往复式压缩机考题

第二单元往复式活塞压缩机

概述

往复式活塞压缩机在石油化工生产工业必不可少的重要设备，是用来压缩空气或其他气体，从而把机械能转变为气体压力能的机械。各类压缩机就其工作原理而言分为容积式压缩机和速度式压缩机。常用的有活塞式压缩机和离心式压缩机。其中活塞式压缩机适用于中小输气量，排出压力可从低压直至超高压；离心式压缩机适用于大输气量，中低压的情况。下面介绍以上两种压缩机的有关知识。

一、压缩机的分类

（一）按照能量转换方式的不同分：

1、活塞式压缩机——是依靠气缸工作容积周期性地变化来压缩气体，从而把机械能变为气体的压力能。

容积式压缩机又分为往复式和回转式两种。回转式压缩机有螺杆式和滑片式，它们是依靠机内转子回转时，产生容积变化而实现气体压缩。

2、速度式（离心式）压缩机—-是依靠机内高速旋转的叶轮使气体得到很大的速度，再通过扩压元件把气流的动能变为气体的压力能。

（二）活塞式压缩机按汽缸在空间的位置分：

1、卧式压缩机

2、立式压缩机

3、角式压缩机

4、对置式压缩机

-活塞式压缩机结构型式代号及其意义表

（三）活塞式压缩机按用途可分为：

1、微型空压机

2、动力用移动式空压机

3、中小型制冷压缩机

4、石油气压缩机（包括氧压机、氮压机、氢压机、二氧化碳压缩机、石油气压缩机）。（四）按传动机构的特点分：

1、有十字头压缩机

2、无十字头压缩机

二、往复式活塞压缩机的工作原理

以立式压缩机为列，活塞由下止点向上运动时，活塞顶部容积逐渐变小气体受压缩，当压力达到气阀开启压力时，排气阀打开，开始排气。同时，活塞下部容积增大形成真空，其压力低于外部大气压力，这时吸气阀打开，开始吸气。当活塞由上止点向下运动时，活塞下部容积逐渐变小气体受压缩，当气体压力达到下端排气阀开启压力时，排气阀打开开始排气。同时，活塞顶部容积增大形成负压，缸内压力低于外部大气压力，这时上端吸气阀打开，开始吸气，而不断进行工作的。

三、主要零部件及其作用

（一）主要另部件

活塞式压缩机的主要另部件有气缸（包括气缸、缸盖），活塞组（包括活塞、拉杆），气阀（进气阀、排气阀），运动机构组（包括曲柄连杆机构、曲轴、曲轴箱），密封，活塞环。

（二）作用

气缸：实现气体压缩的部件；

活塞：在气缸内起挤压气体的作用；

气阀：控制气体的吸入和排出；

运动机构组：将原动机的旋转能传递给压缩机的活塞；

密封：填料函用来密封活塞杆与气缸之间的间隙。

活塞环：活塞环分为密封环和刮油环。

1、密封环：密封环对气缸内的气体起密封作用。其密封原理是在活塞环上有切口，在自由状态时，其直径大于气缸直径，安装时，由于本身的弹性，产生对气缸壁的预压力。压缩机工作时，活塞环在高压气体的作用下将活塞环撑开压紧在气缸壁上，同时，高压气体还将活塞环端面压紧在活塞槽上，使高压气体既不能从气缸壁有不能活塞槽泄漏。在这里活

塞环的弹力仅起辅助作用，主要是利用高压气体自紧密封来实现密封的。另外，还能起到将送到气缸壁上的润滑油均匀涂布于缸壁表面上以及高温的活塞通过活塞环向缸壁四周的冷却水散热降温。

2、刮油环：刮油环将悬挂在缸壁上的多余的润滑油挂掉，使其流回曲轴箱（是对无十字头的单作用压缩机而言）。

第二节往复式活塞压缩机的主要参数及其定义和计算方法

一、活塞式压缩机的主要参数

1、排量：是指每分钟吸入的气体量。

2、活塞平均速度：与转数冲程有关的综合指标。计算式为 Cp=Sn/30 m/s

3、转速：曲轴每分钟旋转的次数 r/min

4、行程：以立式压缩机为列活塞在气缸内由下止点至上止点之间所能移动的间距。（ m）

5、活塞力（P）：单位为吨，压缩机活塞杆、曲轴、连杆等尺寸主要是根据活塞力大小来设计的。

6、功率和效率

压缩机的功率分五个部分。即电动机给出的功率，用N

e电

表示；压缩机输入端的轴功

率用N

Z轴表示；缸内指示功率用N

i缸

表示；传动损失功率用N

C传

表示；机械摩擦损失功率用

N

m机

表示。

工程上常取理论循环所消耗的功率作为实际压缩循环的基础。用效率来衡量实际循环与理论循环之间的差距程度。典型的理论循环有等温理论循环和绝热理论循环。

三、活塞式压缩机的型号及其含义

（1）4 M 3.3-100/42

列数—4 42 排气压力

100 排气量

3.3 活塞力（吨）

M —结构形式

（2）4 M 12—45/ 210

气缸列数或--4 210 —排气压力kgf/cm2

设计序号 45 —排气量m3/min；

M型对称平衡式 12- 活塞力12吨

（３）W—10/60

—排气压力60kgf/cm2

—排气量10 m3/min，

—角式空气压缩机系、单作用活塞式压缩机。

（４）S—10/150

—排气压力150。

—排气量10 m3/min，

－扇型活塞式空气压缩机、风冷。

（５）４Ｌ—8/20

—排气压力（kgf/cm2）

—排气量，—

—L型结构

—系列中序号（第4次修改设计）

6、往复式活塞压缩机的易损件

（1）活塞环：活塞环是属压缩机易损配件。它在汽缸内主要是起密封气体作用的。由于高压气体的作用，活塞环外圆周面紧贴在汽缸壁，工作时磨损较快，当磨损严重时影响压缩机工作性能，此时需更换活塞环。

（2）填料：压缩机填料主要有软填料密封圈、碟形密封圈、平面密封圈和锥形密封圈等四种，其作用都是一样的，是用来密封气缸与活塞杆直径间隙，阻止气缸内气体沿活塞杆的轴向泄漏。由于对密封圈装置的泄漏控制比较严，泄漏量一般不允许超过排气量的0.1%，因此要求密封圈与拉杆表面具有更大的贴紧力，所以密封圈的磨损速度较快，当磨损严重，气体泄漏超标时必须更换密封圈。

A、碟形密封圈，是采用聚四氟乙烯压制而成，适用于最大密封压差小于等于2MPa条件下。安装时将碟形密封圈的碟底小口朝向气体的高压侧，小口内缘紧贴活塞杆表面而形成密封面。

B、平面密封圈，平面密封圈有多种型式，其中三六片（也称三六辩）式结构使用较广。平面密封圈是由主、副密封圈，扇形片、帽形片、狐形片、定位销等组成。适用于密封压力差小于10MPa的压缩机。平面密封圈的特点是主密封圈是由三块狐形片和三块帽形片共六片组成，并在外圈的周向槽内装有镯形弹簧圈，将六片箍紧使三块狐形片抱住活塞杆而产生密封作用。为了使狐形片在内圈磨损后仍能抱住活塞杆，在三块狐形片之间留有三条径

向收缩封。当密封环内径被磨损时，三块狐形片在弹簧的作用下仍能抱紧活塞杆。

C、锥面密封圈，在最大密封压差小于等于10MPa时，气封填料装置的密封盒内常设置上述的平面密封圈；当最大密封压力差大于10MPa时，密封盒内应设置锥面密封圈。密封元件由一个开口的T形圈与两个开口的锥形环组成，用圆柱销将三个环的开口各自错开120度定位，装在支承环与压紧环里，轴向弹簧主要起压缩机在压前能压紧密封圈的锥面，使密封圈对活塞杆产生预压力。

（3）气阀：气阀分为环状阀和网状阀。气阀是活塞式压缩机完成其工作循环的重要部件之一。它由阀座、阀片、弹簧升程限制器等零件组成。由于阀座与阀片的接触面、阀片和弹簧在工作中出现磨损、断裂、腐蚀等现象而影响压缩机工作效率，因此，必要时必须更换或修复气阀。

1、压缩机：用来压缩空气或其他气体，从而把机械能变为气体压力能的机械。

2、排量：压缩机每分钟吸入的气体量。单作用V=SFn m3/min。双作用V=（2F-f）Sn。多缸单作用

V=Fsni n-曲柄每分钟转数r/min。

3、压缩比：汽缸总容积与压缩室容积之比。