压缩机的基础知识

压缩机基础知识1理想气体的状态方程？答：理想气体在任何状态下P·V/T = 常数，P—绝对压力MPa；V—气体容积m3；T—绝对温度K2什么叫气体的比重及比容？答：单位重量气体所占的容积叫比容。

单位为m3/kg或m3/t。

单位体积的气体所占的重量叫比重，也叫重度。

单位为kg/m3或t/m3。

气体的比重与气压成正比，而与温度成反比。

3什么叫气体的压力？压力单位的表示方法有哪些？答：作用于单位面积上的气体力叫气体的压力，国际单位为Pa。

一般气体压力有以下几种表示方法：①工程大气压与物理大气压：1工程大气压= 1 kg/cm2= 0.098 Mpa；1物理大气压= 1.033 kg/cm2=0.10138 Mpa；②液体压力计的液柱高度： 1工程大气压= 10.332mH2O(水柱)=760mmHg；③绝对压力和表压力：气体的绝对压力等于大气压力和表压力之和，当测量小于大气压的压力时，绝对压力等于大气压力减去真空计的压力。

4绝对温度、华氏温度、摄氏温度之间有何关系？答：①绝对温度T与摄氏温度t(℃), T = t + 273.15(K)；②摄氏温度t(℃)与华氏温度tF(F), tF = 9/5 t +32 (F)；③绝对温度与华氏温度tF,华氏绝对温度TF，TF = tF + 459.67 ,T = 5/9 TF。

5什么是压缩机？压缩机的分类有哪些？答：加压或者输送气体的流体机械称为压缩机。

压缩机按工作原理可分为:容积式压缩机和动力式压缩机两大类。

容积式压缩机里又包括往复式压缩机和回转式压缩机。

动力式压缩机里又包括喷射式压缩机和离心式压缩机。

其中活塞式压缩机和离心式压缩机在炼油厂中最为常见。

6什么是往复活塞式压缩机的工作循环？答：往复式压缩机都有气缸、活塞、气阀。

压缩气体的工作过程可以分为膨胀、吸收、压缩和排出四个阶段。

图1所示是一种单吸式压缩机的工作简图。

1）膨胀过程：当活塞2向左边移动时，气缸的容积增大，压力下降，原先残留在气缸内的余气不断膨胀。

图1 气缸工作简图2）吸入过程：当压力降到小于进气管的压力时进口管中的气体便推开气阀3进入气缸，随着活塞逐渐向左移动，气体继续进入气缸，直到活塞移至左边的末端（又称左死点）为止。

3）压缩过程：当活塞掉转方向向右移动时，气缸的容积逐渐减小，便开始了压缩气体的过程。

这时气缸内的压力不断升高，但由于排气管外的压力此时大于气缸内的压力，故排气阀4无法打开，气缸内的压力逐渐升高。

4）排出过程：当气缸内的压力逐渐升高到克服排气管外压力和弹簧力之和时，排气阀打开，开始排出过程。

直到活塞移至右边的末端（又称右死点）为止。

然后活塞又开始向左移动，重复以上过程。

活塞在气缸内每走一个来回，就经历一个工作循环。

7什么是压缩气体的三种热过程？答：1）等温压缩过程：在压缩过程中，把与压缩功相当的热量全部移去，使气缸内的气体温度保持不变，这种过程称为等温过程。

这一过程耗功最小，是理想过程，在实际中很难办到。

2）绝热压缩过程：在压缩过程中，与外界没有丝毫热交换，结果使缸内气体温度升高。

这种不向外散热的过程称为绝热过程。

绝热过程耗功最大，也是一种理想过程。

3）多变压缩过程：在压缩过程中既不完全等温也不完全绝热的过程称为多变过程。

这种过程介于等温和绝热过程之间，是最常见的过程。

从右图可以看出，等温压缩曲线所包围的面积ABC2D比绝热缩曲线ABCD所包围的面积小，面积的大小也可以表示耗功的大小，所以在压缩过程中，要减少耗功，就必须使多变过程向等温过程靠拢。

将压缩产生的热量移去越多越好，所以冷却效果越好越省功，越经济。

8什么叫示功图？答：活塞式压缩机每经过一次工作循环，气体压力和容积变化的情况图示，叫示功图。

图的纵坐标表示压力，横坐标表示容积。

如图1-3就是气体在理想状态下的示功图，这种图可以用专门的仪器测得。

9什么是压力比？答：压缩后气体压力与压缩前气体压力的比值称为压力升高比（简称压力比）。

10什么是余隙容积？答：所谓余隙容积就是指压缩机在排气终了，活塞处于死点位置时活塞余气缸之间的空间以及连接气阀和气缸之间的通道的空间的总和。

11什么是多级压缩？为什么要多级压缩？答：所谓多级压缩，即根据所需的压力，将压缩机的气缸分为若干级，逐级提高压力。

并在每级压缩之后，设立级间冷却器，冷却每级压缩后的高温气体。

这样就能降低每一级的排气温度。

用单级压缩机将气体压到很高的压力，其压缩比必然增大，压缩后气体的温度也会升得很高。

当压力比超过一定数值时，气体压缩后的终结温度就会超过一般压缩机润滑油的闪点（200℃～240℃），润滑油会被烧成碳渣，造成润滑困难。

此外，压力比越大，残留在余隙容积内的气体压力越大，膨胀后，占去的气缸空间越大，大大影响了气缸的工作效率。

一般每一级压缩比不超过3～5。

12什么是压缩机的生产能力？答：单位时间内压缩机排出的气体，换算到最初吸入状态下的气体体积量，称为压缩机的生产能力。

也称为压缩机的排气量。

其单位为m3/h或m3/min。

13影响压缩机提高生产能力的因素有哪些？答：1）余隙：余隙大，残留气体膨胀量大，压缩机的生产能力下降，余隙小，活塞容易碰缸，损坏设备，因此余隙要调整适当。

2）泄漏损失：压缩机的生产能力与活塞环、吸入气阀和排出气阀以及气缸填料的气密程度有关。

3）吸入气阀的阻力：吸入气阀阻力过大，开启速度降低，压缩机的生产能力降低。

4）吸入气体的温度：气体温度越高，体积密度减小，单位时间内吸入气体的质量减少，压缩机的生产能力降低。

因此压缩机夏天的生产能力总是比冬天低。

14活塞压缩机由哪些部件组成？答：活塞压缩机主要由构成压缩容积的气缸、活塞，防止气体泄漏的填料函，控制气流吸入和排出的吸排气阀以及传递动力的曲轴、连杆、十字头和保证机组运行角速度变化不能超标的飞轮等。

图3 往复式压缩机结构示意图15活塞式压缩机的气路系统包括哪些？答：活塞式压缩机的气路系统包括：管道、阀门、入口过滤器、出、入口缓冲罐、气液分离罐、级间冷却器、出口单向阀、以及安全阀等。

16活塞式压缩机的油路系统由拿几部分组成？答：活塞式压缩机的油路系统由注油器、润滑油泵、润滑油过滤器、润滑油冷却器等组成。

17活塞式压缩机的润滑系统分哪两类？油路走向如何？答：通常分为传动机构润滑油系统和气缸填料润滑油系统两类。

油路走向分别是：1）传动机构润滑油系统：油箱→油泵→油过滤器→油冷却器→曲轴轴承→连杆大小头→十字头滑道→回油管。

2）气缸填料润滑油系统：油箱→注油器→单向阀→气缸各点→单向阀→填料各点18活塞式压缩机的水路系统冷却哪些部位？答：通常水路系统冷却：1）气缸2）气缸盖3）填料函4）润滑油冷却器5）级间冷却器19什么是气缸？对气缸的基本要求有哪些？答：气缸是构成压缩工作容积，在其中实现压缩工作循环的主要部件。

对气缸的基本要求是：1）气缸是一个承受交变载荷的压力容器，应具有足够的强度和刚度；2）气缸的内部工作面及尺寸要有必要的加工精度和表面粗糙度，有良好的耐磨蚀性和密封性；3）气缸具有良好的冷却和润滑条件；4）气缸上的开孔和通道，在尺寸和形状等方面要尽可能有利于减少气流阻力损失；5）气缸的结构要有利于制造、检验和维修；6）力求结构简单、造价低。

20活塞由哪些部分组成？分为哪几种形式？答：活塞组件包括：活塞、活塞环、活塞杆等。

根据结构形式的不同，活塞可以分为筒形活塞、盘形活塞、级差式活塞、组合式活塞及柱塞。

21活塞杆的作用？对活塞杆的基本要求有哪些？答：活塞杆的作用是连接活塞和十字头，传递作用于活塞上的力并带动活塞运动。

对活塞杆的基本要求是：1）要有足够的强度、刚度和稳定性；2）耐磨性好并有较高的加工精度和表面粗糙度要求；3）在结构上尽量减少应力集中的影响；4）保证连接可靠，防止松动；5）活塞杆结构的设计要便于活塞的拆装。

22活塞环的用途是什么？密封原理？有哪几种形式？答：活塞环的用途是密封活塞和气缸的间隙，防止气体从压缩容积的一侧漏向另一侧。

活塞环的密封原理是靠多个活塞环形成的曲折通道，对流经它的泄漏气体产生多次节流阻塞和旋涡滞阻作用，在有少许漏泄的情况下，形成很大的阻力降来实现密封的。

活塞环按切口形式可以分为直切口、斜切口、搭切口三种形式。

23气阀由哪些零件组成？各零件由什么作用？答：气阀是由阀座、升高限制器、阀片和弹簧组成，用螺栓把他们紧固在一起。

如图4所示阀座是气阀的基础，是主体。

升高限制器用来控制阀片升程的大小，而升高限制器上的同心凸台是起导向作用的。

阀片是气阀的关键零件，它是关闭进出口阀，保证压缩机吸入、排出气量按设计要求工作，它的好坏关系到压缩机的性能。

弹簧起着辅助阀片迅速弹回，以及保持密封的作用。

图4 气阀结构图图 5 气阀实物图24气阀的作用是什么？对气阀有哪些要求？答：气阀的作用是控制气缸中的气体吸入和排出。

对气阀的要求是:1）气阀开闭及时，关闭时严密不漏气；2）气流通过气阀时，阻力损失小；3）气阀使用寿命长；4）气阀形成的余隙容积小；5）结构简单，互换性好。

25活塞式压缩机气阀有哪些形式？答：常用的气阀有环状阀、网状阀、碟形阀、条状阀、直流阀、多层环状阀等，在各种气阀中以环状阀最为普遍。

26填料函的作用式什么？包括什么？答：填料函的作用式防止压缩气体沿活塞杆方向泄漏。

它主要由密封盒、闭锁环、密封圈和镯形弹簧组成。

密封盒用来安放密封圈及闭锁环。

密封盒的两个侧端应研磨，以保证密封盒与密封盒、密封盒与密封圈之间的径向密封。

27连杆是怎样运动的？其作用是什么？答：活塞式压缩机的连杆作平面摆动，其大头和曲柄连接作旋转运动，其小头和十字销（或活塞销）相连作往复运动。

连杆包括：连杆体、连杆大头、连杆小头、连杆螺栓四个部分。

其作用是：将曲轴和十字头相连，将曲轴的旋转运动转换成活塞的往复运动，将外界输入的功率传给活塞组件。

28活塞式压缩机飞轮的作用是什么？答：其作用主要是保证压缩机有足够的飞轮矩和均匀的切向力曲线，通过飞轮旋转过程中贮存的动能来缓冲活塞式压缩机旋转角速度的波动。

29什么是十字头？十字头包括哪些部分？答：十字头是连接连杆和活塞杆的部件，是将回转运动转化为往复直线运动的关节。

十字头由十字头体、滑板、十字头销等组成。

30往复式压缩机的流量调节方法有哪几种？答：1）顶阀器调节；2）吸排气管道旁路调节；3）余隙容积调节；4）无级气量调节。

图6 十字头图7 回流省功原理图31往复式压缩机无级气量调节系统的原理如何？答：无级气量调节系统的原理实际上应用的是压缩机的“回流省功”原理。

当无级气量调节系统的负荷调整到50%时，如右图所示，在压缩机的活塞往复运动中，当气缸进气终了时，进气阀的阀片在执行机构作用下仍被卸荷器强制地保持开启状态，压缩过程并不沿原压缩曲线由位置C到位置D，而是先由位置C到达位置C r,50，此时原吸入气缸中的部分气体经被顶开的进气阀回流到进气管而不被压缩；待活塞运动到特定的位置C r,50（对应所要求的气量）时，执行机构使顶开进气阀片的强制外力消失，进气阀片回落到阀座上而关闭，气缸内剩余的气体开始被压缩，压缩过程开始沿着位置C r,50到达位置D r,50。