活塞式压缩机常识.doc
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1、活塞式压缩机的相关常识一、活塞式压缩机简介 活塞式压缩机,是容积型压缩机中应用最广泛的一种。在石油、化工生产中,活塞式压缩机的主要用途是:一是压缩气体用作动力,如空气被压缩后可作为动力驱动各种风动机械、工具,以及控制仪表与自动化装置;二是制冷和气体分离,如气体经压缩、冷却、膨胀而液化,用于人工制冷(通常称制冷机或冰机),若液化气体为混合气可在分离装置中将其中的各组分分离出来,如石油裂解气是先经过压缩后在不同温度下将其各组分分别分离出来的;三是用于合成及聚合,如氮和氢高压后合成为氨、氢与一氧化碳高压后合成为甲醇、二氧化碳与氨高压合成为尿素,以及高压生产聚乙烯等;四是用于气体输送或装瓶,如气体经压
2、缩机提压后经管道远程输送煤气和天然气、各种生产原料用气的输送,以及氮气、氧气、氢气、氯气、氩气、二氧化碳等的装瓶。活塞式压缩机划分原则如下所述: 1、按气缸的布置可将其分为: (1)立式压缩机,气缸均为竖立布置;(2)卧式压缩机,气缸均为横卧布置;(3)角式压缩机,气缸布置为V型、W型、L型、星型等不同角度;(4)对称平衡式压缩机,气缸横卧布置在曲轴两侧,相对两列气缸的曲拐错角为180,而且惯性力基本平衡。 2、若按排气压力可分为: (1)低压压缩机,排气压力为0.31MPa(表压);(2)中压压缩机,排气压力为110 MPa(表压);(3)高压压缩机,排气压力为10100MPa(表压);(4
3、)超高压压缩机,排气压力100 MPa(表压)。 3、若按排气量可分为: (1)微型压缩机,排气量0.017m/s;(2)小型压缩机,排气量为0.0170.17 m/s;(3)中型压缩机,排气量为0.171.00 m/s;(4)大型压缩机,排气量1.00 m/s。 4、若按气缸达到终压所需级数可分为: (1)单级压缩机,气体经一次压缩达到终压;(2)双级压缩机,气体经两级压缩达到终压;(3)多级压缩机,气体经三级以上压缩达到终压。 5、若按活塞在气缸中的作用可分为: (1)单作用压缩机,气缸内仅一端进行压缩循环;(2)双作用压缩机,气缸内两端都进行同一级次的压缩循环;(3)级差式压缩机,气缸内
4、一端或两端进行两个或两个以上不同级次的压缩循环。 6、若按列数的不同可分为: (1)单列压缩机,气缸配置在机身一侧的一条中心线上;(2)双列压缩机,气缸配置在机身一侧或两侧的两条中心线上;(3)多列压缩机,气缸配置在机身一侧或两侧两条以上的中心线上。 活塞式压缩机的种类虽然繁多,结构复杂,但其基本构造大致相同。对于无十字头的活塞式压缩机,主要零部件有机身、曲轴、连杆、活塞、气缸、进排气阀等;对于有十字头的活塞式压缩机,除有上述零件外,还有十字头及滑道、活塞杆及填料函等。活塞式压缩机由曲柄连杆机构将驱动机的回转运动变成为活塞的往复运动,气缸和活塞共同组成压缩容积;活塞在气缸内做往复运动,使气体在
5、气缸内完成进气、压缩、排气等过程,由进排气阀控制气体进入与排出气缸;在曲轴侧的气缸端部装置填料密封,以阻止气体外漏。活塞上的活塞环,阻止活塞两侧气缸容积内的气体互相窜漏。二、活塞式压缩机主要零部件的质量要求 1、气缸 气缸承受着气体的压力,故应具有足够的强度。工作压力小于5MPa(表压)的气缸,通常采用HT200或优质铸铁制造;压力低于20MPa(表压)时,可用铸钢制造;对于更高压力的气缸,可用碳钢或合金钢锻制。但是,由于气缸结构的复杂程度和缸径大小不同,往往同等工作压力的气缸材质也不一定相同,因为在保证足够强度的同时,还要考虑制造的难易及造价问题。所以,检修气缸时,应根据“产品说明书”或取样
6、分析来加以认定,不能随意改变气缸的材质。活塞在气缸内做往复运动,使缸内壁受摩擦,要求缸壁应具有良好的耐磨性和良好的润滑条件。高压级的铸钢或锻钢气缸,其耐摩擦性能不好,易产生将活塞咬死现象,故多数钢质气缸都镶有耐摩擦性能较好的铸铁缸套。缸套尽量采用高质量的珠光体铸铁,一般低压下采用HT200,中、高压下采用HT250、HT300或HT350等。 气缸上的螺栓均受交变载荷作用,故螺栓应耐疲劳,常用40号优质钢或40Cr钢。 2、活塞组件 活塞组件包括活塞体、活塞环和活塞杆。活塞体是受压件,应有足够的强度和刚度。活塞的往复运动将产生惯性力,故质量以小为好,而对称平衡压缩机则要求惯性力对称平衡,为此,
7、活塞体可根据实际需要选用铸铁、铝及铝合金、铸钢、锻钢或用钢板焊制。 活塞环随活塞在缸中往复摩擦,要求活塞环应耐磨。通常要求活塞环的的硬度比缸面的硬度高10%15%;与铸铁缸面或缸套相配合的活塞环采用铸铁HT200或HT250;与钢质缸套或碳化钨缸套配用的的是合金铸铁。对于高转速、高压力的压缩机,可采用铸铁环上镶填充四氟乙烯或镶青铜及紫铜,有的在活塞环的表面镀铬,以减少活塞环的磨损和拉缸。无油润滑压缩机的活塞环采用填充四氟乙烯、石墨、尼龙及其它自润滑材料。 各种压缩机(除立式压缩机以外)的活塞大都支承在气缸工作面上,为减少缸面磨损,对大直径的活塞都专门用耐磨材料制成承压面。承压面的材料,有注油润
8、滑活塞,常采用填充氟塑料、尼龙以及其它自润滑材料制成各种形式的支承环。 活塞杆受活塞的压力和拉力交变作用,要求活塞杆要有韧性。在密封压力作用下,杆表面与填料还不断地往复摩擦,为防拉毛,要求杆的摩擦表面要硬,一般应在HRC50以上。常用材料有40号、45号优质碳钢及33CrMoAlA、38 CrMoAlA等。用40号、45号钢表面镀铬,可提高表面硬度和耐磨性,但镀层太厚易脱落,一般镀层磨削后应保持0.050.25mm为宜;此外,还可用高频淬火或渗碳处理,而35CrMoAlA和38 CrMoAlA合金钢常采用氮化处理。 3、气阀 气阀处于冲击载荷下工作,故应有足够的强度和刚度。低压的阀座和升程限制
9、器,可用HT200铸铁制造,铸件应时效处理;高压的阀,可用35号、40号、45号优质碳钢或40Cr钢,阀座的密封面需经高频淬火硬化;对于有腐蚀性介质的氧气压缩机的阀座和升程限制器,常采用黄铜(HPb 591)和不锈钢(1Cr18Ni9Ti,Cr13)。阀片受重复冲击载荷和交变弯曲载荷的作用,阀片材料应具有强度高、韧性好、耐磨损、耐腐蚀等性能。对于无腐蚀性介质(如空气、氮气、氢气、石油气等)的压缩机,其阀片常用30CrMnSiA制造;对于有腐蚀性介质的压缩机(如二氧化碳压缩机、氧压机等),阀片常用1Cr13、2Cr13、3Cr13或1Cr18Ni9Ti等材料制造。阀片经淬火、回火处理后,其硬度应
10、为HRC4056。也有改用工程塑料制造阀片,既可节省合金钢,又可采用较大的阀片升程和较小的弹簧力,能使阻力下降。工程塑料耐腐蚀,对气体气质的适应性很广,但受耐温和强度的限制,目前多用于低压级吸气阀。 4、曲轴 曲轴受方向和大小均匀周期性变化很大的气体惯性力和由此产生的交变弯曲、扭转应力及由此产生的疲劳、振动;同时,曲轴颈还受到严重的摩擦磨损,故要求曲轴材料应具有耐疲劳、耐磨损和抗振等性能。曲轴常用40号、45号优质碳素钢锻造。随着我国铸造技术的改进和发展,中小型压缩机的曲轴逐步改用稀土镁球墨铸铁,以解决铁代钢和铸代钢问题。 5、连杆 连杆由连杆体、大头瓦和小头瓦等组成。连杆体受拉、压交变应力的
11、作用,故通常采用35号、40号、45号优良碳钢锻制。近年来,球墨铸铁连杆在中小型压缩机上得到广泛应用。大头瓦与曲轴相连承受旋转摩擦,故大头瓦的材料常用钢壳或黄铜壳衬巴氏合金;小头瓦与十字头销相连做往复运动,其材料常用锡青铜或磷青铜。 开式连杆的缸头盖和大头座用连杆螺栓连接,故连杆螺栓受很大的交变载荷和几倍于活塞力的预紧力。连杆螺栓通常采用强度高、塑性好的40Cr、30CrNi、35CrMoA、40CrMoA等合金钢;螺母常采用35号、35Mn、20Cr等钢。 6、十字头 十字头由十字头体、滑板和十字头销等组成。十字头体与活塞杆相连接,承受活塞侧向力的作用。小型压缩机的十字头体,常用HT 214
12、0铸铁铸造;大中型压缩机的十字头体,常用ZG25、ZG35铸钢或40号钢锻造。十字头销与连杆小头相连,传递全部活塞力;其材料应具有较好的韧性、耐磨损和耐疲劳性能,常用20号钢制造,并经表面渗碳淬火,使其外硬内韧,既耐磨又耐疲劳;其表面硬度要求HRC=5562。滑板在滑道上做往复运动,要求耐磨,常采用铸铁或铸钢滑板,并在摩擦面上浇注巴氏合金;可拆滑板,也有采用铜合金和铝合金制造的。活塞式压缩机的常见故障分析及消除方法一、活塞式压缩机打气量不足产生原因: 1、吸排气阀漏气 (1)阀座与阀片之间有金属颗粒,因关闭不严引起漏气,影响打气量。 (2)新的吸气阀弹簧,初用时刚性太大,引起开启迟缓;弹簧用久
13、后,因疲劳引起开阀不及时,造成漏气。 (3)阀片与阀座磨损不均匀,因而引起密封不严而漏气,影响气量。 (4)吸气阀升起不够,流速加快阻力增大,影响气量。消除方法: (1)拆检清洗,若吸气阀的阀盖发热,则故障在吸气阀上,否则是在排气阀上。 (2)检查弹簧刚性,或更换合适的弹簧。 (3)用研磨方法加以修理,或更换新的阀片和阀座。 (4)调整升程高度,更换适当的升程限制圈。 2、填料漏气 (1)填料或活塞杆磨损引起漏失。 (2)润滑油供应不足,降低气密性,引起漏失。消除方法: (1)修理或更换密封圈或活塞杆。 (2)拆检吸、排气阀,发现气阀缺油,应增加润滑油量。 3、气缸与活塞环有故障 (1)气缸磨
14、损(特别是单边磨损)超过最大允许限度,间隙增大,引起漏气,影响打气量。 (2)活塞环因润滑油质量不好,油量不足,缸内温度过高,将形成咬死现象,不但影响打气量,而且影响压力。 (3)活塞环磨损,造成间隙大而漏气。消除方法: (1)用镗削或研磨的方法进行修理,严重时更换新缸套。 (2)取出活塞,清洗活塞环或环槽,更换润滑油,改善净却条件。 (3)更换活塞环。 4、气缸余隙容积过大,降低了吸入量。消除方法: 调整气缸余隙。二、某级压力升高产生原因: 1、后一级的吸、排气阀漏气,必然增大前一级的排气压力。 2、活塞环泄漏引起排气量不足。 3、本级吸、排气阀因各种原因产生的泄漏。消除方法: 1、更换后一
15、级的吸、排气阀。 2、更换活塞环。 3、拆检气阀,并采取相应措施。三、某级压力降低产生原因: 1、本级吸、排气阀漏气。 2、高一级的吸、排气阀有毛病,引起排量不足,以及第一级活塞泄漏过大。 3、内漏。 4、吸入管阻力太大。消除方法: 1、拆检气阀,更换损坏的零件。 2、拆检气阀,更换损坏的零件,检查活塞环并修复。 3、检查内漏部位,并采取相应措施。 4、检查管路,并采取相应措施。四、曲柄连杆机构发出异常声音产生原因: 1、连杆螺钉断裂,其原因有装配时连杆拧得太紧,承受过大的预紧力,预制时,产生偏斜,连杆螺钉承受不均匀的载荷;轴承瓦(大头瓦)在轴承中晃动或大头瓦与曲柄销间隙过大,因而连杆螺钉承受
16、过大的冲击载荷;供油不足,使连杆轴承发热,或活塞有卡死现象,或超负荷运转时,连杆承受过大的应力;材质不符合要求,在较大的交变载荷冲击下,连杆螺钉因疲劳而断裂 2、连杆螺钉、轴承盖螺钉、十字头螺母松动将引起响声。 3、主轴承、连杆大头、小头瓦、十字头滑道等间隙过大,发出不正常声音。 4、曲轴与联轴器配合松动。 5、十字头滑板与滑道间隙过大,或滑板松动;十字头销过紧或断油引起发热,烧坏。消除方法: 1、装配连杆螺钉时,应松紧得当;或使连杆螺母旋而与连杆体上接触面紧密配合,必要时用涂色法检查;固定好大头瓦,调整其间隙;或增加油量。检查活塞磨损情况;或用符合要求的连杆螺钉更换损坏件。 2、紧固。 3、
17、检查并调整间隙。 4、检查并调整。 5、检查油路,增大油量,更换十字头销,拧紧滑板,调整间隙。五、气缸内发出异常声音产生原因: 1、油和水带入气缸造成水击。 2、气阀有故障。 3、活塞螺帽松动,活塞松动。 4、润滑油太少或断油,引起气缸拉毛。 5、活塞环断裂。 6、气缸余隙太小。 7、异物掉入气缸内。消除方法: 1、减少油量、提高水分离效果,定期打开放油水阀。 2、检查并清除。 3、检查并紧固。 4、增加油量,修复拉毛处。 5、更换活塞环。 6、适当加大余隙。 7、清除异物。六、气缸发热产生原因: 1、冷却水太少或中断。 2、供油量太少或中断。消除方法: 1、检查冷却水供应情况。 2、检查油泵
18、油压是否正常,油路有无堵塞,过滤器是否堵塞,并畅通清洗。七、活塞杆填料处发热或漏气产生原因: 1、润滑油过少或中断。 2、活塞杆与填料配合间隙不恰当,装配时产生偏斜。 3、密封环损坏。消除方法: 1、清洗、并适当加大油量。 2、调整间隙,重新装配。 3、更换密封环。八、轴承或十字头滑道发热产生原因: 1、轴颈与轴瓦或十字头与滑道间隙过小。 2、两摩擦面之间贴合不均匀,或安装时,轴承有偏斜,十字头有偏斜。 3、供油量不足或断油。 4、润滑油质量低劣或有污垢。消除方法: 1、调整间隙。 2、用涂色法刮研、调整间隙。 3、检查油泵、油管及过滤器的工作情况 4、更换润滑油。九、油泵油压不足或为零产生原
19、因: 1、吸油阀有毛病或吸油管堵塞。 2、油泵泵壳与填料不严密,漏油。 3、滤油器堵塞。 4、油箱油位太低。 5、管路破裂漏油,或管内漏入空气。 6、压力表堵塞、油冷却器堵塞。消除方法: 1、检查并清洗。 2、拆检油泵并消除漏油。 3、清洗。 4、增加油量。 5、更换油管。 6、清洗。十、气缸发生不正常的振动产生原因: 1、支撑不对或垫片松。 2、配管振动所引起。 3、气缸内有异物。消除方法: 1、调整支撑间隙或垫片。 2、消除配管振动。 3、清除异物。十一、机体发生不正常的振动产生原因: 1、各轴承及十字头滑道间隙过大。 2、气缸振动引起。 3、各部接合不好。消除方法: 1、调整间隙。 2、
20、消除气缸振动。 3、检查并调整。十二、管道发生不正常的振动产生原因: 1、管卡太松或断裂。 2、支撑刚性不够。 3、气流脉动引起共振。 4、配管架子振动大。消除方法: 1、紧固或更换。 2、加固。 3、用预流孔改变共振面。 4、加固。活塞式压缩机的试运转及验收一、试运前的准备工作 1、清理检修现场,检查、试验及调校仪表、电气、上下水系统、油系统、气系统、附属设备,确认均具备试车条件。 2、检查安全防护装置和安全保护装置完好、齐备、灵敏好用。 3、润滑系统油质符合要求,油位在规定高度,循环油泵供油正常,注油器注油通畅。 4、冷却水系统畅通,无泄漏现象;电动机通风系统正常。 5、检查气缸、机身、中
21、体、十字头、连杆、气缸盖、气阀以及地脚螺栓、连接器、皮带传动装置等连接件连接和紧固,应符合要求。 6、盘车23圈,无异常现象。 7、电动机的单体试运转,符合要求。二、无负荷试车 1、电动机单体试车完毕,将电机轴与压缩机曲轴找中合格后连接紧固,可进行机组的连动无负荷试车。 2、将各级吸、排气阀拆下,将外盖盖上或装上钢丝网。 3、瞬时启动,查看运转方向,并观察有无异常现象;确认无异常后启动电机,运转5min,检查应无异音、发热、振动等情况。 4、经第二次启动检查无异常现象后,即可进行无负荷试车,摩擦副的最高温度不得超过60,基础振动不超过表11中的规定。小修一般不进行无负荷试车,中修无负荷试车2h
22、,大修无负荷试车48 h。压缩机空载检查项目:(a)冷却水应畅通(各路冷却水都可以从漏斗或视镜观察),出口水温不应超过规定;(b)循环润滑油压力应在规定范围内;(c)注油器向各级气缸和填料函注油正常;(d)压缩机运转声音正常;(e)各连接处应无松动,机身无异常振动,各密封处无渗漏现象;(f)无负荷试车停车后的检查包括打开机身检查盖,用手摸查曲轴主轴承、连杆轴瓦处应无异常发热现象;用手触摸填料函与活塞杆、十字头与滑道等处,其发热不应烫手;观察各运动机件的摩擦表面接触情况,检测各运动机件的配合间隙,均应符合规定。 表11 压缩机基础允许最大双振幅值转速(r/min)允许最大双振幅值/mm转速(r/
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