压缩机工作原理及工作过程.ppt

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1、压缩机原理及工作过程压缩机原理及工作过程压缩机压力提高的原理各种压缩机的工作过程（离心式、轴流式、往复式、螺杆式、转子式、涡旋式、滑片式、罗茨式）压缩机的主要技术参数及性能指标压缩机的级（段）学员问题：学员问题：我公司还拥有2台离心式压缩机及3台立式活塞氧压机，想多学习了解日常维护的相关知识，维修时的难点和注意事项。压缩机压力提高的原理压缩机压力提高的原理 透平式压缩机：依靠气流与叶轮的相互作用，将机械透平式压缩机：依靠气流与叶轮的相互作用，将机械透平式压缩机：依靠气流与叶轮的相互作用，将机械透平式压缩机：依靠气流与叶轮的相互作用，将机械功变为气体的动能和压力能；功变为气体的动能和压力能；功变

2、为气体的动能和压力能；功变为气体的动能和压力能；容积式压缩机：使气体容积缩小，以提高气体的压力。容积式压缩机：使气体容积缩小，以提高气体的压力。容积式压缩机：使气体容积缩小，以提高气体的压力。容积式压缩机：使气体容积缩小，以提高气体的压力。通风机：压力在通风机：压力在通风机：压力在通风机：压力在10102 2MPaMPa以下以下以下以下 鼓风机：压力在鼓风机：压力在鼓风机：压力在鼓风机：压力在10102 2MPaMPa至至至至10101 1MPaMPa 压缩机；压力在压缩机；压力在压缩机；压力在压缩机；压力在10101 1MPaMPa以上以上以上以上 （以上均指表压）（以上均指表压）（以上均指

3、表压）（以上均指表压）按所能达到的排气压力分 名名 称称 排气压力范围（绝压）排气压力范围（绝压）鼓风机鼓风机 210 2105 5PaPa低压压缩机低压压缩机 (3 (310)1010)105 5PaPa中压压缩机中压压缩机 (10 (10100)10100)105 5PaPa高压压缩机高压压缩机 (100 (1001000)101000)105 5PaPa超高压压缩机超高压压缩机 1000 10 1000 105 5PaPa 活塞式压缩机活塞式压缩机容积式压缩机：使气体容积缩容积式压缩机：使气体容积缩小，以提高气体的压力。小，以提高气体的压力。理想气体的过程方程统一表达为对质量一定容积内的

4、气体，表明容积缩小则压力提高。n=n,多变过程n=0,等压过程，（冷却器）n=1,等温过程，（低速压缩机）n=k,绝热过程，（高速压缩机）透平式压缩机：依靠气流与叶轮的相互作用，将机械功变为气体的动能和压力能单位质量理想气体的伯努利方程单位质量理想气体的伯努利方程（加入气体的机械功等于其动能增加与压力能增加之和）（加入气体的机械功等于其动能增加与压力能增加之和）W=(cW=(c2 2C Co o2 2)/2g+(P/d)/2g+(P/dP Po o/d/do o)/2g)/2g式中式中C C、C Co o终态、初态气体速度终态、初态气体速度 P P、P Po o 终态、初态气体压力终态、初态气

5、体压力 d d、d do o 终态、初态气体密度终态、初态气体密度 g g重力加速度重力加速度 W W机械功机械功速度能可转换为压力能速度能可转换为压力能 压缩机的分类透平压缩机透平压缩机透平压缩机透平压缩机 Turbine Compressor Turbine Compressor Turbine Compressor Turbine Compressor 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机 Centrifugal Compressor Centrifugal Compressor Centrifugal Compressor Centrifugal Compressor 轴流压缩机轴

6、流压缩机轴流压缩机轴流压缩机 Axial-flow Compressor Axial-flow Compressor Axial-flow Compressor Axial-flow Compressor容积压缩机容积压缩机容积压缩机容积压缩机 Positive Displacement Compressor Positive Displacement Compressor Positive Displacement Compressor Positive Displacement Compressor 往复压缩机往复压缩机往复压缩机往复压缩机 Reciprocating Compressor

7、 Reciprocating Compressor Reciprocating Compressor Reciprocating Compressor 膜式压缩机膜式压缩机膜式压缩机膜式压缩机 Diagraph Compressor Diagraph Compressor Diagraph Compressor Diagraph Compressor 螺杆压缩机螺杆压缩机螺杆压缩机螺杆压缩机 Screw Compressor Screw Compressor Screw Compressor Screw Compressor 滑片压缩机滑片压缩机滑片压缩机滑片压缩机 Rotary Vane C

8、ompressor Rotary Vane Compressor Rotary Vane Compressor Rotary Vane Compressor 涡旋压缩机涡旋压缩机涡旋压缩机涡旋压缩机 Scroll Compressor Scroll Compressor Scroll Compressor Scroll Compressor离心压缩机离心压缩机离心压缩机叶轮加工离心压缩机叶轮加工轴流式压缩机的级：动叶和静叶透平式压缩机的特点是：透平式压缩机的特点是：流量大，单级压比小，级数多流量大，单级压比小，级数多 转速高转速高 机器的体积小，重量轻；机器的体积小，重量轻；排气平稳，没有气流

9、脉动；排气平稳，没有气流脉动；结构简单，维修方便；结构简单，维修方便；排气量和排气压力的适应性差，最小流量和最高压力不能同排气量和排气压力的适应性差，最小流量和最高压力不能同时满足；时满足；运转状况欠稳定，性能随工况条件变化较大；运转状况欠稳定，性能随工况条件变化较大；气体性质的影响较大，难以实现轻气体压缩气体性质的影响较大，难以实现轻气体压缩往复式压缩机特点强制输气，对工况适应性好运动部件多，结构复杂，维修工作量大受力不均衡，往复惯性力不能完全平衡，要求基础较大压缩气体不是连续排出，有脉动可大可小，应用范围广，主要向中压及高压方向发展，其它机种无法替代隔膜压缩机隔膜压缩机回转式压缩机回转式压

10、缩机回转式压缩机回转式压缩机是工作容积作旋转动动的容积式压缩机。气体压缩和压力变化是依是工作容积作旋转动动的容积式压缩机。气体压缩和压力变化是依是工作容积作旋转动动的容积式压缩机。气体压缩和压力变化是依是工作容积作旋转动动的容积式压缩机。气体压缩和压力变化是依靠容积变化来实现的，而容积的变化又是通过压缩机的一个或几个转子在气缸里靠容积变化来实现的，而容积的变化又是通过压缩机的一个或几个转子在气缸里靠容积变化来实现的，而容积的变化又是通过压缩机的一个或几个转子在气缸里靠容积变化来实现的，而容积的变化又是通过压缩机的一个或几个转子在气缸里作旋转远动来达到的，与往复压缩机不同的是，其容积在周期性地扩

11、大和缩小的作旋转远动来达到的，与往复压缩机不同的是，其容积在周期性地扩大和缩小的作旋转远动来达到的，与往复压缩机不同的是，其容积在周期性地扩大和缩小的作旋转远动来达到的，与往复压缩机不同的是，其容积在周期性地扩大和缩小的同时，空间位置也在不断变化。兼有透平、往复压缩机特点。同时，空间位置也在不断变化。兼有透平、往复压缩机特点。同时，空间位置也在不断变化。兼有透平、往复压缩机特点。同时，空间位置也在不断变化。兼有透平、往复压缩机特点。转速较高，机器外形尺寸小，振动小，排气较均转速较高，机器外形尺寸小，振动小，排气较均匀；匀；不需气阀，结构简单；不需气阀，结构简单；因没有气阀，可在被压缩气体中注入

12、液滴，在压因没有气阀，可在被压缩气体中注入液滴，在压缩过程中起冷却作用，降低压缩终了温度和压缩缩过程中起冷却作用，降低压缩终了温度和压缩机耗用功率；机耗用功率；某些回转压缩机组成工作容积的各个壁面相互不某些回转压缩机组成工作容积的各个壁面相互不直接接触，可不用油润滑，因而气体不受污染，直接接触，可不用油润滑，因而气体不受污染，如罗茨鼓风机、螺杆压缩机等。如罗茨鼓风机、螺杆压缩机等。回转式压缩机回转式压缩机机器有形状不规则的、长度较大的密封边缘，一机器有形状不规则的、长度较大的密封边缘，一般只能靠较高的制造精度来保证密封般只能靠较高的制造精度来保证密封所能达到的压力受密封效果的限制所能达到的压力

13、受密封效果的限制,排气压力不超排气压力不超过过4MPa4MPa强制排气，变工况性能好强制排气，变工况性能好缺点是噪声较大：缺点是噪声较大：广泛用于空气压缩机、制冷压缩机广泛用于空气压缩机、制冷压缩机螺杆式压缩机螺杆式压缩机典型主机结构典型主机结构典型主机结构（带增速齿轮）典型主机结构（带增速齿轮）无油工艺螺杆压缩机（带同步齿轮）无油工艺螺杆压缩机（带同步齿轮）无油工艺螺杆压缩机无油工艺螺杆压缩机内容内容单螺杆压缩机单螺杆压缩机滚动活塞压缩机滚动活塞压缩机涡旋压缩机 Scroll Compressor 涡旋压缩机工作过程涡旋式压缩机涡旋式压缩机滑片式压缩机滑片式压缩机旋叶压缩机旋叶压缩机Rota

14、ry Vane CompressorRotary Vane Compressor罗茨压缩机（鼓风机）罗茨压缩机（鼓风机）风冷机组流程图水冷机组流程图DRYERMOTORAIR FILTER学员问题：螺杆压缩机、罗茨风机维护转子外圆气缸之间的间隙转子与转子之间的间隙转子侧面与气缸之间的间隙（特别是螺杆压缩机的排气端）同步齿轮啮合状况轴承润滑状况轴封理想气体与实际气体理想气体与实际气体理想气体理想气体实际气体：实际气体能否按理想气体来处理，主实际气体：实际气体能否按理想气体来处理，主要决定于气体所处的状态及分析计算的要求。要决定于气体所处的状态及分析计算的要求。如在如在10MPa10MPa以下、常

15、温以上，单原子、双原于气体在以下、常温以上，单原子、双原于气体在压缩机设计中常按理想气体处理。氢、氧、氮、空气压缩机设计中常按理想气体处理。氢、氧、氮、空气等等临界温度大大低于环境温度临界温度大大低于环境温度，低于，低于10MPa10MPa可作为理可作为理想气体；想气体；临界温度接近常温的二氧化碳、乙烯、氨，制冷工质临界温度接近常温的二氧化碳、乙烯、氨，制冷工质等极易液化的气体，一般不能作为理想气体。等极易液化的气体，一般不能作为理想气体。理想气体混合物的热力性质与热力过程 理想气体混合物仍遵循理想气体状态方程，这里的为混合气体中各气体组分物质量的总和，R是混合气体的平均气体常数 式中，ni、

16、为气体组分的摩尔数和分子量；为混合气体的平均分子量。理想气体混合物的热力性质与热力过程 混合气体的压力遵循道尔顿分压定律，混合气体压力等于各组分分压力之和 混合气体的总容积等于各组分分容积之和 理想气体混合物的热力性质与热力过程混合气体的质量成分（）、容积成分（）、摩尔成分（）间存在如下关系 理想气体混合物的热力性质与热力过程混合气体的比热、内能、焓、熵分别等于各气体组分的比热、内能、焓、熵之和，而混合气体的绝热指数满足 冷却方式冷却方式冷却方式冷却方式 驱动方式驱动方式驱动方式驱动方式 传动方式传动方式传动方式传动方式水冷水冷水冷水冷 Water-cooling:Water-cooling:

17、固定式大中型机组（固定式大中型机组（固定式大中型机组（固定式大中型机组（55kw55kw以上）以上）以上）以上）风冷风冷风冷风冷 Air-cooling Air-cooling：移动式机组、固定式小型机组：移动式机组、固定式小型机组：移动式机组、固定式小型机组：移动式机组、固定式小型机组电机驱动电机驱动电机驱动电机驱动 Driven by Electrical Motor Driven by Electrical Motor：固定式：固定式：固定式：固定式 柴油机驱动柴油机驱动柴油机驱动柴油机驱动 Driven by Diesel Engine Driven by Diesel Engine：

18、移动式：移动式：移动式：移动式 气（汽）轮机气（汽）轮机气（汽）轮机气（汽）轮机Driven by Turbine Driven by Turbine 大型工艺压缩机大型工艺压缩机大型工艺压缩机大型工艺压缩机直联直联直联直联 Coupling Coupling 皮带传动皮带传动皮带传动皮带传动 Belt Transmission Belt Transmission 齿轮传动齿轮传动齿轮传动齿轮传动 Gear Transmission Gear Transmission：大型机组：大型机组：大型机组：大型机组 ，55kw55kw以上以上以上以上压缩机的主要性能参数压缩机的主要性能参数 吸气压力吸

19、气压力吸气压力吸气压力 Suction Pressure Suction Pressure 排气压力排气压力排气压力排气压力 Discharge Pressure Discharge Pressure 注意：注意：注意：注意：表压表压表压表压(g)(g)绝压（绝压（绝压（绝压（a)a)特别要注意表压和绝压特别要注意表压和绝压特别要注意表压和绝压特别要注意表压和绝压 换算：换算：换算：换算：1MPa=10bar=10.1972kgf/cm1MPa=10bar=10.1972kgf/cm2 2=145.04lbf/in=145.04lbf/in2 2(psi)(psi)排气量（容积流量）排气量（容

20、积流量）排气量（容积流量）排气量（容积流量）Delivery Volume Delivery Volume Delivery Volume Delivery Volume 定义：额定排气压力下压缩机单位时间吸入的自由空气容积。定义：额定排气压力下压缩机单位时间吸入的自由空气容积。定义：额定排气压力下压缩机单位时间吸入的自由空气容积。定义：额定排气压力下压缩机单位时间吸入的自由空气容积。单位单位单位单位:m:m:m:m3 3 3 3/min/min/min/min，Nm Nm Nm Nm3 3 3 3/min(1ata,0),m/min(1ata,0),m/min(1ata,0),m/min(1

21、ata,0),m3 3 3 3/h,cfm(ft/h,cfm(ft/h,cfm(ft/h,cfm(ft3 3 3 3/min/min/min/min）,换算：换算：换算：换算：1m 1m 1m 1m3 3 3 3/min=35.31467cfm/min=35.31467cfm/min=35.31467cfm/min=35.31467cfm 压力、真空均可表示为绝压或表压压力、真空均可表示为绝压或表压大气压力零绝对压力表压Px (g)绝压Px+1 (a)表压为负 Px(g)绝压Px+1(a)压力真空度 一个标准大气压一个标准大气压1atm=101325Pa=101.325kPa=0.101325

22、MPa0.1MPa 1atm=101325Pa=101.325kPa=0.101325MPa0.1MPa 单圈弹簧管式压力表测量的是相对压力，指针是顺时针变单圈弹簧管式压力表测量的是相对压力，指针是顺时针变化，起始点化，起始点0 0表示一个大气压表示一个大气压0.1MPa0.1MPa，比如指示为，比如指示为1 MPa1 MPa，表示比大气压高，表示比大气压高1 MPa1 MPa，绝对压力应是，绝对压力应是1+0.1MPa1+0.1MPa。单圈弹簧管式真空表测量的也是相对压力，指针是逆时针单圈弹簧管式真空表测量的也是相对压力，指针是逆时针变化，起始点变化，起始点0 0表示一个大气压表示一个大气压

23、0.1MPa0.1MPa，若指示数为，若指示数为PxPx（应是负值），绝对压力（应是负值），绝对压力P=PxP=Px0.1MPa0.1MPa。比如，比如，指示数为指示数为Px=Px=0.02MPa=0.02MPa=20kPa=20kPa=20000kPa20000kPa，绝对压力绝对压力P=PxP=Px0.1MPa=80 kPa0.1MPa=80 kPa。思考某压缩机吸入压力为真空，真空表读数为0.04MPa,排气压力表读数为0.14MPa，该压缩机的压比为多少？（0.1+0.14)/(-0.04+0.1)=4V Vd d压缩机排气口压缩机排气口压缩机排气口压缩机排气口P Pd,d,T Td

24、d下单位时间的气体容积量下单位时间的气体容积量下单位时间的气体容积量下单位时间的气体容积量VV压缩机的排气量，将压缩机的排气量，将压缩机的排气量，将压缩机的排气量，将V Vd d转换到吸气状态转换到吸气状态转换到吸气状态转换到吸气状态P Ps,s,T Ts s的流量的流量的流量的流量由气体状态方程由气体状态方程由气体状态方程由气体状态方程P Pd d V Vd d=mRT=mRTd dP Ps s V=mRT V=mRTs s(m(m是压缩机的质量流量是压缩机的质量流量是压缩机的质量流量是压缩机的质量流量,不随状态变化不随状态变化不随状态变化不随状态变化)故得故得故得故得 V=V V=Vd d

25、(P(Pd dT Ts s/P/Ps sT Td d)T Ts s=273+t=273+ts s T Td d=273+t=273+td d问题问题1 1：为什么压缩机：为什么压缩机吸入流量吸入流量V Vs s不直接就不直接就是压缩机排气量是压缩机排气量V V?问题问题2 2：压缩机标准状：压缩机标准状态排气量态排气量V V0 0是什么？是什么？它与它与V Vs s，V V的关系？的关系？压缩机标准排气量压缩机标准排气量压缩机标准排气量压缩机标准排气量V V0 0压缩机的排气量压缩机的排气量压缩机的排气量压缩机的排气量V V转换到标准状态转换到标准状态转换到标准状态转换到标准状态P P0 0,

26、T,T0 0，它代表压缩机实际质量流量它代表压缩机实际质量流量它代表压缩机实际质量流量它代表压缩机实际质量流量单位单位单位单位:Nm:Nm3 3/min/min或或或或NmNm3 3/s,Nm/s,Nm3 3/h/h由气体状态方程由气体状态方程由气体状态方程由气体状态方程P P0 0 V V0 0=mRT=mRT0 0P Ps s V=mRT V=mRTs s(m(m是压缩机的质量流量是压缩机的质量流量是压缩机的质量流量是压缩机的质量流量,不随状态变化不随状态变化不随状态变化不随状态变化)故得故得故得故得 V=VV=V0 0(P(P0 0T Ts s/P/Ps sT T0 0)例：某化工厂欲订

27、购一例：某化工厂欲订购一例：某化工厂欲订购一例：某化工厂欲订购一台人口台人口台人口台人口0.2MPa,0.2MPa,出口出口出口出口0.8MPa0.8MPa，气量，气量，气量，气量6060mm3 3/min/min的压缩机，的压缩机，的压缩机，的压缩机，提供的这些信息有哪提供的这些信息有哪提供的这些信息有哪提供的这些信息有哪些错误？些错误？些错误？些错误？绝压还是表压绝压还是表压绝压还是表压绝压还是表压入口温度入口温度入口温度入口温度什么流量什么流量什么流量什么流量空气压缩机的主要参数性能（续）空气压缩机的主要参数性能（续）含油量含油量含油量含油量 ppm(ppm(ppm(ppm(百万分之一）

28、百万分之一）百万分之一）百万分之一）噪声声压级噪声声压级噪声声压级噪声声压级 Noise Level:Noise Level:Noise Level:Noise Level:分贝（分贝（分贝（分贝（A),dB(A)A),dB(A)A),dB(A)A),dB(A)比功率比功率比功率比功率Specific PowerSpecific PowerSpecific PowerSpecific Power：指定排气压力下单位排气量所消耗的：指定排气压力下单位排气量所消耗的：指定排气压力下单位排气量所消耗的：指定排气压力下单位排气量所消耗的 功率功率功率功率,单位单位单位单位 kw/m kw/m kw/m

29、 kw/m3 3 3 3/min /min /min /min 配套电动机配套电动机配套电动机配套电动机 Electric Motor Electric Motor Electric Motor Electric Motor 型号型号型号型号 Model Model Model Model 转数转数转数转数 Rotation Speed:r/min(rpm)Rotation Speed:r/min(rpm)Rotation Speed:r/min(rpm)Rotation Speed:r/min(rpm)电压电压电压电压 Voltage(V)Voltage(V)Voltage(V)Voltag

30、e(V)频率频率频率频率 Frequency(Hz)Frequency(Hz)Frequency(Hz)Frequency(Hz)功率功率 Power:kw,ps(Power:kw,ps(公制马力公制马力),Hp(),Hp(英制马力英制马力)1kw=1.35962ps=1.34102Hp1kw=1.35962ps=1.34102Hp电动机功率确定W-电动机功率，单位kW W=1.732IUCOS 式中：I-电动机电流，单位A U-电压，单位kVCOS-电动机功率因数（为什么有它）压缩机的主要参数性能（续）压缩机每级的排气温度压缩机每级的排气温度压缩机每级的排气温度压缩机每级的排气温度 T Td

31、 d=T T S Se e(n-1)/n(n-1)/n式中式中式中式中 T T S S该级的吸气温度；该级的吸气温度；该级的吸气温度；该级的吸气温度；e e该级压比，排气压力与吸气压该级压比，排气压力与吸气压该级压比，排气压力与吸气压该级压比，排气压力与吸气压 力之比力之比力之比力之比 n n级的压缩过程指数，取决物性、能量损失级的压缩过程指数，取决物性、能量损失级的压缩过程指数，取决物性、能量损失级的压缩过程指数，取决物性、能量损失喷油压缩机喷油压缩机喷油压缩机喷油压缩机T Td d不大于不大于不大于不大于120120非喷油压缩机非喷油压缩机非喷油压缩机非喷油压缩机T Td d不大于不大于不

32、大于不大于180180特殊气体有不同要求特殊气体有不同要求特殊气体有不同要求特殊气体有不同要求各类压缩机的应用范围各类压缩机的应用范围 压缩机的分类喷油压缩机喷油压缩机空气压缩机空气压缩机n固定压缩机固定压缩机 Fixed Package 压缩机压缩机无油压缩机无油压缩机制冷压缩机制冷压缩机工艺压缩机工艺压缩机移动压缩机移动压缩机 Portable半封闭半封闭 Semi-hermetic全封闭全封闭Hermetic开启开启 Open Type干式压缩机干式压缩机喷水压缩机喷水压缩机工艺压缩机工艺压缩机空气压缩机空气压缩机空气压缩机空气压缩机工艺压缩机工艺压缩机Water-injectionDr

33、yProcessRefrigerationAirOil-freeOil-injection 压缩机的应用制冷空调压缩机制冷空调压缩机制冷空调压缩机制冷空调压缩机 家用空调压缩机家用空调压缩机家用空调压缩机家用空调压缩机 冰箱压缩机冰箱压缩机冰箱压缩机冰箱压缩机 汽车空调压缩机汽车空调压缩机汽车空调压缩机汽车空调压缩机 中央空调（制冷）压缩机中央空调（制冷）压缩机中央空调（制冷）压缩机中央空调（制冷）压缩机空气压缩机空气压缩机空气压缩机空气压缩机 气体压缩机气体压缩机气体压缩机气体压缩机液体泵液体泵液体泵液体泵真空泵真空泵真空泵真空泵膨胀机膨胀机膨胀机膨胀机发动机发动机发动机发动机为什么要多级压缩？为什么要多级压缩？排气温度的要求，中冷受力的要求余隙容积的要求（容积式压缩机）每级达到的压升有限（透平式压缩机）工艺流程要求提高总效率 六级往复压缩机六级往复压缩机离心式压缩机的级离心式压缩机的级叶轮叶轮扩压器（有叶、无叶）扩压器（有叶、无叶）弯道弯道回流器回流器涡壳（单级、出口级）涡壳（单级、出口级）寿力双段式空压机寿力双段式空压机 两级螺杆压缩机两级螺杆压缩机