轮机工程导论大作业详解.docx

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轮机工程导论大作业详解

轮机工程导论作业

题目：

船用活塞式空气压缩机

●摘要：

船用活塞式空气压缩机：

空压机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置，电动机通过皮带轮、曲轴和连杆带动活塞在气缸内作往复运动。

主要从其起源、作用，发展历程，应用情况，工作原理，主要性能参数，装置样品及选型等方面来充分了解船用活塞式空气压缩机。

●正文：

1.背景：

活塞式空气压缩机是各类压缩机中发展最早的一种，它是通过活塞在气缸内做往复运动来压缩和输送气体。

活塞式压缩机发明和问世以来，其结构和性能不断地改进，特别是随着炼油、乙烯、化肥等产业的高速发展，极大地拉动了往复式压缩机设计和制造水平的提高，在国际上，大型往复压缩机的最大活塞载荷已经高达1250KN以上，轴功率也突破了10000KW。

目前，往复式空气压缩机正朝着大容量、高压力、结构紧凑、能耗少、噪声低、效率高、可靠性高、排气净化能力强的方向发展，普遍采用撬装无基础、全罩低噪音设计，大大节约了安装、基础和调试的费用，并开发研制变工况条件下运行的新型气阀，使气阀寿命大大提高。

在产品设计上，应用压缩机热力学、动力学计算软件和压缩机工作过程模拟软件等，提高计算准确度，通过综合模拟模型预测压缩机在实际工况下的性能参数，以提高警惕新产品开发的成功率，压缩机机电一体化性能得到强化。

采用计算机自动控制，自动显示各项运行参数，实现优化节能运行状态，优化联机运行，运行参数异常显示、报警与保护等技术。

产品设计重视工业设计和环境保护，压缩机外形美观且更加符合环保要求等。

经过20多年的发展，我国已经形成L、D、DZZ、H、M等数十个压缩机系列的数百种产品。

目前，国内中小型压缩机已基本满足国内各行业的需求，但大型往复式压缩机还不能满足需求。

近年来，我国压缩机行业通过引进、消化、吸收及再创新，取得了突破性发展，打破了国外厂商长期垄断我国压缩机市场的格局，但是，与国外先进水平相比，依然存在着一定的差距。

主要差距为基础理论研究差、产品技术开发能力低、工艺装备落后。

另外，技术含量高和特殊要求的产品还不能满足需求。

2.工作原理：

活塞式压缩机的工作是气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。

如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失（即理想工作过程），则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和压缩过程、排气过程。

（1）压缩过程

活塞从下止点向上运动，吸、排汽阀处于关闭状态，气体在密闭的气缸中被压缩，由于气缸容积逐渐缩小，则压力、温度逐渐升高直至气缸内气体压力与排气压力相等。

压缩过程一般被看作是等熵过程。

（2）排气过程

活塞继续向上移动，致使气缸内的气体压力大于排气压力，则排气阀开启，气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸进入排气管道，直至活塞运动到上止点。

此时由于排气阀弹簧力和阀片本身重力的作用，排气阀关闭排气结束。

至此，压缩机完成了一个由吸气、压缩和排气三个过程组成的工作循环。

此后，活塞又向下运动，重复上述三个过程，如此周而复始地进行循环。

这就是活塞式制冷压缩机的理想工作过程与原理。

3.关键技术：

多级压缩中间冷却指的是，空气在低压缸中压缩到某一压力后，排至空气冷却器中冷却，然后进入下一级气缸中继续压缩，如此连续下去，直至空气排入空气瓶。

空气的排出压力经一级压缩达到的，称一级压缩；经二级压缩达到的，称二级压缩，依此类推。

空气的级间冷却称为中间冷却。

4.优缺点：

活塞式压缩机属于容积式压缩机，适用于中小输气量，排气压力可从低压直至超高压，与其它类型压缩机相比，具有一系列特点：

·其优点是：

（1）不论流量大小，都能得到所需要的压力，排气压力范围广，最高压力可达320MPa（工业应用），甚至700MPa。

（2）单机能力为在500m3/min以下的任意流量

（3）在一般的压力范围内，对材料的要求低，多采用普通的钢铁材料

（4）热效率较高，一般大、中型机组绝热效率可达0.7~0.85左右

（5）气量调节时，排气量几乎不受排气压力变动的影响

（6）气体的重度和特性对压缩机的工作性能影响不大，同一台压缩机可以用于不同的气体

（7）驱动机比较简单，大都采用电动机，一般不调速

·由于以上优点，活塞式压缩机在工业上获得广泛应用，但此机型也存在一些缺点：

（1）结构复杂笨重，易损件多，占地面积大，投资较高，维修工作量大，使用周期较短，但经过努力可以达到8000小时以上。

（2）转速不高，机器体积大而重，单机排气量一般小于500m3/min。

（3）机器运转中有振动。

（4）排气不连续，气流有脉动，容易引起管道振动，严重时往往因气流脉动、共振而造成管网或机件的损坏。

（5）流量调节采用补助容积或旁路阀，虽然简单、方便、可靠，但功率损失大，在部分载荷操作时效率降低。

（6）用油润滑的压缩机，气体中带油需要脱除。

（7）大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强度较大。

5.活塞式压缩机的种类

活塞式压缩机型式多样，大体可按以下几种方式分类：

（1）按排气压力分类

低压压缩机0.2

中压压缩机0.98~9.8MPa

高压压缩机9.8~98.0MPa

（2）按消耗功率分类

微型压缩机<10KW

小型压缩机10~100KW

中型压缩机100~500KW

大型压缩机>500KW

（3）按排气量分类

微型压缩机<1m3/min

小型压缩机1~10M3/min

中型压缩机10~60m3/min

大型压缩机>60M3/min

活塞机的主要参数：

6.工作压力:

压力单位的表示形式很多，这里主要介绍螺杆式空气压缩机常用的压力表示单位；

①工作压力，国内用户常称排气压力。

工作压力是指空压机排出气体的最高压力；

②常用的工作压力单位为：

bar或Mpa，1bar=0.1Mpa；

③一般性，用户通常把压力单位称为:

Kg（公斤），1bar=1Kg。

7.容积容量：

①容积流量，国内用户常称排气量。

容积流量是指在所要求的排气压力下，空压机单位时间内排出的气体容积，折算到进气状态的量。

②容积流量单位为：

m3/min（立方/分钟）或L/min（升/分钟），1m3（立方）=1000L（升）；

③一般性，常用的流量单位为：

m3/min（立方/分钟）；

④容积流量在我国又被称为排气量或铭牌流量。

8.空压机的功率

①一般性，空压机的功率是指所匹配的驱动电机或柴油机的铭牌功率；

②功率的单位为：

KW（千瓦）或HP（匹/马力），1KW≈1.333HP。

9.装置样品:

品牌

德励

型号

DL-150A

压缩介质

空气

工作原理

螺杆式压缩机

润滑方式

机油润滑空压机

功率

110

外形尺寸（长*宽*高）

2578/1656/1920（mm）

型式

固定式压缩机

性能

低噪音,可变频,其他

噪音

75（dB）

用途

冰箱压缩机,空调压缩机,油田用压缩机,天然气加气站用,凿岩机用,风动工具,车辆制动用,门窗启闭用,纺织机械用,轮胎充气用,塑料机械用压缩机,矿用压缩机,船用压缩机,医用压缩机,喷砂、喷漆用,其他

规格

DL-150A

排气量（m3/min）:

21.5/20.5/17.5/16.2

排气压力（MPa）:

0.7/0.8/1.0/1.2

压缩机级数:

单级

环境温度（℃）:

-5～+45

冷却方式:

风冷

排气温度（℃）:

＜环境温度+15

润滑油量（L）:

75

噪音:

75±2

驱动方式:

直联

电源（V/ph/Hz）:

380/3/50

功率（kw）：

110

起动方式：

Y-▲起动

重量（kg）：

2900

出口管径（mm）:

DN65

主机优势：

螺杆转子（主机）德国原装进口，采用第三代非对称齿形5：

6的转子，长径比合理，其转子的切线速度仅为30-60m/s，远低于一般空压机60m/s的切线速度，转子之间保持0.003INCH间隙用不磨损，齿间落差小，故回流损失小，比4：

6齿型提高效率10-12％，省电20％，采用瑞典SKF轴承，极大延长了主机寿命。

（主机内只有阴阳转子两个运动部件，两转子仅通过油膜接触，不磨损；具有高效率、低能耗、低噪音和高可靠性的特点。

）控制系统：

微电脑智能控制系统，全自动化运行，中文显示，轻触式按键，操作人员只需简单培训。

为了适应中国市场需求，精心开发了全中文简体电脑液晶显示系统。

操作人员只需开机（ON）和关机（OFF）。

整机可24h运行。

可多台连锁控制与远程控制，空车过久自动停机。

10.活塞式空气压缩机的故障及维护修理：

活塞式空压机有噪声的现象：

（1）、金属撞击声：

（2）、均匀的敲击声；

   （3）、摩擦啸叫声。

活塞式空压机有噪声的原因：

（1）、连杆瓦磨损严重，连杆螺栓松动，连杆衬套磨损严重，主轴磨损严重或损坏产生撞击声；

（2）、皮带过松，主、被动皮带槽型不符造成打滑产生啸叫；

   （3）、空压机运行后没有立即供油，金属干摩擦产生啸叫；

   （4）、固定螺栓松动；

   （5）、紧固齿轮螺母松动，造成齿隙过大产生敲击声；

   （6）、活塞顶有异物。

活塞式空压机有噪声的的判断与排除方法：

（1）、检查连杆瓦、连杆衬套、主轴瓦是否磨损、拉伤或烧损，连杆螺栓是否松动，检查空压机主油道是否畅通；建议更换磨损严重或拉伤的轴瓦、衬套、主轴瓦，拧紧连杆螺栓（扭力标准35-40N.m），用压缩空压机油对准空压机进油孔；气疏通主油道。

重新装配时，应注意主轴轴承。

（2）、检查主、被动皮带轮槽型是否一致，不一致请更换，并调整皮带松紧度（用拇指压下皮带，压下皮带距离以10毫米为宜）。

   （3）、检查润滑油进油压力、机油管路是否破损、堵塞，压力不足应立即调整、清理、更换失效管路；检查润滑油的油质及杂质含量，与使用标准比较，超标时应立即更换；检查空压机是否供油，若无供油应立即进行全面检查。

   （4）、检查空压机固定螺栓是否松功并给予以紧固。

   （5）、齿轮传动的空压机还应检查齿轮有否松动或齿轮安装配合情况，螺母松动的拧紧螺母，配合有问题的应予更换。

   （6）、清除异物。

●结论：

对于船用活塞式空气压缩机，主要是探究其功率和效率。

空压机的耗功，一部分用于压缩空气，另一部分用于克服机械摩擦，前者称为指示功，后者称为摩擦功，两者之和称为轴功。

与耗功相应，空压机的功率有指示功率、摩擦损失功率和轴功率之分。

一般空压机铭牌上标注的或说明书给出的为轴功率。

排气压力相同时，单位排气量所消耗的功率，称为比功率，单位是kW/（m3·min-1）。

它是评价同一类型空压机的很直观的经济指标。

●参考文献：

1.《活塞式空气压缩机性能测试系统设计》（《科学技术与工程》2011年07期）

杨春强、杜随更、诸德鹏、刘光导著。

2.《船用空气压缩机故障现象级维修管理》（集美大学福建厦门361021）

滕宪斌、蔡振雄、张志斌著。

3.《防止空气压缩机活塞脱扣的有效措施》（七台河精煤集团公司,黑龙江七台河154600）

刘宝山、杨春山著。