活塞式壓縮機設計的基本原則

1、科技信息黑龍江- 科 技 論 壇活塞式壓縮機設計的基本原則 張國輝 1李世杰 2(1、 中國石油吉林石化分公司電石廠 , 吉林 吉林 1320002、 中國石油吉林石化分公司電子商務部 , 吉林 吉林 132000 1概述1.1分類現(xiàn)代工業(yè)中 , 壓縮氣體的機械用的愈來愈多。各種形式的壓縮機 , 按工作原理區(qū)分為兩大類 :速度式和容積式。速度型壓縮機靠氣體在高速旋轉葉輪的作用下 , 得到巨大的功能 , 隨后在擴壓器中急劇降速 , 使氣體的動能轉變?yōu)閯菽堋?容積式壓縮機靠汽缸內作往復回轉運動的活塞 , 使容積縮小而提高氣體壓力。1.2特點活塞式壓縮機與其它類型的壓縮機相比 , 特點是 :壓力范圍

2、最廣 , 效率高 , 適應性強。1.3基本結構(1 基本部分 :包括機身、 中體、 曲軸、 連桿、 十字頭等部件。 其作用是傳遞動力、 連接基礎與汽缸部分。 (2 汽缸部分 :包括汽缸、 氣閥、 活塞、 填料以及安置在汽缸上的排氣量調節(jié)裝置等部件。其作用是形成壓縮容積和防止氣體泄漏。 (3 輔助部分 :包括冷卻器、 緩沖器、 液體分離器、 濾清器、 安全閥、 油泵、 注油器及各種管路系統(tǒng) , 這些部件是保證壓縮機正常運轉所必需的。 (4 發(fā)展趨向 :高壓、 高速、 大容量。 提高效率和延長使用期限。 按系列化、 通用化、 標準化進行生產 , 以提高產量、 質量、 縮短制造周期 , 便于產品變型

3、。2總體設計2.1設計活塞式壓縮機的基本原則(1 滿足用戶提出的排氣量、 排氣壓力及有關使用條件的要求。 (2 有足夠長的使用壽命 (應理解為壓縮機需要大修時間間隔的長短 , 足夠高的使用可靠性。 (3 有較高的運轉經濟性。 (4 有良好的動力平衡性。 (5 維護檢修方便。 (6 盡可能采用新結構、 新技術、 新材料。 (7 制造工藝性良好。 (8機器的尺寸小、 重量輕。2.2總體設計的任務(1 選擇結構方案 :例如選用 ZW-6/8型活塞式壓縮機并且選用帶有十字頭的結構形式。 (2 主要參數 :壓縮機轉數 n=740r/min, 活塞行程 S=0.12m , 則活塞平均速 度 Cm= ns=

4、740×0.12 =2.96m /s 。 (3 相應的驅動方式。壓縮機與驅動的相 聯(lián)方式采用直聯(lián) , 并且選用彈性聯(lián)軸器。 (4 大體 確定附屬設備的布置。其中包括曲軸、 連桿 , 十字 頭等部件的方案。2.3結構方案的選擇(1 機器的型式 :采用立式壓縮機 , 其優(yōu)點 :活 塞工作表面不承受活塞重量 , 因而汽缸和活塞的 磨損比臥式的小且均勻 , 活塞環(huán)的工作條件有所 改善 , 能延長機器的使用壽命。占地面積比較小。 因為載荷使機身主要產生拉伸和壓縮能力 , 所以 機身的形狀簡單 , 重量輕。 往復運動部件的慣性力 垂直作用在基礎上 , 而基礎抗垂直振動的能力較 強 , 所以它的尺

5、寸較小。(2 級數和列數 :級數 :根據總壓力比 c=0.8+0.1=9, 故壓縮機的級數取兩級比較合適 , 而且 、 級采用雙作用汽缸。列數 :兩列。(3 結構方案 :各級汽缸在列中的排列 :對稱式。各列間的曲柄錯角 :180°。(4 冷卻方式 :水冷方式。2.4其它部件的選擇聯(lián)軸器 , 對于中、 小型壓縮機與電動的連接 ,多采用彈性的聯(lián)軸器 , 設計中采用彈性柱銷聯(lián)軸器。曲軸 , 曲軸是壓縮機中傳遞力的重要零件 , 壓縮機的曲軸有兩種 :曲柄軸和曲拐軸。十字頭 , 十字頭是連接作搖擺運動的連桿與作往復運動的活塞桿的機件 , 它具有導向作用。 十字頭按連接連桿的型式分為開式和閉式兩

6、種。 氣缸 , 氣缸是活塞式壓縮機中組成壓縮容積的主要部分。氣缸因工作壓力不同選用不同強度的材料 , 本設計采用合金鑄鐵氣缸。 因本設計采用水冷的方式 , 故采用具有整體式三層壁結構氣缸。 填料 , 填料是阻止氣缸內氣體自活塞桿與氣缸之間泄露的組件 , 對填料的基本要求是密封性能良好并耐用。 它是易損件 , 故設計中盡量采用標準化或通用化的元件 , 本設計采用直口三瓣密封圈。 飛輪 , 飛輪的主要作用是使壓縮機曲軸旋轉均勻 , 飛輪設計時的主要依據是機器允許的旋轉不均勻度及動力計算所得的飛輪矩 MD 2的大小?？諝鉃V清器 , 空氣進入壓縮機前 ,必須經過濾清器過濾 , 以防止氣體中的灰塵等雜質

7、進入氣缸 , 增加相對滑動件的磨損。液氣分離器 , 為了減少或消除壓縮氣體中的油、 水及其它冷凝液 , 必須采用液氣分離器。緩沖器和儲氣罐 , 為了消除吸、 排氣管內的氣流的脈動 , 需要在級間配置緩沖器 , 空氣壓縮機在末級之后配置儲氣罐 , 用來穩(wěn)定空氣管道的壓力 , 儲備一定量的氣體 , 維持供需氣量之間的平衡。 冷卻器 , 壓縮機的氣缸一般需進行冷卻 ; 多級壓縮時 , 被壓縮的氣體需進行中間冷卻 ; 在一些壓縮機裝置中最后排出的氣體還需進行后冷卻 , 以分離氣體中所含的油和水。 安全閥 , 壓縮機每級的排氣管路上如無其它壓力保護設備時 , 都需裝有安全閥。潤滑系統(tǒng) , 循環(huán)潤滑油的潤

8、滑路線 :油泵 曲軸中心孔 連桿大頭 連桿小頭 十字頭滑道 回入油箱。3壓縮機的安裝、 試車與調整在壓縮機裝配完畢后以及新產品使用前 , 都需進行試車 , 能過試車能初步了解壓縮機的性能以及檢查壓縮機的設計 , 制造裝配是否合理和完善 , 以保證正常運轉時安全、 可靠 , 避免發(fā)生事故。壓縮機在試車過程中 , 往往會出現(xiàn)一些問題。如排氣量達不到要求、 產生不正常的響聲、 級間壓力過高或過低、 排氣溫度過高、 軸承發(fā)熱以至燒壞 及發(fā)生振動等。這些問題的存在將會影響到壓縮 機的正常工作 , 因此必須對壓縮機進行調整。 壓縮機的調整應達到下述目的 :使壓縮機的 各項參數達到設計要求。使氣路、 水路、

9、 油路暢通。 排除在試車過程中發(fā)現(xiàn)的一切故障。使壓縮機各 部分在正常工作情況下使用 , 保證壓縮機的使用 壽命和工作可靠性。4壓縮機的日常維護措施為了確保壓縮機的正常運轉 , 延長其使用壽 命。 我們還要定期維護檢修 , 進行日常的維護檢查 非常重要。在檢查中不但要正常使用各種儀表測 知壓縮機的運轉變化 , 通常還用看、 聽、 摸的方法 來檢查。 但這三種方法也不是孤立的 , 而是互相聯(lián) 系的 , 單憑其中一種方法不能檢查壓縮機運轉情 況的好壞。第一要用看的方法 , 可以看出各傳動部分的 機件是否松動 , 各摩擦部分的潤滑情況是否良好 ; 各級氣缸冷卻水和中間冷卻器的冷卻效率是否良 好和冷卻水

10、的流動是否暢通 ; 各級氣缸和冷卻器 有否倒氣 ; 各連接處有否漏氣和漏油。第二要用聽的方法 , 能較正確的判斷出壓縮 機的運轉情況。 因為壓縮機運轉時 , 它的響聲應是 均勻而有節(jié)奏的。 如果它的響聲失去節(jié)奏聲 , 而出 現(xiàn)了不均勻的雜單和噪音時 , 即表示壓縮機的內 部機件或氣缸工作情況有了不正常的變化。 第三要用摸的方法 , 可知其發(fā)熱程度。 但是一 定要注意安全。比如 :排氣閥蓋和運動部位不能 摸。綜合以上看、 聽、 摸這三種方法基本上可以保 證壓縮機的日常維護 , 但只憑一種方法還是無法 判斷設備工作的情況。 因此 , 我們還必須把觀察到 的一些材料加以聯(lián)貫起來分析 , 才能得出正確

11、的 結論。例如 :氣缸的進口伐漏氣 , 可用摸的方法摸 出來 , 因為進口氣伐漏氣后 , 其氣缸蓋的溫度會因 漏出的高溫氣體而升高 , 但當進口氣伐漏氣不太 大時 , 就不一定能用摸的方法摸出來。 這就要聽的 方法 , 才能聽出來或用看的方法從壓力表上看出 來。因為氣伐漏氣以后 , 這級氣缸的進氣壓力升 高而其出口壓力降低。我們在具體的實際操作中能夠應用看、 聽、 摸 的方法 , 就能幫助及時和準確的判斷出各種不正 ?，F(xiàn)象的原因而及時預防處理。這樣可以使事故 的發(fā)生可能性大大減少。 灰塵和雜物油污 , 不但能 污染潤滑油 , 增加機件的磨損和銹蝕 , 甚至會引起 機器的故障。這樣會延長機器的使用壽命和能確 保機器正常運轉 , 確保生產的正常進行。作者簡介 :張國輝 , 中國石油吉林石化分公司