一文读懂往复式压缩机的工作原理

往复式压缩机属于容积式压缩机。

1、工作原理

当曲轴旋转时，通过连杆的传动，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。活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞再次反向运动时，上述过程反复出现。总之，曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。

压缩机的理想工作过程是：①压缩机没有余隙容积；②吸、排气过程没有阻力损失；③吸、排气过程中与外界没有热量交换；④没有泄漏。

实际中由于压缩机存在余隙容积，因此工作过程多了一个膨胀过程，其工作过程可归纳为吸气、压缩、排气和膨胀四个过程。

2、往复式压缩机的主要特点

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，与其他类型压缩机相比，具有以下优点：

1）使用压力范围广，无论流量大小，均能达到所需压力；最高压力可达320MPa（工业应用），甚至700MPa（实验室中）。单机能力可为在500m3/min以下的任意流量。

2）热效率高，单位耗电量少；一般大、中型机组绝热效率可达0.7～0.85。

3）适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和流量要求。

4）气体的密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。

5）对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较易，造价也较低廉。

6）技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。

7）驱动机比较简单，大都采用电动机，一般不调速。

8）装置系统比较简单。

其缺点主要有：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，检修周期较短。2）转速不高，机器体积大而重，单机排气量一般小于500m3/min。3）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。4）转动时震动较大，用油润滑的压缩机，气体中带油需要脱除。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）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。

3、往复式压缩机的主要故障

1）排气温度不正常。 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。影响到吸气温度高的因素如：中间冷却效率低，或者中冷器内水垢多影响到换热，则后面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。

2）过热故障。 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。过热带来的后果一个是加快摩擦附件的磨损，二是过热量的热不断积聚直致烧毁摩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；润滑油黏度过小，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，两轴有了倾斜等。

3）断裂事故。 断裂事故发生的部位主要有：曲轴断裂，其断裂大多在轴颈与曲臂的圆角过渡处；连杆断裂，连杆螺钉断裂；气缸、缸盖破裂，主要对于水冷式机器，在冬天运转停车后，若忘掉将气缸、缸盖内的冷却水放尽，冷却水会结冰而撑破气缸以及缸盖。

4）活塞杆断裂。 主要断裂的部位是与十字头连接的螺纹处以及紧固活塞的螺纹处，这两处是活塞杆的薄弱环节，如果设计上疏忽、制造上马虎以及运转原因，断裂较常发生。若设计、加工、材质上都没有问题，则在安装时其预紧力不得过大，否则使最大作用力达到屈服极限时活塞杆会断裂。在长期运转后，由于气缸过度磨损，对于卧式其中的活塞会下沉，从而使连接螺纹处产生附加载荷，再运转下去，就可能使活塞杆断裂，这一点在检修时需特别注意。此外，由于其他部位的损坏，使活塞杆受到强烈冲击时，也有可能使活塞杆断裂。

5）燃烧和爆炸事故。 有油润滑压缩机中往往产生积碳问题，积碳不仅会使活塞卡在槽内，气阀工作不正常以及使气流信道面积减小增加阻力，而且在一定的条件下积碳会燃烧，导致压缩机发生爆炸事故。因此，气缸中的润滑油不能供给太多，不能让没有经过良好过滤、还有大量尘埃的气体吸入气缸，否则形成的积碳与含有多量挥发物的气体接触将导致爆炸。为了防止燃烧、爆炸的发生，一定要定期检修、清洗储气罐和管道的油垢。

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