液化石油气的升压设备压缩机.docx

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液化石油气的升压设备压缩机

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液化石油气的升压设备——压缩机

　　常温下，液化石油气各储罐及管道系统的压力基本相同，都处于饱和压力状态。

要将液化石油气自一个容器输往另一个容器（如倒罐、罐车装卸等），需要借助升压设备来实现。

因此，升压输送设备也是液化石油气储配站的主要生产设备。

　　压缩机是一种输送和加压气体的设备，储配站内的压缩机主要用于装卸液化石油气和对钢瓶中残液的回收。

　　压缩机的种类及其结构形式很多。

但按其工作原理而言，大体上可分为容积式及速度式两大类。

　　容积式压缩机是依靠压缩机工作容积的变化使气体体积缩小，气体分子彼此接近，增加了气体的密度，从而提高气体的压力。

这类压缩机包括活塞式压缩机和回转式压缩机。

　　速度式压缩机是依靠高速旋转的叶片与存在叶道中的气体在高速旋转下互相作用，将叶轮的机械能转化为气体的压力能的结果。

这类压缩机包括离心式压缩机、轴流式压缩机和混流式压缩机。

　　一、活塞式压缩机的结构形式和工作原理

　　1.结构形式

　　一台活塞式压缩机，不论其构造如何复杂，但组成机器的主要零部件不外乎是机身、曲轴、连杆、十字头、气缸、活塞、活塞杆、填料、气阀（又称活门）等（见图1-11-1）。

在机身上有曲轴轴承座、法兰面，供安装曲轴承和气缸用，还有圆筒形滑道供十字头导向用。

　　活塞式压缩机的内部结构都是由活塞对气体的压缩和气体对活塞的反压缩（反作用）这一矛盾所决定的。

　　在压缩过程中，必须有原动力来带动活塞去克服气体的阻力而对气体进行压缩，要把原动力传给活塞就要有一套传动机构。

如曲轴、连杆、十字头、活塞杆等。

曲轴安装在曲轴轴承上，用于把电动机的旋转运动变成为活塞的往复运动。

曲轴由电动机带动旋转，曲轴上的曲拐轴带动连杆大头进行回转，由连杆小头通过十字头销拖动十字头作往复运动。

活塞杆把十字头和活塞连接起来，从而使活塞在气缸也作往复运动。

　　图1-11-1ZW型压缩机的结构

　　1-皮带轮；2-曲轴；3-机身；4-气缸盖；5-气阀；6-气缸；

　　7-活塞；8-填料；9-活塞杆；10-十字头；11-连杆

　　为了容纳被压缩的气体和防止气体向外泄漏，需要有一个气室（气缸）和密封装置。

密封装置包括活塞环和填料。

活塞置于气缸内，活塞环装在活塞上，并与气缸紧密贴合。

在气缸上装有吸、排气阀。

活塞杆穿入气缸与活塞连接，为使气缸与外界隔绝，气缸与活塞杆用填料进行密封。

　　为了减少活塞环和气缸间的摩擦以及曲轴连杆机构中运动部件的磨损，一般都用润滑油进行润滑。

　　2.工作原理

　　活塞式压缩机的用途虽然各不相同，但其工作原理基本相同，都是由电动机带动曲轴旋转，并通过连杆等机构将曲轴的运转变为活塞在气缸内的往复运动，使气缸储存气体的容积（工作容积）作周期性变化，从而依次完成膨胀、吸气、压缩、排气四个工作循环，达到输送气体的目的。

图1-11-2所示为单作用活塞式压缩机的工作简图，其中示功图表明活塞运动时气缸内的压力变化。

　　图1-11-2单作用活塞式压缩机的工作简图

　　1-气缸；2-活塞；3-活塞环；4-吸气阀；5-排气阀；6-填料；7-活塞杆

　　V0-余隙容积；V1-吸气时余隙容积内气体膨胀后的容积；V2-实际吸入的气体容积；

　　V3-活塞压出的气体容积；p1-吸入时的气体压力；p2-压出时的气体压力

（1）膨胀过程

　　当活塞向右移动时，气缸内的气体体积增大，压力下降，降到稍小于进气管内的压力时膨胀过程结束。

图中C-D曲线就是膨胀过程线。

（2）吸气过程

　　当活塞继续向右移动时，气缸内活塞左边的压力小于吸气管内的压力，吸入管口内的气体便顶开吸气阀4进入气缸。

随着活塞的右移，气缸在压力p1下等压进气，直到活塞移到右边末端（又称内死点）为止，图中D-A直线就是吸气过程线。

　　（3）压缩过程

　　当活塞调转运动方向向左移动时，气缸内的容积空间逐渐缩小，压力也随之升高。

由于吸气阀具有止逆作用，故气缸内的气体不能倒回进气管中。

同时，因出口管中的气体压力又高于气缸内部的气体压力，则气缸内的气体暂不能从排气阀流出，而出口管中的气体又因排气阀的止逆作用，也不能进入气缸内。

此时气缸内的气体压力不断上升，直至升至等于排气管口的压力。

图中A-B曲线就是压缩过程线。

　　（4）排气过程

　　活塞继续左移，当气缸内的气体压力稍大于排气口的气体压力及排气阀的弹簧力时，气缸内的气体便顶开排气阀5的弹簧而进入出口管中，气体在压力p2下等压排出。

直至活塞运行到左边末端止（又称外死点）。

然后，活塞又向右移动，重复上述过程。

图中B-C直线就是排气过程线。

　　由于活塞在气缸内不断地往复运动，使气缸循环地吸入和排出气体，活塞每往复一次称为一个工作循环。

活塞每向前或向后运动一次所经过的距离S（见图1-11-2）称为行程。

　　图1-11-3所示为一双吸式压缩机气缸简图。

这种气缸的两端都具有进气阀粕和排气阀。

其压缩过程与单吸式压缩机相同，所不同的只是在同一时间里不论活塞向哪一方向移动，都能在其前方发生压缩作用，在其后方发生吸气作用。

　　图1-11-3双吸气式压缩机气缸简图

　　1-进气阀；2-气缸；3-活塞；4-排气阀

　　二、活塞式压缩机的型号及其意义

　　活塞式压缩机的型号一般由以下部分组成。

　　液化石油气储配站常见的压缩机有：

ZG-0.75／10～15型，2DG-1.5／16～24型，ZW-1.35／10～16型，2A-8型等，其型号意义如下。

（1）ZG-0.75／10～15型ZG表示该压缩机结构形式为立式，压缩机的排气量为0.75m3／min，吸气压力10kgf／cm2（0.98MPa），排气压力15kgf／cm2（1.47MPa）。

（2）2DG-1.5／16～24型2表示该压缩机的气缸为两列，DG表示对称平衡式，压缩机的排气量为1.5m3／min，吸气压力16kgf／cm2（1.57MPa），排气压力24kgf／cm2（2.35MPa）。

　　（3）ZW-1.35／10～16型ZW表示风冷双缸单级作用立式压缩，排气量为1.35m3／min，进、排气压力分别为0.98MPA和1.47MPA。

　　（4）2A-8型这是一种氨气压缩机（A的表示意义），在将其电机改为防爆型后，用于输送液化石油气。

2A-8型表示有两个直径为80mm气缸的氨压缩机，排气量为40.5m3／min，其排气压力随吸入压力而定，最大排气压力为1.57MPa。

　　压缩机的排气量和进、排气压力是压缩机的重要性能指标。

在确定了压缩机能够适应所输送介质的要求后，用户可根据实际输送气体量和工艺系统中压力的大小来选取压缩机。

对液化石油气来讲，由于其饱和蒸气压力为1.47MPa，用作罐车装卸的压缩机可选用2DG-1.5／16～24型或ZG-0.75／16～24型压缩机，单纯作抽残液用时，可选用ZG-0.75／10～15,型压缩机。

所配电机均应为防爆结构。

　　三、活塞式压缩机的主要零部件及其装配间隙

　　压缩机是由许多机件按一定的装配要求组装起来的。

如果这些机件构造不良、材质选用不当或装配不符合要求等，都会导致机器故障的发生，有时甚至造成重大事故。

为使压缩机的零部件在使用过程中，发现缺陷及时予以修复或更换，以保证压缩机的正常运行，现对其主要零部件作一简单介绍。

　　1.曲轴

　　曲轴是压缩机中的重要运动部件，要将电动机输入的转矩传给连杆、十字头，推动活塞作往复运动，因而承受着气体的压力和旋转的惯性力，另外曲轴轴颈与轴瓦间、拐颈与连杆瓦间由于相对运动而产生磨损，因此对曲轴的强度和结构及加工精度的要求较高。

　　图1-11-4单拐曲轴[ZG-0.75／10～15（16～20）型]

　　1-曲拐；2-曲柄；3-主轴

　　曲轴一般用中碳钢锻造而成。

根据压缩机气缸数目的不同，有单拐曲轴（见图1-11-4）和多拐曲轴（见图1-11-5）。

曲轴主要由主轴、曲柄和曲拐三部分构成，有时为了平衡回转体的不平衡重量和运动部件的部分惯性力，在曲拐对面的曲柄上还装有平衡铁。

为了供给曲轴润滑油，主轴和曲轴之间有油孔相通。

　　图1-11-5多拐曲轴[ZDG-1.5／16～24型]

　　1-曲柄；2-曲拐；3-主轴

　　曲轴一旦出现损坏就会使压缩机停车，为保证压缩机的正常运行，当发现有下列情况时，应及时予以修理或更换。

　　①曲轴磨损量达到表1-11-1的数值。

表1-11-1曲轴轴颈和曲拐轴颈允许的最大磨损量

轴颈直径/mm

轴颈的椭圆度和圆锥度/mm

曲轴轴颈

曲拐轴颈

＜100

0.10

0.12

100～200

0.20

0.22

　　②曲轴有裂纹。

　　③曲轴出现擦伤或刮痕。

　　④曲轴产生弯曲或扭转变形。

　　⑤曲轴键槽磨损。

　　2.连杆十字头部件

　　连杆是十字头和曲轴的连接件，十字头是连杆和活塞杆的连接件。

连杆在曲轴的带动下作摇摆运动，通过十字头在滑道中的导向作用，转为活塞杆的往复运动。

　　连杆由杆身、大头瓦、小头瓦三部分组成。

由于连杆在工作中受力相当复杂，因此需用机械性能较好的材料来制造（如35号钢或45号钢）。

连杆大头端的轴瓦为剖分式，材料为巴氏合金，经机加工后和曲轴进行对研、刮削，二者接触面积应不少于85％，且接触点应均匀分布，间隙用薄片来调整。

连杆小头瓦为整体结构，用铜合金制成。

连杆小头瓦接入十字头内，由十字头销来完成连杆与十字头的连接，如图1-11-6所示。

　　十字头由十字头体和上、下滑板组成。

十字头常用铸钢或高强度铸铁制造。

滑板为铸铝合金或表面挂巴氏合金。

在十字头体的滑板上开有油槽，润滑油自连杆大头瓦经小头瓦后由十字头销和十字头体中的油孔供给十字头润滑用，在装配时要保证油孔通道的畅通。

　　连杆十字头部件在使用过程中，如有下列情况时，应进行修理或更换。

　　①连杆大头分解面磨损或破坏。

　　②连杆大头与轴瓦接触表面磨损。

　　③轴瓦巴氏合金层的磨损与剥落。

　　④连杆大头变形。

　　⑤连杆小头瓦磨损。

　　⑥连杆螺栓损坏与变形。

　　图1-11-6连杆十字头部件

　　1，3-十字头销；2，5-上、下滑板；4-十字头；6-连杆大头；7，15-连杆大头瓦；8-连杆上瓦盖；

　　9-连杆螺栓；10-杆身；11-连杆小头；12，13-连杆小头瓦；14-油道

　　⑦十字头磨损或键槽损坏。

　　⑧十字头滑板与滑道间隙过大或磨损拉毛。

　　3.填料部件

　　压缩机的填料是阻止气缸内的气体不能从活塞杆与气缸之间泄漏的组件，其好坏对压缩机的性能功率有直接影响。

对液化石油气储配站采用的压缩机来讲，由于液化石油气是易燃、有毒、有磨蚀性的气体，更不能泄漏到压缩机外，因此所选压缩机填料函的密封要可靠，使用寿命要长。

一旦发现填料泄漏，应立即处理。

　　压缩机中的填料多是借助气体的压力差来获得自紧密封的。

密封卷按结构分为平面和-面两类，前者多用于低中压，后者多用于高压。

图1-11-7所示为ZG-0.75／0～15（16～24）型和2DG-1.5／16～24型压缩机的填料部件，该填料密封卷为平面式，其结构简单，加工制造容易。

　　填料部件由填料箱、填料函、密封卷、填料函法兰压盖几部分组成（见图1-11-7）。

密封卷用填充聚四氟乙烯塑料制造，其与活塞杆的摩擦不用注油润滑。

在拆装填料时，先将气缸和活塞拆下，再将填料部件整体拆下，然后拧开填料盒，将内部零件逐次取出。

也可通过气缸与曲轴箱之间的观察窗，先将活塞杆从十字头上松开，转动飞轮使连杆十字头转至下止点，再拧开填料盒，将填料各部件逐次装拆。

在组装时需认真清理各零件内的杂物，以防带入填料内。