空压机结构原理培训.ppt
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1、空压机结构、原理操作和维修规程,设备科动力处,空压机是指压缩介质为空气的压缩机,广泛应用于化工、石油、交通运输、建筑、航海、矿山等领域,产量占压缩机总产量的90以上。空压机种类繁多,型式多样。,空气压缩机的分类按工作原理空气机分为:1、速度式;2、容积式速度式:是靠气体在高速旋转叶轮的作用,得到较大的动能,随后在扩压装置中急剧降速,使气体的动能转变成势能,从而提高气体压力。速度式主要有离心式和轴流式两种基本型式。容积式:是通过直接压缩气体,使气体容积缩小而达到提高气体压力的目的,容积式压缩机按结构又分为两大类:往复式与旋转式,膜片式压缩机,旋转叶片式压缩机,1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排
2、气,1.转子及机壳间成为压缩空间,当转子开始转动时,空气由机体进气端进入。,2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围,同时停止进气。,3.转子不断转动,气密范围变小,空气被压缩。,4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。,4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。,1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间,当转子开始转动时,空气由机体进气端进入。,2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围,同时停止进气。,3.转子不断转动,气密范围变小,空气被压缩。,螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳,噪音低,是值得信赖的
3、气体压缩机。,螺杆式压缩机,油路系统:J 油箱K 恒温旁通阀L 油冷却器M 油过滤器N 回油阀O 断油阀,冷冻系统:P 冷冻压缩机Q 冷凝器R 热交换器S 旁通系统T 空气出口过滤器,螺杆式压缩机,涡旋式压缩机,涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机,由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好,尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机,已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计,使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付,只有磨合没有磨损,因而寿命更长,被誉为免维修压缩机。由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工
4、作环境安静,又被誉为“超静压缩机”。,活塞式空气压缩机的外形,1、按排气压力分:,低压 0.21.0MPa;中压 110MPa;高压 10100MPa。,2、按排气量分:,微型 100m3/min。,排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位:m3/s、m3/min、m3/h,活塞式空压机一般以排气压力、排气量(容积流量)、结构型式和结构特点进行分类,一、活塞式空压机分类,3按气缸中心线与地面相对位置分为:立式空压机气缸中心线与地面垂直布置。角度式空压机气缸中心线与地面成一定角度(V型、W型、L型等)。卧式空压机气缸中心线与地面平行,气缸布置在曲轴一侧。对动平衡式空压机气缸中
5、心线与地面平行,气缸对称布置在曲轴两侧。4按结构特点分为:单作用气体仅在活塞一侧被压缩。双作用气体在活塞两侧被压缩。水冷式指气缸带有冷却水夹套,通水冷却。风冷式气缸外表面铸有散热片,空气冷却。固定式空压机组固定在地基上。移动式空压机组置于移动装置上便于搬移。,。有油润滑指气缸内注油润滑,运动机构润滑油循环润滑。无油润滑指气缸内不注油润滑,活塞和气缸为干运转,但传动机构由润滑油循环润滑。全无油润滑气缸内传动机构均无油润滑。此外还分为有十字头(中小型无油空压机)、无十字头(V、W型低压微型空压机);单级压缩、两级或多级压缩、,二、活塞式空气压缩机性能参数,1、排气量(V)在单位时间内测得空压机排出
6、的气体体积数,然后换算到空压机吸气状态下的体积数,称为空压机的排气量。单位m3/min。2、排气压力(p)空压机出口的压力称为空压机的排气压力,用相对压力度量(理论计算时采用绝对压力)。单位Pa。3、吸、排气温度空压机吸入气体与排出气体的温度。用T1、T2表示,单位K。4、比功率(Nb)当吸入的空气为标准状态时,其轴功率与排气量之比称为空压机的比功率。单位Kw/m3/min。,三、活塞式空压机的工作原理,两级活塞式压缩机,单级活塞压缩机,活塞式压缩机,活塞式空压机的工作原理 活塞在十字头、连杆与曲轴、电动机的传动下由回转运动,改变为往复直线运动,活塞由外止点向内止点移动时,气缸气缸外侧压力大于
7、气缸内气体压力,由于气阀的单向作用,排气阀关闭,吸气阀打开,空气进入气缸,这个过程称为吸气过程,当活塞返回向外移动时,进气阀关闭,吸入的空气在气缸内受活塞压缩,这个过程称为压缩过程,当气缸内空气压力增加到高于排气管路压力时,排气阀打开,压缩空气排出,这个过程称为排气过程,至此完成一个工作循环(复动式空压机,活塞一侧为吸气过程,另一侧为压缩和排气过程)活塞继续运动,上述过程周而复始循环进行,从而达到提供额定的压缩空气。,四、活塞式空压机的结构,L型空压机是两级、双缸、复动、水冷式空压机。它主要由压缩机构、传动机构、润滑机构、冷却机构、排气量调整机构和安全保护装置等六部分组成。型号意义:,(一)、
8、压缩机构1、气缸部件 气缸是空压机中组成压缩容积的主要部分,根据排气压力、排气量、结构方案、气体性质以及所用材料,气缸的结构有各种型式。L型空压机的气缸为开式铸铁气缸,水冷双层壁结构。2、气阀部件 在空压机运行中,气阀为主要易损件,处于较为苛刻工况,每分钟启闭1000次左右。一台转数为400r/min(4L20/8型)的空压机,气阀每年启闭21000万次以上。气阀将承受拉伸、压缩、冲击、扭曲、弯曲、磨损、高温变化的潜在破坏。因此,气阀能否正常工作,直接影响空压机的排气量,功率消耗以及运转的可靠性。气阀有两大类:一类称为强制阀,它的启闭是由专门机构控制,而与气缸内压力变化无关;这类阀结构复杂,启
9、闭时间固定,不适于变工况运转,故很少采用。目前空压机采用随缸内和管路中气体压力变化而自行启闭的自动阀。自动阀有许多型式,如环状阀、网状阀、舌簧阀、蝶阀和直流阀。L型空压机的排气阀和吸气阀均为单层环状阀。,所有型式的自动阀主要由四部分组成:(1)阀座 它具有能被阀片覆盖的气体信道,是与阀片一起闭锁进气(或排气)信道,并承受气缸内外压力差的零件。(2)启闭组件 它是交替地开启与关闭座道的零件,通常制成片状者称为阀片。(3)弹簧 是关闭时推动阀片落向阀座,开启时抑制阀片撞击升程器的组件。(对于条状阀,舌簧阀和直流阀等结构,阀片本身具有弹性,并起弹簧作用,故两者合二为一)。(4)升程限制器 是限制阀片
10、的升程,并作为承座弹簧的零件。,3、活塞部件 L型空压机的活塞组件由活塞杆、活塞、活塞环及防松螺母等组成。(1)活塞 L型空压机为盘状带锥活塞,盘状部分与气缸配合。活塞用灰铸铁成空心以减轻重量,两个端面用加强筋互相连接,以增加刚性。(2)活塞环 活塞环是密封气缸内缸内壁与活塞间隙的组件,同时兼有布油和导热的作用。对活塞环的基本要求是:密封可靠并耐磨。,活塞环镶嵌于活塞的环槽内。环的外缘紧贴气缸镜面,背向高压气体一侧的端面紧压在环槽上,由此阻塞间隙密封气体;但是,常用的活塞环都采用金属开口环的结构,因此,气体能通过切口泄漏。此外,气缸和活塞环都可能有不圆度,不柱度,环槽和环的端面有不平度,这些也
11、是造成泄漏的因素。所以,活塞环常常不是一道,而是两道或更多道同时使用,使气体每通过一道环便产生一次节流作用,进一步达到减少泄漏的目的。由此可见,活塞环密封是阻塞密封和节流密封的组合。活塞环的开口形式有搭接开口、直开口和斜开口三种,搭接开口的环工作时漏气少,性能较好,但制造工艺复杂,成本高;直开口的环漏气较严重,使用性能差,但制造方便成本低;斜切口介于两者之间,即能保证较好的使用性能,制造又简单,开口斜角一般为3845。L型空压机采用斜开口密封环。活塞环的材料通常用灰铸铁。有时在铸铁环上嵌青铜,轴承合金,或填充聚四氟乙烯,防止气缸拉毛并延长环的使用寿命。,(二)、传动机构1、机身 机身用铸铁制成
12、,它的作用是:(1)作为气缸的承座;(2)承受并传递作用力;(3)作为传动机构的导向和定位。不同形式的空压机具有不同形状的机身。L型空压机的机身,外形为正置的直角形,在垂直和水平颈部分别制成立列和卧列的十字头滑道,十字头就在其中作往复运动。颈部法兰端面分别与高、低气缸相连,机身两侧壁上的圆孔通过轴承座安装曲轴轴承,取去前轴承座,即可方便地拆装曲轴、连杆,机身下部曲轴箱兼作油池,同时用地脚螺栓与基础固定。所有检查孔盖均垫以软垫,以使机身密封。在机身立列颈部有通气孔,通过细管与吸气管连接,以防填料不严密时漏气使机身内产生过高的压力。,2、曲轴部件见图9-9 曲轴由球墨铸铁制成。L型空压机的曲轴,它
13、仅有一个曲拐,为高低压缸两连杆所共有,传递电动机的扭矩。曲柄上在曲拐的对面固定着两块平衡铁,用来平衡曲柄部分的旋转质量,曲轴的外伸端有锥度,可以方便地拆装皮带轮。在曲轴后端接有传动齿轮油泵的小轴,并经过小轴上的蜗轮蜗杆机构传动柱塞油泵。曲轴上钻有油孔,以使齿轮油泵排出的润滑油通过曲轴瓦,十字头销瓦等摩擦面进行润滑。两个或三个双列径向调心滚柱轴承紧配合于曲轴的两侧,一端轴承盖与轴承间留有1.52.5的热膨胀间隙。,3、连杆部件 连杆由大头,小头和杆体组成。大头分为开式,嵌有巴氏合金瓦,大头的盖子用连杆螺栓与曲柄组装在一起,大头的轴瓦间隙可以用垫片调节。小头为整体式,在小头内镶有整圆的铜套,穿入十
14、字销与十字头相连。杆体截面有圆形、环形、矩形、工字形等,其材料通常为球墨铸铁,杆体内有贯穿大小头的油孔,该孔把润滑油输送到十字头,使曲柄销和连杆,连杆和十字头销之间的相对运动部分得到润滑。连杆的大头与曲轴一起转动,其小头和十字头一起作往复运动,连杆本身作平面摆动,其主要作用是变旋转运动为往复运动。4、十字头部件 十字头有整体式和分开式两种。整体封闭式,用球墨铸铁制成,其一端螺孔与活塞杆相连,活塞杆拧入十字头的长度可以变动,用以调节活塞和气缸之间的间隙改变余隙容积。横向的圆孔内装有十字头销与连杆小头相连,十字头销内有油孔,从连杆来的润滑油经十字头销进入十字头上下的滑履上,以润滑滑履和滑道间的相对
15、摩擦面,润滑后的润滑油流回曲轴箱,即油池。,注意:十字头销在十字头内的位置不能调换,若方向装反,油路完全切断,十字头滑履得不到供油会造成摩擦面烧毁的机械事故。(三)、润滑机构 在空压机中,具有相对运动的部位如活塞环与气缸壁、填料与活塞杆、曲轴与轴承、连杆大小头、连杆小头衬套及十字滑道等处,都必须注润滑油以达到以下目的:1)减轻滑动部件的磨损,延长零件寿命;2)减少摩擦功耗;3)润滑油有冷却作用,可带走摩擦热,使零件的工作温度正常,同时保证滑动部分必要的运转间隙,防止滑动部件过热或咬死;4)密封气缸的工作容积以提高活塞和填料箱的密封性。空压机的润滑包括两部分:一是气缸内部的润滑,二是传动系统(运
16、动部件)的润滑。,1、运动部件的润滑系统 一般由滤油器、润滑油冷却器、润滑油泵(一般用齿轮泵)、油管、压力表和压力调节阀组成。润滑油流动路线:油池粗滤油器齿轮泵油冷却器滤油器曲轴中心孔曲柄销和连杆大头瓦的配合面连杆中心孔连杆小头瓦和十字销配合面十字头滑轨油池。油压的大小可通过油压调节阀来控制。2、气缸部件润滑系统 按润滑油达及气缸镜面的方式,气缸润滑可分为飞溅润滑、压力润滑和喷雾润滑三种。飞溅润滑一般用于单作用式空压机。曲轴箱中被旋转的平衡铁头部或拨油杆溅起的油雾及油滴,当活塞接近上止点时落于气缸未被活塞遮盖的镜面,并在活塞的下一循环进入活塞环槽中,再由活塞环分布至需要润滑的表面。低压的第一级
17、,在吸气过程中气缸里能产生真空,润滑很易被吸入气缸内,并在压缩气体高温度作用挥发,然后和压缩气体一起排出空压机,所以,飞溅润滑往往容易出现压气中含油过多和耗油量过多的现象。,喷雾润滑在空压机的气缸进气接管处,喷入一定量的润滑油,油和气体相混合一起进入气缸,然后一部分粘附在气缸镜面上供气缸润滑。飞溅润滑的优点是简单,缺点是耗油量难以控制。喷雾润滑的结构也很简单,且第一级进气阀可得到润滑,但油雾仅与气缸接触的一部分能粘附在缸壁上,其它部分仍和气体一起被排出气缸而得不到利用,同时增加压气的含油量,此外,油和空气密切混合容易氧化积炭。所以喷雾润滑目前应用不多。压力润滑是应用最广泛的润滑方式。润滑油由专
18、门的多头注油器经油管和注油逆止阀注入气缸及填料处。(图911),空压机气缸的无油润滑:1973年在我国个别矿井开始应用,由于节约了润滑油,杜绝了积炭爆炸,断油烧缸等事故隐患,改善了环境卫生,减轻了相关零件的磨损,延长了气缸、活塞环的寿命,减少了维修量等,效果良好。实验表明,空压机气缸润滑方式的改变还可增加排气量,提高排气效率,降低电耗,减小比功率,从而改善空压机的性能。气缸无油润滑采用填充聚四氟乙烯固体材料的活塞环,代替油膜润滑的铸铁活塞环。,(四)、冷却系统1、空压机冷却的意义和方式(1)意义(2)方式 空压机的冷却方式可分为风冷式和水冷式两种,风冷是使压缩过程放出的热量由气缸壁辐射,发散于
19、大气中。为了增加发散面积,通常在气缸外壁制成许多散热薄片。但其散热效果很差,只限于小型空压机采用。一般空压机采用水冷方式。2、空压机的水冷系统(见图9-12)空压机的水冷系统由气缸水套、中间冷却器(见图9-13)、后冷却器、水泵、管路以及冷却水池(或冷却水塔)组成。,(五)、排气量调整机构1、停止空压机工作n=0,则Q=0。此法虽能节省电能消耗,但电动机经常启动和停止,对于电路负荷极为不利。因此,只能用于小容量的空压机调节。采用此法调节时,应根据空压机的功率,电网容量,以及启动的次数,来选择电动机及启动方式。2、关闭吸气管调节关闭吸气管调节装置由减荷阀和压力调节器。(见 图914和图915),
20、注意:1)调节器的动作压力,由微调螺管6控制弹簧4的压紧程度来实现。粗调螺管5的作用是调节阀开启的灵敏度,即阀芯的开启高度,此高度不宜过大,否则将引起调节器强烈的振动使调节器的动作压力改变。2)减荷阀上装有手轮,盘动手轮使螺杆上升或下降实现蝶形阀的关闭和开启。因此,可以实现空压机的空载启动和自动控制状态。此种调节阀,在吸气管完全关闭时,空压机吸气量为零,只有残存在气缸余隙中的空气膨胀和压缩。由于活塞和气缸壁间有摩擦阻力,故消耗的功不为零。此时,空压机所消耗的功率只有额定功率的23%,所以此种调节方法具有较好的经济性。不过减荷阀切断进气口后,吸气压力过分降低接近真空,如果背压不变,在活塞前后所形
21、成的压差会造成吸气时峰值增加,这种情况下启动空压机会出现困难。,3、压开吸气阀调节 利用一个压开装置,把吸气阀强制压开,使吸气阀全部或部分地丧失正常工作能力,吸进的空气在压缩和排气行程中仍回到吸气管路,不向排气管道输送压气,以达到调节排气量的目的。压开吸气阀调节装置由压力调节器和压开叉两部分构成,压开叉的动作由压力调节器控制。压开吸气阀的调节装置可分为两种形式:(1)完全压开吸气阀 调节时,在空压机的全部行程中吸气阀始终处于压开状态,吸进的气体将全部自吸气阀返回到吸气管中,故排气量为零,属间断调节。压开吸气阀时,空压机处于空运行状态,因为仅需克服吸气阀阻力造成的功耗,故调节的经济性较好。,压开
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