡回检查一次,检查设备几个系统的运行情况,通过闻、听、看、摸等手段判断设备运行是否正常以及有无泄漏现象；记录现场指示仪表的指示值并要准确、整洁记录存档备查；3.1.2监测压缩机及电机的振动情况和轴位移变化情况,并认真作好记录,发现异常情况应及时进行分析并采取相应调整措施,若危险情况不能消除,应停机处理；3.1.3检查润滑油的压力、温度、流量，检查滑油过滤器的压差等，必要时进行调整和切换过滤器，检查各传动设备联轴器等须润滑部位的润滑情况及油脂量是否正常，必要时应给予补充；3.1.4在保证安全的前提下处理设备的跑、冒、滴、漏，必要时应停机处理；3.1.5

23、检查防腐保温是否完好，发现损坏应及时修理；3.1.6检查仪表整定值是否正确，调节动作是否稳定、准确，运行操作值是否符合工艺、设计和安全方面的要求，检查各联锁开关和切换开关是否在正确位置；3.1.7检查油系统备用泵及其它备用设备状态，应能够满足快速启动的要求，检查润滑油系统各阀门应在正确的开、关位置，润滑油压、密封气压力、N2压力，各阀风压信号应稳定，且符合工艺要求，辅助油泵启动开关应在自动位置，检查油箱油位是否正常且稳定；3.1.8检查循环冷却水供应是否正常；3.1.9检查N2发生器工作是否正常；3.1.10保持设备清洁卫生。,离心式压缩机,离心式压缩机,离心式压缩机,离心式压缩机,离心式压缩

24、机,离心式压缩机,离心式压缩机,压缩机喘振：当压缩机的进口流量小到足够的时候，会在整个扩压器流道中产生严重的旋转失速，压缩机的出口压力突然下降，使管网的压力比压缩机的出口压力高，迫使气流倒回压缩机，一直到管网压力降到低于压缩机出口压力时，压缩机又向管网供气，压缩机又恢复正常工作。当管网压力又恢复到原来压力时，流量仍小于机组喘振流量，压缩机又产生旋转失速，出口压力下降，管网中的气流又倒流回压缩机。如此周而复始，一会气流输送到管网，一会又倒回到压缩机，使压缩机的的流量和出口压力周期的大副波动，引起压缩机的强烈气流波动，这种现象就叫做压缩机的喘振。一般管网容量大，喘振振幅就大，频率就低，反之，管网容

25、量小，喘振的振幅就小，频率就高。,离心式压缩机,压缩机喘振的特征：1、压缩机的工况及不稳定，压缩机的出口压力和入口流量周期性的大幅度波动，频率教低，同时平均排气压力值下降。2、喘振有强烈的周期气流声，出现气流吼叫。3、机器强烈振动。机体、轴承、管道的振幅急剧增加，由于振动剧烈、轴承润滑条件遭到破坏，损坏轴瓦。转子与定子会产生摩擦、碰撞，密封元件将严重损坏。,离心式压缩机,防止压缩机喘振的条件：1、防止进气压力低、进气温度高、和气体分子量小等。2、防止管网堵塞使管网特性改变。3、要坚持在开、停车过程中，升降速不可太快，并且先升速后升压和先降压后降速。4、开、关防喘阀时平稳缓慢。关防喘阀时要先低压

26、后高压，开防喘时要先高压后低压。如万一出现“旋转失速”和“喘振”时，首先应全部打开防喘阀，增加压缩机的流量，然后再根据具体情况进行处理。,离心式压缩机,压缩机异常振动的原因：1、压缩机转子上叶轮等零部件不均匀磨损或掉块，压缩机的不均匀穿声腐蚀，造成转子不平衡。2、固定在转子的某些零件产生松动、变形和位移，使转子重心改变。3、转子中有残余应力，在一定条件下，该残余应力使转子弯曲。4、定子部件与转子部件间隙过小，产生摩擦，转子受摩擦而局部升温而产生弯曲变形。5、联轴器故障或不平衡。6、转子对中不好7、轴承磨损、轴承座松动或压缩机的基础 松动。8、压缩机产生喘振。9、转子的转速与机组的临界转速过于接

27、近。,螺杆压缩机,双螺杆压缩机 单螺杆压缩机 两种螺杆压缩机比较,1.双螺杆压缩机基本工作原理,1.1 结构 阴螺杆(阴转子)气缸(57个齿槽)阳螺杆(阳转子)活塞(46个齿,个别3齿)1.2 工作原理 图1 双螺杆压缩机结构与工作原理示意图,2.基本要素之一齿形型线,2.1 要求 两种不同齿形的接触线 泄漏三角形形成过程 楔形封闭容积 图2,纵向密封线最短，泄漏三角面积最小，封闭容积最小,2.基本要素之一齿形型线,2.2 基本型线 圆弧型线 摆线圆弧型线 图3 圆弧型线 图4 摆线圆弧型线 纵向密封线最短 纵向密封线最长 无封闭容积 封闭容积最大 泄漏三角面积最大 无泄漏三角形,2.基本要素

28、之一齿形型线,2.3 各种修正齿形型线追求泄漏量最小 图5 X齿形型线结构 图6 Sigma齿形型线结构,2.基本要素之一齿形型线,2.3 各种修正齿形型线追求泄漏量最小 图7 日立56U齿形 图8 CKBK不对称齿形,2.基本要素之一齿形型线,2.3 各种修正齿形型线追求泄漏量最小 图9 GHH齿形型线结构,3.基本要素之二齿数,典型齿数 4：6 新发展 5：6 趋势 6：7 希望一转中有更多排量(工作容积)希望每个齿槽中工作时间缩短，使泄漏量减少 表1 几种齿形的面积利用率,4.排气孔口开设位置,图10 排气孔口开设位置对功耗的影响,5.提高精度，减少间隙,从铣销到磨销,5.喷液内冷却,对

29、空气压缩机：喷油 单级达，排温120 比功率消耗接近往复式，达5.4 kW/m3/min 喷油量满足润滑、冷却、密封的要求，不同机器、不同环境应为不同值 喷入温度 对空气压缩机：喷水内冷却 冷却省功 水的泵功,6.调节问题,进气节流或截断 滑阀，见图12 变频 图13 滑阀位置与负荷的关系,单螺杆压缩机,结构 工作原理 图14 单螺杆压缩机结构与工作原理示意图,两种螺杆压缩机比较,可靠性（a）双螺杆（b）单螺杆 图15 转子纵向与横向作用力示意图,两种螺杆压缩机比较,造价结构繁简单层壁结构机体 双层壁结构机体 单螺杆机壳 单螺杆转子与星轮 图16 双螺杆机壳 图17 单螺杆机壳与转子星轮,两种螺杆压缩机比较,经济性能耗 表2 单、双螺杆压缩机性能与结构比较表,