【正文】 （7）大型工廠采用多臺壓縮機組時，操作人員多或工作強度較大活塞式壓縮機的種類 活塞式壓縮機型式多樣，大體可按以下幾種方式分類按排氣壓力分類低壓壓縮機 P中壓壓縮機 ~高壓壓縮機 ~越高壓壓縮機 按消耗功率分類微型壓縮機 10KW小型壓縮機 10~100KW中型壓縮機 100~500KW大型壓縮機 500KW按排氣量分類微型壓縮機 1m3/min小型壓縮機 1~10M3/min中型壓縮機 10~60m3/min大型壓縮機 60M3/min按氣缸中心線的相對位置分類立式：氣缸中心線與地面垂直臥式：氣缸中心線與地面平行，其中包括一般臥式、對置式和對動式（對置平衡式）角度式：氣缸中心線彼此成一定角度，其中包括L型、V型、W型、扇型和星型等按活塞在氣缸內(nèi)作用情況分類單作用式：氣缸內(nèi)僅一端進(jìn)行壓縮循環(huán)雙作用式：氣缸內(nèi)兩端都進(jìn)行同一級次的壓縮循環(huán)級差式：氣缸內(nèi)一端或兩端進(jìn)行兩個或兩個以上不同級次的壓縮循環(huán)按壓縮機級數(shù)分類單級壓縮機：氣體經(jīng)一級壓縮達(dá)到排氣壓力兩級壓縮機：氣體經(jīng)兩級壓縮達(dá)到排氣壓力多級壓縮機：氣體經(jīng)三級以上達(dá)到排氣壓力按壓縮機列數(shù)分類單列壓縮機：氣缸配置在機身一側(cè)的一條中心線上雙列壓縮機：氣缸配置在機身一側(cè)或兩側(cè)的兩條中心線上多列壓縮機：氣缸配置在機身一側(cè)或兩側(cè)兩條以上中心線上活塞壓縮機的基本組成活塞式壓縮機系統(tǒng)由驅(qū)動機、曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、氣缸、活塞環(huán)、填料、氣閥、冷卻器、和油水分離器等所組成。驅(qū)動機驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)，通過連桿、十字頭和活塞桿帶動活塞進(jìn)行往復(fù)運動，對氣體進(jìn)行壓縮，出口氣體離開壓縮機，如有級間冷卻器則先進(jìn)入冷卻器后，再進(jìn)入油水分離器進(jìn)行分離和緩沖，然后再依次進(jìn)入系統(tǒng)或下一級進(jìn)行多級壓縮。 活塞式壓縮機的驅(qū)動： （1）對驅(qū)動機的要求 ａ、驅(qū)動機功率充足?；钊綁嚎s機廣泛用于中小流量、高壓下，耗功有大有小，但驅(qū)動機功率必須足夠，并留有一定的富裕量 ｂ、盡量與壓縮機直聯(lián)?；钊綁嚎s機的工作轉(zhuǎn)速一般比較低，盡量采用與原動機直聯(lián)，避免采用中間齒輪變速器 ｃ、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡單，起動迅速方便，容易開停車 ｄ、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小，防爆，安全可靠，能長周期運行 （2）驅(qū)動機種類 目前，活塞式壓縮機采用的驅(qū)動機主要是電動機和內(nèi)燃機兩種，在有電的情況下，一般總是采用電動機，只有在沒有電源時或有廉價的天然氣或煉廠廢氣的場合下，才采用內(nèi)燃機。 電動機的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)比較簡單，起動迅速、簡便，工作安全可靠，維護(hù)簡單，重量輕，價格相對低廉。 活塞式壓縮機一般采用交流電動機，功率在800KW以下時，大多采用鼠籠式異步電動機，因為它結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，起動方便，價格低廉。但鼠籠式的起動電流較大，會引起電網(wǎng)電壓的波動。如果在這方面受限制，可采用線繞轉(zhuǎn)子式異步電動機，以防過大的起動電流，但需設(shè)置一套專門的起動裝置，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價格比較昂貴。 異步電動機的功率因數(shù)cosφ1，因此要消耗很大一部分無功功率，對電網(wǎng)是不利的。為此，當(dāng)功率大于800KW時，宜采用同步電機，因為同步電機的功率因數(shù)cosφ=1。同步電動機的缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價格較高，對管理水平的要求也較高。 大型壓縮機都是采用電動機剛性聯(lián)結(jié)直接驅(qū)動，或者電機直接裝置在壓縮機的曲軸之上，成為懸掛式電動機。剛性聯(lián)軸器的優(yōu)點是電動機轉(zhuǎn)子可充作壓縮機的飛輪，但在裝配時對中要求較高?；钊麎嚎s機的適用范圍 根據(jù)活塞壓縮機的特點，可以看出它的適用范圍主要是高壓力、中小流量。根據(jù)壓縮機的使用場合，考慮運轉(zhuǎn)維護(hù)方便，動力平衡性，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便等因素，以下為典型對置式壓縮機簡圖82： 對動平衡型壓縮機為活塞作對稱運動的對置型壓縮機，它具有一般臥式壓縮機的優(yōu)點，卻避免了一般臥式壓縮機的缺點，它是臥式壓縮機的發(fā)展。氣缸水平布置且分布在曲軸箱兩側(cè)，氣缸中心線與曲軸中心線垂直，每相鄰兩列有一對錯角為180o的曲拐，活塞作相對運動。該類壓縮機的動力平衡性能特別好，其第一、二階慣性力可以完全平衡，慣性力矩也很小，轉(zhuǎn)速可比臥式提高1~，一般機組可達(dá)300~400rpm。因此，壓縮機和電動機在質(zhì)量上和外形尺寸上大約可減少50~60%。由于活塞對動，相對兩列的活塞力相反，能互相抵消，減輕了主軸承的負(fù)載，改善了軸承的磨損，活塞工作面上的最大載荷和作用在部件上的應(yīng)力和力矩減小，可使壓縮機的尺寸和重量大大減小。該類壓縮機的系列化和變形比較方便，因此在大中小型壓縮范圍，無論在國內(nèi)外都有獲得了很大的發(fā)展，以壓倒的優(yōu)勢取代了一般臥式和大型立式壓縮機組。圖82 對置式壓機簡圖 對置平衡型壓縮機按電動機配置的位置不同可分為Ｈ型和Ｍ型兩種。 Ｍ型壓縮機電動機配置在機身的一端，列間距較小。機身利于整個構(gòu)造，安裝簡單，但其機身和曲軸的剛性不如Ｈ型，而且機身和曲軸的制造也比Ｈ型困難。Ｍ型多用于多種用途的聯(lián)合壓縮機。二、活塞式壓縮機的主要參數(shù)排氣量 活塞式壓縮機的排氣量，通常是指單位時間內(nèi)壓縮機最后一級排出的氣體，換算到第一級進(jìn)口狀態(tài)的壓力和溫度時的氣體容積值，排氣量常用的單位為M3/min或M3/h?！　嚎s機的額定排氣量壓縮機銘牌上標(biāo)注的排氣量是指特定的進(jìn)口狀態(tài)（一般為1大氣壓、20℃）時的排氣量。對于實際氣體，若是在高壓下測得的氣體容積，則換算時要考慮到氣體的可壓縮性的影響。 排氣量表征壓縮機的大小，但并不表明壓縮機所排氣體的物質(zhì)數(shù)量?；すに囍惺褂玫膲嚎s機，由于工藝計算的需要，需將排氣量折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（101325Pa、0℃）時的干氣體積值，此值稱為供氣量。供氣量與排氣量的關(guān)系為 QN=Q0(P1φPs1)T0/(P0T1) 式中P0、T0及PT1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)及壓縮機進(jìn)口狀態(tài)的壓力和溫度，N/mK φ相對濕度 Ps1進(jìn)氣溫度T1時的水蒸汽飽和蒸汽壓力，N/m2（Pa）反之，也可從用戶要求的供氣量，根據(jù)上式換算成壓縮機的排氣量。排氣壓力 活塞式壓縮機的排氣壓力通常是指最終排出壓縮機的氣體壓力，排氣壓力應(yīng)在壓縮機末級排氣接管處測量，常用單位為MPa。 一臺壓縮機的排氣壓力并非固定，壓縮機銘牌上標(biāo)出的排氣壓力是指額定排氣壓力。實際上，壓縮機可在額定排氣壓力以下的任意壓力下工作，并且只要強度和排氣溫度等允許，也可超過額定排氣壓力工作。轉(zhuǎn)速 活塞式壓縮機曲軸的轉(zhuǎn)速，常用r/min(rpm)表示，它是表征活塞式壓縮機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)?；钊? 活塞力為曲軸處于任意的轉(zhuǎn)角時，氣體力和往復(fù)慣性力的合力，它作用于活塞桿或活塞銷上?；钊σ殉蔀閴嚎s機系列化、規(guī)格化的一個主要參數(shù)，常用單位為t（噸）?；钊谐? 活塞式壓縮機在運轉(zhuǎn)中，活塞從一端止點到另一端止點所走的距離，稱為一個行程，常用單位為m（米）功率 活塞式壓縮機消耗的功，一部分直接用于壓縮氣體，稱為指示功，另一部分用于克服機械摩擦，稱為摩擦功，主軸需要的總功為兩者之和，稱為軸功。單位時間內(nèi)消耗的功稱為功率，常用單位為瓦（W）或千瓦（KW）。壓縮機的軸功率為指示功率和摩擦功率之和。熱效率 （1）等溫效率 等溫效率有等溫指示效率和等溫軸效率之分，等溫指示效率是壓縮機理論等溫循環(huán)指示功與實際循環(huán)指示功之比，等溫軸效率系指理論等溫循環(huán)指示功與軸功之比，等溫軸效率也稱全等溫效率。絕熱效率 絕熱效率也可分絕熱指示效率和絕熱軸效率。一般絕熱效率系指絕熱軸效率，它是壓力縮機的理論絕熱循環(huán)功與軸功之比。等溫絕熱效率 將壓縮機理論循環(huán)的等溫指示功與絕熱循環(huán)功相比，其比值稱為等溫絕熱效率。比功率其它參數(shù) 表示活塞式壓縮機特征的還有其它一些參數(shù)，諸如結(jié)構(gòu)型式（立式、角式、和臥式等）、列數(shù)和級數(shù)等。三、活塞式壓縮機的變工況及排氣量調(diào)節(jié) 活塞式壓縮機的排氣量和壓力(包括中間壓力)，在機器運轉(zhuǎn)過程中不是固定不變的。外界的氣耗用量不可能隨時都等于壓縮機的排氣量，進(jìn)出壓縮機的氣體壓力也不會等于壓縮機的預(yù)定設(shè)計壓力。當(dāng)外界耗氣量小于壓縮機的排氣量時，便需對壓縮機進(jìn)行排氣量的調(diào)節(jié)，以使縮機的排氣量適應(yīng)耗氣量的要求。變工況工作　?。?）吸氣壓力改變 當(dāng)吸氣壓力降低，排氣壓力不變時，對單級壓縮機，則壓縮比升高，排氣量下降，對于多級壓縮機，主要導(dǎo)致末級壓縮比升高，排氣量有所下降，級數(shù)越多，影響越少?！　。?）排氣壓力改變 提高壓縮機的排氣壓力，而吸氣壓力不變，對于多級壓縮機來說末級壓縮比最大，但其余各級壓縮比也略有上升，排氣量減少，功率增加?！　。?）壓縮介質(zhì)改變 介質(zhì)的改變，氣體的絕熱指數(shù)也隨之改變，絕熱指數(shù)高，排氣量和功率都有所增大，重度增大的氣體，功率也隨之增大?！　。?）壓縮機轉(zhuǎn)速的改變 在一定范圍內(nèi)增加轉(zhuǎn)速，排氣量會相應(yīng)增加，而且還會影響到氣閥的壽命，所以提高轉(zhuǎn)速要綜合考慮，而且還要對有關(guān)通流部件進(jìn)行改造。排氣量的調(diào)節(jié) 活塞式壓縮機調(diào)節(jié)氣量方法很多，按根據(jù)排氣改變的情況，可分為間隙調(diào)節(jié)、分級調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào)節(jié)三種。 壓縮機和氣體耗用機器之間的輸氣管網(wǎng)容積（包括貯氣器在內(nèi)）也是排氣量調(diào)節(jié)中的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)壓縮機的排氣量大于氣體耗用量時，輸氣管網(wǎng)中的壓力升高，反之則降低。利用管網(wǎng)中壓力在一定的幅度范圍（壓力不均勻度）波動，可在短期內(nèi)緩和排氣量不相等的矛盾。顯然，管網(wǎng)容積越大，它的平衡作用越大，或它的壓力不均勻度也越小。管網(wǎng)中應(yīng)用貯氣罐的目的就是加大管網(wǎng)容積。 壓縮機排氣量調(diào)節(jié)是根據(jù)管網(wǎng)中的壓力變化進(jìn)行的。采用人工操作的調(diào)節(jié)機構(gòu)時，當(dāng)管網(wǎng)中壓力超過或低于規(guī)定值，即開啟或關(guān)閉調(diào)節(jié)機構(gòu)。采用自動操作的調(diào)節(jié)機構(gòu)時，管網(wǎng)的壓力作用于一定的器械，從而使調(diào)節(jié)機構(gòu)發(fā)生作用。一般來說，趨向于采用自動控制的調(diào)節(jié)機構(gòu)，稱為自動控制。它要求較小的管網(wǎng)容積能達(dá)到更小的壓力不均勻度。只在耗氣量相當(dāng)穩(wěn)定，偶爾需要調(diào)節(jié)的場合，例如化工流程，才采用手動調(diào)節(jié)。也有在自動控制之外，加用手動調(diào)節(jié)，作為開停車和緊急情況時的操作。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 活塞式壓縮機的排氣量與轉(zhuǎn)速成正比，改變壓縮機的轉(zhuǎn)速就可以調(diào)節(jié)排氣量。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)目前主要應(yīng)用于直流電動機和內(nèi)燃機驅(qū)動的壓縮機中。管路調(diào)節(jié) 在管路方面增加適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)，利用適當(dāng)程度的阻塞或旁通來進(jìn)行排氣量的調(diào)節(jié)，而壓縮機本身結(jié)構(gòu)并無改變，因此管路調(diào)節(jié)可以應(yīng)用任一原來不具有排氣調(diào)節(jié)的壓縮機上。 （3）節(jié)流進(jìn)氣調(diào)節(jié) 在壓縮機進(jìn)氣管路上裝有節(jié)流閥，通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)入口流量，從而調(diào)節(jié)壓縮機排量 （4）停止進(jìn)氣調(diào)節(jié) 停止進(jìn)氣調(diào)節(jié)是隔斷進(jìn)氣管路，使壓縮機進(jìn)入空轉(zhuǎn)而排氣量為零。多用于開停機狀況。 （5）旁路調(diào)節(jié) 旁路調(diào)節(jié)是將進(jìn)氣管和排氣管用普通管路和旁通閥加以連通，來達(dá)到調(diào)節(jié)排氣量的目的。調(diào)節(jié)時只要打開旁通閥，排出的氣體便又回入進(jìn)氣管線。 按照旁路閥開關(guān)的方式不同，旁路調(diào)節(jié)又可分為節(jié)流連通和自由連通兩種 ａ、節(jié)流連通 調(diào)節(jié)時閥門根據(jù)需要調(diào)節(jié)的氣量開至適當(dāng)?shù)某潭?，讓一部分氣體經(jīng)旁路閥節(jié)流后回入進(jìn)氣管內(nèi)。這種調(diào)節(jié)屬于連續(xù)調(diào)節(jié)，它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡單，排氣量可連續(xù)地變化，可使排氣量在100%到0%的范圍內(nèi)進(jìn)行分級調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào)節(jié)。其缺點是高壓氣體節(jié)流，壓縮機功率消耗一點也未減少，經(jīng)濟(jì)性較差。但由于這種調(diào)節(jié)方式結(jié)構(gòu)簡單，常應(yīng)用于短期地不經(jīng)常調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)幅度很小的場合，也可作備用的和輔助的調(diào)節(jié)之用。　?。狻⒆杂蛇B通 調(diào)節(jié)時旁路閥完全打開，使壓縮機排出的氣體僅克服旁路管路及旁路閥阻力進(jìn)入進(jìn)氣管線，然后通過氣缸的進(jìn)氣的排氣形成封閉的循環(huán)流動，壓縮機進(jìn)入空轉(zhuǎn)。空轉(zhuǎn)期間壓縮機消耗的功率主要用于克服氣閥和管路中的阻力。當(dāng)旁路閥的旁路管線具有足夠大的通流截面時，排氣壓力和進(jìn)氣壓力差別很小，空轉(zhuǎn)功率也不大，反之會形成相當(dāng)大的功率消耗。自由連通時，排氣管路中必須備有止回閥，防止管網(wǎng)氣體倒竄回壓縮機中。 （6）頂開吸氣閥調(diào)節(jié)圖83a 活塞式卸荷器 圖83b隔膜式卸荷器 作用于氣閥的調(diào)節(jié)是使進(jìn)排氣閥之一在工作中完全或局部地喪失其正常作用，從而改變壓縮機的排氣量。鑒于氣閥的工作狀況和壓縮機的功率清耗，目前只在進(jìn)氣閥上裝設(shè)調(diào)節(jié)的措施。頂開吸氣閥法的調(diào)節(jié)原理是在吸氣閥內(nèi)裝一壓叉，當(dāng)需要降低排氣量時，壓叉頂開吸氣閥的閥片，使部分或全部已吸入氣缸內(nèi)的氣體又流回到吸氣管中，以實現(xiàn)排氣量的調(diào)節(jié)。壓開進(jìn)氣閥的驅(qū)動機構(gòu)即卸荷器，有活塞式卸荷器和隔膜式卸荷器兩種，如上圖：活塞式卸荷器調(diào)節(jié)時通過調(diào)節(jié)器來的高壓氣體進(jìn)入卸荷器缸，推動小活塞克服彈簧力，使壓叉壓開閥片。當(dāng)需要恢復(fù)正常時，由調(diào)節(jié)器將卸荷器與大氣接通，小活塞在彈簧力作用下升起，壓叉脫離閥片。這種結(jié)構(gòu)小活塞免不了要泄漏氣體，而隔膜式卸荷器可克服此缺點。隔膜式卸荷器除了將活塞換成膜片外，還是裝設(shè)在氣缸外面的，卸荷器僅中心桿伸入氣缸的進(jìn)氣腔，故檢查和修理比較方便，對于高壓級進(jìn)氣腔小時也能適用。多級壓縮機應(yīng)用頂開進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)時，各級均設(shè)有壓叉，調(diào)節(jié)時各級進(jìn)氣閥應(yīng)同時壓開。一般有下列兩種調(diào)節(jié)形式： ａ：完全頂開吸氣閥： 是一種氣動完全頂開吸氣閥的調(diào)節(jié)裝置，利用氣源動力，通過壓叉頂開吸氣閥閥片。 ｂ：部分頂開吸氣閥： 吸氣閥不是完全開啟，而只是部分開啟。因此該調(diào)節(jié)裝置氣體溫度高，氣密性差，很少采用。 （7）補充余隙法 此法的作用原理是在氣缸余隙附近裝一個補充余隙容積，調(diào)節(jié)時打開其上的余隙調(diào)節(jié)閥使其與氣缸余隙相通，于是氣缸余隙增大，減少輸氣量，達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。一般可調(diào)節(jié)的范圍在0~25% 。四、活塞式壓縮機的潤滑活塞式壓縮機潤滑，要求在所有作相對運動的表面注入潤滑油，形成油膜，以減低磨蝕，減少