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1、第十三章 活塞式空压机,压缩空气在船上的用途,1.启动主柴油机、发电柴油机。,2.为气动pneumatic机械(压力水柜、汽笛)和 工具供气。,3.为气动主机遥控系统供气。,4.吹洗purge零件(滤器、阀件)。,压缩空气在船上系统原理图,13.1 活塞式空压机的工作原理,一、单级活塞式空压机理论工作循环,1.气缸无余隙容积,2.吸排气无压力损失和脉动,3.吸气过程气体与缸壁无热交换,4.无气体漏泄,5.气体是理想气体,5 点 假 设：,二、实际工作循环,1.影响实际工作循环的因素,容积系数,压铅法检查余隙,活塞-缸盖、气阀通道造成,二、实际工作循环,1.影响实际工作循环的因素,排出压力pd,
2、压力系数,吸入压力ps,二、实际工作循环,1.影响实际工作循环的因素,温度，比容，体积,温度系数,吸气预热,Pd/ps,t,二、实际工作循环,1.影响实际工作循环的因素,气阀、活塞环,气密系数,漏泄,二、实际工作循环,2.排气量和输气系数,理论排气量：,即活塞行程容积，也就是单位时间内活塞所扫过的容积。,单作用Single effect压缩机,实际排气量,补充：注意几个概念区别,单位时间内排送的相当于第1级吸气状态的空气体积。(m3/s，m3/min，m3/h),公称排气量:,额定压力时的排气量。,空压机的排气量:,理论排气量：,即活塞行程容积，也就是单位时间内活塞所扫过的容积。,实际排气量,
3、二、实际工作循环,3.功率和效率,指示功率Pi：,用于压缩气体的功率。,用示功器Indicator测量p-V图计算。,理论功率：,按理论循环计算的功率。,等温理论功率PT：,按等温理论循环计算的功率。,绝热理论功率PS：,按绝热理论循环计算的功率。,等温指示效率iT：,iT=PT/Pi,绝热指示效率iS：,iS=PS/Pi,轴功率P：,曲轴得到的功率。,机械效率m：,m=Pi/P,等温总效率T：,T=PT/P=iT m,绝热总效率S：,S=PS/P=is m,三、多级压缩和级间冷却,排压高(压力比大)时采用，设多级压缩和级间冷却,第一级工作循环 o-a-b-n-o第二级工作循环 c-e-f-m
4、-c整个工作循环 o-a-b-c-e-f-m-n-o,三、多级压缩和级间冷却,原因：,4.减轻活塞上作用力（减少压力比）,2.各级压缩比的确定 理论分析：各级耗功相等时，压缩机总耗功最小。即各级压力比应相等。,最佳压力比：各级压力比相等时总耗功最省。,压力比分配原则：主要依据省功原则。,三、多极压缩和中间冷却,中间压力的选择（2级）：,实际上后一级的压缩比选得小一些原因：,后级冷却比前级效果差，采用同样压比耗功会更大；后级余隙容积相对大，采用同样压比容积损失会更大。,13.2 活塞式空压机的结构和自动控制,一、CZ60/30活塞式压缩机的结构,CZ60/30型船用二级压缩空压机排气量：60m3
5、/h转速：750r/min一级额定排压：0.64MPa二级额定排压：3.0MPa低压级安全阀开启压力：0.7MPa（15p1额）高压级安全阀开启压力：3.3MPa（10Pd额）,一、CZ60/30活塞式压缩机的结构,要求：,1、气阀Valve,一、CZ60/30活塞式压缩机的结构,环状阀,1、气阀Valve,一、CZ60/30活塞式压缩机的结构,网状阀,1、气阀Valve,一、CZ60/30活塞式压缩机的结构,碟状阀,1、气阀Valve,对气阀的要求（和往复泵比较）：,空压机气阀要求：严、静、快、小?,关于气阀的启闭频率：,频率,转速,?,关于气阀的升程：,升程增加，阀系气流速度小，阻力小；但
6、撞击大，易变形，寿命短。所以升程设计时已定（2-4mm），不要改变。转速高和压力大的升程小。通常低压级气阀升程要大于高压级,一、CZ60/30活塞式压缩机的结构,一、CZ60/30活塞式压缩机的结构,2、安全阀,开启压力：,低压侧：15p1额,高压侧：10pd额,开启时空气泄放量等于或稍大于压缩机的排气量：,一、CZ60/30活塞式压缩机的结构,3、润滑,油杯滴油润滑气缸上部,46滴/分钟。,一、CZ60/30活塞式压缩机的结构,4、冷却,降低排气比容,增加气瓶储量,分离油水。,级间冷却,气缸冷却,滑油冷却,一、CZ60/30活塞式压缩机的结构,4、冷却,5、气液分离器,一、CZ60/30活塞
7、式压缩机的结构,二、活塞式压缩机的自动控制,二、活塞式压缩机的自动控制,自动起停,二、活塞式压缩机的自动控制,自动卸载和泄放,二、活塞式压缩机的自动控制,冷却水自动控制,二、活塞式压缩机的自动控制,自动保护,注意判断：滑油温度高，可表现为压力低，出现“低压报警”,二、活塞式压缩机的自动控制,滑油自动供给,13.3 活塞式空压机的管理,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(由低压至高压),(1)开卸载机构,(2)开泄放阀(由高压至低压),(3)按停车按钮,(4)关管路截止阀，停冷却水,一、管理要点,
8、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：水温20 C，温差1015 C，断水应停车、自然冷却，避免“炸缸”。,气压、气温：各级排气温度160 C，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,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,气阀检修,气阀煤油试漏，20滴/min,吸排气阀弹簧3次压紧自由高度残余变形0.5%,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,
9、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,3.检修保养,气阀,润滑油,冷却系统清洗,碱洗法(1%Na2CO3),酸洗法,防止着火与爆炸,运动部件间隙,运动部件间隙,3.检修保养,气阀,润滑油,冷却系统清洗,活塞环间隙,主轴承间隙,连杆轴承间隙,防止着火与爆炸,活塞缸壁间隙,气缸余隙,防止着火与爆炸,运动部件间隙,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
10、气中油分达到爆炸极限,气缸、活塞环磨损过大,气阀弹簧损坏、太弱、漏装,二、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,漏,容,堵,前1级排气量减小,级间气体外漏,二、故障分析,2.级间压力高于或低于正常值,后1级排气量减小,级间冷却不良,高压缸排气经活塞环漏入低压缸,二、故障分析,2.级间压力高于或低于正常值,问题：空压机低压级安全阀开启(级间压力高)可能是什么原因？,A.高压级吸气阀漏泄,B.高压级排气阀漏泄,C.低压级排气阀漏泄,D.级差式活塞上部活塞环漏泄,E.吸气温度高,F.通气瓶的排气压力过高,排气压力过高,二、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,二、故障分析,3.排气温度过高,问题：空压机排气温度过高可能是什么原因？,A.低压级吸气阀漏泄,B.高压级吸气阀漏泄,C.低压级排气阀漏泄,E.排气阀漏泄,F.冷却不良,G.余隙容积因轴承磨损变大,H.吸气温度高,D.高压级排气阀漏泄,曲柄连杆机构与气缸中心线不一致,二、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,
