项目四气体输送技术

化工单元操作（一）项目四 气体输送技术气体输送技术在工业上的应用很广泛，气体输送气体输送技术在工业上的应用很广泛，气体输送机械的主要目的是压缩和输送气体，如通过风机机械的主要目的是压缩和输送气体，如通过风机将气体由一处输送到另一处，气体最初和最终的将气体由一处输送到另一处，气体最初和最终的压力不变；通过压缩机提高气体压力；通过真空压力不变；通过压缩机提高气体压力；通过真空泵减低气体压力。泵减低气体压力。现场案例案例案例 识别抽风设备与通风设备识别抽风设备与通风设备工作任务任务 识别各类气体输送设备任务 识别各类气体输送设备输送气体的机械统称为气体压送机械，其作用与输送气体的机械统称为气体压送机械，其作用与液体输送机械颇为类似，都是对流体做功，以提液体输送机械颇为类似，都是对流体做功，以提高流体的压力。高流体的压力。工业生产中气体输送和压缩机械的应用：工业生产中气体输送和压缩机械的应用：(1)输送气体；输送气体；(2)产生高压气体；产生高压气体；(3)产生真空。产生真空。气体压力变化程度常用压缩比表示。压缩比为气体排出气体压力变化程度常用压缩比表示。压缩比为气体排出与吸入压力（绝对压力的比值）。与吸入压力（绝对压力的比值）。气体输送机械通常按出口压力或压缩比的大小分类：气体输送机械通常按出口压力或压缩比的大小分类：通风机：出口表压不大于通风机：出口表压不大于15kPa，压缩比不大于，压缩比不大于1.15；鼓风机：出口表压为鼓风机：出口表压为10300kPa，压缩比为，压缩比为1.14；压缩机：出口表压力大于压缩机：出口表压力大于300kPa，压缩比大于，压缩比大于4；真空泵：用于抽出设备内的气体，排到大气，使设备产生真空，真空泵：用于抽出设备内的气体，排到大气，使设备产生真空，排出压力为大气压力或略高于大气压力。排出压力为大气压力或略高于大气压力。工艺知识知识点1 通风机风机的分类按工作原理分类按工作原理分类 叶片式风机叶片式风机（按照气流运动）（按照气流运动）容积式风机容积式风机离心风机离心风机轴流风机轴流风机回转式回转式罗茨风机罗茨风机螺杆风机螺杆风机往复式往复式 活塞式压缩机活塞式压缩机1231 1、离心式风机；、离心式风机；2 2、轴流式风机；、轴流式风机；3 3、罗茨风机；、罗茨风机；4 4、活塞式风机；、活塞式风机；5 5、螺杆式风机。、螺杆式风机。45风机的分类按出风口全压按出风口全压 压缩机：压缩机：240kPa以上以上通风机：通风机：风压小于风压小于15kPa鼓风机：鼓风机：15kPa240kPa引风机：负压使用引风机：负压使用鼓风机：正压使用鼓风机：正压使用使用方式使用方式风压分风压分类类高压：高压：3.0kPa15.0kPa中压：中压：1.0kPa3.0kPa低压：小于低压：小于1.0kPa 通风机主要有离心式和轴流式两种类型。轴通风机主要有离心式和轴流式两种类型。轴流式通风机排风量大而风压很小，一般仅用于通流式通风机排风量大而风压很小，一般仅用于通风换气，而不用于气体输送。离心式风机使用广风换气，而不用于气体输送。离心式风机使用广泛，下面首先介绍离心式通风机。泛，下面首先介绍离心式通风机。一、离心式通风机的基本结构 风机的组成风机的组成:主要由风叶、集流器、百叶窗、开窗机构、电机、皮带轮、进风主要由风叶、集流器、百叶窗、开窗机构、电机、皮带轮、进风罩、内框架、蜗壳等部件组成。开机时电机驱动风叶旋转，并使罩、内框架、蜗壳等部件组成。开机时电机驱动风叶旋转，并使开窗机构打开百叶窗排风。停机时百叶窗自动关闭。开窗机构打开百叶窗排风。停机时百叶窗自动关闭。一、离心式通风机的基本结构 叶轮的组成叶轮的组成 叶轮是风机的主要部件，叶轮由叶片、连接和固定叶片的前盘和叶轮是风机的主要部件，叶轮由叶片、连接和固定叶片的前盘和后盘、轮毂组成。后盘、轮毂组成。一、离心式通风机的基本结构 集流器的组成集流器的组成 集流器装置在叶轮前，它使气流能均匀地充满叶轮的入口截面，集流器装置在叶轮前，它使气流能均匀地充满叶轮的入口截面，并且气流通过它时的阻力损失是最小的。并且气流通过它时的阻力损失是最小的。一、离心式通风机的基本结构 机壳机壳 风机性能的好坏，效率的高低主要决定于叶轮，但蜗壳的形状和风机性能的好坏，效率的高低主要决定于叶轮，但蜗壳的形状和大小，吸气口的形状等，也会对其有影响。大小，吸气口的形状等，也会对其有影响。蜗壳的作用是收集从叶轮中甩出的气体，使他流向排气口，并在蜗壳的作用是收集从叶轮中甩出的气体，使他流向排气口，并在这个流动的过程中使气体从叶轮处获得的动压能一部分转化为静这个流动的过程中使气体从叶轮处获得的动压能一部分转化为静压能，形成一定的风压。压能，形成一定的风压。离心式通风机的工作原理 气体在离心通风机中的流动先为轴向，后转变为垂直气体在离心通风机中的流动先为轴向，后转变为垂直于通风机轴的径向运动，当气体通过旋转叶轮的叶道间，于通风机轴的径向运动，当气体通过旋转叶轮的叶道间，由于叶片的作用，气体获得能量，即气体压力提高和动能由于叶片的作用，气体获得能量，即气体压力提高和动能增加。当气体获得的能量足以克服其阻力时，则可将气体增加。当气体获得的能量足以克服其阻力时，则可将气体输送到高处或远处。输送到高处或远处。二、离心式通风机的性能参数与曲线性能参数性能参数 风量风量Q、风压、风压P、转速、转速n、功率、功率N及效率及效率是表示通风机是表示通风机性能的主要参数。性能的主要参数。风量风量 通风机在单位时间内所输送的气体体积称为风量，又称通风机在单位时间内所输送的气体体积称为风量，又称流量。通常指的是工作状态下的气体量流量。通常指的是工作状态下的气体量(m3/h或或m3/s)，而，而在风机铭牌上有时标出的是标准状态下的风量在风机铭牌上有时标出的是标准状态下的风量(Nm3/h或或Nm3/s)。风压风压 通风机出口气体全压与进口气体全压之差通风机出口气体全压与进口气体全压之差(或进、出口全或进、出口全压绝对值之和压绝对值之和)称为风机的风压，也就是气体进入风机后称为风机的风压，也就是气体进入风机后所升高的压力，其单位为所升高的压力，其单位为Pa。二、离心式通风机的性能参数与曲线 功率功率 通风机在单位时间内传递给气体的能量称为风机的有效通风机在单位时间内传递给气体的能量称为风机的有效功率功率Ne，可用下式表示，可用下式表示 有效功率有效功率 实际上，由于通风机运转时轴承内部有摩擦损失以及气实际上，由于通风机运转时轴承内部有摩擦损失以及气体在风机内流动时产生的涡流撞击和流动损失，使通风体在风机内流动时产生的涡流撞击和流动损失，使通风机消耗在风机轴上的功率机消耗在风机轴上的功率(轴功率轴功率)N要大于有效功率要大于有效功率Ne。轴功率轴功率kW ,1000QpNekW ,1000QpN 通风机的效率通风机的效率就是风机的有效功率与消耗在风机轴上的功就是风机的有效功率与消耗在风机轴上的功率之比，即率之比，即 转速转速 转速指通风机叶轮每分钟旋转的次数，其值通常由转数转速指通风机叶轮每分钟旋转的次数，其值通常由转数表直接测得。转速的快慢将直接影响通风机的风量、压表直接测得。转速的快慢将直接影响通风机的风量、压力、效率力、效率%100 NNe二、离心式通风机的性能参数与曲线性能曲线性能曲线 将通风机的主要性能参数，如风压将通风机的主要性能参数，如风压P、功率、功率N和效率和效率与其风量与其风量Q的相互关系绘制成曲线，称为通风机的特的相互关系绘制成曲线，称为通风机的特性曲线性曲线(或称性能曲线、个体特性曲线等或称性能曲线、个体特性曲线等)。通风机的特性曲线一般有三条，通风机的特性曲线一般有三条，即风压与风量即风压与风量(PQ)特性曲线特性曲线 功率与风量功率与风量(NQ)特性曲线特性曲线 效率与风量效率与风量(Q)特性曲线。特性曲线。三、离心式通风机的调节 调节是为了改变通风机的风量，以满足实际调节是为了改变通风机的风量，以满足实际工作的需要，故通风机的调节又称风量调节。工作的需要，故通风机的调节又称风量调节。改变通风机的风量，即要改变工况点，工况改变通风机的风量，即要改变工况点，工况点是通风机性能曲线与管网性能曲线的交点，那点是通风机性能曲线与管网性能曲线的交点，那末，无论是改变通风机的压力曲线或是管网性能末，无论是改变通风机的压力曲线或是管网性能曲线都可以实现通风机的调节。曲线都可以实现通风机的调节。三、离心式通风机的调节调节方法调节方法改变管网性能曲线改变管网性能曲线改变通风机特性曲线的调节改变通风机特性曲线的调节三、离心式通风机的调节改变管网性能曲线改变管网性能曲线在通风机的吸气管或排气管上设置节流阀或风门在通风机的吸气管或排气管上设置节流阀或风门来控制流量的方法就是改变管网性能曲线的调节来控制流量的方法就是改变管网性能曲线的调节法。法。改变通风机特性曲线的调节改变通风机特性曲线的调节调节通风机的转速调节通风机的转速改变风机的叶轮直径改变风机的叶轮直径改变叶片安装角改变叶片安装角三、离心式通风机的调节调节通风机的转速调节通风机的转速 必须指出的是：转速变化时，性能变化的规律虽是按上式计算，但是实际风量不一定服从这个比例而变化 32121221212121nnNNnnPPnnQQ三、离心式通风机的调节改变风机的叶轮直径改变风机的叶轮直径 改变风机叶轮直径的调节方法，也就是更换不同机号的风机，使其风机特性曲线改变，达到改变实际工况点、调节风量的目的。改变叶片安装角改变叶片安装角 当通风机风量一定时，安装角越大，风压值也越大；当风压一定时，安装角越大，风量也越大。因此，可增大或减小通风机叶片安装角，改变通风机的工况点，达到调节风量、风压的目的。另外，对于通风机的调节还可以对其本身另外，对于通风机的调节还可以对其本身的结构进行改变，如在进风中加导流器或的结构进行改变，如在进风中加导流器或改变导流器叶片安装角度、改变叶轮叶片改变导流器叶片安装角度、改变叶轮叶片宽度等，使风机参数有所改变，以达到风宽度等，使风机参数有所改变，以达到风量调节的目的。量调节的目的。四、轴流式通风机轴流式通风机的工作原理 气沿轴向流动的通风机称为轴流式通风机。一般通风机的结构如图6-3所示，主要由集风器、叶轮、导叶和扩散器等组成。叶轮安装在圆筒形机壳中，电动机与叶轮直接联接。图6-3 轴流通风机结构简图集风器，叶轮，导叶，4扩散 由于风机叶轮的叶片具有一定的斜面形状，当叶轮在机壳中高速转动时，使叶轮周围气体一面随叶轮旋转；一面沿轴向推进，气体在通过叶轮时获得能量，压力升高，进入扩散管后一部分轴向气流的动能转变为静压能，最后以一定的压力从扩散管流出。轴流式通风机和离心式通风机的比较 风流方向。离心式通风机中的空气沿轮的轴向进径向出，轴流式通风机中的空气沿轮的轴向进轴向处。结构方面。轴流式风机比旧式离心风机结构尺寸小，质量轻，与新型离心式风机相比差不多；轴流式风机结构复杂，维修较困难；轴流式风机噪声大，需安装消声措施。效率方面。离心式风机最高效率比轴流式高，但平均效率低于轴流式。通风调节方面。轴流式风机调节方法多，经济性好，离心式较差。特性方面。轴流式通风机特性曲线陡，适用于阻力变化大而风量变化不大的窗锁，离心式则相反。启动方式。轴流式风机启动时可以关闭出口闸门也可不关，启动负荷变化不大；离心式风机必须关闭出口启动，以减小启动负荷。知识点2 鼓风机一、离心式鼓风机 通过高速旋转的叶轮对气体作用，使气体获得能量，从低压气体变为高压气体。离心式鼓风机一般是由几个叶轮在一个壳内串联组成多级离心鼓风机，每一个叶轮就是鼓风机的一个级。这样不仅设备紧凑，而且提高了效率。离心式鼓风机风量大，风压不高，出口压力一般小于300KPa，压缩比小于4。离心式鼓风机的结构图为一台五级离心鼓风机的示意图。气体由吸入口进入后，经过第一级的叶轮和导轮，然后转入第二级叶轮入口，再依次逐级通过以后的叶轮和导轮，最后由排气口排出。二、旋转鼓风机 罗茨风机属容积式风机，叶轮端面、风机前后端盖。原理是利用两个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体的回转压缩机。这种鼓风机结构简单，制造方便，适用于低压力场合的气体输送和加压，可用作真空泵。结构组成结构组成 罗茨风机由，机壳、盖板、叶轮、进出口消声器等4大部分组成。机壳：主要用来支撑墙板、叶轮、消声器和固定的作用。盖板：主要用来连接机壳与叶轮，并支撑叶轮的旋转，以及起到端面密封的效果。叶轮：是罗茨风机的旋转部分，分两叶和三叶，但由于三叶的比两叶的出气脉动小、噪声小，运转平稳等很多优点，已逐渐代替两叶罗茨风机。消声器：用减小罗茨风机的进、出由于气流脉动产生的噪音。转子转子是罗茨风机的旋转部分，分两叶和三叶，但由于是罗茨风机的旋转部分，分两叶和三叶，但由于三叶的比两叶的出气脉动小、噪声小，运转平稳三叶的比两叶的出气脉动小、噪声小，运转平稳等很多优点，已逐渐代替两叶罗茨风机。等很多优点，已逐渐代替两叶罗茨风机。齿轮齿轮罗茨风机机壳内两叶转子的转动是靠各自的齿轮罗茨风机机壳内两叶转子的转动是靠各自的齿轮啮合同步传递转矩的，所以其齿轮也叫啮合同步传递转矩的，所以其齿轮也叫“同步齿同步齿轮轮”，同步齿轮既作传动，又有叶轮定位作用。，同步齿轮既作传动，又有叶轮定位作用。同步齿轮又分为主动轮和从动轮，主动轮一端与同步齿轮又分为主动轮和从动轮，主动轮一端与联轴器或皮带轮连接。联轴器或皮带轮连接。工作原理 当罗茨鼓风机运转时，气体进入由两个转子和机壳围成当罗茨鼓风机运转时，气体进入由两个转子和机壳围成的空间内，与此同时，先前进入的气体由一个转子和机的空间内，与此同时，先前进入的气体由一个转子和机壳围在空间处，此时空间内的混合气体仅仅被围住，而壳围在空间处，此时空间内的混合气体仅仅被围住，而没有被压缩或膨胀，随着转子的转动，转子顶部到达排没有被压缩或膨胀，随着转子的转动，转子顶部到达排气的边缘时，由于压差作用，排气口处的气体将扩散到气的边缘时，由于压差作用，排气口处的气体将扩散到围住的空间处，随着转子的进一步转动，空间内的混合围住的空间处，随着转子的进一步转动，空间内的混合气体将被送至排气口，转子连续不断的运转更多的气体气体将被送至排气口，转子连续不断的运转更多的气体将被送至排气口。将被送至排气口。知识点3 压缩机53压缩机的类型压缩机的类型v按工作原理分类按工作原理分类容积式压缩机容积式压缩机速度式压缩机速度式压缩机往复式压缩机往复式压缩机回转式压缩机回转式压缩机活塞式活塞式膜片式膜片式滑片式滑片式螺杆式螺杆式转子式转子式离心式压缩机离心式压缩机轴流式压缩机轴流式压缩机54n活塞式压缩机活塞式压缩机55n膜式压缩机膜式压缩机56n滑片式空压机滑片式空压机 可以可以365天连续运转并保证天连续运转并保证60000小小时以上安全运转的空气压缩机时以上安全运转的空气压缩机 最长的使用寿命最长的使用寿命-低转速（低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止，润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，小时相当于每日以十小时运作计算，可长达可长达33年之久。因此，将滑片式空压年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。机比喻为一部终身机器实不为过。57n1.1.转子及机壳间成为压缩空间转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入机体进气端进入n3.3.转子不断转动，气密范围变转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩小，空气被压缩 1.1.进气进气 2.2.开始压缩开始压缩 3.3.压缩中压缩中 4.4.排气排气n2.2.转子转动使被吸入的空气转转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同至机壳与转子间气密范围，同时停止进气时停止进气n4.4.被压缩的空气压力升高达到被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内入油气分离器内58n螺杆式压缩机螺杆式压缩机 螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机 1.1.进气进气 2.2.开始压缩开始压缩 3.3.压缩中压缩中 4.4.排气排气n1.1.凸凹转子及机壳间成为压缩凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入气由机体进气端进入n3.3.转子不断转动，气密范围变转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩小，空气被压缩n2.2.转子转动使被吸入的空气转转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同至机壳与转子间气密范围，同时停止进气时停止进气n4.4.被压缩的空气压力升高达到被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内入油气分离器内59n涡旋式压缩机涡旋式压缩机 涡旋式压缩机是涡旋式压缩机是2020世纪世纪9090年代末年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。得到压缩机行业的关注和公认。被誉被誉为为“环保型压缩机环保型压缩机”由于涡旋式压缩机的独特设计，由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机使其成为当今世界最节能压缩机 涡旋式压缩机主要运动件涡盘涡旋式压缩机主要运动件涡盘，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为被誉为“免维修压缩机免维修压缩机”由于涡旋式压缩机运行平稳、振由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又动小、工作环境安静，又被誉为被誉为“超超静压缩机静压缩机”6061涡旋式压缩机零部件少，只有涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件四个运动部件,压缩机工作腔由压缩机工作腔由相运动涡盘形成多个相互封闭相运动涡盘形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。气的目的。62n离心式压缩机离心式压缩机63n轴流式压缩机轴流式压缩机64v 轴流式压缩机轴流式压缩机65v按用途分类按用途分类 以被压缩气体的名称分类：氢气压缩机、石油以被压缩气体的名称分类：氢气压缩机、石油气压缩机、空气压缩机等气压缩机、空气压缩机等 以压缩机在工艺过程中的作用分类：循环压缩以压缩机在工艺过程中的作用分类：循环压缩机、冰机等机、冰机等66v各类压缩机的适用范围各类压缩机的适用范围n活塞式压缩机在高压、超高压领域具有不可替活塞式压缩机在高压、超高压领域具有不可替代的优势代的优势n离心式压缩机特别式合于大型石油化工生产离心式压缩机特别式合于大型石油化工生产n回转式压缩机适合于小中排气量的场合使用回转式压缩机适合于小中排气量的场合使用6768v机身机身697071往复式压缩机通过曲轴连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复运曲轴旋转运动转化为活塞往复运动。动。当曲轴旋转时，通过连杆的传动，驱动活塞做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。2023-1-277273n膨胀：当活塞向下移动时，气缸的容积增大，压力下膨胀：当活塞向下移动时，气缸的容积增大，压力下降，原先存留在气缸中的气体（因余隙容积存在）不降，原先存留在气缸中的气体（因余隙容积存在）不断膨胀断膨胀74n吸入：当气缸内压力降到稍小于进气管中的气体压力吸入：当气缸内压力降到稍小于进气管中的气体压力，进气管中的气体便顶开吸气阀片进入气缸内，随着，进气管中的气体便顶开吸气阀片进入气缸内，随着活塞的继续下移，气体不断进入缸内直至活塞下移到活塞的继续下移，气体不断进入缸内直至活塞下移到最低点（又称内止点）为止最低点（又称内止点）为止75n压缩：当活塞从内止点向上移动时，气缸内容积逐渐缩小，压缩：当活塞从内止点向上移动时，气缸内容积逐渐缩小，即开始将气缸内气体进行压缩。由于吸气阀有止逆作用，放即开始将气缸内气体进行压缩。由于吸气阀有止逆作用，放气缸内气体不能倒流向进气管中，排气管中的气体压力在此气缸内气体不能倒流向进气管中，排气管中的气体压力在此时仍高于缸内气体压力，所以气缸内气体也无法顶开排气阀时仍高于缸内气体压力，所以气缸内气体也无法顶开排气阀片，又由于排气阀也有止逆作用，故排气管中的气体也不能片，又由于排气阀也有止逆作用，故排气管中的气体也不能进入气缸内，当活塞继续上移时，气缸内容积进一步缩小，进入气缸内，当活塞继续上移时，气缸内容积进一步缩小，使缸内气体压力不断升高使缸内气体压力不断升高76n排出：随着活塞继续上移，当气缸内气体压力升高至稍大于排出：随着活塞继续上移，当气缸内气体压力升高至稍大于排气管中的气体压力时，缸内气体便顶开排气阀片进入排气排气管中的气体压力时，缸内气体便顶开排气阀片进入排气管中，并不断排出，直至活塞移到最上端（又称外止点）为管中，并不断排出，直至活塞移到最上端（又称外止点）为止，然后活塞又开始向下移动，重复上述动作。活塞在气缸止，然后活塞又开始向下移动，重复上述动作。活塞在气缸内连续不断地往复运动，便气缸循环地吸入和排出气体，活内连续不断地往复运动，便气缸循环地吸入和排出气体，活塞的每一次来回称为一个工作循环；活塞从内止点移至外止塞的每一次来回称为一个工作循环；活塞从内止点移至外止点的距离叫做活塞行程点的距离叫做活塞行程77工作循环工作循环 4123 41 吸气过程吸气过程 气体从吸气阀进入气缸，并充满整个容气体从吸气阀进入气缸，并充满整个容积。积。12 压缩过程压缩过程吸气阀关闭，气体被压缩而压力升高。吸气阀关闭，气体被压缩而压力升高。23 排气过程排气过程 排气阀被迫打开，气体从排气阀排出。排气阀被迫打开，气体从排气阀排出。78n上图所示是双作用气缸简图，双作用气缸两端都安装上图所示是双作用气缸简图，双作用气缸两端都安装有吸气阀和排气阀，其工作过程与作用相同，所不同有吸气阀和排气阀，其工作过程与作用相同，所不同之处只是在同一时间内，无论活塞向上向下移动都能之处只是在同一时间内，无论活塞向上向下移动都能同时吸入和排出气体同时吸入和排出气体79活塞式空气压缩机的外形活塞式空气压缩机的外形为了更好地理解活塞压缩机的工作原理，这里重点介绍。假定压缩机没有余隙容积，没有吸、排气阻力，没有热量交换，则压缩机工作时，汽缸内的压力和容积的关系如下图所示。压缩机的理论工作过程可以简化成下图示的三个热力过程。2023-1-2780吸气吸气活塞自0点移至1点，吸气阀打开，气体在P1压力下进入气缸。压缩压缩活塞自1点移至2点，吸排气阀均关闭，此过程为多变压缩过程，气缸内的气体压力升至P2。活塞从2点移至3点，压力为P2的气体等压排出气缸。过程0-1-2-3-0构成了压缩机的理论工作循环，压缩机完成一个理论循环所消耗的功即为所消耗的功即为图中图中0-1-2-3-00-1-2-3-0所代表的面积所代表的面积。2023-1-27812023-1-2782 卸荷器调节卸荷器调节 旁通调节旁通调节 变转速调节变转速调节 MQuantityCompressor delivery pressure 余隙腔调节余隙腔调节 3.6.4压缩机操作人员的维护职责主要是按工艺规定指标严格操作，保持各摩擦部件有良好的润滑和冷却条件。根据运转情况，及时发现和判断故障所在，与有关人员迅速联系加以处理。分析步骤:1)从整体整体看-介质;工况参数;气,水,油三大流程;2)从局部局部看-气阀,活塞环,填料是否有泄漏 安装问题,材料变性2023-1-2783u活塞在活塞杆上松动u缸内进水（或液）或者进入杂物（颗粒较大的、直径大小超过余隙尺寸的）u余隙容积太小或活塞松动造成的过大u气缸套松动或损坏2023-1-2784冷却水供应不足，冷却水管道堵塞，供水中断，活塞工作面不光滑，与气缸间隙不均匀，排气阀不严密，导致气体循环而升温，造成气缸发热。2023-1-2785填料与活塞杆配合间隙不合适，装配时产生偏差，填料函冷却水供应不足或供水中断，冷却水道污垢太厚或者供油不足。2023-1-2786在曲轴和轴承、十字头与滑板、填料与活塞杆等摩擦处，温度超过规定的数值称之为过热。过热所带来的后果：一个是加快磨擦副间的磨损，二是过热量的热不断积聚直致烧毁磨擦面以及烧抱而造成机器重大的事故。造成轴承过热的原因主要有：轴承与轴颈贴合不均匀或接触面积过小；轴承偏斜曲轴弯曲、扭；润滑油粘度太小，油路堵塞，油泵有故障造成断油等；安装时没有找平，没有找好间隙，主轴与电机轴没有找正，两轴有倾斜等。2023-1-2787排气温度不正常是指其高于设计值。影响排气温度增高的因素有：进气温度、压力比、以及压缩指数（对于空气压缩指数K1.4）。影响到吸气温度高的因素如：中间冷却效率低，或者中冷器内水垢结多影响到换热，则后面级的吸气温度必然要高，排气温度也会高。气阀漏气，活塞环漏气，不仅影响到排气温度升高，而且也会使级间压力变化，只要压力比高于正常值就会使排气温度升高。此外，水冷式机器，缺水或水量不足均会使排气温度升高。排气阀泄漏，入口过滤器堵塞，吸入气体温度超过规定值，吸入阀泄漏，气缸或冷却效果差。2023-1-2788阀片断裂或弹簧断裂，阀体压紧筒破裂或松动，气缸余隙容积太小，气缸中积聚液体、气缸中异物、气缸缸套松动或断裂、活塞或活塞环严重磨损、活塞紧固螺母松动或活塞杆断裂。连杆螺栓、轴承压盖螺栓、十字头螺母松动或断裂，主轴承、连杆大小头轴承、十字头滑道间隙过大、十字头螺栓松动或断裂、各轴承紧力太小或无紧力、曲轴靠背轮与轴的配合、与联轴节配合松驰。2023-1-2789管卡太松或断裂，支撑刚性不够，管架或吊架不牢，管路系统产生气柱共振或管路机械共振。2023-1-2790吸入管法兰或接头漏，吸入空气，油泵壳体或轴封有泄漏，吸入阀有故障或油管堵塞，油箱内油位太低，油过滤器太脏有堵塞，油泵驱动机转速下降，安全阀有故障。2023-1-2791油冷器供水不足，油冷却器结垢，润滑油变质。机器运转不正常，运动部件摩擦增大。2023-1-2792活塞环漏气，气阀漏气2023-1-2793气阀泄漏、活塞环严重磨损或断裂，填料漏气、卸荷阀故障、气缸余隙容积过大。2023-1-279495离心式压缩机离心式压缩机v离心式压缩机的结构及性能参数离心式压缩机的结构及性能参数工作原理工作原理：与离心泵相同：与离心泵相同优点优点：排气量大、机组占地面积小；没有气阀、填料及：排气量大、机组占地面积小；没有气阀、填料及活塞环等易损件，连续运转时间长，机器利用率高，操活塞环等易损件，连续运转时间长，机器利用率高，操作维护费用低；气缸内也不需加润滑油、不污染被压缩作维护费用低；气缸内也不需加润滑油、不污染被压缩的气体；机器转速高，适宜采用汽轮机、烟气轮机直接的气体；机器转速高，适宜采用汽轮机、烟气轮机直接驱动，使生产中产生的蒸汽、烟气等副产品得以利用，驱动，使生产中产生的蒸汽、烟气等副产品得以利用，降低生产成本等优点降低生产成本等优点缺点缺点：气量调节的经济性较差，偏离设计流量时效率较：气量调节的经济性较差，偏离设计流量时效率较低，总体上效率也不如活塞式压缩机高；小流量、高压低，总体上效率也不如活塞式压缩机高；小流量、高压缩比的离心式压缩机制造有难度缩比的离心式压缩机制造有难度96n离心式压缩机的构造离心式压缩机的构造（由转子和定子两大部分组成）（由转子和定子两大部分组成）97102级级：一个叶轮以及与其相配套的固定元件。：一个叶轮以及与其相配套的固定元件。它是组成气体升压的基本单元。它是组成气体升压的基本单元。段段：气体经过几级压缩后引入中间冷却器进：气体经过几级压缩后引入中间冷却器进行冷却，将由中间冷却器隔开的连续的几行冷却，将由中间冷却器隔开的连续的几个级称为压缩机的一个段。个级称为压缩机的一个段。缸缸：一个或几个段装在同一个机壳内称为压：一个或几个段装在同一个机壳内称为压缩机的一个缸。缩机的一个缸。列列：用联轴器将几个缸串联在一起称为压缩：用联轴器将几个缸串联在一起称为压缩机的一个列。机的一个列。103n离心式压缩机的性能参数离心式压缩机的性能参数n排气压力：排气压力：压缩机出口处的绝对压力。压缩机出口处的绝对压力。n排气量：排气量：单位时间内从最后一级排气管排出的气体单位时间内从最后一级排气管排出的气体量换算到第一级进气状态下的体积量换算到第一级进气状态下的体积n功率功率n压缩机的内功率为单位时间的总耗功压缩机的内功率为单位时间的总耗功n压缩机总耗功压缩机总耗功=压缩气体耗功压缩气体耗功+内泄漏耗功内泄漏耗功+叶轮旋转叶轮旋转时与周围气体磨擦耗功时与周围气体磨擦耗功n压缩机的轴功率压缩机的轴功率=压缩机的内功率压缩机的内功率+轴承等处的机械轴承等处的机械运动磨擦耗功率运动磨擦耗功率n效率：效率：提高气体压力所消耗的功率与轴功率的比值提高气体压力所消耗的功率与轴功率的比值称为压缩机的总效率，它是衡量压缩机性能优劣的称为压缩机的总效率，它是衡量压缩机性能优劣的重要指标重要指标104v离心式压缩机的工况点和流量调节离心式压缩机的工况点和流量调节n气体流量和排出压力稳定必须具备的两个条气体流量和排出压力稳定必须具备的两个条n压缩机的排气量等于管网的进气量压缩机的排气量等于管网的进气量n压缩机提供的压力等于管网需要的压力压缩机提供的压力等于管网需要的压力即：即：离心式压缩机的工况点是压缩机性能曲线和管网特离心式压缩机的工况点是压缩机性能曲线和管网特性曲线的交点性曲线的交点106n压缩机喘振压缩机喘振n现象现象n压缩机出现周期性的吼声及整个机器的强烈振动压缩机出现周期性的吼声及整个机器的强烈振动n后果后果n破坏轴承和密封破坏轴承和密封n严重时发生转子与固定元件相互碰擦造成恶性事故严重时发生转子与固定元件相互碰擦造成恶性事故n原因分析原因分析n正常运转是来气量突然降低正常运转是来气量突然降低n引气量较低时出口压力偏高引气量较低时出口压力偏高n处理方法处理方法n入口补充气量，减少二级出口压力入口补充气量，减少二级出口压力n出口气体放空，合成工段保持工况稳定出口气体放空，合成工段保持工况稳定n具体措施具体措施n使部分空气放空使部分空气放空n使部分气体回流使部分气体回流n使压缩机与供气系统脱开使压缩机与供气系统脱开107n离心式压缩机的阻塞离心式压缩机的阻塞n原因分析：流量超过最大流量，使阻力损失增大，原因分析：流量超过最大流量，使阻力损失增大，从而用于提高气体压力的能量降低，气体的排出压从而用于提高气体压力的能量降低，气体的排出压很小很小108n离心式压缩机的流量调节离心式压缩机的流量调节n出口节流调节：调节安装在压缩机排气管阀门上的出口节流调节：调节安装在压缩机排气管阀门上的开度开度n进口节流调节：调节安装在压缩机进气管上阀门的进口节流调节：调节安装在压缩机进气管上阀门的开度开度n改变压缩机的转速调节：使其性能曲线发生变化，改变压缩机的转速调节：使其性能曲线发生变化，从而达到改变工作点的位置以实现调节流量的目的从而达到改变工作点的位置以实现调节流量的目的知识点4 真空泵110n真空泵的一般特点真空泵的一般特点n真空泵就是从真空容器中抽气，一般在大气压下排真空泵就是从真空容器中抽气，一般在大气压下排气的输送机械。气的输送机械。n由于吸入气体的密度很低，要求真空泵的体积必须由于吸入气体的密度很低，要求真空泵的体积必须足够大；足够大；n压缩比很高，所以余隙对压缩比的影响很大。压缩比很高，所以余隙对压缩比的影响很大。n真空泵的主要性能参数真空泵的主要性能参数n极限剩余压力：真空泵所能达到的最低压力极限剩余压力：真空泵所能达到的最低压力n抽气速率：单位时间内真空泵在极限剩余压力下所抽气速率：单位时间内真空泵在极限剩余压力下所吸入的气体体积，即真空泵的生产能力吸入的气体体积，即真空泵的生产能力111n真空泵的分类真空泵的分类n往复式真空泵往复式真空泵 在电动机的驱动下，通过曲柄连杆机构的作用，使气缸内的活塞做往复运动。当活塞在气缸内从左端向右端运动时，由于气缸的左腔体积不断增大，气缸内气体的密度减小，而形成抽气过程，此时被抽容器中的气体经过吸气阀5进入泵体左腔。当活塞达到最右位置时，气缸左腔内就完全充满了气体。接着活塞从右端向左端运动，此时吸气阀5关闭。气缸内的气体随站活塞从右向左运动而逐渐被压缩，当气缸内气体的压力达到或稍大于一个大气压时，排气阀4被打开，将气体排到大气中，完成一个工作循环。当活塞再左向右运动时，又重复前一循环，如此反复下去，被抽容器内最终达到某一稳定的平衡压力112n真空泵的分类真空泵的分类n水环真空泵水环真空泵 水环真空泵的外壳呈圆形，其中的叶轮偏心安装。启动前，泵内注入一定量的水，当叶轮旋转时，由于离心力的作用，水被甩至壳壁形成水环。此水环具有密封作用，使叶片间的空隙形成许多大小不同的密封室。由于叶轮的旋转运动，密封室外由小变大形成真空，将气体从吸入口吸入；继而密封室由大变小，气体由压出口排出。造成最高真空度为83.4103Pa113v水环真空泵特点：水环真空泵特点：n结构简单、紧凑，易于制造和维修。结构简单、紧凑，易于制造和维修。n旋转部分没有机械摩擦，使用寿命长，操作可旋转部分没有机械摩擦，使用寿命长，操作可靠，适用于抽吸含有液体的气体，尤其是抽吸靠，适用于抽吸含有液体的气体，尤其是抽吸有腐蚀性或爆炸性气体时更为适宜。有腐蚀性或爆炸性气体时更为适宜。n效率较低，约为效率较低，约为30%50%。n为了维持泵内液封以及冷却泵体，运转时需不为了维持泵内液封以及冷却泵体，运转时需不断向泵内充水，所能产生的真空度受泵内水温断向泵内充水，所能产生的真空度受泵内水温的限制。的限制。114n真空泵的分类真空泵的分类n旋片真空泵旋片真空泵n泵在工作的过程中，旋片始终将泵腔分成吸气、排气两个部分，转子旋转一周，有两次吸气、排气过程。115n真空泵的分类真空泵的分类n喷射真空泵喷射真空泵116按工作流体的种类，可分为液体射流泵和按工作流体的种类，可分为液体射流泵和气体射流泵气体射流泵(喷射泵喷射泵)两种。两种。以水为工作流体的称水喷射泵，以蒸汽为以水为工作流体的称水喷射泵，以蒸汽为工作流体的称蒸汽喷射泵。常用做冷凝器和海水工作流体的称蒸汽喷射泵。常用做冷凝器和海水淡化装置等的真空泵及锅炉给水泵、扫舱泵、舱淡化装置等的真空泵及锅炉给水泵、扫舱泵、舱底水泵等。底水泵等。喷嘴、吸入室、混合室和扩压室喷嘴、吸入室、混合室和扩压室117118v特点特点n喷射泵内没有运动部件喷射泵内没有运动部件，因此结构简单，重量，因此结构简单，重量、尺寸较小，而且起动迅速，工作可靠，无需、尺寸较小，而且起动迅速，工作可靠，无需特殊保养特殊保养,安装维护方便安装维护方便.n密封性好密封性好,自吸能力强自吸能力强，能造成很高的吸入真，能造成很高的吸入真空度。空度。无需装设安全阀无需装设安全阀。n可抽吸含有杂质的液体，而且各种有压能源可抽吸含有杂质的液体，而且各种有压能源(如废水、废气等如废水、废气等)都可直接用来作为它的工作都可直接用来作为它的工作流体，从而提高了它的经济效果。被水浸没也流体，从而提高了它的经济效果。被水浸没也能工作。能工作。n效率较低，为效率较低，为10%25%119仿真实训：抽真空系统单元仿真仿真实训：抽真空系统单元仿真