《往復(fù)式壓縮機(jī)》PPT課件.ppt

《《往復(fù)式壓縮機(jī)》PPT課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《往復(fù)式壓縮機(jī)》PPT課件.ppt（114頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1,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。,2,1.1 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

2、復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件,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),,5,,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),6,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),7,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

3、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),8,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),,9,一、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。,,10,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),11,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

4、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),12,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),13,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

5、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),14,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),15,一、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

6、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。,16,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),17,,,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),18,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

7、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),19,一、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,,,,20,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),21,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

8、比取在24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),22,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

9、壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán),23,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？,24,1、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

10、參數(shù),25,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,26,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)0.070.12，中壓級(jí)0.090.14，高壓級(jí)0.110.16。 單級(jí)壓力比 過大，會(huì)使 降低。,,,,,容積系數(shù),27,反映了由于進(jìn)氣閥阻力的存在致使實(shí)際進(jìn)氣

11、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) 0.950.98 高壓級(jí) 0.981.0,壓力系數(shù),進(jìn)氣閥阻力,,28,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),29,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,30,單級(jí)壓縮機(jī)的排氣量：,氣缸的相對(duì)泄漏量,31, 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 0.010

12、.04 單作用氣缸中活塞環(huán)的泄漏 0.010.05 雙作用氣缸中活塞環(huán)的泄漏 0.0030.015 填料函的泄漏 (0.00050.001)j(等效級(jí)次）,,,,,,,泄漏點(diǎn),,32,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：,33,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：,34,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：,35,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)

13、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。,36,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)3050； 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,37,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,38,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

14、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,39,用簡化的等功當(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,40,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,41,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。

15、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,42,* 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,43,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

16、 （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0.9 MPa （表壓） 。則原則上取各級(jí)壓力比___ ，這是按照___原則確定的。,44,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,45,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,46,壓縮機(jī)中的作用力,慣性力,質(zhì)量的求解

17、,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,47,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)算簡便，把運(yùn)動(dòng)零件簡化為若干個(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,48,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,49,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m

18、k，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),,,50,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,51,,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,52,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,5

19、3,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,54,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,55,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

20、析,56,2.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,57,十字頭滑道處的側(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,,58,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,59,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,60,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,61,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

21、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,62,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,63,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,64,3. 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,,65

22、,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,66,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,,67,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,,68,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.

23、慣性力平衡,69,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,70,三、往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析,3. 慣性力平衡,71,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,72,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,73,選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩Md=平均阻力矩

24、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,74,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,75,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,76,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

25、,三、往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析,77,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,78,,,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,79,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

26、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？,80,,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)簡單 操作方便,四、往復(fù)活塞式壓縮機(jī)排氣量的調(diào)節(jié),81,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)簡單，

27、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。,82,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)較簡單，是大型壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)經(jīng)常采用的方法。,83,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

28、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),84,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,85,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,86,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

29、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,87,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,88,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

30、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,89,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,90,1、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,,91,立式壓縮機(jī),92,氣缸軸線成直立布置?；钊亓坎蛔饔迷跉飧诅R面上，磨損較小且

31、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,93,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,94,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

32、。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。,95,六、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,96,六、往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件,97,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,98,六、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,99,角度式壓縮機(jī) （L型、V型、W

33、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,100,V型壓縮機(jī),101,W型壓縮機(jī),,102,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,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,氣缸組件,氣缸工作表

34、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,105,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,106,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,107,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??； 使用壽命長； 形成的余隙容積?。?結(jié)構(gòu)簡單，互換性好；

35、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,108,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,109,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,110,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

36、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,111,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,112,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0.31.0、中壓110、高壓10100、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

37、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,113,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,114,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？,