【正文】 1緒論隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類與天然氣的關(guān)系越來越密切。正如大家所知道的，天然氣能源是一種十分干凈，優(yōu)質(zhì)，方便，高效的能源。所以無論是直接燃燒，還是用來開車或發(fā)電，都將會受到人們的歡迎。經(jīng)過測定，天然氣的熱效應(yīng)和熱值不僅高于煤炭的熱值，而且也高于石油的。目前天然氣消費在世界能源消費結(jié)構(gòu)中的比重已達(dá)35%，成為僅次于石油的第二大能源。天然氣廣泛用于商業(yè)及民用熱水器，燃灶具，制冷及采暖，也用于冶金，造紙，陶瓷，采石，玻璃等行業(yè)，還用于干燥脫水處理及廢料燃燒天然氣汽車的一氧化碳，碳?xì)浠衔锱c氮氧化合物的排放量都大大的低于汽油，柴油發(fā)電機的汽車，不磨損，不積碳，運營費用低，是一種新型環(huán)保的汽車，未來的發(fā)展前景非?？捎^。目前，國外天然氣壓縮機的主要生產(chǎn)廠家，主要集中在美國。以庫伯公司，艾里爾公司，和德萊賽蘭公司等為代表。生產(chǎn)的壓縮機類型按其總體結(jié)構(gòu)而言，可分為總體式和分體式兩大系列?？傮w來看，目前國內(nèi)生產(chǎn)的壓縮機產(chǎn)品的供需情況是：一般用微型壓縮機和往復(fù)式活塞壓縮機，這兩種壓縮機的生產(chǎn)力都大于市場需要，快速發(fā)展的微型壓縮機主要依賴于以出口為主的生產(chǎn)模式，工藝用的壓縮機盡管有了較快的發(fā)展，但在其技術(shù)水平和制作能力，特別是在產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性，可靠性方面與國際先進(jìn)水平有一定差距，不能滿足國家重點工程建設(shè)的需要。目前車用天然氣壓縮機技術(shù)已日趨成熟，技術(shù)性能已達(dá)到國際水平，制造和生產(chǎn)的水平已接近國際水平。進(jìn)口及國產(chǎn)的同類型壓縮機性能與中國產(chǎn)壓縮機的易損件壽命比進(jìn)口的產(chǎn)品低，國產(chǎn)材料加工水平?jīng)]有跟上是主要的原因。但進(jìn)口壓縮機的價格要給國產(chǎn)的壓縮機的成套價格高52%，而且配件供應(yīng)有保證。因此選用國產(chǎn)壓縮機投資和運行維護(hù)費用比較低。2 VW7/3天然氣壓縮機的特點及應(yīng)用：天然氣加氣站用壓縮機，構(gòu)件主要包括電機、曲軸連桿機構(gòu)、氣缸、活塞。氣體的壓縮級數(shù)為三級或四級，連桿、氣缸與活塞組成的列數(shù)為兩列，同一列的不同級的氣缸之間不設(shè)置平衡段缸且采用倒級差組合結(jié)構(gòu)，每一列中的氣缸填料與活塞環(huán)為自潤滑材料環(huán)。與現(xiàn)有天然氣加氣站用壓縮機相比，不僅簡化了結(jié)構(gòu)，而且提高了壓縮機運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，降低了能耗，并可得到無油污染的壓縮天然氣。:采用德國曼內(nèi)斯曼德馬格公司技術(shù)，產(chǎn)品可靠性高。氣閥、活塞環(huán)等易損件采用國外先進(jìn)產(chǎn)品，使用壽命達(dá)8000小時以上。軟啟動，允許壓縮機頻繁啟動和停機。寬范圍進(jìn)氣，適應(yīng)范圍廣。整體撬裝結(jié)構(gòu)，噪音低，易于城區(qū)安裝，節(jié)省投資。西門子PLC控制系統(tǒng)，自動化程度高，遠(yuǎn)程控制方便?？梢赃x擇風(fēng)冷、混冷、水冷三種冷卻方式。 產(chǎn)品可做的范圍：3壓縮機概述用來壓縮氣體借以提高氣體壓力的機械稱為壓縮機，也稱“壓氣機”或“氣泵”。根據(jù)壓縮氣體的原理，壓縮機可分為“容積式”和“動力式”兩大類。壓縮機的種類和形式很多，不同壓縮機的結(jié)構(gòu)和特點差別很大，因而其適用的場合、性能、造價、尺寸重量等指標(biāo)也相差甚遠(yuǎn)。4壓縮機的分類與命名按工作原理，壓縮機可分為“容積式”和“動力式”兩大類。容積式壓縮機直接對一可變?nèi)莘e工作腔中的氣體經(jīng)行壓縮，使該部分氣體的容積縮小、壓力提高，其特點是壓縮機具有容積可周期變化的工作腔。容積式壓縮機工作的理論基礎(chǔ)是反映氣體基本狀態(tài)參數(shù)p、V、T關(guān)系的氣體狀態(tài)方程。動力式壓縮機首先使氣體流動速度提高，即增加氣體分子的動能，然后使氣流速度有序降低，使動能轉(zhuǎn)化為壓力能，與此同時氣體容積也相應(yīng)減小，其特點是壓縮機具有驅(qū)使氣體獲得流動速度的葉輪。動力式壓縮機在中國個別文獻(xiàn)中稱為“速度式”或“葉輪式”壓縮機。動力式壓縮機工作的理論基礎(chǔ)是反映流體靜壓與動能守恒關(guān)系的流體力學(xué)伯努利方程。見表41，按排氣壓力分類時。，特稱為“增壓壓縮機”，化工廠中常用的循環(huán)氣壓增機即為增壓壓縮機的一種。表41 按排氣壓力對壓縮機分類名稱排氣表壓風(fēng)機通風(fēng)機﹤15kMa鼓風(fēng)機～壓縮機低壓壓縮機﹥～中壓壓縮機﹥～10MPa高壓壓縮機﹥10～100MPa超高壓壓縮機﹥100MPa資料來源：李云 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.在容積式壓縮機中，每經(jīng)過一次工作腔壓縮后，氣體便進(jìn)入冷卻器中進(jìn)行一次冷卻，這稱為一級。而在動力式壓縮機中，往往經(jīng)過兩次或兩次以上葉輪壓縮后，才進(jìn)入冷卻器進(jìn)行冷卻，把每進(jìn)行一次冷卻的數(shù)個壓縮“級”合成為一個“段”。在日本把容積式壓縮機的“級”稱為“段”，中國個別地區(qū)、個別文獻(xiàn)受此影響，也把“級稱為“段”。單級壓縮機——氣體僅通過一次工作腔或葉輪壓縮；兩級壓縮機——氣體順次通過兩次工作腔或葉輪壓縮；多級壓縮機——氣體順次通過多次工作腔或葉輪壓縮，相應(yīng)通過幾次便是幾級壓縮機。壓縮機按功率大小分類見表42。表42 壓縮機按功率大小分類名稱功率/kW一般配用電源/V小型壓縮機﹤5220中型壓縮機5～450380大型壓縮機≥4503000或6000資料來源：李云 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.壓縮機按結(jié)構(gòu)或工作特征分類和命名見表43.表43 壓縮機按結(jié)構(gòu)或工作特征分類和命名按工作原理按工作腔中運動件或氣流工作特征按工作腔中運動件結(jié)構(gòu)特征容積式往復(fù)式活塞式柱塞式隔膜式回轉(zhuǎn)式雙螺桿（螺桿）式單螺桿式渦旋式羅茨式劃片（旋葉）式滾動活塞（轉(zhuǎn)子）式螺旋葉片式單齒轉(zhuǎn)子式液環(huán)（液體活塞）式三角轉(zhuǎn)子（汪科爾）式動力式離心式葉輪（透平）式軸流式漩渦式噴射式噴射泵資料來源：李云 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.壓縮機的用途極為廣泛，遍布工農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、國防甚至生活的各個領(lǐng)域。按照氣體被壓縮的目的，大致可區(qū)分為如下四類。利用壓縮空氣驅(qū)動各種工具和器械已經(jīng)應(yīng)用的非常廣泛，如風(fēng)鎬、風(fēng)鉆、氣力扳手、造型機、車輛制動、儀表控制等。紡織工業(yè)中利用壓縮空氣吹送緯線以替代梭子，食品和制藥工業(yè)用壓縮空氣攪拌漿液，中大型發(fā)動機用壓縮空氣啟動，高壓空氣爆破采煤，魚雷發(fā)射，潛艇沉浮等，這些場合軍需用到不同壓力的壓縮空氣，具有安全、可靠、方便、潔凈等優(yōu)點。在化學(xué)工業(yè)中將氣體壓力提高有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，提高反應(yīng)速度和產(chǎn)率，并可相應(yīng)減小設(shè)備尺寸，降低工程造價。如化肥生產(chǎn)中的合成氨工藝要使氫氣和氮氣早15～100MPa的壓力下反應(yīng)，尿素生產(chǎn)需要在21MPa下使二氧化碳和氨氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，而由乙烯聚合生產(chǎn)塑料的工藝則需要高達(dá)280MPa的壓力，石油加氫精煉則需要7～32MPa的壓力。制冷設(shè)備中需要提高制冷劑的壓力，以將其冷卻成液態(tài)，～12MPa的壓力。在氣體分離工業(yè)（如空氣），需要用壓縮機先將混合氣體提高壓力，然后進(jìn)行冷卻和膨脹降溫并變成液態(tài)，最后利用不同組分沸點差將其蒸發(fā)分離。氣體輸送有輸送管道和瓶裝輸送兩種方式。氣量大時由管道輸送，此時壓縮氣體的目的是提高其體壓力以克服流動過程中的管道阻力，并使較小的管徑輸送盡可能多的氣體，如天然氣的管道輸送需要1～10MPa的壓力。氣量小時用容器裝運，因容器一般體積有限所以為裝運更多的氣體，往往將充氣壓力定得高一些，如天然氣汽車加氣子站氣體轉(zhuǎn)運槽車的運輸壓力是20MPa，而燃料電池汽車車載氫氣瓶的充裝壓力是35～70MPa。5活塞式壓縮機簡介活塞式壓縮機的工作是氣缸、氣閥和在氣缸中作往復(fù)運動的活塞所構(gòu)成的工作容積不斷變化來完成。如果不考慮活塞式壓縮機實際工作中的容積損失和能量損失（即理想工作過程），則活塞式壓縮機曲軸每旋轉(zhuǎn)一周所完成的工作，可分為吸氣、壓縮和壓縮過程、排氣過程。按壓縮級數(shù)分類，有單級壓縮和兩級壓縮。單級壓縮機是指壓縮過程中制冷劑蒸氣由低壓至高壓只經(jīng)過一次壓縮。而所謂的兩級壓縮機，壓縮過程中制冷劑蒸氣由低壓至高壓要連續(xù)經(jīng)過兩次壓縮。 按作用方式分類，有單作用壓縮機和雙作用壓縮機。其制冷劑蒸氣僅在活塞的一側(cè)進(jìn)行壓縮，活塞往返一個行程，吸氣排氣各一次。而雙作用壓縮機制冷劑蒸氣輪流在活塞兩側(cè)的氣缸內(nèi)進(jìn)行壓縮，活塞往返一個行程，吸、排氣各兩次。所以同樣大小的氣缸，雙作用壓縮機的吸氣量較單作用的大。但是由于雙作用壓縮機的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因而目前大都是采用單作用壓縮機。 按制冷劑蒸氣在氣缸中的運動分類，有直流式和逆流式。所謂直流式是指制冷劑蒸氣的運動從吸氣到排氣都沿同一個方向進(jìn)行，而逆流式，吸氣與排氣時制冷劑蒸氣的運動方向是相反的。從理論分析來看，直流式與逆流式相比，由于蒸氣在氣缸中溫度及比容的變化較少，故直流式性能較好。但是由于直流式壓縮機的進(jìn)汽閥需裝在活塞上，這樣便相對增加了活塞的長度和重量，因而功的消耗就增加、檢修也麻煩，所以目前生產(chǎn)的壓縮機大都采用逆流式。 按氣缸中心線的位置分類，有立式壓縮機、臥式壓縮機、Ｖ型、Ｗ型和Ｓ型壓縮機等。立式壓縮機氣缸中心線呈垂直位置而臥式壓縮機氣缸中心線是水平的。Ｖ型、Ｗ型和Ｓ型是高速、多缸、現(xiàn)代型壓縮機，其速度一般為960～1440轉(zhuǎn)／分，氣缸數(shù)目多為２、8 四種，其中，字母表示氣缸的排列形式。 活塞式制冷壓縮機，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征，還可分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。雖然構(gòu)造各異，但它們之間也有許多共同之處，只是其結(jié)構(gòu)特征不同。 開啟式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)特征在于：壓縮機的動力輸入軸伸出機體外，通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動機聯(lián)結(jié)，并在伸出處用軸封裝置密封。目前，氨壓縮機和容量較大的氟利昂壓縮機都采用這種結(jié)構(gòu)形式。 半封閉式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)特點是：壓縮機與電動機共用一主軸，并共同組裝于同一機殼內(nèi)，但機殼為可拆式，其上開有各種工作孔用蓋板密封。 全封閉式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)特點在于：壓縮機與其驅(qū)動電動機共用一個主軸，二者組裝在一個焊接成型的密封罩殼中。這種壓縮機結(jié)構(gòu)緊湊，密封性好，使用方便，振動小、噪音小，廣泛使用在小型自動化制冷和空調(diào)裝置中。 壓縮機就是產(chǎn)生氣體壓力能的機器。它在國民經(jīng)濟(jì)各部門中已成為必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。目前，需要高壓的場合，多采用活塞式壓縮機。如渤西油田陸上終端處理場所用的穩(wěn)定氣體壓縮機為兩列對稱式活塞壓縮機?；钊綁嚎s機種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但基本結(jié)構(gòu)大致相同：主要由機身，曲軸，連桿，活塞，汽缸和吸氣閥，排氣閥，十字頭，滑道，活塞桿和填料函組成。壓縮機運轉(zhuǎn)時，電動機帶動曲軸作旋轉(zhuǎn)運動，通過連桿使活塞作往復(fù)運動，曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)運動一次，氣缸內(nèi)相繼實現(xiàn)吸氣，壓縮，排氣的過程，即完成一個工作循環(huán)。（1）吸氣過程 當(dāng)活塞向左運動時，氣缸內(nèi)的工作容積逐漸增大而壓力逐漸降低，當(dāng)壓力降至稍低于進(jìn)氣管中壓力時，進(jìn)氣管中氣體便頂開吸氣閥進(jìn)入氣缸，直到活塞達(dá)到最左邊位置（又稱內(nèi)止點）時，工作容積最大，吸氣閥開始關(guān)閉。（2）壓縮過程 當(dāng)活塞向右運動時，氣缸內(nèi)工作容積縮小，而氣體壓力逐漸增大。由于吸氣閥有止逆作用，故汽缸中氣體不能倒流到進(jìn)氣管中。同時，因排氣管中氣體又高于氣缸內(nèi)部的壓力，氣缸內(nèi)氣體無法從排氣管流出，而排氣管中的氣體因排氣閥的止逆作用，也不能進(jìn)入氣缸內(nèi)。此時，氣缸內(nèi)的氣體量保持一致，隨著活塞的右移，氣體壓力不斷升高。（3）排氣過程 當(dāng)活塞右移到一定位置時，氣缸內(nèi)的氣體壓力升高到稍高于排氣管中的氣體壓力