1、活塞式空压机压缩空气在船上的用途1.启动主柴油机、发电柴油机。2.为气动pneumatic机械(压力水柜、汽笛)和 工具供气。3.为气动主机遥控系统供气。4.吹洗purge零件(滤器、阀件)。原动机Primary Mover电动机Electric Motor柴油机Diesel Engine台数231压力中压低压应急空压机辅(应急)空气瓶发电 柴油机发 电机电 站电 动机主空 压机主空气瓶主柴 油机压缩空气在船上系统原理图13.1 活塞式空压机的工作原理一、单级活塞式空压机理论工作循环1.气缸无余隙容积2.吸排气无压力损失和脉动3.吸气过程气体与缸壁无热交换4.无气体漏泄5.气体是理想气体5 点
2、 假 设：1.p-V图循环线包围的面积代表耗功。2.气缸冷却越好，越接近等温过程，耗功越小。结论：二、实际工作循环1.影响实际工作循环的因素余隙气体膨胀3-4 V容积系数容积系数pppcVVVVVVc/Vp越大pd/ps越大c越小连杆轴承磨损气缸垫片加厚v减小压铅法检查余隙活塞-缸盖、气阀通道造成余隙容积Vc二、实际工作循环1.影响实际工作循环的因素进气阻力排气阻力排出压力pd压力系数压力系数 VVVVVp吸入压力ps二、实际工作循环1.影响实际工作循环的因素温度，比容，体积 温度系数温度系数t吸气预热P Pd d/p/ps s,t t：吸气终了气缸内温度吸气温度T:SStTTT二、实际工作循
3、环1.影响实际工作循环的因素气阀、活塞环气密系数气密系数l漏泄压缩过程和余隙气体膨胀过程按k=const的多变过程计算二、实际工作循环2.排气量和输气系数理论排气量：即活塞行程容积，也就是单位时间内活塞所扫过的容积。单作用Single effect压缩机smSnzDVt/240/32ltpvttVVQ实际排气量输气系数：tVQ/sdpp 余隙容积损失 漏泄 气缸温度 预热损失 补充：注意几个概念区别单位时间内排送的相当于第1级吸气状态的空气体积。(m3/s，m3/min，m3/h)公称排气量:额定压力时的排气量。空压机的排气量:理论排气量：即活塞行程容积，也就是单位时间内活塞所扫过的容积。lt
4、pvttVVQ实际排气量二、实际工作循环3.功率和效率指示功率Pi：用于压缩气体的功率。用示功器Indicator测量p-V图计算。理论功率：按理论循环计算的功率。等温理论功率PT：按等温理论循环计算的功率。绝热理论功率PS：按绝热理论循环计算的功率。等温指示效率iT：iT=PT/Pi绝热指示效率iS：iS=PS/Pi轴功率P：曲轴得到的功率。机械效率m：m=Pi/P等温总效率T：T=PT/P=iT m 绝热总效率S：S=PS/P=is m 水冷iT iS 风冷三、多级压缩和级间冷却排压高(压力比大)时采用，设多级压缩和级间冷却第一级工作循环第一级工作循环 o-a-b-n-o第二级工作循环第二
5、级工作循环 c-e-f-m-c整个工作循环整个工作循环 o-a-b-c-e-f-m-n-o三、多级压缩和级间冷却原因：4.减轻活塞上作用力 （减少压力比）1.降低排气温度(160C)2.提高输气系数3.节省压缩功2.各级压缩比的确定 理论分析：各级耗功相等时，压缩机总耗功最小。理论分析：各级耗功相等时，压缩机总耗功最小。即各级压力比应相等。即各级压力比应相等。最佳压力比最佳压力比：各级压力比相等时总耗功最省。各级压力比相等时总耗功最省。zppppppppdzd12312 压力比分配原则：压力比分配原则：主要依据省功原则。主要依据省功原则。三、多极压缩和中间冷却三、多极压缩和中间冷却中间压力的选
6、择（中间压力的选择（2级）级）：12pppz实际上后一级的压缩比选得小一些实际上后一级的压缩比选得小一些原因：原因：后级冷却比前级效果差，采用同样压比耗功会更大；后级余隙容积相对大，采用同样压比容积损失会更大。13.2 活塞式空压机的结构和自动控制一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构活塞式压缩机的结构CZ60/30型船用二级压缩空压机排气量：60m3/h转速：750r/min一级额定排压：0.64MPa二级额定排压：3.0MPa余隙高度：0.5-1.0mm低压级安全阀开启压力：0.7MPa（15p1额）高压级安全阀开启压力：3.3MPa（10Pd额）一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构
7、活塞式压缩机的结构要求：关闭严密阻力小启闭及时撞击小余隙小1、气阀Valve一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构活塞式压缩机的结构环状阀1、气阀Valve一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构活塞式压缩机的结构网状阀1、气阀Valve一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构活塞式压缩机的结构碟状阀1、气阀Valve对气阀的要求（和往复泵比较）：空压机气阀要求：严、静、快、小?往复泵泵阀要求：严、静、快、小密安 无声速及时阻力只要求撞击速度小以延长寿命关于气阀的启闭频率：频率转速?=，不受排气量、排压影响随电源频率改变而改变关于气阀的升程：升程增加，阀系气流速度小，阻力小；但撞击大，易变形
8、，寿命短。所以升程设计时已定（2-4mm），不要改变。转速高和压力大的升程小。通常低压级气阀升程要大于高压级一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构活塞式压缩机的结构一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构活塞式压缩机的结构2、安全阀开启压力：低压侧：15p1额高压侧：10pd额开启时空气泄放量等于或稍大于压缩机的排气量：一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构活塞式压缩机的结构3、润滑飞溅润滑压力润滑油杯滴油润滑气缸上部,46滴/分钟。一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构活塞式压缩机的结构4、冷却水冷风冷级间冷却(第1级)气缸冷却后冷却滑油冷却降低排气温度，减少功耗。减少功耗，降低排气和
9、滑油温度。过低会引起液击。降低排气比容,增加气瓶储量,分离油水。保持滑油性能，冷却摩擦面。级间冷却气缸冷却滑油冷却一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构活塞式压缩机的结构4、冷却5、气液分离器惯性式(气液分子质量不同)过滤式(气液分子大小不同)吸附式(液体的粘性)止回球阀Non-return Ball Valve泄放阀Drain Valve一、一、CZ60/30活塞式压缩机的结构活塞式压缩机的结构二、活塞式压缩机的自动控制二、活塞式压缩机的自动控制二、活塞式压缩机的自动控制二、活塞式压缩机的自动控制2.42.52.93.01#2#压力上升时运转状态自动起停继电器启动(MPa)停车(MPa)1
10、#（主）PS12.53.02#（备用）PS22.42.9压力继电器二、活塞式压缩机的自动控制二、活塞式压缩机的自动控制自动卸载和泄放定时器Timer控制卸载机构电器阀开启，与泄放阀一起延时到正常转速后关闭。二、活塞式压缩机的自动控制二、活塞式压缩机的自动控制冷却水自动控制冷却水管路上设电磁阀或气动薄膜阀。二、活塞式压缩机的自动控制二、活塞式压缩机的自动控制自动保护高压缸排气管路设温度继电器油压继电器(或油位继电器）停车注意判断：滑油温度高，可表现为压力低，出现“低压报警”二、活塞式压缩机的自动控制二、活塞式压缩机的自动控制滑油自动供给滴油润滑设供油电磁阀，该阀与压缩机同步工作。13.3 活塞式
11、空压机的管理1.起动和停车手动(1)曲轴箱油位(2)供冷却水(3)开管路截止阀(4)开卸载机构5)按启动按钮(6)关卸载机构，关泄放阀(由低压至高压)(1)开卸载机构(2)开泄放阀(由高压至低压)(3)按停车按钮起动停车(4)关管路截止阀，停冷却水一、管理要点2.运行中检查 滑油：水冷70 C，风冷80 C，油 位太高或太低都不利。冷却：水温 20 C，温差1015 C，断水应停车、自然冷却，避免“炸缸”。气压、气温：各级排气温度160 C，进气瓶温度水冷时(进水温度+30 C)，风冷时(环境温度+40 C)定时(2h)放残(水、油)检查漏泄、噪音3.检修保养气阀漏泄现象阀温度升高，阀盖烫手级
12、间气压偏高(后级气阀漏)级间气压偏低(前级气阀漏)排气量降低气阀检修气阀煤油试漏，20滴/min吸排气阀弹簧3次压紧自由高度残余变形0.5%气阀 润滑油 防止着火与爆炸 冷却系统清洗 运动部件间隙3.检修保养 气阀 润滑油 冷却系统清洗对润滑油的要求良好的抗氧化积碳能力良好的抗乳化性适当高的闪点(200240C，高于压缩终点气温2040 C)防止着火与爆炸 运动部件间隙3.检修保养 气阀 润滑油 冷却系统清洗碱洗法(1%Na2CO3)酸洗法 防止着火与爆炸 运动部件间隙 运动部件间隙3.检修保养 气阀 润滑油 冷却系统清洗活塞环间隙主轴承间隙连杆轴承间隙 防止着火与爆炸活塞缸壁间隙气缸余隙 防
13、止着火与爆炸 运动部件间隙3.检修保养 气阀 润滑油 冷却系统清洗油在高温下分解的积碳沉淀物自燃(不一定达到闪点，有时180200C会发生)。合理选用滑油工作温度150 C或低于滑油闪点28C，避免空转过长。减少积油积碳，定期放残原因预防措施防止空气中油分达到爆炸极限 气缸、活塞环磨损过大 气阀弹簧损坏、太弱、漏装二、故障分析1.排气量降低 阀片损坏 阀座与阀片接触不良 缸盖和缸体接触不良 滤器堵塞或气阀通道积碳过多 吸气阀弹簧太强 余隙容积太大 气缸冷却不良 吸气温度太高漏容堵 前1级排气量减小 级间气体外漏二、故障分析2.级间压力高于或低于正常值 后1级排气量减小 级间冷却不良 高压缸排气
14、经活塞环漏入低压缸过高过低二、故障分析2.级间压力高于或低于正常值问题：空压机低压级安全阀开启(级间压力高)可能是什么原因？A.高压级吸气阀漏泄B.高压级排气阀漏泄C.低压级排气阀漏泄D.级差式活塞上部活塞环漏泄E.吸气温度高F.通气瓶的排气压力过高 排气压力过高二、故障分析3.排气温度过高 气阀漏泄 气缸或级间冷却不良 吸气温度过高二、故障分析3.排气温度过高问题：空压机排气温度过高可能是什么原因？A.低压级吸气阀漏泄B.高压级吸气阀漏泄C.低压级排气阀漏泄E.排气阀漏泄F.冷却不良G.余隙容积因轴承磨损变大H.吸气温度高D.高压级排气阀漏泄余隙内气体少，膨胀时温度降低气体漏至外界 曲柄连杆机构与气缸中心线不一致二、故障分析4.不正常的敲击声 机械敲击：轴承间隙太大，余隙容积太小，螺栓松动，零件掉入气缸 油击：气缸滑油量太多 水击：气缸凝水或缸套冷却水漏入气缸
