活塞式壓縮機(jī)和螺桿壓縮機(jī)
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1、 活塞式壓縮機(jī)和螺桿壓縮機(jī) 第一節(jié) 概述 1、活塞式壓縮機(jī)的特點(diǎn) 活塞式壓縮機(jī)屬于容積式壓縮機(jī),適用于中小輸氣量,排氣壓力可從低壓直至超高壓,與其它類型壓縮機(jī)相比,具有一系列特點(diǎn): 其優(yōu)點(diǎn)是: (1) 不論流量大小,都能得到所需要的壓力,排氣壓力范圍廣,最高壓力可達(dá) 320MPa (工業(yè)應(yīng)用) , 甚至 700MPa ,(實(shí)驗(yàn)室中) (2) 單機(jī)能力為在 500m3/min 以下的任意流量 (3) 在一般的壓力范圍內(nèi),對(duì)材料的要求低,多采用普通的鋼鐵材料 (4) 熱效率較高,一般大、中型機(jī)組
2、絕熱效率可達(dá) 0.7~0.85 左右 (5) 氣量調(diào)節(jié)時(shí),排氣量幾乎不受排氣壓力變動(dòng)的影響 (6) 氣體的重度和特性對(duì)壓縮機(jī)的工作性能影響不大,同一臺(tái)壓縮機(jī)可以用于不同的氣體 (7) 驅(qū)動(dòng)機(jī)比較簡單,大都采用電動(dòng)機(jī),一般不調(diào)速 由于以上優(yōu)點(diǎn),活塞式壓縮機(jī)在工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用,但此機(jī)型也存在一些缺點(diǎn): (1) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重,易損件多,占地面積大,投資較高,維修工作量大,使用周期較短,但 經(jīng)過努力可以達(dá)到 8000 小時(shí)以上 ( 2) 轉(zhuǎn)速不高,機(jī)器體積大而重,單機(jī)排氣量一般小于500m3/min (3)
3、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中有振動(dòng) (4) 排氣不連續(xù),氣流有脈動(dòng),容易引起管道振動(dòng),嚴(yán)重時(shí)往往因氣流脈動(dòng)、共振而造成管 網(wǎng)或機(jī)件的損壞 (5) 流量調(diào)節(jié)采用補(bǔ)助容積或旁路閥,雖然簡單、方便、可靠,但功率損失大,在部分載荷 操作時(shí)效率降低 ( 6) 用油潤滑的壓縮機(jī),氣體中帶油需要脫除 ( 7)大型工廠采用多臺(tái)壓縮機(jī)組時(shí),操作人員多或工作強(qiáng)度較大 2、活塞式壓縮機(jī)的種類 活塞式壓縮機(jī)型式多樣,大體可按以下幾種方式分類 ( 1 ) 按排氣壓力分類 低壓壓縮機(jī) 0.2
4、MPa 高壓壓縮機(jī) 9.8~98.0MPa 越高壓壓縮機(jī) >98.0MPa ( 2 ) 按消耗功率分類 微型壓縮機(jī) <10KW 小型壓縮機(jī) 10~100KW 中型壓縮機(jī) 100~500KW 大型壓縮機(jī) >500KW ( 3) 按排氣量分類 微型壓縮機(jī) <1m3/min 小型壓縮機(jī) 1~10M3/min 中型壓縮機(jī) 10~60m3/min 大型壓縮機(jī) >60M3/min (4 ) 按氣缸中心線的相對(duì)位置分類 立式:氣缸中心線與地面垂直
5、 臥式:氣缸中心線與地面平行,其中包括一般臥式、對(duì)置式和對(duì)動(dòng)式(對(duì)置平衡式) 角度式:氣缸中心線彼此成一定角度,其中包括 L 型、 V 型、 W 型、扇型和星型等 (5 ) 按活塞在氣缸內(nèi)作用情況分類 單作用式:氣缸內(nèi)僅一端進(jìn)行壓縮循環(huán) 雙作用式:氣缸內(nèi)兩端都進(jìn)行同一級(jí)次的壓縮循環(huán) 級(jí)差式:氣缸內(nèi)一端或兩端進(jìn)行兩個(gè)或兩個(gè)以上不同級(jí)次的壓縮循環(huán) (6) 按壓縮機(jī)級(jí)數(shù)分類 單級(jí)壓縮機(jī):氣體經(jīng)一級(jí)壓縮達(dá)到排氣壓力 兩級(jí)壓縮機(jī):氣體經(jīng)兩級(jí)壓縮達(dá)到排氣壓力 多級(jí)壓縮機(jī):氣體經(jīng)三級(jí)以上達(dá)到排氣壓力 (7)
6、 按壓縮機(jī)列數(shù)分類 單列壓縮機(jī):氣缸配置在機(jī)身一側(cè)的一條中心線上 雙列壓縮機(jī):氣缸配置在機(jī)身一側(cè)或兩側(cè)的兩條中心線上 多列壓縮機(jī):氣缸配置在機(jī)身一側(cè)或兩側(cè)兩條以上中心線上 3、活塞壓縮機(jī)的基本組成 活塞式壓縮機(jī)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)機(jī)、曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、氣缸、活塞環(huán)、填料、氣閥、冷卻器、和油水分離器等所組成。驅(qū)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn),通過連桿、十字頭和活塞桿帶動(dòng)活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng),對(duì)氣 體進(jìn)行壓縮,出口氣體離開壓縮機(jī),如有級(jí)間冷卻器則先進(jìn)入冷卻器后,再進(jìn)入油水分離器進(jìn)行分離和緩 沖,然后再依次進(jìn)入系統(tǒng)或下一級(jí)進(jìn)行多級(jí)壓縮。
7、 活塞式壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng): (1 )對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)的要求 a、驅(qū)動(dòng)機(jī)功率充足。活塞式壓縮機(jī)廣泛用于中小流量、高壓下,耗功有大有小,但驅(qū)動(dòng)機(jī)功率必須足夠,并留有一定的富裕量 b、盡量與壓縮機(jī)直聯(lián)?;钊綁嚎s機(jī)的工作轉(zhuǎn)速一般比較低,盡量采用與原動(dòng)機(jī)直聯(lián),避免采 用中間齒輪變速器 c、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡單,起動(dòng)迅速方便,容易開停車 d、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),振動(dòng)小,防爆,安全可靠,能長周期運(yùn)行 (2 )驅(qū)動(dòng)機(jī)種類 目前,活塞式壓縮機(jī)采用的驅(qū)動(dòng)機(jī)主要是電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩種,在有電的情況下,一般總是采用電動(dòng)機(jī),只有在沒有電源時(shí)或有廉價(jià)的天然氣或煉廠廢氣的
8、場合下,才采用內(nèi)燃機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)比較簡單,起動(dòng)迅速、簡便,工作安全可靠,維護(hù)簡單,重量輕,價(jià)格相對(duì)低 廉。 活塞式壓縮機(jī)一般采用交流電動(dòng)機(jī),功率在 800KW 以下時(shí),大多采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,起動(dòng)方便,價(jià)格低廉。但鼠籠式的起動(dòng)電流較大,會(huì)引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。如果 在這方面受限制,可采用線繞轉(zhuǎn)子式異步電動(dòng)機(jī),以防過大的起動(dòng)電流,但需設(shè)置一套專門的起動(dòng)裝置,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,價(jià)格比較昂貴。 異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù) cos φ <1,因此要消耗很大一部分無功功率,對(duì)電網(wǎng)是不利的。為此,當(dāng) 功率大于 800KW
9、 時(shí),宜采用同步電機(jī),因?yàn)橥诫姍C(jī)的功率因數(shù) cosφ=1。同步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較 復(fù)雜,價(jià)格較高,對(duì)管理水平的要求也較高。 大型壓縮機(jī)都是采用電動(dòng)機(jī)剛性聯(lián)結(jié)直接驅(qū)動(dòng),或者電機(jī)直接裝置在壓縮機(jī)的曲軸之上,成為懸掛式電動(dòng)機(jī)。剛性聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子可充作壓縮機(jī)的飛輪,但在裝配時(shí)對(duì)中要求較高。 4、活塞壓縮機(jī)的適用范圍 根據(jù)活塞壓縮機(jī)的特點(diǎn),可以看出它的適用范圍主要是高壓力、中小流量。根據(jù)壓縮機(jī)的使用場合,考慮運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)方便,動(dòng)力平衡性,結(jié)構(gòu)緊湊,安裝方便等因素,以下為典型對(duì)置式壓縮機(jī)簡圖 8-2: 對(duì)動(dòng)平衡
10、型壓縮機(jī)為活塞作對(duì)稱運(yùn)動(dòng)的對(duì)置型壓縮機(jī),它具有一般臥式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn),卻避免了 一般臥式壓縮機(jī)的缺點(diǎn),它是臥式壓縮機(jī)的發(fā)展。氣缸水平布置且分布在曲軸箱兩側(cè),氣缸中心線與曲軸 中心線垂直,每相鄰兩列有一對(duì)錯(cuò)角為 180o 的曲拐,活塞作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該類壓縮機(jī)的動(dòng)力平衡性能特別 好,其第一、二階慣性力可以完全平衡,慣性力矩也很小,轉(zhuǎn)速可比臥式提高 1~1.5 倍,一般機(jī)組可達(dá) 300~400rpm 。因此,壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)在質(zhì)量上和外形尺寸上大約可減少 50~60% 。由于活塞對(duì)動(dòng),相對(duì)兩 列的活塞力相反,能互相抵消,減輕了主軸承的負(fù)載,改善了軸承的磨損,活塞工作面上的
11、最大載荷和作 用在部件上的應(yīng)力和力矩減小 ,可使壓縮機(jī)的尺寸和重量大大減小 。該類壓縮機(jī)的系列化和變形比較方便,因此在大中小型壓縮范圍,無論在國內(nèi)外都有獲得了很大的發(fā)展,以壓倒的優(yōu)勢取代了一般臥式和大型立 式壓縮機(jī)組。 對(duì)置平衡型壓縮機(jī)按電動(dòng)機(jī)配置的位置不同可分為H型和M型兩種。 M型壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)配置在機(jī)身的一端,列間距較小。機(jī)身利于整個(gè)構(gòu)造,安裝簡單,但其機(jī)身和曲軸的剛性不如H型,而且機(jī)身和曲軸的制造也比H型困難。M型多用于多種用途的聯(lián)合壓縮機(jī)。 第二節(jié) 活塞式壓縮機(jī)的主要參數(shù) 1 、排氣量 活塞式壓縮機(jī)的排氣量,通常
12、是指單位時(shí)間內(nèi)壓縮機(jī)最后一級(jí)排出的氣體,換算到第一級(jí)進(jìn)口狀 態(tài)的壓力和溫度時(shí)的氣體容積值,排氣量常用的單位為 M3/min 或 M3/h 。 壓縮機(jī)的額定排氣量 ---- 壓縮機(jī)銘牌上標(biāo)注的排氣量 ---- 是指特定的進(jìn)口狀態(tài)(一般為 1 大氣壓、 20 ℃)時(shí)的排氣量。對(duì)于實(shí)際氣體,若是在高壓下測得的氣體容積,則換算時(shí)要考慮到氣體的可壓縮性的影響。 排氣量表征壓縮機(jī)的大小,但并不表明壓縮機(jī)所排氣體的物質(zhì)數(shù)量。化工工藝中使用的壓縮機(jī), 由于工藝計(jì)算的需要,需將排氣量折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) ( 101325Pa 、0℃)時(shí)的干氣體積值,此值稱為供氣量。 供氣
13、量與排氣量的關(guān)系為 QN=Q0(P1- φ Ps1)T0/(P0T1) 式中 P0、 T0 及 P1 、T1------ 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)及壓縮機(jī)進(jìn)口狀態(tài)的壓力和溫度, N/m2 、 K φ------ 相對(duì)濕度 Ps1----- 進(jìn)氣溫度 T1 時(shí)的水蒸汽飽和蒸汽壓力, N/m2 (Pa) 反之,也可從用戶要求的供氣量,根據(jù)上式換算成壓縮機(jī)的排氣量。 2、排氣壓力 活塞式壓縮機(jī)的排氣壓力通常是指最終排出壓縮機(jī)的氣體壓力,排氣壓力應(yīng)在壓縮機(jī)末級(jí)排氣接 管處測量,常用單位為 MPa 。 一臺(tái)壓縮機(jī)的排氣壓力并非固定,
14、壓縮機(jī)銘牌上標(biāo)出的排氣壓力是指額定排氣壓力。實(shí)際上,壓縮機(jī)可在額定排氣壓力以下的任意壓力下工作,并且只要強(qiáng)度和排氣溫度等允許,也可超過額定排氣壓力 工作。 3、轉(zhuǎn)速 活塞式壓縮機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速,常用 r/min(rpm) 表示,它是表征活塞式壓縮機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。 4 、活塞力 活塞力為曲軸處于任意的轉(zhuǎn)角時(shí),氣體力和往復(fù)慣性力的合力,它作用于活塞桿或活塞銷上?;? 塞力已成為壓縮機(jī)系列化、規(guī)格化的一個(gè)主要參數(shù),常用單位為 t(噸)。 5、活塞行程 活塞式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中,活塞從一端止點(diǎn)到另一端止點(diǎn)所走的距離,稱為一個(gè)行程,常用單位
15、為 m (米) 6、功率 活塞式壓縮機(jī)消耗的功,一部分直接用于壓縮氣體,稱為指示功,另一部分用于克服機(jī)械摩擦, 稱為摩擦功,主軸需要的總功為兩者之和,稱為軸功。單位時(shí)間內(nèi)消耗的功稱為功率,常用單位為瓦( W ) 或千瓦( KW )。壓縮機(jī)的軸功率為指示功率和摩擦功率之和。 7 、熱效率 ( 1)等溫效率 等溫效率有等溫指示效率和等溫軸效率之分,等溫指示效率是壓縮機(jī)理論等溫循環(huán)指示功與實(shí)際循環(huán)指示功之比,等溫軸效率系指理論等溫循環(huán)指示功與軸功之比,等溫軸效率也稱全等溫效率。 (2 ) 絕熱效率
16、 絕熱效率也可分絕熱指示效率和絕熱軸效率。一般絕熱效率系指絕熱軸效率,它是壓力縮機(jī)的理 論絕熱循環(huán)功與軸功之比。 ( 3) 等溫絕熱效率 將壓縮機(jī)理論循環(huán)的等溫指示功與絕熱循環(huán)功相比,其比值稱為等溫絕熱效率。 (4) 比功率 8 、 其它參數(shù) 表示活塞式壓縮機(jī)特征的還有其它一些參數(shù),諸如結(jié)構(gòu)型式(立式、角式、和臥式等)、列數(shù)和 級(jí)數(shù)等。 第三節(jié) 活塞式壓縮機(jī)的變工況及排氣量調(diào)節(jié) 活塞式壓縮機(jī)的排氣量和壓力 (包括中間壓力 ),在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不是固定不變的。外界的氣耗用量不可能隨時(shí)都等于壓縮機(jī)的排氣量,進(jìn)出壓縮機(jī)的氣
17、體壓力也不會(huì)等于壓縮機(jī)的預(yù)定設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)外 界耗氣量小于壓縮機(jī)的排氣量時(shí) ,便需對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行排氣量的調(diào)節(jié) ,以使縮機(jī)的排氣量適應(yīng)耗氣量的要求。 1、變工況工作 (1 )吸氣壓力改變 當(dāng)吸氣壓力降低,排氣壓力不變時(shí),對(duì)單級(jí)壓縮機(jī),則壓縮比升高,排氣量下降,對(duì)于多級(jí)壓縮機(jī),主要導(dǎo)致末級(jí)壓縮比升高,排氣量有所下降,級(jí)數(shù)越多,影響越少。 (2 )排氣壓力改變 提高壓縮機(jī)的排氣壓力,而吸氣壓力不變,對(duì)于多級(jí)壓縮機(jī)來說末級(jí)壓縮比最大,但其余各級(jí)壓縮比也略有上升,排氣量減少,功率增加。 (3 )壓縮介質(zhì)改變 介質(zhì)的改變,氣體的絕熱指數(shù)也
18、隨之改變,絕熱指數(shù)高,排氣量和功率都有所增大,重度增大的 氣體,功率也隨之增大。 ( 4)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的改變 在一定范圍內(nèi)增加轉(zhuǎn)速,排氣量會(huì)相應(yīng)增加,而且還會(huì)影響到氣閥的壽命,所以提高轉(zhuǎn)速要綜合考慮,而且還要對(duì)有關(guān)通流部件進(jìn)行改造。 2、排氣量的調(diào)節(jié) 活塞式壓縮機(jī)調(diào)節(jié)氣量方法很多,按根據(jù)排氣改變的情況,可分為間隙調(diào)節(jié)、分級(jí)調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào) 節(jié)三種。 壓縮機(jī)和氣體耗用機(jī)器之間的輸氣管網(wǎng)容積(包括貯氣器在內(nèi))也是排氣量調(diào)節(jié)中的重要環(huán)節(jié)。 當(dāng)壓縮機(jī)的排氣量大于氣體耗用量時(shí),輸氣管網(wǎng)中的壓力升高,反之則降低。利用管網(wǎng)中壓力在一定的幅
19、 度范圍(壓力不均勻度)波動(dòng),可在短期內(nèi)緩和排氣量不相等的矛盾。顯然,管網(wǎng)容積越大,它的平衡作用越大,或它的壓力不均勻度也越小。管網(wǎng)中應(yīng)用貯氣罐的目的就是加大管網(wǎng)容積。 壓縮機(jī)排氣量調(diào)節(jié)是根據(jù)管網(wǎng)中的壓力變化進(jìn)行的。采用人工操作的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)時(shí),當(dāng)管網(wǎng)中壓力超過或低于規(guī)定值,即開啟或關(guān)閉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。采用自動(dòng)操作的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)時(shí),管網(wǎng)的壓力作用于一定的器械,從而使調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)生作用。一般來說,趨向于采用自動(dòng)控制的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),稱為自動(dòng)控制。它要求較小的管網(wǎng)容積能達(dá)到更小的壓力不均勻度。只在耗氣量相當(dāng)穩(wěn)定,偶爾需要調(diào)節(jié)的場合,例如化工流程,才采用 手動(dòng)調(diào)節(jié)。也有在自動(dòng)控制之外,加用手
20、動(dòng)調(diào)節(jié),作為開停車和緊急情況時(shí)的操作。 (1 ) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 活塞式壓縮機(jī)的排氣量與轉(zhuǎn)速成正比,改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以調(diào)節(jié)排氣量。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)目前主要應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)中。 (2 ) 管路調(diào)節(jié) 在管路方面增加適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu),利用適當(dāng)程度的阻塞或旁通來進(jìn)行排氣量的調(diào)節(jié),而壓縮機(jī)本身結(jié)構(gòu)并無改變,因此管路調(diào)節(jié)可以應(yīng)用任一原來不具有排氣調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)上。 ( 3)節(jié)流進(jìn)氣調(diào)節(jié) 在壓縮機(jī)進(jìn)氣管路上裝有節(jié)流閥,通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)入口流量,從而調(diào)節(jié)壓縮機(jī)排量 ( 4)停止進(jìn)氣調(diào)節(jié) 停止進(jìn)氣調(diào)節(jié)是隔斷進(jìn)氣管路,使壓縮機(jī)進(jìn)入空轉(zhuǎn)
21、而排氣量為零。多用于開停機(jī)狀況。 ( 5)旁路調(diào)節(jié) 旁路調(diào)節(jié)是將進(jìn)氣管和排氣管用普通管路和旁通閥加以連通,來達(dá)到調(diào)節(jié)排氣量的目的。調(diào)節(jié)時(shí)只要打開旁通閥,排出的氣體便又回入進(jìn)氣管線。 按照旁路閥開關(guān)的方式不同,旁路調(diào)節(jié)又可分為節(jié)流連通和自由連通兩種 a、節(jié)流連通 調(diào)節(jié)時(shí)閥門根據(jù)需要調(diào)節(jié)的氣量開至適當(dāng)?shù)某潭?,讓一部分氣體經(jīng)旁路閥節(jié)流后回入進(jìn)氣管內(nèi)。 這種調(diào)節(jié)屬于連續(xù)調(diào)節(jié),它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡單,排氣量可連續(xù)地變化,可使排氣量在 100% 到 0% 的范圍內(nèi)進(jìn)行分級(jí)調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào)節(jié)。其缺點(diǎn)是高壓氣體節(jié)流,壓縮機(jī)功率消耗一點(diǎn)也未減少,經(jīng)濟(jì)性較差。但
22、 由于這種調(diào)節(jié)方式結(jié)構(gòu)簡單,常應(yīng)用于短期地不經(jīng)常調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)幅度很小的場合,也可作備用的和輔助的調(diào)節(jié)之用。 b、自由連通 調(diào)節(jié)時(shí)旁路閥完全打開,使壓縮機(jī)排出的氣體僅克服旁路管路及旁路閥阻力進(jìn)入進(jìn)氣管線,然后通過氣缸的進(jìn)氣的排氣形成封閉的循環(huán)流動(dòng),壓縮機(jī)進(jìn)入空轉(zhuǎn)??辙D(zhuǎn)期間壓縮機(jī)消耗的功率主要用于克服氣閥和管路中的阻力。當(dāng)旁路閥的旁路管線具有足夠大的通流截面時(shí),排氣壓力和進(jìn)氣壓力差別很小,空轉(zhuǎn)功率也不大,反之會(huì)形成相當(dāng)大的功率消耗。自由連通時(shí),排氣管路中必須備有止回閥,防止管網(wǎng)氣體 倒竄回壓縮機(jī)中。 ( 6)頂開吸氣閥調(diào)節(jié) 作用于氣閥的調(diào)節(jié)是使進(jìn)排
23、氣閥之一在工作中完全或局部地喪失其正常作用,從而改變壓縮機(jī)的排氣量。鑒于氣閥的工作狀況和壓縮機(jī)的功率清耗,目前只在進(jìn)氣閥上裝設(shè)調(diào)節(jié)的措施。頂開吸氣閥法的調(diào) 節(jié)原理是在吸氣閥內(nèi)裝一壓叉,當(dāng)需要降低排氣量時(shí),壓叉頂開吸氣閥的閥片,使部分或全部已吸入氣缸內(nèi)的氣體又流回到吸氣管中,以實(shí)現(xiàn)排氣量的調(diào)節(jié)。壓開進(jìn)氣閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即卸荷器,有活塞式卸荷器和 隔膜式卸荷器兩種,如上圖: 活塞式卸荷器調(diào)節(jié)時(shí)通過調(diào)節(jié)器來的高壓氣體進(jìn)入卸荷器缸,推動(dòng)小活塞克服彈簧力,使壓叉壓開閥片。當(dāng)需要恢復(fù)正常時(shí),由調(diào)節(jié)器將卸荷器與大氣接通,小活塞在彈簧力作用下升起,壓叉脫離閥片。 這種結(jié)
24、構(gòu)小活塞免不了要泄漏氣體 ,而隔膜式卸荷器可克服此缺點(diǎn) 。隔膜式卸荷器除了將活塞換成膜片外,還是裝設(shè)在氣缸外面的,卸荷器僅中心桿伸入氣缸的進(jìn)氣腔,故檢查和修理比較方便,對(duì)于高壓級(jí)進(jìn)氣腔 小時(shí)也能適用。 多級(jí)壓縮機(jī)應(yīng)用頂開進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)時(shí),各級(jí)均設(shè)有壓叉,調(diào)節(jié)時(shí)各級(jí)進(jìn)氣閥應(yīng)同時(shí)壓開。 一般有下列兩種調(diào)節(jié)形式: a:完全頂開吸氣閥: 是一種氣動(dòng)完全頂開吸氣閥的調(diào)節(jié)裝置,利用氣源動(dòng)力,通過壓叉頂開吸氣閥閥片。 b:部分頂開吸氣閥: 吸氣閥不是完全開啟,而只是部分開啟。因此該調(diào)節(jié)裝置氣體溫度高,氣密性差,很少采用。 (7 )補(bǔ)充余
25、隙法 此法的作用原理是在氣缸余隙附近裝一個(gè)補(bǔ)充余隙容積,調(diào)節(jié)時(shí)打開其上的余隙調(diào)節(jié)閥使其與氣 缸余隙相通,于是氣缸余隙增大,減少輸氣量,達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。一般可調(diào)節(jié)的范圍在 0~25% 。 第四節(jié) 活塞式壓縮機(jī)的潤滑 活塞式壓縮機(jī)潤滑,要求在所有作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面注入潤滑油,形成油膜,以減低磨蝕,減少摩擦功耗,冷卻摩擦表面,同時(shí)還起到油膜密封作用。對(duì)潤滑系統(tǒng)的基本要求: ( 1) 要有可靠的供油裝置,保證有適量的潤滑油輸送至各運(yùn)動(dòng)部位 (2 ) 要有凈化和冷卻潤滑油的裝置 ( 3 ) 系統(tǒng)中要有便于檢查供油情況的部位和儀表
26、 ( 4) 供油系統(tǒng)緊湊,便于拆裝和清洗 根據(jù)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),有以下兩種潤滑方式: a、飛測潤滑:多用于小型無十字頭壓縮機(jī)中,其特點(diǎn)是氣缸與傳動(dòng)部件的摩擦面,均靠裝在連桿上的打油桿將油飛測到潤滑部件進(jìn)行潤滑,這樣氣缸和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需共用一種潤滑油。氣缸內(nèi)帶油量較 大。 b、壓力潤滑:常用于大中型有十字頭的壓縮機(jī)中,這種潤滑方式往往分為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng): 氣缸及填料函部分靠注油器供油,潤滑傳動(dòng)部件靠齒輪油泵或螺桿泵供油潤滑。 1、氣缸及填料的函的潤滑 由于氣缸內(nèi)氣體壓力較高,多采用注油器供油潤滑。氣缸與填料函處注入的油量必須適當(dāng),若油量
27、不足將引起強(qiáng)烈摩擦,使運(yùn)動(dòng)部件表面磨損,若油量過多,不僅浪費(fèi),而且氣體帶油量大,將影響氣閥 的開關(guān),甚至造成爆炸事故。 2 、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤滑 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤滑根據(jù)油泵的傳動(dòng)方式又分為內(nèi)傳動(dòng)和外傳動(dòng)兩種: a:內(nèi)傳動(dòng):油泵由主軸直接帶動(dòng),曲軸箱作為循環(huán)油箱,其結(jié)構(gòu)比較簡單,緊湊,多用于中小 型壓縮機(jī) b:外傳動(dòng):油泵單獨(dú)驅(qū)動(dòng),形成一個(gè)獨(dú)立的供油系統(tǒng),多用于大型壓縮機(jī)中,因?yàn)槠湫枰臐櫥土枯^多,油泵較大,油路的其它部件體積也較大,不便由主軸直接驅(qū)動(dòng)油泵。無論是內(nèi)傳動(dòng)還是外傳 動(dòng),油路均是循環(huán)的,循環(huán)油路上還必須設(shè)置油冷卻器與
28、油過濾器。 潤滑油的循環(huán)路線,通常有以下幾種類型: A 型油路:油泵 曲軸中心孔 連桿大頭 連桿小頭 十字頭滑道 回入油箱 (主軸承靠飛測潤滑 )。A 型油路可以在機(jī)身內(nèi)不設(shè)置任何油路,多用于單 曲拐及雙曲拐壓縮機(jī)上。當(dāng)曲拐數(shù)目多時(shí),由于難以保證均勻分路供油而不宜采用。 B 型油路:油泵 機(jī)身主軸承 連桿大頭 連桿小頭 十字頭滑道 回入油箱。這種油路要求在機(jī)身內(nèi)設(shè)有總油管,由分油管輸油至各主軸承,以使各 部供油較均勻。多列壓縮機(jī)均采用此種油路。 C 型油路:這種油路是從油泵來的油分成兩路并聯(lián)輸油。一路是依次經(jīng)十字頭上滑板和
29、下滑板,再流 回油箱;另一路是順次經(jīng)機(jī)身上主軸承、連桿大頭、連桿小頭、十字頭銷,再流回油箱。其與 B 型油路類 似,其特點(diǎn)為:考慮到 B 型油路經(jīng)過部位過多,由于各部位的陰力和泄漏,可能會(huì)使后邊潤滑部位供油不足,故此油路才分成兩并聯(lián)油路以克服該缺點(diǎn)。但應(yīng)注意由于并聯(lián)油路各段陰力不同,會(huì)引起供油量不平 衡。因此,在上下滑板進(jìn)油孔處應(yīng)裝調(diào)節(jié)閥。 3、潤滑油的選用 氣缸與填料函的潤滑油,由于直接與氣體接觸,而且處于高溫高壓下,必須滿足下列條件: (1 ) 潤滑油在高溫下具有足夠的粘度,以保持一定的油膜強(qiáng)度和一定的密封能力 ( 2) 具有良好的
30、化學(xué)穩(wěn)定性,即不會(huì)變質(zhì),不與被壓縮氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng) (3 ) 具有一定的閃點(diǎn),通常要比排氣溫度高 20~30 ℃ (4 ) 不應(yīng)與氣體中含有的少量水形成乳化物 為滿足上述要求,我公司一般選用 19 號(hào)壓縮機(jī)油或 100 號(hào)空氣壓縮機(jī)油。 傳動(dòng)系統(tǒng)的潤滑油,由于工作溫度不超 70 ℃,且不氣體直接接觸,因此潤滑油一般用機(jī)械油,如 上 30# 、40# 、50# 機(jī)械油,或選用質(zhì)量要求高一些的如 68# 抗磨液壓油等。 第五節(jié) 活塞式壓縮機(jī)的主要零部件 活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式雖然繁多,但其主要組成 部分基本相同。一臺(tái)完整的壓縮機(jī)組包
31、括兩 大部分。一為主機(jī)、一為輔機(jī)。主機(jī)包括機(jī)身、中體、氣缸組件、傳動(dòng)部件、活塞組件、氣閥和密封組件以及驅(qū)動(dòng)機(jī)等。輔機(jī)包括潤滑油系統(tǒng)、級(jí)間冷卻系統(tǒng)、輔助管路系統(tǒng)等。下面就壓縮機(jī)的主要零部件作一 個(gè)簡單的介紹。 1、氣缸 氣缸是構(gòu)成壓縮容積實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的主要部件,為了能承受氣體壓力,應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,由于活塞子在其中運(yùn)動(dòng),內(nèi)壁承受摩擦,應(yīng)有良好的內(nèi)潤滑及耐磨性,為了逸散氣缸中進(jìn)行功熱轉(zhuǎn)換時(shí)所產(chǎn)生的熱量,應(yīng)有良好的冷卻措施。為了減少氣流阻力,提高效率,吸排氣閥要合理布置。總之,氣缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 材質(zhì)和加工要求較高。 氣缸通常采用水做冷卻
32、介質(zhì),它是由環(huán)形的體、缸蓋及缸座組成。吸、排氣閥配置在缸蓋與缸座上,缸體有三層壁,除了構(gòu)成工質(zhì)容積的一層壁外,還有構(gòu)成水道及氣道的兩層壁,缸體上設(shè)置潤滑油接 管,氣缸軸側(cè)設(shè)置防止泄漏的填料函,缸蓋上設(shè)置調(diào)節(jié)氣量裝置。 氣缸水隔套的作用供冷卻水帶走壓縮過程中產(chǎn)生的熱量,改善氣缸壁的潤滑條件和氣閥的工作條件,并使氣缸壁溫度均勻減少氣缸變形,水套的布置除了冷卻缸壁、填料函等處外,還要冷卻氣閥,為了避免在水套內(nèi)形成死角和氣囊,以提高傳熱效果,冷卻水一般是從氣缸一端的最下部進(jìn)入水套,從氣缸另 一端的最高點(diǎn)引出,另外為了清洗水套內(nèi)部的泥芯,在缸體上有時(shí)還開設(shè)了一些手孔。
33、 2、曲軸 -連桿機(jī)構(gòu) ( 1) 曲軸圖 8-5-1 (2) 曲軸是活塞式壓縮機(jī)中重要運(yùn)動(dòng)部件之一,它在工作中接受驅(qū)動(dòng)機(jī)一般以扭矩形式輸入 的動(dòng)力,并把它轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)作用力,壓縮氣體而做功。它周期性地承受著氣體壓力和慣性力,因而 產(chǎn)生交變的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 。它不僅應(yīng)該具有足夠的疲勞強(qiáng)度 ,而且還應(yīng)該具有足夠的剛性和耐磨性。 一根曲軸至少具有三個(gè)部分,即主軸頸、曲柄和曲柄銷(或稱連桿軸勁)。曲柄和曲柄銷構(gòu)成的彎曲部分稱為曲拐,根據(jù)機(jī)器的需要一根曲軸可以由一個(gè)或幾個(gè)曲拐所組成。 曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)中所需潤滑油通常是從軸承處通過主軸頸加入的,并通過曲軸內(nèi)部
34、加工的孔道引至曲拐銷,一般有斜油孔和直油孔兩種。直油孔的優(yōu)點(diǎn)是在經(jīng)過圓角過渡部分時(shí),不影響該處的強(qiáng)度,但一般情 況下加工比較復(fù)雜,清洗油孔也不方便。斜油孔加工清洗方便,但削弱了曲軸強(qiáng)度。 (2 )連桿 圖 8-5-2 連桿是連接曲軸與十字頭(活塞)的部件,它將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成活 塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其一端與曲軸相連,稱為連桿大頭,作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);另一端與十字頭銷(或活塞銷)相連,稱為連桿小頭,作往復(fù)運(yùn)動(dòng);中間部分稱為連桿體,作擺動(dòng)。 連桿的形式有開式連桿、閉式連桿、叉形連桿和主副連桿。目前應(yīng)用較多的是開式連桿。 ① 連桿體 連桿體連接連桿大頭和連桿
35、小頭其截面一般有圓形、扁形、及工字形等,常用工字截面,連桿體的截面尺寸沿其長度直線變化。接近大頭處最大,接近小頭處最小。 為了能將大頭瓦處的潤滑油引向小頭瓦,連桿體內(nèi)部鉆有油孔,個(gè)別設(shè)計(jì)也有用旁設(shè)潤滑油管的辦 法來導(dǎo)油。 由于連桿體在連桿力及橫向慣性力的作用下承受著交變的拉、壓及橫向彎曲的作用,因此要求具有 足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 ② 連桿大頭 連桿大頭通過螺栓與曲柄鎖連接,傳遞動(dòng)力,連桿大頭瓦襯耐磨的軸瓦,軸瓦用巴氏合金澆鑄而成。過去通常采用巴氏合金厚壁瓦,近年來國內(nèi)外趨向于采用薄壁瓦,由于薄壁瓦與大頭孔內(nèi)徑裝配時(shí)有 一定的過盈量,裝入
36、大頭孔后,在螺栓的壓緊力下使它緊貼于連桿大頭上,其貼合度應(yīng)大于 70% ,因而它 的承受能力比厚壁瓦大。 ③ 連桿小頭 連桿小頭與十字頭銷相配合。小頭孔內(nèi)襯有耐磨的小頭瓦近年來它趨向于采用多油槽的整體銅 套,材料為鑄造錫青銅 ZQSn8-12 或 ZQSn8-21 。 連桿大小孔中心線應(yīng)平行,不平行度在 100mm 長度上不大于 0.03mm 。 ④ 連桿螺栓 連桿螺栓是壓縮機(jī)中最重要的零件之一。它承受很大的交變載荷和幾倍于活塞力的預(yù)緊力,它的斷裂將造成嚴(yán)重事故,因此連桿螺栓不僅要求有足夠的靜強(qiáng)度,更重要的
37、是要有較高的耐疲勞斷裂能力。連桿螺栓一般為單頭螺栓,螺栓頭原支承面必須嚴(yán)格垂直于螺栓中心線。為降低剛度,增加螺栓的彈性,減 少螺栓體內(nèi)應(yīng)力變化的幅度,螺栓體做得比螺紋部分細(xì)些。 ( 3)十字頭 十字頭是連接活塞桿與連桿的部件,它在中體導(dǎo)軌里作往復(fù)運(yùn)動(dòng),并將連桿的動(dòng)力傳給活塞部件,對(duì)十字頭的基本要求是重量輕,耐磨,并具有足夠的強(qiáng)度。 ①十字頭與連桿的連接 十字頭與連桿的連接方式多采用閉式。在閉式結(jié)構(gòu)中,連桿小頭放在十字頭內(nèi),剛性好,與連桿、活塞桿的連接較為簡單。該連接由十字頭銷完成,十字頭銷分為浮動(dòng)銷與固定銷兩種,浮動(dòng)銷為一圓柱體,制造簡單,能在銷座
38、及連桿小頭內(nèi)緩緩轉(zhuǎn)動(dòng),磨損均勻,但浮動(dòng)銷沖擊較大。固定銷靠錐度壓緊在十字頭 體中,該銷的中段為圓柱體,兩端具有 1/10~1/20 的錐度,用螺釘與壓板壓緊。 十字頭銷為一重要零件,它傳遞全部連桿力,要求韌性好,耐磨和疲勞,它的材料常用 20# 鋼, 表面滲碳、淬火。 ②十字頭與活塞桿的連接 螺紋連接 A 螺紋連接 B 十字頭與活塞桿的連接主要有螺紋連接、連接器連接以及法蘭連接等。各種連接方式均應(yīng)采取防松措施,以保證連接的可靠性。目前大中型壓縮機(jī)常采用螺紋連接。 ③十字頭滑板 十字頭滑板用來承受側(cè)向力,滑板可與十字頭體做
39、成一體,稱為整體十字頭,也可做成分開的,稱為分式十字頭。整體十字頭制造簡單,重量輕,近年來由于加工和材料質(zhì)量的提高,在中、小型壓縮機(jī)組中,廣泛采用整體十字頭。它的缺點(diǎn)是磨損后間隙無法調(diào)整,只能更換十字頭。大型壓縮機(jī)的十字頭體和滑板一般都分開,以便調(diào)整滑板和導(dǎo)軌間的間隙,并在滑板上澆鑄巴氏合金。當(dāng)巴金合金磨損后,可在滑板與十字頭體的結(jié)合面之間用增加墊片的方法來補(bǔ)償間隙,待巴氏合金磨損得完全不能使用時(shí),再拆下 重新澆鑄。 3、活塞組件 活塞組件包括活塞、活塞桿及活塞環(huán)等,它們在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng),起著壓縮氣體的作用。 ( 1)活塞
40、 活塞的結(jié)構(gòu)形式很多,常用的有以下幾種:筒型活塞、盤形活塞、級(jí)差式活塞、組合活塞、柱塞 等。 盤形活塞:該活塞適用于有十字頭的雙作用氣缸,形狀如圓盤形,材料為鑄鐵或鑄鋁,為了減輕 重量,活塞常做成中空結(jié)構(gòu),為了加強(qiáng)端面的剛性與結(jié)構(gòu)長度,在活塞兩端面設(shè)置數(shù)根加筋板把兩個(gè)端面 連接起來。活塞的圓柱面上開有活塞環(huán)槽。臥式壓縮機(jī)中,直徑較大的盤形活塞,在下部 90o~120o 范圍 內(nèi)為承壓面,承壓面用巴氏合澆制而成,在承壓面的端部開有 2o~3o 的坡度,其兩邊也應(yīng)稍許銼去一些, 有利于形成潤滑油層。為防止熱膨脹和活塞與氣缸磨下沉?xí)r加劇磨損,活塞的外圓
41、與氣缸內(nèi)圓面應(yīng)留有 1~2mm 的間隙(承壓面除外) 。在無油潤滑壓縮機(jī)中,通常用填充氟塑料等耐磨材料制成各種形式的支承 環(huán)作為活塞的承壓面。 ( 2)活塞桿 活塞桿將活塞與十字頭連接起來,傳遞作用在活塞上的力,帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。它與活塞的連接方式通常有螺紋連接、凸肩和卡箍連接、錐面連接?;钊麠U與十字頭連接一端車有螺紋。由于活塞桿承受交變 載荷,應(yīng)盡可能減少應(yīng)力集中影響,因此,連接螺栓采用細(xì)牙螺紋,且根部圓弧半徑大一些。 ( 3)活塞環(huán) 活塞與氣缸之間存在相對(duì)滑動(dòng),必須留有一定的間隙,活塞環(huán)的主要作用是密封氣缸與活塞之間的間隙,防止氣體從壓縮容積
42、的一側(cè)漏向另一側(cè),此外還有均布潤滑油的作用?;钊h(huán)為一開口環(huán),在自 由狀態(tài)下,其外徑大于氣缸的直徑,裝入氣缸后,環(huán)徑縮小,僅在切口處留下一個(gè)熱膨脹間隙。 活塞環(huán)依靠節(jié)流與阻塞來密封,其密封原理如下圖: 當(dāng)環(huán)裝入后,由于環(huán)的彈性,產(chǎn)生預(yù)緊力 Pk ,使環(huán)緊貼在氣缸壁上,當(dāng)氣體通過金屬表面高低不平的間隙時(shí),受到節(jié)流與阻塞作用,壓力自 P1 降至 P2,同時(shí)由于活塞環(huán)和環(huán)槽間有側(cè)間隙,環(huán)緊靠在壓力低的一側(cè)。所以在活塞環(huán)內(nèi)表面與環(huán)槽之間的間隙處有一個(gè)近似等于 P1 的氣體壓力作用著,而沿活塞外表面作用的氣體壓力則是變化的,從 P1 至 P2,其平均值近似等于 1/
43、2 (P1+P2 ),這樣,便在半徑方向產(chǎn)生了一個(gè)壓力差, P≈P1-1/2 (P1+P2 )=1/2( P1-P2 ),這個(gè)壓力差使活塞環(huán)緊貼在氣缸壁上,達(dá)到密 封作用,同理在軸向也有一個(gè)壓力差,把環(huán)緊壓在環(huán)槽側(cè)面上起密封作用,氣缸內(nèi)壓力越大,密封壓緊力也越大,表明活塞環(huán)具有自緊密封的特點(diǎn)。在活塞與氣缸相互運(yùn)動(dòng)的工作面間,完全地阻止泄漏是不可能 的。普通的活塞環(huán)都有切口,氣體能通過切口泄漏。此外,氣缸和活塞環(huán)的圓度和圓柱度誤差及環(huán)槽和環(huán)的端面平面度誤差也是造成泄漏的因素。所以,通常采用多個(gè)活塞環(huán),經(jīng)多次節(jié)流阻塞,便可起到密封要求。有研究表明,氣體經(jīng)過第一道活塞環(huán)阻流密封作用后,仍
44、要泄漏至第一道環(huán)之后。在流經(jīng)切口間隙之 際,由于節(jié)流作用,此時(shí)壓力約降至氣缸內(nèi)氣體壓力的 26% 。經(jīng)第二道環(huán)的密封作用后,氣體壓力約為原壓力的 10% 。到第三道環(huán)后約為 7.6% 。因此活塞環(huán)的密封作用主要靠前面三道環(huán)所承擔(dān),但在實(shí)際使用 中,尤其是在高壓級(jí)中,第一道環(huán)所承受的壓力差的絕對(duì)值比低壓級(jí)時(shí)為大,磨損也快。第一道環(huán)磨損后使切口增大,泄漏量大大增加,即失去密封作用,這時(shí)主要壓力差便由第二道環(huán)承受。第二道環(huán)即起到第一道環(huán)作用,其磨損也將加劇,依次類推。因此,通常采用較多的活塞環(huán),以延長更換時(shí)間?;钊h(huán)通常在每個(gè)環(huán)槽內(nèi)放置一道,其結(jié)構(gòu)按所用材料一般制成具有切口的整體式環(huán),活
45、塞環(huán)的切口有直切口、斜切 口和搭切口三種,如下圖 8-14 。 (a)直切口 (b) 斜切口 (c) 搭切口 直切口制造簡單,泄漏量與切口的泄漏截面成正比。斜切口制造也簡單,因泄漏截面應(yīng)為垂直截 面,故在相同切口寬度時(shí)它比直切口要小,從而減少了泄漏量。一般取傾角為 45o~60o 。搭切口制造較為 復(fù)雜,因其切口呈階梯形,工作時(shí)互相搭接,故
46、氣體不能直接地通過切口而需經(jīng)過兩次曲折,所以泄漏量 能大大減少。 4、密封組件 為了密封存活塞子桿穿出氣缸處的間隙,通常用一組密封填料來實(shí)現(xiàn)密封。填料是壓縮機(jī)中易損件之一。對(duì)填料的主要要求是:密封性好、耐磨性好、使用壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、標(biāo)準(zhǔn)化,通用化 程度高。 壓縮機(jī)中的填料都是借助于密封前后的氣體壓力差來獲得自緊密封的。根據(jù)密封前后氣體的壓力差,氣體的性質(zhì),對(duì)密封要求,可選用不同的填料密封結(jié)構(gòu)形式。常用的填料有適用于中、低壓的平面填 料和適用于高壓的錐形填料兩種。 平面填料函 它一般用在低壓,有前置填料函結(jié)構(gòu)中,
47、適用于 60~100MPa 以下的壓力,一般由幾 組共同組成壓縮機(jī)的密封系統(tǒng)。 填料函的每個(gè)密封室主要由密封盒、閉鎖環(huán)、密封圈和鐲形彈簧等零件組成??繗飧讉?cè)的環(huán)是閉鎖環(huán),是三瓣的;另外一側(cè)是密封圈,是六瓣的;三瓣環(huán)的作用是軸向地遮住六瓣環(huán)的切口并讓高壓氣體通過本身的切口流入小室,起主要作用是六瓣環(huán),其密封原理和活塞環(huán)的密封相似,在安裝時(shí),三瓣環(huán)靠近 氣缸處,六瓣環(huán)放在三瓣環(huán)外邊,否則不起密封作用。 5、氣閥組件 氣閥的作用是控制氣缸中的氣體的吸入和排出。壓縮機(jī)上的氣閥都是自動(dòng)氣閥,即氣閥的啟閉不是用專門的控制機(jī)構(gòu)而是靠氣
48、閥兩側(cè)的壓力差來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)及時(shí)啟閉的。氣閥是重要的易損件之一,它直接 關(guān)系到壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 對(duì)氣閥的主要要求是: ( 1 ) 氣閥開閉及時(shí),關(guān)閉時(shí)嚴(yán)密不漏氣 (2 ) 氣流通過氣閥時(shí),阻力損失小 ( 3 ) 氣閥使用壽命長 ( 4) 氣閥形成的余隙容積小 (5) 噪音小 目前,氣閥的結(jié)構(gòu)型式很多,最常使用的為環(huán)狀閥。一般由四部分組成 : ( 1)閥座 它具有能被閥片覆蓋的氣體通道,是與閥片一起閉鎖進(jìn)氣(或排氣)通道,并承受氣 缸內(nèi)外壓力差的零件 ( 2 )啟閉元件 它是交替地開啟與關(guān)
49、閉閥座通道的零件,通常制成片狀者稱閥片 ( 3 )彈簧 是關(guān)閉時(shí)推動(dòng)閥片落向閥座的元件,并在開啟時(shí)抑制閥片撞擊升程限制器 (4 )升程限制器 是限制閥片的升程,并往往作為彈簧承座的零件。 閥座與升程限制器上都有環(huán)形通道供氣體通過,閥片與閥座上的密封口貼合形成密封,并靠閥片的啟閉來控制氣體的吸入與排出,為保證閥片啟閉時(shí)不偏斜,在升程限制器上加工成幾個(gè)同心圈的凸臺(tái),對(duì) 閥片起導(dǎo)向作用,閥片的升起高度(即升程 h)由導(dǎo)向凸臺(tái)的高度來控制,升程限制器上裝有彈簧,當(dāng)閥片處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí),把閥片壓緊在閥座上,當(dāng)閥片開啟時(shí)起緩沖作用,閥座與升程限制器用螺栓擰緊,并
50、 需加防松措施。吸排氣閥工作時(shí),氣閥是在閥片兩邊的壓力差作用下啟閉的,完成吸排氣過程,如在吸氣過程中, 當(dāng)氣缸內(nèi)的壓力低于吸入管道中的壓力時(shí),當(dāng)兩者所造成的壓力差 ΔP足以克服彈簧壓緊力 Ps 片及部分彈簧的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力 Pm 之和時(shí),閥片被頂開,氣體開始吸入,隨后閥片繼續(xù)開啟并貼到升程 與閥 限制器上,氣體繼續(xù)進(jìn)入氣缸,直至活塞到達(dá)止點(diǎn)附近時(shí),活塞速度劇下降,氣體的速度也隨之降低,于是作用在閥片上的氣流動(dòng)壓力也變小,當(dāng)彈簧力大于氣體推力及閥片彈簧的慣性力時(shí),彈簧隨即把閥片頂回,閥片開始關(guān)閉并最終重新落在閥座上,吸氣閥閥片關(guān)閉而完成吸氣過程,排氣
51、亦然。 網(wǎng)狀閥結(jié)構(gòu)基本上和環(huán)狀閥相同,但各環(huán)閥片以筋條聯(lián)成一體,略呈網(wǎng)狀故稱網(wǎng)狀閥,如圖示,這種閥片本身具有彈性,在閥片從中心數(shù)起的第二圈上,將徑向筋條銑出一個(gè)斜切口,同時(shí)在很長一段弧內(nèi)銑薄使之具有彈性。這樣當(dāng)閥片中心圈被夾緊,而外緣四圈做為閥片時(shí),不需要導(dǎo)向塊便能上下運(yùn)動(dòng)。 網(wǎng)狀閥片各環(huán)起落一致,且沒有摩擦,對(duì)氣缸無油潤滑壓縮機(jī)特別適用。 有時(shí)也采用中心導(dǎo)向的網(wǎng)狀閥結(jié)構(gòu),其閥片沒有固定部分和彈性部分,這種網(wǎng)狀閥避免了彈性部分易于斷裂的可能性,又?jǐn)U大了通道數(shù)目。如果中心導(dǎo)向塊采用自潤滑材料,同樣可以適用于氣缸無油潤 滑壓縮機(jī)。 網(wǎng)狀閥中即可采用圓柱形彈
52、簧,又可用片形彈簧,并采用緩沖片以緩和閥片對(duì)升程限制器的沖 擊。相比于環(huán)狀閥,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造加工難度大,技術(shù)要求高,應(yīng)力集中處多,運(yùn)行中易于損壞,應(yīng)用 較少。但隨著近幾年的技術(shù)進(jìn)步,如采用 PEEK 材質(zhì)等,網(wǎng)狀閥的應(yīng)用也越來越廣泛。 6 、飛輪及盤車機(jī)構(gòu) 在壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,曲軸受驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩的作用,在曲軸同轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)之中,阻力矩所消耗的功和驅(qū)動(dòng)機(jī)所供給的功是相等的。然而,曲軸的阻力矩是一個(gè)隨曲軸旋轉(zhuǎn)角束度變化的力矩,驅(qū)動(dòng)力矩則基本上是一個(gè)定值,所以這兩者在一轉(zhuǎn)之中的瞬間值經(jīng)常是不平衡的,這就會(huì)引起曲軸的加速、減速現(xiàn)象。 即: Md- Mk=J
53、ε Md 、 Mk—— 驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩 J—— 壓縮機(jī)組中的全部旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ε——壓縮機(jī)曲軸的瞬時(shí)角加速度,加速時(shí)為正,減速時(shí)為負(fù) 在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),總不希望角速度有很大的波動(dòng),因此設(shè)計(jì)時(shí)可以人為地用加飛輪的辦法提高轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量 J,以降低瞬時(shí)角加速度 ε。如果人為地增加轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量,也即增加其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J,則在同樣的轉(zhuǎn) 矩差值下,轉(zhuǎn)軸的角加速度 ε就可以減小,這就可以促使壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)趨向平穩(wěn)。飛輪就是一個(gè)具有較大 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的部件,在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)軸上增設(shè)飛輪,其目的就在于使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速均勻化。 < 在壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中飛輪起
54、著轉(zhuǎn)換能量、儲(chǔ)、放能量的作用,而其本身并不消耗功。當(dāng) Md >Mk 即有 盈功存在時(shí),飛輪和轉(zhuǎn)子一起加速運(yùn)轉(zhuǎn),盈功轉(zhuǎn)化為飛輪的動(dòng)能儲(chǔ)存在飛輪內(nèi)防止轉(zhuǎn)子作更大的加速;當(dāng) Md < Mk 時(shí),虧功使飛輪減速,飛輪即釋放出動(dòng)能以彌補(bǔ)驅(qū)動(dòng)功的不足,從而避免轉(zhuǎn)子更大的加速。飛輪就是如此通過儲(chǔ)放能量(動(dòng)能)來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)在一轉(zhuǎn)中的角速度,使轉(zhuǎn)速均勻化的。 壓縮機(jī)具有運(yùn)動(dòng)部件的盤車機(jī)構(gòu),在壓縮機(jī)的安裝和檢修等情況下必須盤車,以檢查裝配的正確性或壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件在要求位置上定位的正確性。此外,在長期停車后,壓縮機(jī)開車前必須盤車,使所有 需要潤滑的表面配油。在吹掃壓縮機(jī)氣道時(shí)也
55、要盤車。 盤車機(jī)構(gòu)有手動(dòng)和電動(dòng)盤車機(jī)構(gòu),中小型壓縮機(jī)可采用手動(dòng)盤車機(jī)構(gòu),大型壓縮機(jī)采用電動(dòng)盤車機(jī)構(gòu)。電動(dòng)盤車機(jī)構(gòu)可裝在壓縮機(jī)內(nèi)用齒輪或蝸桿運(yùn)動(dòng)副使曲軸旋轉(zhuǎn)。盤車電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿,并通地它轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪、圓柱形齒輪副,使套裝在曲軸端的齒輪旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到盤車的目的。盤車機(jī)構(gòu)必須設(shè)置切換手柄,當(dāng)需要盤車時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,借此撥動(dòng)與手柄相聯(lián)的沿雙鍵滑動(dòng)的齒輪,使其與盤車齒輪相嚙合,才可盤車。當(dāng)壓縮機(jī)具有敞開的飛輪或帶齒冠的專用圓盤時(shí),可采用杠桿式盤車器。盤車機(jī)構(gòu)一般設(shè)置在壓縮機(jī)氣缸與電機(jī)中間。在飛輪在加工出齒冠,盤車電機(jī)與一盤車小齒輪相連,當(dāng)需要盤車時(shí),啟運(yùn) 動(dòng)盤車電機(jī)底
56、盤的氣墊導(dǎo)軌或扳動(dòng)盤車杠桿使盤車器齒輪與飛輪齒輪相嚙合,即可盤車。 壓縮機(jī)應(yīng)在無負(fù)荷的情況下盤車,此時(shí)盤車機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的最大扭矩值是按壓縮機(jī)及電動(dòng)機(jī)的摩擦力來 確定的,一般只為有負(fù)荷下壓縮機(jī)平均反力矩的 8~12% 。轉(zhuǎn)動(dòng)后,摩擦表面跑合過程中反作用力矩則急劇 下降。 第六節(jié) 輔助系統(tǒng) 活塞式壓縮機(jī)的輔助系統(tǒng)包括進(jìn)排氣緩沖系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。其主要設(shè)備有進(jìn)排氣緩沖罐、入口過濾器、潤滑油泵、注油器、油冷卻器、油過濾器、集油箱、級(jí)間冷卻器、氣液分離器、安全 閥等。大部分設(shè)備已標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),在此介紹一下齒輪泵、注油器和油過濾器。 潤滑油泵
57、中、大型高速壓縮機(jī)的潤滑油泵趨向于由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),因?yàn)閱为?dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的油泵可在壓縮機(jī)起動(dòng)之前先開機(jī),待系統(tǒng)達(dá)到規(guī)定油壓時(shí)再開動(dòng)壓縮機(jī),這就保證壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)便得到充 份潤滑,以利于提高摩擦件的耐久性,特別是當(dāng)壓縮機(jī)起動(dòng)的轉(zhuǎn)速大于 750rpm 時(shí),如果起動(dòng)時(shí)軸承得不到及時(shí)潤滑,則極易燒毀軸瓦。潤滑油泵大多是容積式的,普遍采用的是齒輪泵。 齒輪泵結(jié)構(gòu)如圖 8-20 所示,一對(duì)互相嚙合的齒輪置于泵體內(nèi),齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)潤滑油由入口吸進(jìn),充滿齒隙,并在齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)沿著工作室的外圓周移動(dòng)。當(dāng)齒輪進(jìn)入嚙合時(shí),油從出口被壓出。齒輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)油的流向反轉(zhuǎn),因此不允許改變齒輪泵的旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)齒輪接近完
58、全嚙合時(shí),殘留在其中的油將被封閉,造成封閉容積中的壓力劇增,這是不允許的,通常都在泵體的端平面上加開通道或采取其它措施予以 消除。 油過濾器 潤滑油在使用中不可避免地要被磨屑、塵埃以及和空氣接觸時(shí)產(chǎn)生的氧化膠狀物所 污染,這些雜質(zhì)如不及時(shí)濾去會(huì)使零件出現(xiàn)早期磨損,或堵塞油道。機(jī)器的耐久性與潤滑油的清潔程度有很大關(guān)系,因此設(shè)置油過濾器是很重要的。良好的濾油器應(yīng)該具有高的濾油效果和小的流動(dòng)阻力,同時(shí)要 求尺寸小,重量輕。 潤滑油的過濾一般經(jīng)過兩次,即粗濾和細(xì)濾,也有采用三次過濾的,即增加精濾過程,因此設(shè)有 粗濾器、細(xì)濾器和精濾器。 ( 1)粗濾器 一般做
59、成筒狀,裝于集油箱或曲軸箱的潤滑油管入口處,當(dāng)潤滑 油尚未進(jìn)入油泵之前進(jìn)行過濾,目的在于保護(hù)油泵,使之免于進(jìn)入較大的硬質(zhì)顆粒影響油泵的壽命,當(dāng)然 也有助于以后的進(jìn)行細(xì)濾。濾網(wǎng)由銅絲制成, 網(wǎng)孔尺寸 0.6mm× 0.6mm ,故僅能濾去 0.8mm 以上的顆粒。 (2)細(xì)濾器 裝于油泵之后,細(xì)濾器主要有網(wǎng)式和片式兩種。 網(wǎng)式過濾器用 100 目以上的金屬網(wǎng)若干層繞于金屬骨架上。它制造簡單,但體積較大,易堵塞,難清理,一般需同時(shí)裝兩個(gè),并裝置切換閥,使壓縮機(jī)在連續(xù)運(yùn)行中當(dāng)一個(gè)被堵塞需拆下清洗時(shí),另一個(gè) 可馬上接替工作。 注油器 壓力潤滑中,氣缸
60、和填料處的潤滑油是由注油器提供的。目前,大多采用真空滴油式注油器,該注油器相當(dāng)于一組柱塞泵,柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng),靠偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)擺桿來實(shí)現(xiàn),當(dāng)柱塞向下運(yùn) 動(dòng)時(shí),泵內(nèi)形成真空,油便從吸油管通過有機(jī)玻璃罩內(nèi)滴油管進(jìn)入泵體,當(dāng)柱塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí),吸入泵體內(nèi) 的油即被壓縮排出,注油量的大小,可以通過調(diào)整擺桿的極限位置,改變柱塞行程來調(diào)節(jié),排出的油壓大 小取決于氣缸內(nèi)的氣體壓力,鐘罩滴油管的作用是顯示油泵是否有油進(jìn)入,工作是否正常,在氣缸、填料函的注油孔處,必須放置單向閥,以防油管爆裂時(shí)氣體倒流。 目前真空滴式注油器已標(biāo)準(zhǔn)化,按壓力來分有 16MPa 以下用的中壓注
61、油器和 16~32MPa 用的高壓 注油器。 第七節(jié) 活塞式壓縮機(jī)的運(yùn)行、維護(hù)與管理 一、活塞式壓縮機(jī)的試運(yùn)行 活塞式壓縮機(jī)在安裝或檢修完畢并進(jìn)行最后精找正之后,應(yīng)進(jìn)行機(jī)組的試運(yùn)轉(zhuǎn)。 1 、機(jī)組的運(yùn)行條件 (1)每臺(tái)機(jī)組及其附屬設(shè)備均應(yīng)具有制造廠的產(chǎn)品銘牌,其上的技術(shù)數(shù)據(jù)不得涂抹覆蓋。 (2) 每臺(tái)機(jī)組應(yīng)具有完整的設(shè)備技術(shù)檔案,其中包括有關(guān)技術(shù)規(guī)范、制造廠家技術(shù)說明書、有關(guān)圖紙系統(tǒng)圖、性能曲線、試驗(yàn)記錄和驗(yàn)收記錄、安裝說明書和技術(shù)數(shù)據(jù)、重要設(shè)備的安裝記錄、竣工資料、 交接記錄和運(yùn)行試車記錄、檢修記錄、設(shè)備事故和
62、運(yùn)行異常記錄以及重大技術(shù)改進(jìn)記錄等。 (3) 運(yùn)行操作崗位完好,有必須的規(guī)程、系統(tǒng)圖、操作數(shù)據(jù)、運(yùn)行日記、試驗(yàn)記錄、缺陷記錄和值班日記。有必要的使用工具,如塞尺、鉗子、扳子、防爆燈、聽棒和手提式測振儀以及轉(zhuǎn)速表等。具有與 主控制室聯(lián)系的可靠的通訊工具,如對(duì)講機(jī)或現(xiàn)場擴(kuò)呼電話。消防器材齊備并置于固定位置,性能良好,便于隨時(shí)動(dòng)用。 (4) 機(jī)組完好,具備起動(dòng)條件 。確認(rèn)各部位故障都已排除,應(yīng)檢修項(xiàng)目皆已完成,無缺件,無壞件。認(rèn)真檢查安全閥等安全保護(hù)監(jiān)測系統(tǒng),確認(rèn)動(dòng)作靈活準(zhǔn)確,各類閥門的開閉已處于開車狀態(tài)。 (5) 機(jī)組廠房內(nèi)各主、輔設(shè)備及管道、各層地面、地溝和門
63、窗玻璃等,均已清潔完整,地面平整,溝道有蓋板,危險(xiǎn)處有護(hù)板,現(xiàn)場照明充足。 (6)生產(chǎn)工藝用料、水、電、蒸汽、儀表風(fēng)和氮?dú)獾荣|(zhì)量合格供應(yīng)正常充足。 (7) 操作人員必須熟練掌握壓縮機(jī)組的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、性能和操作參數(shù),熟悉操作規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定,通曉安全保護(hù)系統(tǒng)和事故處理程序,并經(jīng)實(shí)際操作考試合格,不合格者不允許上崗。 (8) 在下述情況下,機(jī)組禁止起動(dòng):①機(jī)組系統(tǒng)或零部件存在故障或缺件未能修好備齊。②油系統(tǒng)或其他輔助系統(tǒng)不正常。⑧大修或故障檢修后,驗(yàn)收、交接和批準(zhǔn)手續(xù)不齊全。 2、重要操作及操作極限值 為了保證機(jī)組的正常運(yùn)行,對(duì)機(jī)組的關(guān)鍵性重要操作
64、必須慎重,應(yīng)在資料分析、設(shè)備現(xiàn)狀調(diào)查和方案討論以及領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后,指定專人負(fù)責(zé)執(zhí)行操作,有關(guān)人員和主管領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)當(dāng)在場。 一般下列操作應(yīng)列為重要操作:①壓縮機(jī)組的安裝或檢修后的初次啟動(dòng);②重大故障停機(jī)后的啟動(dòng);②設(shè)備重大改進(jìn)后啟動(dòng)和新技術(shù)的第一次試用;④壓縮機(jī)組運(yùn)行條件的重大變動(dòng)后的啟動(dòng)與操作。 根據(jù)制造廠的有關(guān)說明書和試驗(yàn)資料確定機(jī)組的操作極限值,在運(yùn)行中不得超過,其中主要極限值是:①機(jī)組各段進(jìn)、排氣溫度,壓力和流量,②機(jī)組的工作轉(zhuǎn)速;⑧機(jī)組油系統(tǒng)的壓力和流量。④電動(dòng) 機(jī)的電流值。 3、試運(yùn)轉(zhuǎn)的目的 5 分鐘。 機(jī)組安裝或檢修完畢后
65、進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn),其主要目的是:檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)組各部分的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),達(dá)到良好的跑合;檢驗(yàn)和調(diào)整電氣、儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)及其附屬裝置的正確性和靈敏性:檢驗(yàn)機(jī)組的潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、工藝管路系統(tǒng)及其附屬設(shè)備的嚴(yán)密性,并進(jìn)行吹掃;檢驗(yàn)機(jī)組的振動(dòng)和噪音,并對(duì)機(jī)組所有的機(jī)械設(shè)備、電氣和儀表等裝置及其工藝管路的設(shè)計(jì)、制造和安裝調(diào)試等方面的質(zhì)量進(jìn)行全面的考核。在試 運(yùn)中發(fā)現(xiàn)問題,應(yīng)查找原因積極處理,為裝置聯(lián)動(dòng)試車和投料開車創(chuàng)造條件,作好充分的準(zhǔn)備。 4、試運(yùn)的要點(diǎn) ( 1)油系統(tǒng)的清洗與試運(yùn) 壓縮機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)前,油系統(tǒng)首先應(yīng)進(jìn)行徹底清洗,一般是先用機(jī)械和人工方法除去所有油系統(tǒng)設(shè)備和管路內(nèi)
66、的大量塵土、雜物和油污等,然后采用化學(xué)酸洗法除去設(shè)備及管路中的鐵銹,最后用油進(jìn)行多次 的油沖洗,一直到合格。油箱內(nèi)注入的潤滑油規(guī)格和數(shù)量應(yīng)符合設(shè)備技術(shù)文件的規(guī)定,當(dāng)室溫低于 5 ℃時(shí), 應(yīng)將潤滑油加熱至油溫達(dá)到 30~35C。 首次試運(yùn)時(shí),潤滑油應(yīng)進(jìn)入主軸承和機(jī)身滑道,應(yīng)將管接頭拆開,用塑料短管將油引到曲軸箱,以防首次循環(huán)的潤滑油中所帶的污物進(jìn)入運(yùn)動(dòng)部件內(nèi)。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合油泵的要求,并按操作規(guī)程起動(dòng)油泵,檢查油壓、音響、振動(dòng)和發(fā)熱等情況,油壓和油量應(yīng)符合設(shè)備技術(shù)文件的規(guī)定值?;赜蜏囟雀? 時(shí),應(yīng)向冷卻器送水,以保持潤滑油溫度不超過 35 ℃。潤滑油系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí),應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 24 小時(shí),如過濾器前后壓差大,應(yīng)及時(shí)切換、清洗,延長運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下,檢驗(yàn)和凋整油系統(tǒng)聯(lián)鎖裝 置。 循環(huán)油潤滑系統(tǒng)首次運(yùn)轉(zhuǎn)后,應(yīng)將油箱中的污物全部排放干凈,清洗油箱、吸出粗濾器、過濾器、油泵和管道內(nèi)污油。連接主軸承和機(jī)身滑道的供油管接頭.再往油箱內(nèi)注入合格的潤滑油。重新起動(dòng)油泵、循環(huán)潤滑油系統(tǒng),同時(shí)進(jìn)行壓縮機(jī)盤車,檢查調(diào)整各供油點(diǎn)的油流量,使油壓、油流
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