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?往復式壓縮機工作原理12個(gè)問(wèn)題講解

    往復式壓縮機的工作原理

    1.什么是壓縮機工作過(guò)程?

    往復式壓縮機都有氣缸、活塞和氣。壓縮氣體的工作過(guò)程可分成膨脹、吸入、壓縮和排氣四個(gè)過(guò)程。

    例:?jiǎn)挝綁嚎s機的氣缸,這種壓縮機只在氣缸的一段有吸入氣和排除氣閥,活塞每往復一次只吸一次氣和排一次氣。

    (1)膨脹:當活塞向左邊移動(dòng)時(shí),缸的容積增大,壓力下降,原先殘留在氣缸中的余氣不斷膨脹。

    (2)吸入:當壓力降到稍小于進(jìn)氣管中的氣體壓力時(shí),進(jìn)氣管中的氣體便推開(kāi)吸入氣閥進(jìn)入氣缸。隨著(zhù)活塞向左移動(dòng),氣體繼續進(jìn)入缸內,直到活塞移至左邊的末端(又稱(chēng)左死點(diǎn))為止。

    (3)壓縮:當活塞調轉方向向右移動(dòng)時(shí),缸的容積逐漸縮小,這樣便開(kāi)始了壓縮氣體的過(guò)程。由于吸入氣閥有止逆作用,故缸內氣體不能倒回進(jìn)口管中,而出口管中氣體壓力又高于氣缸內部的氣體壓力,缸內的氣體也無(wú)法從排氣閥跑到缸外。出口管中的氣體因排出氣閥有止逆作用,也不能流入缸內。因此缸內的氣體數量保持一定,只因活塞繼續向右移動(dòng),縮小了缸內的容氣空間(容積),使氣體的壓力不斷升高。

    (4)排出:隨著(zhù)活塞右移,壓縮氣體的壓力升高到稍大于出口管中的氣體壓力時(shí),缸內氣體便頂開(kāi)排除氣閥的彈簧進(jìn)入出口管中,并不斷排出,直到活塞移至右邊的末端(又稱(chēng)右死點(diǎn))為止。然后,活塞右開(kāi)始向左移動(dòng),重復上述動(dòng)作?;钊诟變炔粩嗟耐鶑瓦\動(dòng),使氣缸往復循環(huán)的吸入和排出氣體?;钊拿恳淮瓮鶑统蔀橐粋€(gè)工作循環(huán),活塞每來(lái)或回一次所經(jīng)過(guò)的距離叫做沖程。

    2.什么是壓縮氣體的三種熱過(guò)程?

    氣體在壓縮過(guò)程中的能量變化與氣體狀態(tài)(即溫度、壓力、體積等)有關(guān)。在壓縮氣體時(shí)產(chǎn)生大量的熱,導致壓縮后氣體溫度升高。氣體受壓縮的程度越大,其受熱的程度也越大,溫度也就升得越高。壓縮氣體時(shí)所產(chǎn)生的熱量,除了大部分留在氣體中使氣體溫度升高外,還有一部分傳給氣缸,使氣缸溫度升高,并有少部分熱量通過(guò)缸壁散失于空氣中。

    壓縮氣體所需的壓縮功,決定于氣體狀態(tài)的改變。說(shuō)通縮點(diǎn),壓縮機耗功的大小與除去壓縮氣體所產(chǎn)生的熱量有直接關(guān)系。一般來(lái)說(shuō),壓縮氣體的過(guò)程有以下三種:

    (1)等溫壓縮過(guò)程:在壓縮過(guò)程中,把與壓縮功相當的熱量全部移除,使缸內氣體的溫度保持不變,這種壓縮成為等溫壓縮。在等溫壓縮過(guò)程中所消耗的壓縮功最小。但這一過(guò)程是一種理想過(guò)程,實(shí)際生產(chǎn)中是很難辦到的。

    (2)絕熱壓縮過(guò)程:在壓縮過(guò)程中,與外界沒(méi)有絲毫的熱交換,結果使缸內氣體的溫度升高。這種不向外界散熱也不從外界吸熱的壓縮成為絕熱壓縮。這種壓縮過(guò)程的耗功最大,也是一種理想壓縮。因為實(shí)際生產(chǎn)中,無(wú)倫何種情況要想避免熱量的散失,是很難做到的。

    (3)多變壓縮過(guò)程:在壓縮氣體過(guò)程中,既不完全等溫,也不完全絕熱的過(guò)程,成為多變壓縮過(guò)程。這種壓縮過(guò)程介于等溫過(guò)程和絕熱過(guò)程之間。實(shí)際生產(chǎn)中氣體的壓縮過(guò)程均屬于多變壓縮過(guò)程。

    3.什么是多級壓縮?

    所謂多級壓縮,即根據所需的壓力,將壓縮機的氣缸分成若干級,逐級提高壓力。并在每級壓縮之后設立中間冷卻器,冷卻每級壓縮后的高溫氣體。這樣便能降低每級的排氣溫度。

    4.為什么要多級壓縮?

    用單級壓縮機將氣體壓到很高的壓力,壓縮比(壓縮比是指壓縮機排氣和進(jìn)氣的絕對壓力之比。例:在海平面時(shí)進(jìn)氣絕對壓力為0.1MPa,排氣壓力為絕對壓力0.8MPa。則壓縮比:

    P20.8

    R=-------=---------=8

    P10.1

    多級壓縮的優(yōu)點(diǎn):

    (1)節省壓縮功;

    (2)降低排氣溫度;

    (3)提高容積系數;

    (4)對活塞壓縮機來(lái)說(shuō),降低氣體對活塞的推力。

    (5)必然增大,壓縮后的氣體溫度也會(huì )升得很高。氣體壓力升高比(壓力升高比:壓縮后氣體壓力與壓縮前氣體壓力之比成為壓力升高比,簡(jiǎn)稱(chēng)壓力比。)越大,氣體溫度升得越高。當壓力比超過(guò)一定數值,氣體壓縮后的終結溫度就會(huì )超過(guò)一般壓縮機潤滑油的閃點(diǎn)(200—240℃),潤滑油會(huì )被燒成碳渣,造成潤滑困難。另外往復式壓縮機在吸氣過(guò)程中,需帶殘留在氣缸余隙容積(所謂余隙容積系指壓縮機在排氣終了,活塞處于死點(diǎn)位置時(shí)活塞與氣缸之間的空間以及連接氣閥和氣缸間的通道空間)內的高壓氣體膨脹到壓力稍低于進(jìn)氣壓力時(shí),才開(kāi)始吸氣。高壓氣體膨脹后占去一部分氣缸容積,使氣缸吸入氣體的容積減少。顯然,如果壓力比越高,余隙內殘留的氣體壓力也越高,余氣膨脹后所占去的容積就越大,壓機的生產(chǎn)能力就顯著(zhù)降低。同時(shí),壓縮機機件的長(cháng)度、厚度和直徑都必須相應增大。不然,就不能適應其所承受的負荷。結果,不但使壓機的造價(jià)成本增高,而且還會(huì )增加機件制造上的困難。因此,為了達到較高的終壓,必須采用多級壓縮機。多級壓縮機所消耗的功比單級的大為減少,級數越多,省功越多。同時(shí),級數越多,氣體壓縮后的溫度也越低,氣缸所能吸入的其他體積也越大。但壓縮機的級數也不應太多,因為級數每增加一級,就必須多一套氣缸、氣閥、活塞桿和連桿等機件,使壓縮機的結構復雜,并且大大增加設備費用。根據我國目前情況來(lái)看,一般壓縮機每一級的壓縮比不超過(guò)3~5。

    5.什么是壓縮機的生產(chǎn)能力(排氣量)?

    單位時(shí)間內壓縮機排出的氣體,換算到最初吸入狀態(tài)下的氣體體積量,稱(chēng)為壓縮機的生產(chǎn)能力,也成為壓縮機的排氣量。其單位為立方米/小時(shí)或立方米/分。

    6.影響壓縮機生產(chǎn)能力提高的因素主要有哪幾方面?

    (1)余隙:當余隙較大時(shí),在吸氣時(shí)余隙內的高壓氣體產(chǎn)生膨脹而占去部分容積,致使吸入的氣量減少,使用壓縮機的生產(chǎn)能力降低。當然,余隙過(guò)小也不利,因為這樣氣缸中活塞容易與氣缸端蓋發(fā)生撞擊,而損壞機器。所以壓縮機的氣缸余隙一定要調整適當。

    (2)泄漏損失:壓縮機的生產(chǎn)能力與活塞環(huán)、吸入氣閥和排出氣閥以及氣缸填料的氣密程度有很大的關(guān)系?;钊h(huán)套在活塞上,其作用是密封活塞與氣缸之間的空隙,以防止被壓縮的氣體竄到活塞隊另一側。因此,安裝活塞環(huán)時(shí),應使它能自由脹縮,即能形成良好的密封,又不使活塞與氣缸的摩擦太大。如果活塞環(huán)安裝的不好或與氣缸摩擦造成磨損而不能完全密封時(shí),被壓縮的高壓氣體便有一部分不經(jīng)排出閥排出,而從活塞環(huán)不嚴之處漏到活塞的另一邊。這樣由于壓出的氣體量減少,壓縮機的生產(chǎn)能力也就隨著(zhù)降低。在實(shí)際生產(chǎn)中,由于活塞環(huán)磨損而漏氣造成產(chǎn)量降低的情況經(jīng)常發(fā)生。

    在壓縮機運轉過(guò)程中,由于氣缸填料經(jīng)常與活塞桿摩擦而發(fā)生磨損,或因安裝質(zhì)量不好,都會(huì )產(chǎn)生漏氣現象。因此,氣缸填料的漏氣在實(shí)際生產(chǎn)中也會(huì )經(jīng)常遇到。

    (3)吸入氣閥的阻力:壓縮機的吸入氣閥應在一定程度上具有抵抗氣體壓力的能力,并且只有在缸內氣體的壓力稍高于進(jìn)口管中的氣體壓力時(shí)才開(kāi)啟。如果吸入氣閥的阻力大于平常的阻力,開(kāi)啟速度就會(huì )遲緩,進(jìn)入氣缸的氣量也會(huì )減少,壓縮機的生產(chǎn)能力也會(huì )降低。

    (4)吸入氣體的溫度:壓縮機氣缸的容積隨恒定不變,但如果吸入氣體的溫度高,則吸入缸內氣體的密度就會(huì )減小單位時(shí)間吸入缸內氣體的質(zhì)量就會(huì )減少,導致壓縮機的生產(chǎn)能力降低。壓縮機在夏天的生產(chǎn)能力總比在冬天時(shí)低,就是這個(gè)原因。另外,在進(jìn)口管中的氣體溫度雖然不高,但如果氣缸的冷卻不好,進(jìn)入氣缸室的氣體溫度過(guò)高,也會(huì )使氣體的體積膨脹,密度減小,壓縮機的生產(chǎn)能力也會(huì )減小。

    7.為什么壓縮機氣缸必須留有余隙?

    (1)壓縮氣體時(shí),氣體中可能有部分水蒸氣凝結下來(lái)。因水是不可壓縮的,如果氣缸中不留余隙,則壓縮機不可避免地會(huì )遭到損壞。因此,在壓縮機氣缸中必須留有余隙。

    (2)余隙存在以及殘留在余隙容積內地氣體可以起到氣墊作用,也不會(huì )使活塞與氣缸端蓋發(fā)生撞擊而損壞。同時(shí),為了裝配和調節的需要,在氣缸端蓋與處于死點(diǎn)位置的活塞之間也必須留有一定的余隙。

    (3)壓縮機上裝有氣閥,在氣閥與氣缸之間以及閥座本身的氣道上都會(huì )有活塞趕不盡的余氣,這些余氣可以減緩氣體對出口氣閥的沖擊作用,同時(shí)也減緩了閥片對閥座及升程限制器(閥蓋)的沖擊作用。

    (4)由于金屬的熱膨脹,活塞桿、連桿在工作中,隨著(zhù)溫度升高會(huì )發(fā)生膨脹而伸長(cháng)。氣缸中留有余隙就能給壓縮機的裝配、操作和安全使用帶來(lái)很多好處,但余隙留得過(guò)大,不僅沒(méi)有好處,反而對壓縮機的工作帶來(lái)不好的影響。所以,在一般情況下,所留壓縮機氣缸的余隙容積約為氣缸工作部分體積的3~8%,而對壓力較高、直徑較小的壓縮機氣缸,所留的余隙容積通常為5~12%。

    8.為什么壓縮機各級之間要有中間冷卻器?

    各級壓縮后,由于溫度升高,氣缸的潤滑油會(huì )降低粘度,同時(shí)會(huì )分解出膠質(zhì)的物質(zhì),在閥片等重要部位積聚,妨礙閥片正常運轉。若溫度高于潤滑油的閃點(diǎn),則具有引起爆炸的潛在危險。有時(shí)壓縮的氣體為碳氫化合物氣體(如石油氣等)。在高溫下氣體物理性質(zhì)會(huì )發(fā)生變化,如產(chǎn)生聚合作用等。一般壓縮機排氣溫度應低于潤滑油閃點(diǎn)30~50℃.壓縮空氣時(shí),排氣溫度應限制在160~180℃以下,石油氣、乙烯、乙炔氣等應限制在100℃以下,所以必須有中間冷卻器。

    在多級壓縮機中,每級的壓力比較低,而且級間冷卻器,每級排出的氣體冷卻到接近第一級吸入前的溫度(但靠著(zhù)氣缸套中的冷卻是達不到的),因此,每一級氣缸壓縮終了時(shí),氣體的溫度不會(huì )太高。

    9.為什么第一級氣缸直徑一定要比第二級氣缸直徑大?它們之間的關(guān)系怎樣?

    因為經(jīng)第一級壓縮后,氣體的壓力增加,容積減小,當氣體進(jìn)入第二級氣缸時(shí),氣量沒(méi)有第一那么大,故第二級氣缸的直徑要比第一級的小。另外,如有中間抽氣或蒸汽冷凝,則下一級氣缸尺寸必然比前一級氣缸為小。

    10.氣閥是由哪些零件組成的?各個(gè)零件有何作用?閥片升程大小對壓縮機有何影響?如何調節?氣閥的彈簧彈力不一致有什么影響?

    氣閥是由閥座、升高限制器以及閥片和彈簧組成,用螺栓把他們緊固在一起。

    閥座是氣閥的基礎,是主體;升高限制器用來(lái)控制閥片升程的大小,而升高限制器上幾個(gè)同心凸臺是起導向作用的。閥片是是氣閥的關(guān)鍵零件,它是關(guān)閉進(jìn)出口閥,保證壓縮機吸入氣量和排出氣量按設計要求工作,它的好壞關(guān)系到壓縮機的性能;彈簧起著(zhù)輔助閥片迅速回彈,以及保持密封的作用。

    閥片升程的大小對壓縮機有直接的影響。升程大,閥片易沖擊,影響閥的壽命;升程小,氣體通道截面積小,通過(guò)的氣體大,排氣量小,生產(chǎn)效率低。在調節閥片升程大小時(shí),對于沒(méi)有調節裝置的氣閥,可以車(chē)削加工閥片升高限制器,對于有調節裝置的氣閥,可以調節氣閥內間距墊片的厚度。

    彈簧的彈力不一致時(shí),會(huì )使閥片歪斜、卡死。

    11.吸氣閥和排氣閥有何區別?安裝氣閥時(shí)應注意什么?吸排氣閥裝反會(huì )出現什么問(wèn)題?

    吸氣閥的閥座在氣缸外側,而排氣閥的閥座在氣缸內側,其它零件按照閥座位置裝配。在判斷時(shí)可用螺絲刀檢查。對于吸氣閥,螺絲刀可以從閥的外側頂開(kāi)閥片;對于排氣閥,螺絲刀可以從閥的內側頂開(kāi)閥片。

    在安裝氣閥時(shí),首先確定排氣閥和吸氣閥的位置。如果把吸、排氣閥裝反,則惡無(wú)法吸入氣體。

    12.壓縮機的潤滑作潤滑類(lèi)別及潤滑方法?

    壓縮機的潤滑作用主要是減少摩擦部件的磨損和消耗的摩擦功,此外還能冷卻運動(dòng)機構的摩擦表面、密封活塞以及填料函,從而提高活塞和填料函工作的可靠性。因此壓縮機的潤滑油很重要的意義。

    壓縮機的潤滑基本上可分為氣缸潤滑系統和潤東機構潤滑系統。

    潤滑氣缸用的潤滑油要有較高的粘度,在活塞環(huán)與氣缸之間能起到良好的潤滑和密封作用。其次還要求有較高的閃點(diǎn),較高的穩定性,使油不易揮發(fā),不易氧化而引起積碳(潤滑油氧化后所形成的碳化物),而積碳一旦燃燒會(huì )引起爆炸,此外積碳會(huì )加劇氣缸閥門(mén)的磨損,故在氣缸中形成積碳對壓縮機操作極為不利。所以,氣缸潤滑油是采用專(zhuān)門(mén)的壓縮機潤滑油來(lái)潤滑。

    空氣壓縮機的氣缸潤滑油消耗量限制得比較嚴格。油量過(guò)多,既不經(jīng)濟而且會(huì )使導管和附屬裝置沾污,促使積碳形成。對于低壓和中壓壓縮機來(lái)說(shuō),其中臥式壓縮機每400m2的潤滑表面潤滑油消耗量平均為每分1克,立式壓縮機每500m2的潤滑表面潤滑油消耗量平均為每分1克。高壓壓縮機由于在壓縮機之后有冷卻器和油分離器,潤滑油消耗量就會(huì )提高,每200m2氣缸潤滑表面潤滑油消耗量平均為每分1克,而每100m2的填料函中活塞桿潤滑表面潤滑油消耗量為每分3克,新壓縮機在試車(chē)運轉(跑合)時(shí),加油量為定額的兩倍。

    運動(dòng)機構的潤滑油量(循環(huán)量)視有無(wú)潤滑油冷卻器而不同,有冷卻器時(shí)潤滑油量為每分·千瓦0.075公斤,無(wú)冷卻器為每分·千瓦0.15公斤。

    潤滑油的消耗量應根據實(shí)際情況而定,以上數據僅供參考。

    壓縮機氣缸的潤滑方法一般有兩種:

    (1)飛濺法:用回轉機構(如曲軸)將曲軸箱中的潤滑油甩向氣缸壁,以供給氣缸潤滑油這種方法只適用于無(wú)十字頭的單級壓縮機但供油量無(wú)法調節,尤其是當刮油環(huán)活塞環(huán)配合的不好時(shí),會(huì )使潤滑油過(guò)剩而被氣體帶走。

    (2)強制潤滑法(壓力潤滑):氣缸及金屬填料部分的潤滑油用注油器加壓強制注入。常用的注油器為單柱塞真空注油式,此種注油器與以前使用的活門(mén)配油多柱塞、滑閥配油多柱塞相比,構造簡(jiǎn)單、技術(shù)先進(jìn),使用時(shí)可在不停機的情況下處理故障。此種注油器內安有小油泵,每個(gè)油泵擔負一個(gè)潤滑點(diǎn)。

    壓縮機運動(dòng)機構的潤滑方法一般有兩種:

    (1)飛濺法:用回轉機構將曲軸箱中的潤滑油甩成油滴,當有油滴落到軸承(瓦)上的油孔時(shí),即可流到摩擦表面上。

    (2)壓力潤滑法:用齒輪油泵進(jìn)行循環(huán)潤滑。在這種方法中,潤滑油通過(guò)下列諸元件:油箱、油泵、過(guò)濾器、冷卻器、運動(dòng)機構各潤滑點(diǎn),再流回油箱。循環(huán)系統還裝有調節潤滑油壓力的旁通閥和壓力表。


標簽: 壓縮機原理問(wèn)題  

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