活塞壓縮機課件
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BatchDoc Word文檔批量處理工具 活塞式壓縮機 概 述 一、活塞式壓縮機的基本構成 活塞式壓縮機主要由傳動機構．工作部件及機體組成。此外還有潤滑、冷卻、調(diào)節(jié)等輔助系統(tǒng)。 圖所示為一L型壓縮機。它的傳動機構是曲柄連桿機構，由電機通過皮帶輪帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，連桿大頭裝在曲軸的曲柄銷上，其小頭與十字頭相連。因此，曲柄通過連桿帶動十字頭在滑道內(nèi)作往復運動，再由十字頭帶動活塞組件(包括活塞及活塞桿等)在氣缸內(nèi)作往復運動。由一根連桿所對應的氣缸活塞組為一列。本機有兩個連桿分別對應著一列氣缸活塞組，該機共有兩列。 工作部件包括氣缸、氣閥組件、活塞組件及填料組件。氣缸的內(nèi)表面與活塞工作端面所形成的空間是實現(xiàn)氣體壓縮的工作腔。氣閥裝在氣缸上，控制氣體作單向流動，即吸氣閥只從進氣管向工作腔吸氣，排氣閥只能從工作腔向排氣管排氣。氣閥的啟閉動作主要由缸內(nèi)外壓差及氣閥彈簧控制?；钊跉飧變?nèi)作往復運動時，工作腔的容積作周期性變化，它與吸排氣閥的啟閉動作相配合，實現(xiàn)有膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程的工作循環(huán)，從而不斷吸入低壓氣體、排出壓縮后的高壓氣體。本機為雙作用氣缸，即曲軸每轉(zhuǎn)一周，帶動活塞在缸內(nèi)往復一次，氣缸兩側(cè)各實現(xiàn)一次工作循環(huán)。圖示壓縮機兩缸的直徑相同，所以是一個雙缸雙作用單級壓縮機。 壓縮機的潤滑分兩個系統(tǒng)。一個供傳動機構的潤滑，通常用機油潤滑，靠軸頭的齒輪油泵循環(huán)供油；另一個供氣缸內(nèi)工作部件的潤滑，采用壓縮機油，靠注油器注入氣缸。 冷卻系統(tǒng)有冷卻氣體的中間冷卻器、后冷卻器、潤滑油冷卻器及氣缸的水套冷卻等減荷閥、安全閥是該機的控制與安全系統(tǒng)。 二、活塞式壓縮機的特點 與離心壓縮機相比，活塞式壓縮機的優(yōu)點是： 1．適用壓力范圍廣。這種機器依靠工作容積變化的原理工作，因而不論其流量大小，都能達到很高的工作壓力。目前工業(yè)上超高壓壓縮機的工作壓力已可達350MPa。 2．熱力效率較高，功率消耗較其它型式壓縮機低。 3．對介質(zhì)及排氣量的適應性強?？捎糜谳^大的排氣量范圍，且排氣量受排氣壓力變化的影響較小。另外當介質(zhì)密度改變時，壓縮機的容積排量和排氣壓力的變化也較小。 其主要缺點是因往復慣性力大，使轉(zhuǎn)速不能太高，故機器較笨重，大排量者尤甚。結(jié)構復雜、易損件多，使維修工作量大。此外，由于排氣不連續(xù)，造成氣流壓力脈動，易產(chǎn)生氣柱振動。 由于以上特點，活塞壓縮機主要適用于中、小流量而壓力較高的場合、目前國內(nèi)活塞式壓縮機的應用仍最廣泛，在采礦、冶金、機械、建筑等部門用空壓機提供壓縮空氣作為動力；在石油化工廠中，用壓縮機輸送工藝氣休或動力氣體，在工藝流程中把介質(zhì)壓縮到反應所需的壓力等。 目前活塞壓縮機在結(jié)構參數(shù)上趨向適當?shù)母咿D(zhuǎn)速和適當?shù)亩绦谐?，使結(jié)構更緊湊。小型壓縮機向快裝、無專門基礎的機組化方向發(fā)展。 由于近年來在壓縮機氣閥、氣流脈動和振動方面的研究取得不步進展，在延長易損件壽命方面也作了不少工作，從而改善了壓縮機的性能，提高了運轉(zhuǎn)率，這些都使活塞壓縮機克服其弱點，得以揚長避短，更好地發(fā)揮其節(jié)能特點。 優(yōu)化設計理論的發(fā)展和計算機的普遍應用，為更合理地選取設計參數(shù)、提高節(jié)能效益開創(chuàng)了新的前景。 三、活塞式壓縮機的分類與型號 1．分類 活塞式壓縮機可從不同角度分類，簡要敘述于表中。其結(jié)構示意如圖： 2．活塞壓縮機的型號 活塞壓縮機的使用范圍十分廣泛，為了選擇使用的方便；機械工業(yè)部標準(JB2589—86)規(guī)定了容積式壓縮機型號的編制方法，此標準適用于除制冷壓縮機外 的容積式壓縮機。其型號命名如下： 示例： (1)WWD-0．8／10型空氣壓縮機 往復活塞式，w型，無潤滑，低噪聲罩式。公稱容積流量0．8m／min，公稱排氣表壓力10Pa。 (2)VY-6／7型空氣壓縮機 往復活塞式，V型，移動式，公稱容積流量6 m／min，公稱排氣表壓力7 Pa。 (3)L-22／7型空氣壓縮機 往復活塞式，L型，公稱容積流量22 m／min，公稱排氣表壓力7 Pa。 (4)P-3／285-320型氮氫氣循環(huán)壓縮機 - 往復活塞式，臥式，公稱容積流量3 m／min，公稱吸氣表壓力285 Pa，公稱排氣表壓力320 Pa。 (5)H-140／320型氮氨氣壓縮機 往復活塞式，H型，公稱容積流量140 m／min，公稱排氣表壓力320 Pa。 活塞壓縮機的工作循環(huán) 一、理論工作循環(huán) 1.理論工作循環(huán)指示圖 首先討論壓縮機一個級的理論循環(huán)。為了研究問題方便，先對壓縮機的工作過程作如下的簡化假設： (1)壓縮機氣缸沒有余隙容積，即排氣終了時缸內(nèi)氣體全部排盡； (2)吸、排氣過程無阻力損失，無壓力脈動，無熱交換。即在進、排氣過程中，氣體的溫度、壓力不變，并分別與進、排氣管內(nèi)狀態(tài)相同； (3)氣體壓縮的過程指數(shù)在全過程中為常數(shù)； (4)氣缸壓縮工作容積絕對嚴密，沒有氣體泄漏。 在上述假設前提下，壓縮機的工作循環(huán)可簡化為如圖4 3．1所示的三個過程的理論循環(huán)。 吸氣——活塞自左向右移動時．吸氣閥立即打開，氣體在壓力下進入氣缸，在圖中的4—1線所示； 壓縮——活塞從內(nèi)止點向左移動，吸、排氣閥均關閉。由于活塞移動，缸內(nèi)容積變小，氣體被壓縮，壓力上升，直到缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓相等為止。圖中1—2線所示。 排氣——活塞繼續(xù)向左移動，排氣閥打開，氣體在壓力下從氣缸排到排氣管內(nèi)。圖中2—3線所示。到外止點時缸內(nèi)氣體被排盡。 這樣完成了一個理論工作循環(huán)，缸內(nèi)瞬時壓力和容積作周期性變化，描述理論工作循環(huán)中的P—V圖稱為理論指示圖?；钊麅?nèi)、外止點間的距離稱為行程，用S表示。 這里應注意兩個問題：一是指示圖上的橫座標是氣缸容積V，而不是熱力學中所用的比容v，因為在進、排氣過程中氣體容積V是變化的，而比容并不變化(狀態(tài)不變)，由此看出，理論循環(huán)的三個過程中只有壓縮過程是真正的熱力過程，二是壓縮機的排氣壓力取決于排氣管道中的壓力，即壓縮機排氣閥后面系統(tǒng)中的壓力，也稱為背壓。壓縮機銘牌上所標的排氣壓力是該機可以長期工作的排氣壓力，機器的排氣量、功率及機件的強度都按此壓力設計。在生產(chǎn)過程中實際排氣壓力隨系統(tǒng)中用氣量和壓力的變化而變化。如果系統(tǒng)中用氣量很大，而壓縮機排氣量小于用氣量，則系統(tǒng)壓力建立不起來。實際生產(chǎn)中總是按壓縮機排氣量大于用氣量來設計和選用壓縮機，采取一定的調(diào)節(jié)措施，使用氣量與壓縮機排氣量相適應并保持一定的壓力。如果不采用調(diào)節(jié)措施則系統(tǒng)中因氣體積累而使壓力不斷升高，壓縮機排氣壓力也隨之升高，會因壓縮機功率超載或機件受力超過強度極限而出現(xiàn)事故。線為AB。當缸內(nèi)壓力高于排氣管道內(nèi)壓力如并足以克服排氣閥阻力而頂開排氣閥時才開始排氣過程，排氣過程中壓力也是波動的，當活塞回到外止點時，排氣過程終了，如此完成了一個工作循環(huán)。 二、實際工作循環(huán) 實際壓縮機中，前述理論工作循環(huán)的簡化假設是不可能實現(xiàn)的。由于在壓縮機設計中為避免活塞與缸蓋相撞和滿足氣閥安裝的需要以及氣閥本身結(jié)構等因素，造成排氣終了（活塞行至止點）時，氣缸與活塞端部仍然有一定空隙，稱為余隙容積，在余隙容積中的氣體無法排盡。此外在吸、排氣過程中存在阻力損失。氣體與缸壁有熱交換。這些因素使實際工況要比理論工況復雜的多。 圖4-3.2表示壓縮機一個單作用級的實際工作循環(huán)。排氣終了活塞行至外止點，由于余隙容積的存在，缸內(nèi)仍有殘留的排氣狀態(tài)的氣體，以C點表示。當活塞自外止點右行，工作容積增大，殘留氣體容積增大而壓力下降，進行膨脹過程，膨脹線為CD。由于氣閥主要依靠缸內(nèi)外氣體壓差控制啟閉，只有當缸內(nèi)壓力低于吸氣管內(nèi)壓力，并足以克服流動阻力時，才能頂開吸氣閥，如D點表示。吸氣過程中缸內(nèi)壓力有波動，活塞到內(nèi)止點A時吸氣終了，吸氣閥關閉，A點壓力仍低于。活塞自內(nèi)止點左行時，缸內(nèi)容積變小，氣體進行壓縮過程， 在P—V圖上表示的實際循環(huán)稱實際指示圖。用示功儀或用計算機可測出壓縮機的指示圖，指示圖上ABCDA所包圍面積代表壓縮機每個實際工作循環(huán)所需的指示功。 圖4—3．3是一臺空氣壓縮機一個缸的工作過程。曲線表明有膨脹過程且吸排氣過程有阻力損失。曲線看出吸排氣過程中有熱交換。由于冷卻及熱惰性關系，氣缸壁溫度約處于進排氣溫度的平均值。吸氣時壁溫高于進氣氣溫，吸入氣體不斷被加熱。排氣時壁溫低于排氣氣溫，排氣過程中氣體不斷放熱而降溫。壓縮和膨脹過程的變化更為復雜，膨脹過程開始缸內(nèi)氣溫高于壁溫，氣體放熱膨脹m′>k，膨脹后期缸內(nèi)氣溫低于壁溫，氣體吸熱膨脹m′
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