自贡通达压缩机培训.docx
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自贡通达压缩机培训
DF-3.6/4-250压缩机原理说明
第一章主要技术参数
型号
DF-3.6/4-250型
型式
对称平衡型
额定供气量
1000Nm3/h
公称容积流量
3.6m3/min
一级吸入状态
压缩级数
4级
吸气压力
0.4MPa
表压
吸气温度
≤35℃
排气压力
25MPa
表压
排气温度
≤45℃（或不高于环境温度15℃）
设计工况
行程
180mm
转速
590r/min
轴功率
184.3kW
设计工况
工作介质
天然气（主要成分CH4）
冷却方式
压缩气体
风冷
闭式循环
气缸
水冷
开式循环
润滑油
水冷
开式循环
润滑方式
气缸
少油润滑
填料
无油润滑
传动机构
强制循环润滑
曲轴主轴承
飞溅润滑
驱动方式
电机驱动
传动方式
弹性联轴器
控制方式
自动启停、自动排污
噪声
≤85dB（A）
压缩机房外
润滑油耗量
＜150g/h
（一二级气缸注油处：
7滴/分种；二级气缸注油处：
7滴/分钟；三四级气缸注油处7滴/分种；四级气缸注油处：
12滴/分钟）
主电机
YB2-400M-10（dⅡBT4、200KW、380V/50Hz）
安装方式
整体橇装固定
重量
14300kg
外形尺寸
5300mm×2900mm×2260mm
第二章主要零部件
一、机身
机身是压缩机传动机构定位和导向并承受作用力的部分，作为气缸的支承座并连接压缩机其他辅助部件，组成整台机器。
压缩机采用对置机身，机身和滑道整体铸造，内部布置加强筋，保证足够的刚性。
机身两侧的滑道端面有法兰面供安装气缸体用，两侧滑道部位开有侧窗用于装拆十字头和填料。
机身顶部装有呼吸器，使机身内部与大气相通，降低油温和平衡机身内部压力。
机身下部的容积储存循环润滑油，底部最低处有回油口，使流回机身的润滑油很快进入循环润滑系统。
滑道与中体铸在一起，分成上下两块，并有若干纵向和横向的筋条作支承。
图1、机身
二、曲轴
曲轴是压缩机中重要的运动件之一，它将主电机的旋转运动，通过连杆及十字头转变为活塞杆的往复直线运动。
曲轴由主轴颈、曲柄、曲柄销三部分组成。
曲轴结构设计为双拐式，两拐错角180°，惯性力平衡好。
使作用在主轴承上的力大大减小，减少主轴颈和主轴承的磨损以及磨擦功的消耗。
曲轴前端装有齿轮油泵的主动齿轮，带动油泵工作。
与主电机轴相联的一端装有抛油圈，防止润滑油外漏。
各曲柄销上钻有油孔，使润滑油能进入曲柄销、连杆大头等磨擦表面。
图2、曲轴
三、连杆
连杆是将作用在活塞上的推力传递给曲轴，又将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动的机件，承受拉伸压缩的交变载荷。
连杆包括杆体、大头、小头三部分，杆体截面为圆形。
连杆与曲轴相连的部分称为大头，作旋转运动；与十字头销相连的部分称为小头，作往复运动；中间部分称为杆体，作摆动。
连杆大头为剖分式结构，采用钢背锡锑轴承合金薄壁瓦轴承，用连杆螺栓连接，连杆螺母锁紧后加上放松装置，防止在工作时松动。
连杆小头为整体式，采用整体耐磨锡青铜衬套整体轴承。
连杆大头与曲柄销的间隙通过垫片调整，连杆小头与十字头销的间隙通过研刮配合。
图3、连杆
四、十字头
十字头是连接作摇摆运动的连杆与作往复运动的活塞杆的机件，具有导向作用。
采用闭式结构，刚性较好，与连杆和活塞杆的连接简单。
十字头与活塞杆采用螺纹连接。
十字头体与滑履为整体式，滑履上浇有巴氏合金增大许用比压。
图4、十字头
五、气缸
气缸是活塞式压缩机中组成压缩容积的主要部分，按照压缩机的压力、排气量以及压缩机结构等条件进行设计。
本机为四级压缩，一级气缸和二级气缸组成一列，三级气缸和四级气缸组成另一列。
一、二级气缸和三四级气缸均采用倒级差结构。
一、二级气缸材料为HT250，三、四级气缸材料为35锻件。
三、四级气缸压入耐磨合金铸铁气缸套。
气缸内表面经珩磨处理至镜面，具有很好的耐磨性和密封性。
气缸按无油润滑设计，采用少油润滑结构，在气缸行程中点设有注油孔。
气缸布置有冷却水道，有效冷却气缸以改善零件的应力应变状态，提高气缸内气阀、活塞环使用寿命。
2
图5、一二级气缸
图6、三四级气缸
六、活塞
活塞是活塞式压缩机中组成气体压缩容积的主要部分，在曲柄连杆机构的驱动下，活塞在缸内作往复直线运动，周期性改变气缸工作容积实现对气体的压缩。
一级活塞直径较大，采用开式盘型结构，为减轻重量，活塞材料选用ZL108。
二级活塞材料为HT250，三级活塞材料为45钢，四级活塞直径较小直接加工在二四级活塞杆上。
活塞与活塞杆的连接采用圆柱凸肩和锁紧螺母连接方式。
锁紧螺母的防松采用制动垫圈和销钉固定。
活塞杆材料为35CrMoA锻件，经热处理后保证其力学性能，并通过超声波、磁粉探伤等检测保证质量。
活塞杆与填料接触表面进行高频淬火，具有良好的耐磨性和密封性。
活塞环是活塞式压缩机中的关键零件之一，活塞环的主要作用是密封气缸镜面与活塞之间的间隙，防止气体从压缩容积的一侧漏向另一侧。
活塞环依靠节流与阻塞来密封。
支承环的作用是承受活塞部件质量以及其他原因引起的侧向力，保证活塞的直线运动，改善密封效果，同时还避免活塞与气缸直接接触，防止气缸壁划伤。
一级、二级、三级活塞环材料均采用PTFE，四级活塞环材料采用PEEK。
各级支承环材料采用PTFE。
活塞环和支承环由奥地利贺尔碧格公司设计制造提供，可以保证无故障运行时间不低于8000小时。
图7、一二级活塞
图8、三四级活塞
八、气阀
活塞式压缩机使用的气阀是随着气缸内气体压力的变化而自行开、闭的自动阀，由阀座、阀片、弹簧、升程限制器等零件组成。
气阀是活塞式压缩机重要的零部件之一，气阀的工作直接关系到压缩机运转的经济性和可靠性。
本机各级吸排气阀采用奥地利贺尔碧格公司产品。
采用优选设计的吸排气阀，使气体通过气阀时的能量损失小，减少压缩机动力消耗；阀片关闭时具有良好的密封性，减少气体的泄漏量；阀片起闭动作及时和迅速，提高机器效率和延长寿命。
图9、吸气阀
图10、排气阀
九、填料
填料是阻止气缸内气体自活塞杆泄漏的组件，借助于气体的压力差自紧密封。
本压缩机填料密封元件全部采用自润滑材料，无油润滑，
图11、填料
十、空冷却器和油水分离器
压缩机的空冷器和油水分离器是实现工艺气冷却、气流缓冲、油水杂质分离的装置，是保证压缩机安全可靠运转不可缺少的部分。
油水分离器属压力容器，严格按照GB150《钢制压力容器》设计、制造、检验验收，并接受《固定式压力容器安全技术监察规程》的监督，用户在安装、使用和维护过程中必须严格遵守以上标准及规程的有关规定。
空冷器和油水分离器撬装在压缩机的橇装底座上。
风冷器系统由风机、导风罩、列管冷却器、水箱、循环水泵等组成，采用空气作为冷却介质。
风机为吸风式风机，冷空气从风冷却器进气侧被吸入，冷空气对流经管内的各级压缩气体和循环水进行冷却。
（详见空冷却器的使用说明书）
压缩机主机各级气缸设有冷却水套，曲轴箱旁设有油冷却器。
各级气缸冷却水进水口和油冷却器进水口通过进水汇管连接在风冷器循环水泵出口上，各级气缸冷却水排水口和油冷却器排水口汇于排水总管后回到风冷器中冷却，冷却水流量通过排水总管上的截止阀进行控制。
压缩机各级冷却器后设有油水分离器，用于分离压缩气体中的油、水和杂质。
油水分离器是根据液体和气体的重度差别，利用气流方向和速度改变时的惯性作用，使液体和气体互相分离。
压缩气体从油水分离器进气口进入分离器内部后，气流方向作360°旋转，然后进入分离器的螺旋板，流速急剧下降，重度较大的液滴在离心力的作用下附着在分离器内壁，并在重力作用下沿分离器内壁降落到分离器底部，气体向上运动经排气口流出。
分离后的气体可以避免油水在气缸中形成液击，造成活塞环断裂，气缸镜面拉伤。
各级分离器兼有缓冲器的作用，减小管道中的气流脉动，防止管道振动及稳定级间压力，改善气阀工作条件，延长使用寿命。
各级油水分离器上设有安全阀，作为系统压力超压机械保护。
设有排污卸荷口，排污可以通过PLC实现自动实现。
各级油水分离器技术参数详见油水分离器竣工图。
图12、油水分离器
十一、气路系统
气路系统的作用是将气体引向压缩机，经压缩机各级压缩之后，再引向使用场所。
气路系统从压缩机一级前进气管的球阀开始，到压缩机末级排气管的球阀为止，其中的管道、阀门、过滤器、缓冲器、油水分离器、冷却器等设备，组成压缩机的气体主管路。
此外，还包括各级安全阀排放口管、填料废气放空管、油水分离器排污管等辅助管路。
气路系统管道内承受压力，组成管路的各类元件必须具有足够的强度和良好的密封性。
气路设计制造检验验收按GB50235-2010《工业金属管道工程施工及验收规范》和GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》进行。
各级管道按照压力和流量要求确定通径，保证合理的气体流速，减少气体压力损失和工作的可靠性。
压缩机末级排气管设置单向阀防止压缩机出口的高压气体倒流。
各级油水分离器上的安全阀排放汇管接至橇体边，应将安全阀排放气体引至安全场所放散。
各级油水分离器排污口汇管接至橇体边，压缩机运转中应定期打开排污阀，将油水分离器内的气、油、水排放到回收装置中，进行回收利用。
各级填料废气排放口汇管接至压缩机的橇体边，填料泄气量很小可以就地放散，也可以引至压缩机房外安全场所放散，随填料废气排放的废油用接油盒收集处理。
管子标准
管子规格
一级吸气管
GB/T8163-2008
φ89×4.5
一级排气管、二级吸气管
GB/T8163-2008
φ76×4
二级排气管、三级吸气管
GB/T8163-2008
φ57×5
三级排气管、四级吸气管
GB6479-2000
φ43×7
四级排气管
GB6479-2000
φ43×10
二级平衡气管
GB/T8163-2008
φ76×4
安全阀放空管
GB/T8163-2008
φ38×5
排污管
GB/T8163-2008
φ32×4
填料排污管
GB/T8163-2008
φ16×2
所有的管路均设置合理的管路支承，可以减小因气流脉动引起的振动。
十二、冷却系统
压缩机冷却系统由冷却器、气缸和填料水套、润滑油冷却器、平衡管冷却器、水管路、球阀以及其他附件组成。
冷却系统采用并联形式，各级冷却器进水温度均为最低，使气体得到最完善的冷却。
系统各部位彼此独立，容易判断损坏的部位。
冷却水在管道内为有压流动，应按压缩机所需循环水量配置合适的水泵。
冷却水通过水泵加压后进入进水总管，然后分别通至每一冷却部位，完成热交换后从出水总管流出。
出水总管上设有截止阀，可以根据需要调节冷却水的压力。
气缸、填料和润滑油的有效冷却，可以提高非金属密封件的使用效果和寿命，提高各级压缩的效率而降低能耗。
压缩机若长期不使用或冬季停机，应将系统内存水放尽。
图13、冷却水流程图
十三、润滑系统
压缩机中，在零件相互滑动的部位，如活塞环与气缸、填料与活塞杆、主轴承、连杆大头瓦、连杆小头衬套以及十字头滑道等处，要注入润滑剂进行润滑，以达到如下目的：
1）减小摩擦功率，降低压缩机功率消耗；2）减少滑动部位的磨损，延长零件寿命；3）润滑剂有冷却作用，可导走摩擦热，使零件工作温度不过高，从而保证滑动部位必要的运转间隙，防止滑动部位咬死或烧伤；4）用油做润滑剂可防止零件生锈。
压缩机润滑系统分为气缸和运动机构两个系统，填料采用无油润滑，曲轴主轴承的润滑采用飞溅润滑。
各级气缸的润滑油通过注油器提供压力，气缸内的压力即为注油器的背压，注油器输出的润滑油通过油管送至各润滑点。
气缸注油孔处设置单向阀以防止油管破裂时发生气体倒出事故，并便利压缩机在不停机时更换注油泵。
注油量必须适当，如果不足将引起激烈的摩擦，甚至将气缸表面烧伤，将活塞环烧坏。
但油量过多，不仅不经济，而且气体所带的油量过多，气体冷却器的换热表面的传热系数将下降，同时对气阀的及时开启也将产生不利影响。
各级气缸的注油量按第一章《主要技术参数》表中的规定，运转前500小时润滑油量应比正常运转时加倍供给，在500~1000小时之间，注油量逐步减少，到1000小时后，调至正常耗油量。
注油管采用φ6×1，注油管路布置整齐美观，用管箍加以固定，防止由于管线振动磨破管壁。
图14、气缸润滑流程图
运动机构的润滑通过一个油泵将润滑油不断地进行循环供油，油泵由压缩机曲轴直接带动，曲轴箱作为集油箱之用。
曲轴箱内的润滑油经粗过滤器、油冷却器、油泵及精过滤器输送到压缩机曲轴中心的油孔内。
加压后的润滑油进入连杆大头瓦，通过连杆体内的油孔进入小头衬套和十字头销，十字头销的油孔与十字头油路相通使润滑油进入十字头滑道。
十字头滑道与机身相通，润滑油流回曲轴箱内，依次循环。
为保证冬季气温较低时润滑油的粘度符合压缩机使用要求，曲轴箱内可设置电加热器。
图15、循环润滑流程图
十四、仪表风系统
压缩机的进气和各级油水分离器排污卸荷可以采用手动和自动两种方式，手动方式由压缩机操作人员按压缩机运行要求手动执行，自动方式由压缩机控制柜的PLC按编制的程序执行。
自动方式的压缩机进气口和各级油水分离器排污口阀门采用气动球阀，气动球阀通过气动执行器控制开闭，气动执行器的气源由仪表风系统提供。
本压缩机的仪表风系统由减压阀、过滤器、压力表、仪表风管路、管夹等组成，
压缩机吸气压力为0.4MPa~0.6MPa时直接在压缩机进气管上取气作仪表风使用；压缩机吸气压力高于0.6MPa时在压缩机进气管上取气通过减压阀降压至0.4MPa~0.6MPa作仪表风使用；压缩机吸气压力低于0.4MPa时在低压储气井口或程控盘低压进气管上取气通过减压阀降压至0.4MPa~0.6MPa作仪表风使用。
仪表风也可以由空压机直接提供。
仪表风应无杂质、油污及水，否则影响减压阀、气动球阀的使用寿命。
第三章控制系统
压缩机通过控制系统实现对主电机、注油器电机、循环水泵电机的启动与停止控制；实现对压缩机各级温度、各级压力、燃气浓度和润滑油液位等的检测；实现主电机、注油器电机和水泵电机的故障监控。
控制系统由控制柜、现场仪表柜、防爆接线盒、温度变送器、压力变送器、润滑油液位开关和各类电缆等组成，与压缩机采用一对一方式控制。
控制柜上的触摸屏可以显示变送器传来的温度、压力等数据和其他运行参数。
现场仪表柜上设有进气压力、各级排气压力、润滑油压和冷却水压的压力表。
压缩机主电机的电流、电压通过控制柜上的电流电压表显示。
控制柜和现场仪表柜上均设置有启动、停止和紧急停车按钮。
控制柜以可编程控制器（PLC）为核心，通过触摸屏实现人机对话功能，完成对变送器量程、报警停机值等参数进行修改设置；并将相关执行元件的手动控制程序写入PLC，通过触摸屏实现手动控制功能；并可根据用户要求提供与上位机的通讯，供上位机或中控使用。
自动控制的压缩机具有较高的自动化程度，通过对控制柜面板上触摸按钮的操作，控制系统按预先编好的程序完成对压缩机的启动、停止与排污卸荷。
控制流程详见《DF-3.6/4-250型压缩机自动控制流程图》。
报警及控制点详见《检测及报警控制点》。
电气原理图及详细使用操作见随机《PLC控制柜使用说明书》。
DF-3.6/4-250型压缩机自动控制流程图
检测及报警控制点
测量项目
状态
数量
控制
报警
停机
显示
备注
进气温度
高
1
●
●
●
可通讯上传
排气温度
高
1
●
●
●
可通讯上传
一排温度
高
1
●
●
●
可通讯上传
二排温度
高
1
●
●
●
可通讯上传
三排温度
高
1
●
●
●
可通讯上传
四排温度
高
1
●
●
●
可通讯上传
润滑油温度
高
1
●
●
●
可通讯上传
冷却水温度
高
1
●
●
●
可通讯上传
进气压力
高/低
1
●
●
●
可通讯上传
一级排气压力
高
1
●
●
●
可通讯上传
二级排气压力
高
1
●
●
●
可通讯上传
三级排气压力
高
1
●
●
●
可通讯上传
四级排气压力
高
1
●
●
●
可通讯上传
润滑油压力
低
1
●
●
●
可通讯上传
冷却水压力
低
1
●
●
●
可通讯上传
机身润滑油液位
低
●
●
●
可通讯上传
主电机故障
1
●
●
●
可通讯上传
注油器电机故障
1
●
●
●
可通讯上传
水泵电机故障
1
●
●
●
可通讯上传
风扇电机故障
1
●
●
●
可通讯上传
累积运行时间
●
可通讯上传
机组运行信号
●
可通讯上传
第四章常见故障与消除方法
序号
故障现象
可能产生的原因
解决方法
1
排气量达不到设计要求
气阀泄漏，特别是低压级气阀的泄漏。
检查低压级气阀，并采取相应措施。
填料漏气。
检查填料的密封情况，并采取相应措施。
第一级气缸余隙容积过大。
调整气缸余隙容积。
第一级吸气压力过低或吸气温度过高。
调整第一级吸气压力达到规定压力和规定的吸气温度。
2
功率消耗超过设计规定
气阀阻力太大。
检查气阀弹簧力是否合适，气阀通道面积是否足够大，气阀是否卡滞。
一级吸气压力过高。
检查管道和冷却器，如阻力太大，应采取相应措施。
压缩级之间的内泄漏。
检查吸、排气阀是否正常，各级气体排出温度是否增高，并采取相应措施。
3
级间压力超过正常压力
后一级的吸、排气阀不好。
检查气阀，更换损坏件。
第一级吸入压力过高。
检查并消除。
前一级冷却器冷却能力不足。
检查冷却器。
活塞环泄漏引起排出量不足。
更换活塞环。
到后一级间的管路阻力增大。
检查管路保持畅通。
本级吸、排气阀不好或装反。
检查气阀。
4
级间压力低于正常压力
第一级吸、排气阀不良引起排气不足及第一级活塞环泄漏过大。
检查气阀，更换损坏件，检查活塞环。
前一级排出后或后一级吸入前的机外泄漏。
检查泄漏处并消除。
吸入管道阻力太大。
检查管路保持畅通。
5
排气温度超过正常温度
排气阀泄漏。
检查排气阀并消除泄漏
吸入温度超过规定值。
检查工艺流程，消除高温源。
气缸或冷却器冷却效果不良。
增加冷却水量，使冷却器畅通。
6
运动部件发生异常的声音
连杆螺栓、轴承盖螺栓、十字头螺母松动或断裂。
紧固或更换损坏件。
主轴承、连杆大小头瓦、十字头滑道等间隙过大。
检查并调整间隙。
各轴瓦与轴承座接触不良，有间隙。
研刮轴瓦瓦背。
曲轴与联轴器配合松动。
检查并采取相应措施。
7
气缸内发生异常声音
气阀有故障。
检查气阀并消除故障。
气缸余隙容积太小。
适当加大余隙容积。
润滑油太多或气体含水多，产生水击现象。
适当减少润滑油量，提高油、水分离器效果，缩短油水分离器排污周期或在气缸下部加排泄阀。
异物掉入气缸内。
检查并消除。
气缸套松动或活塞断裂。
检查并采取相应措施。
活塞杆螺母或活塞螺母松动。
紧固并锁好防松装置。
填料破损。
更换填料。
8
气缸发热
冷却水太少或冷却水中断。
检查冷却水供应情况。
气缸润滑油太少或润滑油中断。
检查气缸润滑油，油压是否正常，油量是否足够。
由于脏物带进气缸，使气缸镜面拉毛。
检查气缸，并采取相应措施。
9
轴承或十字头滑道发热
配合间隙过小。
调整间隙。
轴和轴承接触不均匀。
重新研刮轴瓦。
润滑油油压太低或断油。
检查油泵、油路情况。
润滑油太脏。
更换润滑油。
10
油泵的油压不够或没有压力
吸油管不严密，管内有空气。
排除空气。
油泵泵壳和填料不严密、漏油。
检查并消除。
吸油阀有故障或吸油管堵塞。
检查并消除。
油箱内润滑油太少。
添加润滑油。
滤油器太脏。
清洗滤油器。
11
填料漏气
油、气太脏或由于断油，把活塞杆拉毛。
更换润滑油，消除赃物，修复活塞杆或更换。
回气管不通。
疏通回气管。
填料装配不良。
重新装配填料。
12
气缸部份发生不正常的振动
支撑不对。
调整支撑间隙。
填料或活塞环磨损。
更换填料或活塞环。
配管振动引起的。
消除配管的振动。
垫片松。
调整垫片。
气缸内有异物掉入。
清出异物。
压缩机基础沉降
重新找平天然气压缩机
13
机体部份发生不正常的振动
各轴承及十字头滑道间隙过大。
调整各部分间隙。
气缸振动引起。
消除气缸振动。
各部件接合不好。
检查并调整。
14
管道发生不正常振动
管卡太松或断裂。
紧固或更换新的管卡，应考虑管子热膨胀。
支撑刚性不够。
加固支撑。
气流脉动引起共振。
用预流孔改变其共振面。
配管架子振动大。
加固配管架子。
压缩机基础沉降
重新找平天然气压缩机
附：
主要零部件装配间隙
配合部位
公称尺寸
规定值
备注
机身纵横方向的水平度
0.02/1000
曲轴轴向热膨胀间隙
1.5~2.0
曲柄销的圆柱度
Ø130
0.01
曲柄销与连杆大头瓦的间隙
Ø130
0.09~0.16
曲柄销与连杆大头瓦接触面积
Ø130
＞70%
十字头销与连杆小头瓦的间隙
Ø80
0.06~0.10
十字头销与连杆小头瓦的接触面积
Ø80
＞70%
十字头与机身滑道的间隙
Ø240
0.18~0.22
一级活塞与气缸的间隙
Ø245
0.75~0.86
二级活塞与气缸的间隙
Ø195
0.75~0.86
三级活塞与气缸的间隙
Ø85
0.40~0.46
四级活塞与气缸的间隙
Ø67
0.35~0.40
一二级活塞上、下止点间隙
1.8~2.2
三四级活塞上、下止点间隙
1.4~1.6
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