第二单元动设备课题三压缩机分课题一概述 压缩机的种类很多，按其原理可以分成两大类（与泵相类似）：一类是容积式压缩
机，另一类是速度式压缩机。容积式压缩机是依靠汽缸工作容积的减小，使气体的密度增加，从而提高气体的压力，最具有代表性的容积式压缩机是
往复式压缩机。速度式压缩机习惯上又称为透平压缩机，其工作原理是靠气体在高速旋转的叶轮作用下，得到巨大的动能，随后在扩压器中急剧降速
，使气体的动能转换为所需要的压力能，最具有代表性的速度式压缩机是离心式压缩机。分课题二往复式压缩机一、往复活塞式压缩机
结构及工作原理二、往复活塞式压缩机的性能参数（一）进气量（二）排气量（三）排气温度三、多级压缩过程四、往复活塞式压缩机
排气量的调节（一）旁路调节（二）进气管节流调节（三）顶开进气阀调节（四）补充余隙调节（五）压缩机转速调节五、往复活塞式
压缩机的分类及选用（一）往复活塞式压缩机的分类及型式（二）结构特点（1）立式压缩机（2）卧式压缩机（3）角度式压缩机（
三）压缩机的选用选用压缩机时，首先应根据输送气体的性质确定压缩机的种类。各种气体具有各自特殊性质，对压缩机便有不同的要求。其
次根据生产任务及厂房的具体条件选定压缩机结构的型式，如立式、卧式还是角度式。最后根据生产时所要求的排气量和排气压强，在相应的压缩机
样本或产品目录中选择合适的型号。六、往复压缩机的主要零部件（一）气缸组件（二）活塞组件（三）气阀组件（阀座、阀片、弹簧）
（1）阀座（2）启闭元件（3）弹簧（4）升程限制器（四）密封组件（五）曲柄－连杆机构（六）飞轮及盘车机构压
缩机应在无负荷的情况下盘车，此时盘车机构产生的最大扭矩值是按压缩机及电动机的摩擦力来确定的，一般只为有负荷下压缩机平均反力矩的8～
12%。转动后，摩擦表面跑合过程中反作用力矩则急剧下降。（七）辅机系统（1）润滑系统润滑方式可分为飞溅润滑和压力润滑。（
2）冷却系统气缸的冷却方式分为风冷式和水冷式。（3）管路系统包括进气管和排气管之间的设备、管道、管件及安全装置、气量调节
装置、放空管路。管路系统应连接可靠，阻力较小，震动较小，便于拆装和维护。七、往复压缩机的操作（一）开车操作（1）开动循环油
系统（2）开动气缸润滑系统（3）开动通风机系统（4）开动冷却水系统（5）开动盘车系统（6）开动电动机（二）停车操作
机组运行中根据生产需要进行正常停车，其主要步骤是：（1）切断与工艺系统的联系，打循环；:（2）按电气规程停电动机；（3）按规
程停通风机系统；（4）当主轴完全停止运转5分钟后，停油润滑系统；（5）关闭冷却水进口阀门。（二）停车操作机组运行中如发生下
述情况则应立即紧急停车：（1）循环润滑油系统压力降低，自动联锁装置不起作用；（2）油循环系统发生故障，润滑油中断；（3）气缸
或填料函润滑油系统发生故障，润滑油供应中断；（4）冷却水供应中断；（5）填料过热烧坏；（6）轴承温度过高，并且继续上升；（
7）机械传动部件或气缸内部出现剧烈敲击、碰撞声响；（8）机组管道、附属没备摩擦严重，振动过大；（9）电动机冒火花，线圈转子有擦
边响声，线圈温度过高；（10）压缩机组内发生可能形成事故的任何损坏。（三）活塞式压缩机的日常维护（1）严格遵守各项规程（
2）加强日常维护?（3）监视运行工况（4）尽量避免带负荷紧急停机分课题三离心式压缩机一、离心式压缩机的结构与工作原理
二、离心式压缩机的主要部件离心式压缩机的主要部件有：（一）转动元件（1）叶轮（2）主轴主轴是离心压缩机的主要零部件之
一，起支持旋转零件及传递扭矩作用。根据其结构形式有阶梯轴、光轴和节鞭轴等三种。光轴安装叶轮部分的轴颈是相等的，无轴肩。转子组装时需
要有轴向定位用工艺卡环，叶轮由轴套和键定位。有形状简单，加工方便等特点。（3）平衡盘叶轮的两侧都受到不同气体力的作用，有不平衡
的轴向力。另外，气流从轴向流入叶轮后立即转为径向进入叶轮的叶片间流道，对叶轮有轴向冲力。这两种轴向力将推动转子作轴向移动。轴向力对
于压缩机的正常运行是有害的，容易引起止推轴承损坏，使转子向一端窜动，导致动件偏移与固定元件之间失去正确的相对位置，情况严重时，转子
可能与固定部件碰撞造成事故。（4）推力盘（5）联轴器由于离心压缩机具有高速回转、大功率以及运转时难免有一定振动的特点，所用
的联轴器既要能够传递大扭矩，又要允许径向及轴向有少许位移，联轴器分齿型联轴器和膜片联轴器，目前常用的都是膜片式联轴器，该联轴器不需
要润滑剂，制造容易。（二）固定元件（1）机壳（2）扩压器（3）弯道（4）回流器（5）蜗壳（三）密封离心压缩机中密
封种类很多，常用的有以下几种：（1）迷宫密封（2）油膜密封（浮环密封）浮环密封的原理是靠高压密封在浮环与轴套间形成的膜产生
节流降压，阻止高压侧气体流向低压侧，浮环密封既能在环与轴的间隙中形成油膜，环本身又能自由径向浮动。（3）机械密封机械密封装置有
时用于小型压缩机轴封上，压缩机用的机械密封与一般泵用的机械密封的不同，主要差别是其转速高、线速度大、PV值高、摩擦热大和动平衡要求
高等。因此，在结构上，一般将弹簧及其加荷装置设计成静止式，而且转动零件的几何形状力求对称，传动方式不用销子、链等，以减少不平衡质量
所引起的离心力的影响，同时从摩擦件和端面比压来看，尽可能采取双端面部分平衡型，其端面宽度要小，摩擦副材料的摩擦系数低，同时还应加强
冷却和润滑，以便迅速导出密封面的摩擦热。（4）干气密封（四）轴承（1）径向轴承径向轴承主要有轴承座、轴承盖、上下两半轴瓦等
组成。（2）推力轴承推力轴承与径向轴承一样，也是分上下两半，中分面有定位销，并用螺栓连接，球面壳体与球面座间用定位套筒，防止相
对转动，由于是球面支承或可根据轴挠曲程度而自动调节，推力轴承与推力盘一起作用，安装在轴上的推力盘随着轴转动，把轴传来的推力压在若干
块静止的推力块上，在推力块工作面上也浇铸一层巴氏合金，推力块厚度误差小于0.01～0.02mm。（五）附属系统包括输气管网系
统、改变压缩机转速、有时需调节压缩机性能的增、减速设备、起润滑、冷却、密封等作用的油路系统、保证系统带走所有的热量，以使压缩机正常
工作的水路系统、为机器安全运行、调节控制和故障诊断提供基本信息的检测系统、用于压缩机的启动、停车、原动机的变转速、压缩机工况点保持
稳定或变工况调节，使压缩机尽量处于最佳工作状态的控制系统。三、离心压缩机的特点及分类（一）离心压缩机的特点（二）离心压缩机
的分类（1）按轴的型式分：单轴多级式和双轴四级式。（2）按气缸的型式分：水平剖分式和垂直剖分式。（3）按级间冷却形式分类：
级外冷却和机内冷却。（4）按压缩介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机等。四、离心式压缩机级中的能量损失分析气体在叶
轮和压缩机的机壳中流动时，存在着能量损失，即流动损失、波阻损失、轮阻损失、泄漏损失。这些损失必然引起压缩机无用功的增加和效率的下降
。（一）流动损失（1）沿程摩擦损失（2）边界层分离损失（3）二次流损失（4）尾迹损失（5）冲击损失（二）
波阻损失当流道中某一点的气流速度与当地的音速的比值（马赫数）大于1时，即为超音速流动。超音速气流遇到固体或通流截面突然缩小，就会
产生激波。气体通过激波是一个熵增过程，有能量损失。可通过控制气体的马赫数减少能量损失。（三）轮阻损失轮阻损失指压缩机的叶轮在气
体中高速旋转，叶轮轮盘和轮盖两侧与周围流体发生摩擦引起能量损失，消耗功。叶轮的不工作面与机壳之间的空间，是充满气体的，叶轮旋转时，
由于气体有粘性，也会产生摩擦损失。又由于旋转的叶轮产生离心力，靠轮的一边气体向上流，靠壳的一边气体向下流，形成涡流，引起损失。可通
过提高叶轮表面光洁度减少能量损失。（四）泄漏损失由于压缩机叶轮出口处的气体压力较叶轮进口处气体的压力高，叶轮出口的气体会有一部
分从密封间隙中泄漏出来流回叶轮进口。在转轴与固定元件之间尽管采用了密封，但由于气体的压差也会有一部分高压气体从高压级泄漏到低压级，
或流出机外。这种内部或外部泄漏所造成的能量损耗称为漏气损失。气体的内泄漏、外泄漏都要消耗功。因此要提高密封效果。五、离心式压缩机
的工作特性（一）离心压缩机的性能曲线（二）离心压缩机的喘振现象（1）喘振的迹象（2）喘振发生的条件①在流量减小时，流量
降到该转速下的喘振流量时发生。②管网系统内气体的压力大于一定转速下对应的最高压力时，发生喘振。③机械部件损坏脱落时可能发生
喘振。④操作中，升速升压过快，降速之前未能首先降压可能导致喘振。⑤工况改变，运行点落入喘振区工况变化，如改变转速、流量、压
力之前，未查看特性曲线，使压缩机运行点落入喘振区。⑥正常运行时，防喘系统未投自动，当外界因素变化时，如蒸汽压力下降或汽量波动；汽
轮机转速下降而防喘系统来不及手动调节；或来气中断等；由于未用自动防喘装置可能造成喘振。⑦介质状态变化。（3）在运行中造成喘振
的原因系统压力超高，造成这种情况的原因有压缩机的紧急停机，气体未进行放空或回流；出口管路上单向逆止阀门动作不灵或关闭不严；或者单
向阀门距离压缩机出口太远，阀门前气体容量很大，系统突然减量，压缩机来不及调节，防喘系统未投自动等。吸入流量不足，由于外界原因使吸
入量减少到喘振流量以下而转速未变，使压缩机进入喘振区引起喘振，压缩机入口过滤器阻塞，阻力太大，而压缩机转速未能调节；滤芯过脏，或冬
天结冰时都可能发生这种情况。（4）防止与消除喘振的方法造成喘振的内因是级的流量太小，外因是级后有高压气体。（三）管路特性曲
线及工作点六、离心压缩机的运转（一）离心压缩机的串联与并联（二）离心压缩机的性能调节（1）出口节流调节（2）进口节流
调节（3）转动进口导叶调节（4）改变转速调节当压缩机转速改变时，其性能曲线也有相应的改变，所以可用这个方法来改变工况点，以
满足生产上的调节要求。离心压缩机的能量头近似正比于n2，所以，用转速调节方法，可以得到相当大的调节范围。变转速调节并不引起其他附加
损失，只是调节后的新工况点不一定是最高效率点，导致效率有些降低而已，所以从节能角度考虑，这是一种经济的调节方法，改变转速调节法不需
要改变压缩机本身的结构，只是要考虑到增加转速后转子的强度、临界转速以及轴承的寿命等问题。但是这种方法要求驱动机必须是可调速的。七
、离心压缩机的操作（一）离心式压缩机启动前的准备（1）对运行人员来说，首先要了解离心式压缩机的结构、性能和操作指标。（2）检
查管道系统内是否有异物和残存液体，并用气体吹扫干净。初次开车前对管道系统进行吹扫时，应在缸体吸入管内设置锥形滤网，经吹扫运行一段时
间后再拆除，以防异物进入缸内，导致严重的事故。（3）检查管道架设是否处于正常支撑状态，膨胀节的锁扣是否已打开。应使压缩机缸体受到
的应力最小，不允许管道的热膨胀、振动和重量影响到缸体。（4）检查润滑油和密封系统。油系统在机组启动前应确认油清洗合格，油箱的油量
适中且经质量化验合格，油冷却器的冷却水畅通，蓄压器按规定压力充氮，以及主油泵及辅助油泵是否正常输油和密封油是否保持液封等。（5）
检查电气线路和仪表系统是否完好。各种仪表、调节阀门应经校验合格，动作灵活准确，自控保安系统应动作灵敏可靠。（6）检查压缩机本身。
大型机组均设有电机驱动的盘车装置，小型机组配置盘车缸，启动前应通过盘车，检查转子是否顺利转动，有无异常现象；检查管道和缸体内积液是
否排尽，中间冷却器的冷却水是否畅通。（7）拆除所有在正常运行中不应有的盲板。（8）消防器材齐备，符合质量要求；不安全的因素或隐
患已消除。（二）离心式压缩机的启动（1）与其他动力机械相仿，主机未开辅机先行，在接通各种外界能源后，首先启动润滑油泵和油封的
油泵，使其投入正常运行。（2）检查油温和油压，使其调整到规定值。（3）启动可燃性气体压缩机时，在油系统投入正常运行后，应首先应
用惰性气体置换压缩机系统中的空气，使含氮量小于0.5%后方可启动。然后再用工艺气置换氮气到符合要求，并将工艺气加压到规定的入口压力
。（4）启动前将气体的吸入阀门按要求调整到一定开度，对于不同的机组要求不一样。（5）启动前全部仪表、联锁系统投入使用，中间冷却
器通水。（6）用气轮机驱动压缩机时，要对气轮机进行暖管、暖机。暖管结束后逐渐打开主气阀在500~1000r/min下暖机，稳定运
行半个小时，全面检查机组\（7）然后全部打开最小流量旁路阀，按预先制定的机组负荷试运，升速曲线进行升速。（三）离心式压缩机的运
行和维护（1）建立一套完好的操作记录。（2）操作者最好将本装置与其他类似装置中所列举的正常操作压力、温度等控制值列成表格。
（3）运行中的监视。（4）大容量压缩机设有许多保护装置和调节系统，其重要性与压缩机相当，因此在压缩机的启动或运转中，都要监视
保护系统和调节系统是否正常。（5）在压缩机运行中，随着出口压力的升高，气轮机的转速可能有所下降，此时要进行调整，必须使机组在额定
转速下运行。(四)压缩机的停机（1）正常停机在任何情况下，除非得到准许，压缩机不可以停机。停机时应遵照下列操作顺序:①
接到生产车间或调速的停车通知后，关闭送气阀，同时打开出口防喘振回流阀或放空阀，使压缩机与工艺系统切断，全部自行循环。②关闭进口阀
，启动辅助油泵，在达到喘振流量前切断气轮机或电机的电源。③通过调速器使气轮机降速。④用主气阀手动降速到500r/min左右运行
半小时。⑤利用危急保安系器或手动停车开关停机。⑥在停机后要使油系统继续运行一段时间，一般每隔15min盘车一次。当润滑油回油温
度降到40℃左右时再停止辅助油泵，关闭油冷却器中的冷却水以保护转子、轴承和密封系统。⑦关闭压缩机中间冷却器的冷却水。⑧如果有霜冻危害的话，在装置已停机和冷却水供给已断流之后，务必将油冷却器放泄阀打开，将残余的水分排除。（2）非正常停机（跳闸停机）由于蒸气、电源、油泵等故障，压缩机紧急停机时必须遵守下列程序：①压缩机停止时，如果可能，测量并记录滑行时间；②检查止回阀，止回阀自动关闭；③手动关闭进口和出口阀（如果没自动关闭）；④取得车间同意，在必要时减小压缩机壳体内的压力；⑤确定紧急停机的原因。如果停机是由于过大的轴向位移，务必一定检查止推轴承，即使当压缩机静止时所取得的读数表明其轴位是正常的。当停机是由于其它原因，也应在排除故障后方可重新启动压缩机。（五）运行期间的故障分析及排除（4）干气密封三、多级压缩过程 |
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