往復(fù)式壓縮機(jī)ppt課件

第一章壓縮機(jī) 壓縮機(jī)是一種能提高氣體壓力并能連續(xù)輸送氣體的機(jī)器 它把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量 壓縮機(jī)的排氣壓力一般大于0 3MPa 當(dāng)排氣壓力小于0 3MPa時(shí) 一般稱為風(fēng)機(jī) 容積式 通過活塞 柱塞和各種形狀的轉(zhuǎn)子壓縮密閉空腔內(nèi)氣體體積來提高氣體的壓力 它又可分為往復(fù)運(yùn)動(dòng)式和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式兩類 速度式 利用高速旋轉(zhuǎn)葉片的動(dòng)力學(xué)作用給氣體提供能量 壓力能和動(dòng)能 而其中的氣體動(dòng)能再轉(zhuǎn)變成壓力能 1 1 1往復(fù)活塞式壓縮機(jī) 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)熱力性能參數(shù)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析往復(fù)活塞式壓縮機(jī)排氣量的調(diào)節(jié)石油化工用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的參數(shù)控制往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 2 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 3 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 4 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) L型壓縮機(jī) 5 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的組成 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 6 適用壓力范圍廣 從低壓至超高壓均可 工業(yè)中 排氣壓力達(dá)到350MPa 實(shí)驗(yàn)室可達(dá)到1000MPa 絕熱效率較高 大型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的絕熱效率可達(dá)到80 以上 適應(yīng)性較強(qiáng) 氣量 排氣壓力及氣體密度的改變對(duì)壓縮機(jī)的性能影響不大 通用性好 機(jī)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 易損件較多 進(jìn)氣和排氣脈動(dòng)不連續(xù) 容易引起氣流脈動(dòng)和管路振動(dòng) 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的主要特點(diǎn) 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 7 理論循環(huán)p v指示圖 示功圖 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 8 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 理論循環(huán)假設(shè)條件 氣缸內(nèi)無余隙容積 氣體全部排出氣缸 氣體通過進(jìn) 排氣閥無壓力損失 壓力無波動(dòng) 氣體壓縮過程指數(shù)不變 氣缸內(nèi)氣體無泄漏 9 理論壓縮循環(huán)的進(jìn)氣容積等于氣缸的行程容積 A 活塞面積 S 活塞行程 單作用氣缸 雙作用氣缸 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 10 理論壓縮循環(huán)所包圍的面積 為理論循環(huán)的壓縮功 也稱為理論壓縮循環(huán)的指示功 等溫過程 等熵過程 多變過程 k 等熵過程指數(shù) m 多變過程指數(shù) 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 11 V0 余隙容積 Ps 將波動(dòng)的實(shí)際進(jìn)氣壓力 根據(jù)功量相等的原則而得出的平均壓力 Pd 將波動(dòng)的實(shí)際排氣壓力 根據(jù)功量相等的原則而得出的平均壓力 P1 名義進(jìn)氣壓力 T1 名義進(jìn)氣溫度 實(shí)際循環(huán)P V指示圖 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 12 實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別 氣缸內(nèi)有余隙容積余隙容積內(nèi)殘存少量高壓氣體 這部分高壓氣體在活塞開始吸氣前有一個(gè)膨脹過程 膨脹至壓力略低于進(jìn)氣管內(nèi)進(jìn)氣壓力時(shí) 才開始進(jìn)氣過程 余隙容積包括氣缸端面與活塞端面所留間隙 進(jìn)排氣閥通道所形成的容積 活塞與氣缸在第一道活塞環(huán)之前形成的容積 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 13 實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別 進(jìn) 排氣閥產(chǎn)生阻力損失進(jìn) 排氣閥門使氣體產(chǎn)生阻力損失 從而導(dǎo)致氣缸內(nèi)實(shí)際進(jìn)氣壓力低于進(jìn)氣管內(nèi)的名義進(jìn)氣壓力 氣缸內(nèi)的實(shí)際排氣壓力高于排氣管內(nèi)的名義排氣壓力 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 14 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別 壓縮和膨脹過程指數(shù)不是定值在壓縮和膨脹過程中 氣體的溫度不斷變化 氣體和缸壁之間存在著不穩(wěn)定的熱交換過程 所以膨脹和壓縮過程的過程指數(shù)k不是定值 氣閥 填料函和活塞環(huán)等部位有泄漏 泄漏影響壓縮過程線和膨脹過程線 并影響進(jìn)氣量和排氣量 15 此外 實(shí)際氣體和理想氣體的差別也會(huì)影響壓縮機(jī)的工作循環(huán) 理想氣體狀態(tài)方程 實(shí)際氣體狀態(tài)方程 理想氣體過程方程 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) k 等熵過程指數(shù) 16 實(shí)際氣體過程方程 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 實(shí)際氣體的容積 kT 溫度等熵指數(shù) kv 容積等熵指數(shù) 17 當(dāng)要求氣體的壓力比較高時(shí) 就要采用多級(jí)壓縮 因?yàn)閱渭?jí)壓力比過高 會(huì)造成氣體的排氣溫度過高 壓縮機(jī)的功耗增加 壓縮機(jī)笨重 多級(jí)壓縮就是將氣體的壓縮過程分成幾級(jí)來進(jìn)行 級(jí)與級(jí)之間設(shè)置冷卻器和油水分離器等 每一級(jí)的工作循環(huán)過程與單級(jí)壓縮過程相同 多級(jí)壓縮過程 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 18 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 多級(jí)壓縮P V圖多級(jí)壓縮T s圖 等溫過程多變過程絕熱過程 19 采用多級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn) 降低排氣溫度 節(jié)省功率消耗 提高容積系數(shù) 降低活塞力 級(jí)數(shù)過多的缺點(diǎn) 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性增加 消耗于氣閥 管路 設(shè)備中的阻力損失增加 制造和運(yùn)行成本增大 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 20 選擇級(jí)數(shù)Z的一般原則 節(jié)省功率 機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 質(zhì)量輕 成本低 操作維修方便 滿足工藝流程上的特殊要求 大中型壓縮機(jī) 以省功和運(yùn)轉(zhuǎn)可靠為第一要求 一般級(jí)壓力比取在2 4之間 小型壓縮機(jī) 經(jīng)常是間歇使用 主要考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 質(zhì)量輕 成本低 而功耗卻處于次要地位 所以可適當(dāng)提高級(jí)壓力比以減少級(jí)數(shù) 對(duì)于易燃易爆等特殊氣體 級(jí)數(shù)選擇主要受排氣溫度的限制 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 21 各級(jí)壓力比的分配以壓縮機(jī)的總功耗最小為原則 此時(shí) 各級(jí)壓力比相等 為總壓力比開Z次方 多級(jí)壓力比在實(shí)際分配時(shí)往往會(huì)做調(diào)整 如第一級(jí)常取較小的壓力比以增大第一級(jí)的容積系數(shù)即增加進(jìn)氣量 另外還要考慮活塞力的平衡 滿足工藝條件 如工藝壓力作為級(jí)間壓力 等 當(dāng)各級(jí)壓力比不相等時(shí) 會(huì)使總指示功有所增加 但各級(jí)壓力比的乘積仍等于總壓力比 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 22 思考題 壓縮機(jī)按工作原理分為哪兩類 往復(fù)活塞壓縮機(jī)的組成部分及作用 往復(fù)活塞壓縮機(jī)的工作循環(huán)過程 往復(fù)活塞壓縮機(jī)的三種熱力過程 往復(fù)活塞壓縮機(jī)的主要特點(diǎn) 畫出往復(fù)活塞式壓縮機(jī)理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)P V指示圖 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)理論循環(huán)與實(shí)際工作循環(huán)的區(qū)別 何為壓力比 多級(jí)壓縮機(jī)壓力比的分配原則 在什么情況下須采用多級(jí)壓縮 多級(jí)壓縮的優(yōu)缺點(diǎn) 一單級(jí)活塞壓縮機(jī) 進(jìn)氣壓力為0 5MPa 表壓 排氣壓力為1 7MPa 表壓 壓力比為多少 23 1 進(jìn)氣量2 排氣量3 排氣溫度4 排氣壓力5 循環(huán)功 功率及效率 二 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的熱力性能參數(shù) 24 壓縮機(jī)的進(jìn)氣量Vs是在實(shí)際循環(huán)下壓縮機(jī)單位時(shí)間的進(jìn)氣量 用名義進(jìn)氣狀態(tài)下的進(jìn)氣量Vh表示 對(duì)應(yīng)于名義進(jìn)氣壓力P1 名義進(jìn)氣溫度T1 容積系數(shù) 壓力系數(shù) 溫度系數(shù)n 壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速 1 進(jìn)氣量 25 表征氣缸行程有效利用程度的系數(shù) 反映了由于氣缸的余隙容積的存在 使氣缸行程容積被膨脹氣體所占有 從而導(dǎo)致了吸氣量減少的程度 相對(duì)余隙容積 其大小主要取決于氣閥在氣缸上的布置方式以及壓縮的級(jí)次等 低壓級(jí)0 07 0 12 中壓級(jí)0 09 0 14 高壓級(jí)0 11 0 16 單級(jí)壓力比過大 會(huì)使降低 容積系數(shù) 26 反映了由于進(jìn)氣閥阻力的存在致使實(shí)際進(jìn)氣壓力小于名義進(jìn)氣壓力 從而造成進(jìn)氣量減少的程度 低壓級(jí) 0 95 0 98高壓級(jí) 0 98 1 0 壓力系數(shù) 進(jìn)氣閥阻力 27 表示進(jìn)氣過程中氣體從缸壁等部件吸收熱量造成體積膨脹 從而造成進(jìn)氣量減少的程度 溫度系數(shù)與氣缸的冷卻狀況和級(jí)的壓力比大小有關(guān) 溫度系數(shù) 28 壓縮機(jī)的排氣量用名義進(jìn)氣狀態(tài)下的氣量表示 排氣量等于第一級(jí)的進(jìn)氣量減去所有各級(jí)的外泄漏氣量 供氣量 一般為壓縮機(jī)排氣量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量 2 排氣量 29 單級(jí)壓縮機(jī)的排氣量 氣缸的相對(duì)泄漏量 30 氣缸的相對(duì)泄漏量 它是氣缸中各泄漏點(diǎn)的相對(duì)泄漏量的總和 氣閥不嚴(yán)密或延遲關(guān)閉的泄漏 0 01 0 04單作用氣缸中活塞環(huán)的泄漏 0 01 0 05雙作用氣缸中活塞環(huán)的泄漏 0 003 0 015填料函的泄漏 0 0005 0 001 j 等效級(jí)次 泄漏點(diǎn) 31 多級(jí)壓縮機(jī)的排氣量排氣量仍然用第1級(jí)氣缸的尺寸參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)表示 多級(jí)壓縮機(jī)第k級(jí)氣缸的行程容積與排氣量的關(guān)系 32 稱為第k級(jí)的抽加氣系數(shù) 它表示k級(jí)之前的抽加氣對(duì)k級(jí)進(jìn)氣量的影響 抽氣 加氣 33 稱為第k級(jí)的凝析系數(shù) 它表示k級(jí)之前氣體的凝析量對(duì)k級(jí)進(jìn)氣量的影響 有凝析 34 壓縮機(jī)的排氣量由第1級(jí)氣缸的尺寸和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)決定的 不論是單級(jí)壓縮還是多極壓縮 每臺(tái)壓縮機(jī)只有一個(gè)排氣量 排氣量用進(jìn)氣狀態(tài)所表示的 而工藝上要求的供氣量往往是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干氣容積量 兩者之間要注意換算 35 排氣溫度一般按絕熱過程考慮 排氣溫度和進(jìn)氣溫度之間的關(guān)系 最高排氣溫度的限制 低于氣體的聚合或分解溫度 低于氣體的自燃 自爆溫度 低于潤滑油的閃點(diǎn)30 50 低于自潤滑材料的流變溫度 一般情況下排氣溫度控制在160 180 以下 3 排氣溫度 36 壓縮機(jī)的實(shí)際排氣壓力由排氣系統(tǒng)壓力 也稱背壓 決定 只有壓縮機(jī)的排氣量和系統(tǒng)的用氣量之間達(dá)到供求到平衡時(shí) 才能保證壓縮機(jī)的排氣壓力穩(wěn)定 4 排氣壓力 37 指示功 壓縮機(jī)用于壓縮氣體所消耗的功 摩擦功 壓縮機(jī)用于克服機(jī)械摩擦所消耗的功 軸功 指示功 摩擦功 即主軸需要的總功 功率 單位時(shí)間所消耗的功 比功 單位排氣量所消耗的軸功 5 循環(huán)指示功 功率及效率 38 用簡(jiǎn)化的等功當(dāng)量指示圖計(jì)算實(shí)際循環(huán)功 用平均的進(jìn) 排氣壓力代替實(shí)際波動(dòng)的進(jìn) 排氣壓力 用等熵指數(shù)k代替過程指數(shù)m 5 循環(huán)指示功 功率及效率 39 單級(jí)壓縮機(jī)實(shí)際循環(huán)指示功 單級(jí)壓縮機(jī)實(shí)際循環(huán)指示功率 5 循環(huán)指示功 功率及效率 40 壓縮機(jī)的軸功率 m 壓縮機(jī)的機(jī)械效率 對(duì)于帶十字頭的大中型壓縮機(jī) m 0 90 0 95 小型不帶十字頭的壓縮機(jī) m 0 85 0 92 高壓循環(huán)壓縮機(jī) m 0 80 0 85 無油潤滑壓縮機(jī)的效率更低 壓縮機(jī)效率是衡量機(jī)器工作完善性的重要指標(biāo) 5 循環(huán)指示功 功率及效率 41 一般多用等熵效率來衡量壓縮機(jī)效率的高低 往復(fù)式壓縮機(jī)的效率 5 循環(huán)指示功 功率及效率 42 思考題 何為壓縮機(jī)的排氣量 最高排氣溫度有哪幾點(diǎn)限制 壓縮機(jī)額定排氣壓力為1 0MPa 背壓為0 8MPa 壓縮機(jī)工作時(shí)的排氣壓力 氣缸直徑 活塞行程 轉(zhuǎn)數(shù)和排氣量的關(guān)系 何為壓縮機(jī)的指示功 軸功 比功 壓縮機(jī)的循環(huán)指示功率為9kw 機(jī)械效率為0 9 壓縮機(jī)的軸功率 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)氣缸的吸 排氣閥使氣體產(chǎn)生阻力損失 從而導(dǎo)致氣缸的實(shí)際吸氣壓力 高于 低于 進(jìn)氣管內(nèi)的名義進(jìn)氣壓力 氣缸的實(shí)際排氣壓力 高于 低于 排氣管內(nèi)的名義排氣壓力 一臺(tái)二級(jí)往復(fù)活塞式壓縮機(jī) 其排氣壓力8 9MPa 表壓 進(jìn)氣壓力0 9MPa 表壓 則原則上取各級(jí)壓力比 這是按照 原則確定的 43 分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 受力情況以及對(duì)壓縮機(jī)動(dòng)力性能的影響 這是壓縮機(jī)總體結(jié)構(gòu) 各零部件的強(qiáng)度 剛度計(jì)算以及壓縮機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的力學(xué)基礎(chǔ) 重點(diǎn) 分析和解決由于回轉(zhuǎn) 往復(fù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力及慣性力矩的平衡問題 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 44 壓縮機(jī)中的作用力主要構(gòu)件及基礎(chǔ)的受力分析慣性力平衡阻力矩曲線及飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 45 壓縮機(jī)中的作用力 慣性力 質(zhì)量的求解 加速度的求解 氣體力 摩擦力 各部件本身的重力 作用相對(duì)較小 一般不作考慮 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 46 壓縮機(jī)中各運(yùn)動(dòng)零件在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中不等速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生往復(fù)慣性力 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力 慣性力的大小和方向 決定于運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量和加速度 為計(jì)算簡(jiǎn)便 把運(yùn)動(dòng)零件簡(jiǎn)化為若干個(gè)質(zhì)點(diǎn) 慣性力分別作用在各質(zhì)點(diǎn)上 慣性力 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 47 活塞組件 包括活塞 活塞桿和十字頭 做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 其質(zhì)量總和為mp 認(rèn)為其作用在十字頭中心A點(diǎn) 產(chǎn)生往復(fù)慣性力 活塞組件 往復(fù)運(yùn)動(dòng) 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 48 曲柄做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 曲柄和曲柄梢對(duì)于主軸不對(duì)稱部分的質(zhì)量mk 作用在B點(diǎn) 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力 曲柄 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 B點(diǎn) 49 連桿做往復(fù)擺動(dòng) 其質(zhì)量為 在保證總質(zhì)量和質(zhì)心不變的前提下 分解為兩部分 和 作用在A點(diǎn) 做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 作用在B點(diǎn) 做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 連桿 往復(fù)擺動(dòng) 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 50 做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的總質(zhì)量為ms 做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的總質(zhì)量為mr 慣性力 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 51 往復(fù)慣性力 IS1 一階往復(fù)慣性力 變化周期是2 IS2 二階往復(fù)慣性力 變化周期是 往復(fù)慣性力的方向始終作用于氣缸的軸線方向上 其大小隨曲柄轉(zhuǎn)角周期性的變化 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 52 旋轉(zhuǎn)慣性力 旋轉(zhuǎn)慣性力的方向始終沿曲柄旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑線外向 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 53 氣體力P等于氣缸工作容積內(nèi)氣體的瞬時(shí)壓 強(qiáng) 力與活塞面積的乘積 一列上如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的工作容積 則該列氣缸的氣體力為所有氣缸的軸側(cè)工作容積和蓋側(cè)工作容積在同一瞬時(shí)氣體力的代數(shù)和 氣體力 氣體力隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 54 摩擦力分為往復(fù)摩擦力Rs和旋轉(zhuǎn)摩擦力Rr 摩擦力 往復(fù)摩擦力所消耗的功率一般占總機(jī)械摩擦功率的60 70 旋轉(zhuǎn)摩擦力所消耗的功率占機(jī)械摩擦功率的30 40 摩擦力的方向始終與部件的運(yùn)動(dòng)方向相反 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 55 2 主要構(gòu)件及基礎(chǔ)的受力分析 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 氣體力 往復(fù)慣性力 往復(fù)摩擦力 綜合活塞力 56 十字頭滑道處的側(cè)向壓力 2 主要構(gòu)件及基礎(chǔ)的受力分析 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 57 連桿力 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 2 主要構(gòu)件及基礎(chǔ)的受力分析 58 主軸受力 包括連桿力Pt和離心慣性力Ir 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 2 主要構(gòu)件及基礎(chǔ)的受力分析 59 傾覆力矩 2 主要構(gòu)件及基礎(chǔ)的受力分析 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 60 壓縮機(jī)機(jī)身上所受的自由力和力矩 往復(fù)慣性力IS 旋轉(zhuǎn)慣性力Ir 旋轉(zhuǎn)摩擦力矩Mr 傾覆力矩MN 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 2 主要構(gòu)件及基礎(chǔ)的受力分析 61 壓縮機(jī)基礎(chǔ)所受到的力和力矩 壓縮機(jī)的重力 驅(qū)動(dòng)機(jī)的重力 機(jī)身傳給基礎(chǔ)的力和力矩 驅(qū)動(dòng)機(jī)傳給基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)力和力矩 2 主要構(gòu)件及基礎(chǔ)的受力分析 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 62 主要構(gòu)件及基礎(chǔ)的受力分析小結(jié) 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 綜合活塞力十字頭滑道處的側(cè)向壓力連桿力主軸受力傾覆力矩壓縮機(jī)機(jī)身上所受的自由力和力矩壓縮機(jī)基礎(chǔ)所受到的力和力矩 63 3 慣性力平衡 主要目的是解決和減輕壓縮機(jī)與基礎(chǔ)的振動(dòng)問題 旋轉(zhuǎn)慣性力可以通過在曲柄反方向上加裝平衡質(zhì)量m0來平衡 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 64 單列往復(fù)壓縮機(jī)的往復(fù)慣性力不能用平衡重的方法平衡 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 3 慣性力平衡 65 多列往復(fù)壓縮機(jī) 可以通過合理布置壓縮機(jī)的整體結(jié)構(gòu) 使往復(fù)慣性力和力矩得到全部或部分平衡 兩種平衡方法 合理地配置各列曲拐間的錯(cuò)角 3 慣性力平衡 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 66 在同一曲拐上配置幾列氣缸 合理配置各列氣缸中心線間的夾角 使合成往復(fù)慣性力為一個(gè)大小不變的徑向力 然后用加裝平衡質(zhì)量的方法解決 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 3 慣性力平衡 67 例 L型角度式往復(fù)壓縮機(jī) 第一列 階往復(fù)慣性力 第二列 階往復(fù)慣性力 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 3 慣性力平衡 68 總的往復(fù)慣性力 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 3 慣性力平衡 69 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 3 慣性力平衡 70 L型壓縮機(jī)的一階往復(fù)慣性力的大小不變 方向與壓縮機(jī)的曲柄轉(zhuǎn)角相同 可以通過在曲柄反方向上加裝平衡質(zhì)量的方法來平衡 二階往復(fù)慣性力的大小隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化 但其方向恒定 所以L型壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn) L型壓縮機(jī)是常用的中型壓縮機(jī) 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 3 慣性力平衡 71 總阻力矩曲線是各列阻力矩曲線以及摩擦阻力矩曲線的迭加 4 阻力矩曲線和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 72 選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩Md 平均阻力矩Mm 總阻力矩 Mk 曲線是曲柄轉(zhuǎn)角 的周期性函數(shù) 4 阻力矩曲線和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 73 壓縮機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中角速度不斷變化 一般用旋轉(zhuǎn)不均勻度來表示 旋轉(zhuǎn)不均勻程度直接影響壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能 并影響電機(jī)供電網(wǎng)的穩(wěn)定性 旋轉(zhuǎn)不均勻度有限定范圍 4 阻力矩曲線和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 74 旋轉(zhuǎn)不均勻度限定范圍 4 阻力矩曲線和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 75 為了使用壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速均勻 減小電機(jī)供電網(wǎng)電流電壓的波動(dòng)幅度 在壓縮機(jī)曲軸 電機(jī)轉(zhuǎn)子或電動(dòng)皮帶輪等轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不足時(shí) 要加設(shè)飛輪來增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 4 阻力矩曲線和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 76 飛輪矩是飛輪的質(zhì)量和直徑平方的乘積 4 阻力矩曲線和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 77 飛輪 4 阻力矩曲線和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 78 思考題往復(fù)活塞壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 主要產(chǎn)生哪幾種作用力 往復(fù)慣性力如何產(chǎn)生的 是否能夠平衡 有什么減少或平衡的方法 旋轉(zhuǎn)慣性力如何產(chǎn)生 是否能夠平衡 有什么平衡的方法 一階往復(fù)慣性力的變化周期是 二階往復(fù)慣性力的變化周期是 氣體力隨曲柄 的變化而變化 綜合活塞力由 和 組成 壓縮機(jī)機(jī)身上所受的自由力和力矩 壓縮機(jī)基礎(chǔ)所受到的力和力矩 往復(fù)活塞壓縮機(jī)加設(shè)飛輪的作用 是否能平衡慣性力 如何計(jì)算旋轉(zhuǎn)不均勻度 79 壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行的工況稱為額定工況 此時(shí) 各級(jí)熱力參數(shù)保持預(yù)想的協(xié)調(diào)關(guān)系 操作穩(wěn)定 生產(chǎn)單位用氣量常會(huì)變化 如果供過于求 排氣系統(tǒng)壓力就會(huì)上升 選擇調(diào)節(jié)方法和調(diào)節(jié)裝置的原則 符合氣量調(diào)節(jié)范圍能量損失小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作方便 四 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)排氣量的調(diào)節(jié) 80 旁路調(diào)節(jié) 將壓縮機(jī)進(jìn)氣管與排氣管用旁路連接起來 使排出的氣體經(jīng)旁路流回進(jìn)氣管 一般在大型壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)采用 進(jìn)氣管節(jié)流調(diào)節(jié) 在壓縮機(jī)進(jìn)氣管上設(shè)置減荷閥 用調(diào)節(jié)減荷閥的開度來控制進(jìn)氣量 這種調(diào)節(jié)方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 經(jīng)濟(jì)性較好 主要用于中 小型壓縮機(jī)的氣量的間歇調(diào)整 81 頂開進(jìn)氣閥調(diào)節(jié) 頂開進(jìn)氣閥 增加氣缸的外泄漏量 分為完全頂開進(jìn)氣閥和部分頂開進(jìn)氣閥兩種調(diào)節(jié)方法 調(diào)節(jié)方便 功耗較小 但閥片頻繁受沖擊 氣閥壽命下降 補(bǔ)充余隙調(diào)節(jié) 通過增加氣缸的余隙容積從而減小容積系數(shù)的方法來調(diào)節(jié)進(jìn)氣量 余隙容積可分為固定容積式和可變?nèi)莘e式 此調(diào)節(jié)方法基本不增加功耗 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 是大型壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)經(jīng)常采用的方法 82 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速 可以減少排氣量 功率也按比例降低 此方法經(jīng)濟(jì)方便 關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào) 調(diào)節(jié)方法小節(jié) 進(jìn)氣管節(jié)流調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)頂開進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)補(bǔ)充余隙調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 四 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)排氣量的調(diào)節(jié) 83 石油化工用壓縮機(jī)與空壓機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)相似 但由于所壓縮氣體的物性參數(shù)和熱力學(xué)參數(shù)與空氣不同 所以設(shè)計(jì) 操作 維護(hù) 試車以及故障處理都有不同要求 五 石油化工用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的參數(shù)控制 84 物性參數(shù)和熱力學(xué)參數(shù)的控制 等熵指數(shù)下降 用空氣試車時(shí) 注意功率超載和排氣溫度過高 氣體密度降低 用空氣試車時(shí)注意超載 石油化工氣體在高壓時(shí)需按實(shí)際氣體考慮 導(dǎo)熱系數(shù)高的氣體排氣量較小 五 石油化工用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的參數(shù)控制 85 氣體毒性 易燃性和易爆性的控制 嚴(yán)格防止壓縮機(jī)氣體外泄或機(jī)外氣體漏入氣缸 壓縮機(jī)應(yīng)有防靜電措施 嚴(yán)格控制壓縮機(jī)各級(jí)的排氣溫度 驅(qū)動(dòng)機(jī)及有關(guān)電器應(yīng)選用相應(yīng)等級(jí)的防爆或隔爆設(shè)備 五 石油化工用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的參數(shù)控制 86 介質(zhì)的腐蝕與控制 與腐蝕性氣體接觸的壓縮機(jī)零部件材料應(yīng)選用耐腐蝕材料 二氧化碳?jí)嚎s機(jī)在長(zhǎng)期停車時(shí) 應(yīng)用空氣置換 防止碳酸腐蝕 氣體在壓縮過程分解 聚合和積碳的控制 嚴(yán)格控制排氣溫度 五 石油化工用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的參數(shù)控制 87 氣體發(fā)生凝析的控制 臨界溫度高 臨界壓力低的氣體在壓縮機(jī)和中間冷卻器中很容易出現(xiàn)凝液 氣缸的余隙通常要比空氣壓縮機(jī)取得大 排氣閥布置在氣缸下方 使得凝液得以被排出氣流帶走 壓縮機(jī)的中間冷卻器應(yīng)有一定的留存凝液空間 并定期排放 合理控制壓縮機(jī)氣缸的冷卻 夾套中冷卻水溫要適度 五 石油化工用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的參數(shù)控制 88 超高壓壓縮機(jī)的參數(shù)控制 在超高壓的條件下 某些氣體已接近不可壓縮的液態(tài) 膨脹過程不很明顯 氣缸的余隙容積可適當(dāng)取大 由于壓縮性很小 溫升也較小 級(jí)數(shù)可相對(duì)減小 對(duì)吸氣溫度要有限制 其對(duì)壓力比和活塞力影響很大 高壓氣體的流動(dòng)相較差 為減少阻力損失 壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速不宜過高 五 石油化工用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的參數(shù)控制 89 1 典型的結(jié)構(gòu)型式 按汽缸軸線布置的相互關(guān)系 立式壓縮機(jī) 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 90 立式壓縮機(jī) 91 氣缸軸線成直立布置 活塞重量不作用在氣缸鏡面上 磨損較小且比較均勻 往復(fù)慣性力垂直作用于基礎(chǔ) 基礎(chǔ)受力條件好 機(jī)身主要承受拉壓載荷 基礎(chǔ)可做的較小 輕便 潤滑油氣缸摩擦面均勻分布 潤滑較好 結(jié)構(gòu)緊湊 占地面積小 整個(gè)機(jī)器空間高度較高 曲軸箱及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位于機(jī)器下部 列與列的間距較小 氣閥與管道布置比較擁擠 不利于維修 立式壓縮機(jī) 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 92 臥式壓縮機(jī) A 一般臥式壓縮機(jī) 氣缸均在曲軸一側(cè) 慣性力平衡較差 轉(zhuǎn)速相對(duì)較低 100 300r min 只在小型高壓場(chǎng)合使用 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 93 B 對(duì)稱平衡型 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 對(duì)稱平衡型 六列 相對(duì)列的曲柄錯(cuò)角180 往復(fù)慣性力可以完全平衡 往復(fù)慣性力矩很小 轉(zhuǎn)速可達(dá)250 1000r min 缺點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)部件及填料數(shù)量較多 氣體泄漏部位多 機(jī)身和曲柄箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜 阻力矩曲線不均勻 94 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 對(duì)稱平衡型 六列 示意圖 95 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 96 C 對(duì)置式壓縮機(jī) 各列氣缸軸線同心的布置在曲柄兩側(cè) 但兩列往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量并非對(duì)動(dòng) 往復(fù)慣性力不能完全平衡 但氣體力可以得到較好的平衡 而且阻力矩曲線比較均勻 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 97 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 對(duì)置式壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖 98 角度式壓縮機(jī) L型 V型 W型等 特點(diǎn)介于立式壓縮機(jī)和臥式壓縮機(jī)之間 曲軸結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 結(jié)構(gòu)比較緊湊 慣性力平衡情況較好 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 99 V型壓縮機(jī) 100 W型壓縮機(jī) 101 主要零部件 氣缸組件 按氣缸的容積利用方式可分為單作用 雙作用和級(jí)差式 按氣缸的冷卻方式可為水冷式和風(fēng)冷式 單作用 雙作用 級(jí)差式 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 102 主要零部件 氣缸組件 氣缸工作表面 鏡面 的加工精度和裝配精度要求很高 某些壓縮機(jī)的壓縮機(jī)裝有缸套 磨損過量后可更換 缸套材料應(yīng)具有良好的耐磨性 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 103 主要零部件 氣缸組件 氣缸工作表面 鏡面 的加工精度和裝配精度要求很高 某些壓縮機(jī)的壓縮機(jī)裝有缸套 磨損過量后可更換 缸套材料應(yīng)具有良好的耐磨性 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 104 主要零部件 活塞組件 活塞 活塞環(huán) 易損件 活塞桿 活塞分為筒形 盤形 級(jí)差式 柱塞等 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 105 主要零部件 氣閥組件 閥座 閥片 易損件 彈簧 易損件 有環(huán)狀閥 網(wǎng)狀閥 蝶形閥 條狀閥 直流閥等 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 氣閥結(jié)構(gòu)示意圖 106 氣閥開閉及時(shí) 關(guān)閉時(shí)嚴(yán)密不漏氣 氣流通過氣閥時(shí) 阻力損失小 使用壽命長(zhǎng) 形成的余隙容積小 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 互換性好 閥片材料應(yīng)強(qiáng)度高 韌性好 耐磨 耐蝕 主要零部件 對(duì)氣閥的要求 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 107 密封組件 在活塞桿穿出氣缸處的密封填料 易損件 常用的材料有金屬或金屬與硬質(zhì)填充材料 主要零部件 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 108 曲柄 連桿機(jī)構(gòu) 包括曲軸 連桿和十字頭 十字頭是把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié) 主要零部件 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 109 輔機(jī)系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng) 潤滑方式可分為飛濺潤滑和壓力潤滑 飛濺潤滑依靠連桿上的甩油桿將油甩起飛濺到各潤滑部位 氣缸內(nèi)帶油量較大 壓力潤滑多用于大 中型帶十字頭的壓縮機(jī)中 壓力潤滑系統(tǒng)的主要設(shè)備有注油器 油泵 濾油器和有冷卻器 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 110 冷卻系統(tǒng) 氣缸的冷卻方式分為風(fēng)冷式和水冷式 管路系統(tǒng) 包括進(jìn)氣管列排氣管之間的設(shè)備 管道 管件及安全裝置 氣量調(diào)節(jié)裝置 放空管路 管路系統(tǒng)應(yīng)連接可靠 阻力較小 震動(dòng)較小 便于拆裝和維護(hù) 輔機(jī)系統(tǒng) 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 111 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的選型 分類及形式 按排氣量的大小可分為 m3 min 微型60按排氣壓力可分為 MPa 低壓0 3 1 0 中壓1 10 高壓10 100 超高壓 100按氣缸的排列方式可分為 臥式 立式 角式 對(duì)動(dòng) 對(duì)置按氣缸級(jí)數(shù)可分為 單級(jí) 雙級(jí) 多級(jí)按氣缸的容積利用方式可分為 單作用 雙作用 級(jí)差 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 112 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的選型 選型依據(jù) 1 壓縮機(jī)型號(hào) P26 2 選型原則明確生產(chǎn)任務(wù)確定熱力參數(shù)考慮氣體特性技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)保證運(yùn)轉(zhuǎn)可靠 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 113 思考題 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)排氣量有哪些調(diào)節(jié)方法 壓縮有毒 易燃易爆性氣體時(shí)的注意事項(xiàng) 壓縮易凝析氣體時(shí)的注意事項(xiàng) 按汽缸軸線布置的相互關(guān)系 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)有哪些典型的結(jié)構(gòu)形式 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)按氣缸容積利用方式可分為哪三種形式 畫出簡(jiǎn)圖 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)按氣缸級(jí)數(shù)可分為哪幾種形式 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)按氣缸的冷卻方式可為 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)潤滑方式可分為哪兩種形式 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的缸套起什么作用 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的主要易損件有哪些 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的輔機(jī)系統(tǒng)有哪幾部分 114