往復(fù)式壓縮機(jī)ppt課件

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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(chēng)為風(fēng)機(jī) 容積式 通過(guò)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(lái)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(lèi) 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 1 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)控制往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 2 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 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) L型壓縮機(jī) 5 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) 6 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) 7 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) 8 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(wú)余隙容積 氣體全部排出氣缸 氣體通過(guò)進(jìn) 排氣閥無(wú)壓力損失 壓力無(wú)波動(dòng) 氣體壓縮過(guò)程指數(shù)不變 氣缸內(nèi)氣體無(wú)泄漏 9 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) 10 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(chēng)為理論壓縮循環(huán)的指示功 等溫過(guò)程 等熵過(guò)程 多變過(guò)程 k 等熵過(guò)程指數(shù) m 多變過(guò)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) 11 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) 12 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(kāi)始吸氣前有一個(gè)膨脹過(guò)程 膨脹至壓力略低于進(jìn)氣管內(nèi)進(jìn)氣壓力時(shí) 才開(kāi)始進(jìn)氣過(guò)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) 13 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(mén)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) 14 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(guò)程指數(shù)不是定值在壓縮和膨脹過(guò)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(guò)程 所以膨脹和壓縮過(guò)程的過(guò)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 泄漏影響壓縮過(guò)程線(xiàn)和膨脹過(guò)程線(xiàn) 并影響進(jìn)氣量和排氣量 15 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(guò)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(guò)程指數(shù) 16 實(shí)際氣體過(guò)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) 17 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(guò)高 會(huì)造成氣體的排氣溫度過(guò)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(guò)程分成幾級(jí)來(lái)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(guò)程與單級(jí)壓縮過(guò)程相同 多級(jí)壓縮過(guò)程 一 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 18 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(guò)程多變過(guò)程絕熱過(guò)程 19 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(guò)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) 20 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(jiǎn)單 質(zhì)量輕 成本低 操作維修方便 滿(mǎn)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)壓力比取在2 4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(jiǎn)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) 21 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(kāi)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(mǎn)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)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理及工作循環(huán) 22 思考題 壓縮機(jī)按工作原理分為哪兩類(lèi) 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(guò)程 往復(fù)活塞壓縮機(jī)的三種熱力過(guò)程 往復(fù)活塞壓縮機(jī)的主要特點(diǎn) 畫(huà)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 23 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)的熱力性能參數(shù) 24 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 25 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 07 0 12 中壓級(jí)0 09 0 14 高壓級(jí)0 11 0 16 單級(jí)壓力比過(guò)大 會(huì)使降低 容積系數(shù) 26 反映了由于進(jìn)氣閥阻力的存在致使實(shí)際進(jìn)氣壓力小于名義進(jìn)氣壓力 從而造成進(jìn)氣量減少的程度 低壓級(jí) 0 95 0 98高壓級(jí) 0 98 1 0 壓力系數(shù) 進(jìn)氣閥阻力 27 表示進(jìn)氣過(guò)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) 28 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 29 單級(jí)壓縮機(jī)的排氣量 氣缸的相對(duì)泄漏量 30 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 01 0 04單作用氣缸中活塞環(huán)的泄漏 0 01 0 05雙作用氣缸中活塞環(huán)的泄漏 0 003 0 015填料函的泄漏 0 0005 0 001 j 等效級(jí)次 泄漏點(diǎn) 31 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 32 稱(chēng)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 33 稱(chēng)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 34 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)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 35 排氣溫度一般按絕熱過(guò)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(rùn)滑油的閃點(diǎn)30 50 低于自潤(rùn)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 36 壓縮機(jī)的實(shí)際排氣壓力由排氣系統(tǒng)壓力 也稱(chēng)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 37 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 38 用簡(jiǎn)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(guò)程指數(shù)m 5 循環(huán)指示功 功率及效率 39 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 40 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(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)的效率更低 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 41 一般多用等熵效率來(lái)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 42 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 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 9MPa 表壓 則原則上取各級(jí)壓力比 這是按照 原則確定的 43 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(wèn)題 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 44 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(xiàn)及飛輪矩 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 慣性力 質(zhì)量的求解 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 46 壓縮機(jī)中各運(yùn)動(dòng)零件在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(jiǎn)便 把運(yùn)動(dòng)零件簡(jiǎn)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 47 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 48 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(chēng)部分的質(zhì)量mk 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) 49 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 50 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 51 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(xiàn)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 52 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(xiàn)外向 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 53 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 54 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)力分析 55 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 56 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 57 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 58 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 59 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 60 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 61 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 62 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 63 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(wèn)題 旋轉(zhuǎn)慣性力可以通過(guò)在曲柄反方向上加裝平衡質(zhì)量m0來(lái)平衡 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 64 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 65 多列往復(fù)壓縮機(jī) 可以通過(guò)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 66 在同一曲拐上配置幾列氣缸 合理配置各列氣缸中心線(xiàn)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 67 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 慣性力平衡 68 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 69 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 3 慣性力平衡 70 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(guò)在曲柄反方向上加裝平衡質(zhì)量的方法來(lái)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(fǎng)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 71 總阻力矩曲線(xiàn)是各列阻力矩曲線(xiàn)以及摩擦阻力矩曲線(xiàn)的迭加 4 阻力矩曲線(xiàn)和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 72 選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩Md 平均阻力矩Mm 總阻力矩 Mk 曲線(xiàn)是曲柄轉(zhuǎn)角 的周期性函數(shù) 4 阻力矩曲線(xiàn)和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 73 壓縮機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中角速度不斷變化 一般用旋轉(zhuǎn)不均勻度來(lái)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(xiàn)和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 74 旋轉(zhuǎn)不均勻度限定范圍 4 阻力矩曲線(xiàn)和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 75 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(lái)增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 4 阻力矩曲線(xiàn)和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 76 飛輪矩是飛輪的質(zhì)量和直徑平方的乘積 4 阻力矩曲線(xiàn)和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 77 飛輪 4 阻力矩曲線(xiàn)和飛輪矩 三 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的動(dòng)力分析 78 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 79 壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行的工況稱(chēng)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(guò)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(jiǎn)單操作方便 四 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)排氣量的調(diào)節(jié) 80 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(lái) 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(kāi)度來(lái)控制進(jìn)氣量 這種調(diào)節(jié)方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 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 81 頂開(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié) 頂開(kāi)進(jìn)氣閥 增加氣缸的外泄漏量 分為完全頂開(kāi)進(jìn)氣閥和部分頂開(kāi)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(guò)增加氣缸的余隙容積從而減小容積系數(shù)的方法來(lái)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(jiǎn)單 是大型壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)經(jīng)常采用的方法 82 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(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)補(bǔ)充余隙調(diào)節(jié)壓縮機(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) 83 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(chē)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 84 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(chē)時(shí) 注意功率超載和排氣溫度過(guò)高 氣體密度降低 用空氣試車(chē)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 85 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 86 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(zhǎng)期停車(chē)時(shí) 應(yīng)用空氣置換 防止碳酸腐蝕 氣體在壓縮過(guò)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 87 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 88 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(guò)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(guò)高 五 石油化工用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的參數(shù)控制 89 1 典型的結(jié)構(gòu)型式 按汽缸軸線(xiàn)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 90 立式壓縮機(jī) 91 氣缸軸線(xiàn)成直立布置 活塞重量不作用在氣缸鏡面上 磨損較小且比較均勻 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(rùn)滑油氣缸摩擦面均勻分布 潤(rùn)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 92 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 93 B 對(duì)稱(chēng)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(chēng)平衡型 六列 相對(duì)列的曲柄錯(cuò)角180 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(xiàn)不均勻 94 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(chēng)平衡型 六列 示意圖 95 六 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及零部件 96 C 對(duì)置式壓縮機(jī) 各列氣缸軸線(xiàn)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(xiàn)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 97 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 98 角度式壓縮機(jī) L型 V型 W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(jiǎn)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 99 V型壓縮機(jī) 100 W型壓縮機(jī) 101 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 102 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(guò)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 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(guò)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 活塞組件 活塞 活塞環(huán) 易損件 活塞桿 活塞分為筒形 盤(pán)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 105 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 106 氣閥開(kāi)閉及時(shí) 關(guān)閉時(shí)嚴(yán)密不漏氣 氣流通過(guò)氣閥時(shí) 阻力損失小 使用壽命長(zhǎng) 形成的余隙容積小 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 互換性好 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 107 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 108 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(xiàn)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 109 輔機(jī)系統(tǒng) 潤(rùn)滑系統(tǒng) 潤(rùn)滑方式可分為飛濺潤(rùn)滑和壓力潤(rùn)滑 飛濺潤(rùn)滑依靠連桿上的甩油桿將油甩起飛濺到各潤(rùn)滑部位 氣缸內(nèi)帶油量較大 壓力潤(rùn)滑多用于大 中型帶十字頭的壓縮機(jī)中 壓力潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要設(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 110 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 111 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的選型 分類(lèi)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 3 1 0 中壓1 10 高壓10 100 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 112 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 113 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(xiàn)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(huà)出簡(jiǎn)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(rùn)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 114