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往复压缩机培训课件一、引言往复压缩机是一种常见的压缩机类型，广泛应用于石油、化工、制冷、动力等行业。
由于其结构复杂，操作要求高，因此对于操作人员的培训尤为重要。
本课件旨在为操作人员提供系统的往复压缩机培训，帮助其了解往复压缩机的工作原理、结构、操作和维护等方面，以确保设备的正常运行和生产安全。
二、往复压缩机的工作原理往复压缩机是一种容积式压缩机，通过往复运动的活塞在气缸内形成压缩室，将气体压缩至所需压力。
其工作原理主要包括进气、压缩和排气三个过程。
1.进气过程：活塞从气缸一端向外运动，使气缸内的压力降低，气体通过进气阀进入气缸内。
2.压缩过程：活塞向气缸内运动，使气体在气缸内被压缩，压力逐渐升高。
3.排气过程：当气体压力达到所需值时，排气阀打开，气体被排出气缸，活塞再次向外运动，开始下一个工作循环。
三、往复压缩机的结构1.气缸：用于形成压缩室，承受气体压力。
2.活塞：往复运动，压缩气体。
3.进气阀和排气阀：控制气体的进出。
4.曲轴连杆机构：将旋转运动转换为往复运动。
5.冷却系统：散热，保持设备正常运行温度。
6.润滑系统：润滑运动部件，减少磨损。
7.控制系统：控制设备的启动、停止和运行参数。
四、往复压缩机的操作1.开机操作：（1）检查设备周围是否有异常情况，确保设备安全。
（2）检查设备的电源、仪表、阀门等是否正常。
（3）打开冷却水阀门，确保冷却系统正常工作。
（4）启动设备，观察设备运行是否正常。
2.运行操作：（1）检查设备的压力、温度、振动等参数是否在正常范围内。
（2）观察设备的运行声音、润滑情况等，发现异常及时处理。
（3）定期检查设备的气缸、活塞、阀门等部件，保持设备清洁。
3.停机操作：（1）关闭设备的电源、水源等。
（2）将设备内的气体排出，避免气体泄漏。
（3）对设备进行清洁、保养，确保设备处于良好状态。
五、往复压缩机的维护与保养1.日常维护：（1）检查设备的运行参数，发现异常及时处理。
（2）检查设备的润滑情况，及时添加润滑油。
第二章往复式压缩机热力学基础1.教学目标1.掌握理想气体状态方程式和热力学过程方程式。
2.了解压缩机的工作循环。
3.理解压缩机的排气量及其影响因素。
4.掌握压缩机的功率和效率的计算。
5.了解压缩机的多级压缩过程。
2.教学重点和难点1.理想气体状态方程式和热力学过程方程式。
2.压缩机的工作循环。
3.压缩机的功率和效率的计算。
3.讲授方法多媒体教学正文2.1 理想气体状态方程式和热力过程方程式：2.1.1 理想气体的热力状态及其状态参数压缩机运转时，汽缸内气体的热力参数状态总是周期不断的变化，所以要研究压缩机的工作，首先就得解决如何定量描述气体的状态以及如何确定状态变化的过程。
实际上，这也是研究气体热力学必须首先解决的问题。
气体在各种不同热力状态下的特性，一般都是通过气体状态参数来说明。
2.1.1.1基本热力状态参数1.温度在热力学中采用绝对温标°K为单位。
绝对温标以纯水三相点的绝对温度273.16°K（计算时取273°K）作为基准，只有绝对温度才是气体的状态参数，与常用的摄氏百度温标℃应加以区别。
2.压力在热力学中规定绝对压力为状态参数，与一般的表压力应加区别。
3.比容比容是指每单位重量气体所占有的容积，以v表示。
比容的倒数称为重度，以γ表示。
2.1.1.2 导出状态参数1.内能气体的内能与温度及比容间存在一定的函数关系。
当忽略气体分子间的作用力和气体分子本身所占有的体积时，内能可认为是温度的单值函数。
内能一般用u表示。
2.焓为了便于计算，有时把一些经常同时出现的状态参数并在一起构成一个新的状态参数。
例如在流动系统中，常把内能u和压力p、比容v的乘积pv 相加组成一个新的状态参数i，称为“焓”。
即：i=u+Apv , kcal/kg式中u------内能，kcal/kg;p------压力，kgf/cm2v------比容，m3/kgA------功热当量，A=1/427kcal/kg f·m3.熵熵也是导出状态参数，根据热力学第二定律，对于可逆过程的熵变，与温度及过程进行时的热量交换有关，其关系式为：dq=Tds.kcal/kg式中q---单位重量气体与外界交换的热量，kcal/kg;T---交换热量时的瞬时绝对温度，°Ks-----单位质量气体的熵值，kcal/kg·°K2.1.2理想气体状态方程式所谓理想气体时不考虑气体分子之间的作用力和分子本身所占有的体积的气体，实际上自然界中并不存在真正的理想气体，不过当气体压力远低于临界压力，温度远高于临界温度的时候，都相当符合理想气体的假定。
•往复式压缩机概述•往复式压缩机的工作原理•往复式压缩机的操作与维护•往复式压缩机的故障诊断与处理•往复式压缩机的优化与改进目•往复式压缩机的发展趋势与展望录往复式压缩机的定义往复式压缩机的特点往复式压缩机具有压缩比高、排气压力大、可靠性高、运行稳定等特点。
往复式压缩机的压缩过程是间歇性的，每次压缩后都需要等待活塞回到原位再进行下一次压缩。
往复式压缩机的结构复杂，制造成本较高，维护难度较大。
往复式压缩机的应用场景在天然气长输管道中，往复式压缩机被广泛用于增压和调压过程，以满足不同用户的需求。
在化工行业中，往复式压缩机用于压缩空气、氮气、氧气等气体，以满足生产工艺的需求。
往复式压缩机广泛应用于石油、化工、电力、制药等行业，用于提高气体的压力和输送气体。
压缩机的结构与组成轴封是防止气体泄漏的关键部件，它确保活塞在运动过程中气体的密封性。
连杆将曲轴的旋转运动传递给活塞，使活塞在气缸中做往复运动。
曲轴是活塞运动的主要驱动部件，通过旋转运动转换为活塞的往复运动。
气缸是压缩机的主体，用来形成压缩腔室，同时为活塞的运活塞是压缩机的核心部件，通过在气缸中的往复运动来吸入和排出气体。
电机减速器皮带轮冷却系统压缩机的动力系统压缩机的控制系统控制器是压缩机的核心控制系统，它根据设定的压力和温度参数来控制压缩机的运行。
控制器压力传感器温度传感器安全阀压力传感器用于监测压缩机排气口的压力，将实时压力反馈给控制器。
温度传感器用于监测压缩机运行时的温度，将实时温度反馈给控制器。
安全阀是用于保护压缩机的重要部件，当排气压力超过设定值时，安全阀会开启以释放多余的压力。
压缩机的安装与调试基础准备管道连接电气连接调试步骤压缩机的日常操作030201压缩机的维护与保养压缩机常见故障及原因分析压缩机无法启动可能原因包括气阀漏气、活塞环磨损、压力开关损坏等。
压缩机压力不足压缩机温度过高压缩机振动过大01020403可能原因包括机器安装不稳、气阀漏气、活塞环磨损等。
.活塞式压缩机的基本知识及原理活塞式压缩机的分类：（1）按气缸中心线位置分类立式压缩机：气缸中心线与地面垂直。
卧式压缩机：气缸中心线与地面平行，气缸只布置在机身一侧。
对置式压缩机：气缸中心线与地面平行，气缸布置在机身两侧。
（如果相对列活塞相向运动又称对称平衡式）角度式压缩机：气缸中心线成一定角度，按气缸排列的所呈现的形状。
有分L型、V型、W型和S型。
（2）按气缸达到最终压力所需压级数分类单级压缩机：气体经过一次压缩到终压。
两级压缩机：气体经过二次压缩到终压。
多级压缩机：气缸经三次以上压缩到终压。
（3）按活塞在气缸内所实现气体循环分类单作用压缩机：气缸内仅一端进行压缩循环。
双作用压缩机：气缸内两端进行同一级次的压缩循环。
级差式压缩机：气缸内一端或两端进行两个或两个以上的不同级次的压缩循环。
（4）按压缩机具有的列数分类单列压缩机：气缸配置在机身的一中心线上。
双列压缩机：气缸配置在机身一侧或两侧的两条中心线上。
多列压缩机：气缸配置在机身一侧或两侧的两条以上中线上。
活塞式压缩机工作原理：当活塞式压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸内的工作容积则会发生周期性变化。
活塞式压缩机的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；活塞式压缩机的活塞反向运动时，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。
当活塞式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。
总之，活塞式压缩机的曲轴旋转一周，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。
活塞式压缩机的基本结构活塞式压缩机基本原理大致相同，具有十字头的活塞式压缩机，主要有机体、曲轴、连杆、十字头、气缸、活塞、填料、气阀等组成。
1、机身：主要由中体、曲轴箱、主轴瓦（主轴承）、轴承压盖及连接和密封件等组成。
往复式压缩机的基础知识1.什么是压缩机工作过程?往复式压缩机有气缸、活塞和气阀。
压缩气体的工作过程可分成膨胀、吸人、压缩和排出四个阶段。
图l-l所示是一种单吸式压缩机的气缸。
这种压缩机只在气缸的一端有吸人气阀和排出气阀，活塞每往复一次只及一次气和排一次气。
图1-1单级式压缩机气缸简图1一气缸;2一活塞;3一吸人气阀;4一排出气阀(1)膨胀:当活塞2向左边移动时，活塞右边的缸容积增大，压力下降，原先残留在气缸中的余气不断膨胀。
(2)吸人:当压力降到稍小于迸气管中的气体压力时，进口管中的气体便推开吸人气阀3迸人气缸，随着活塞逐渐向左移动，气体持续迸人缸内，直到活塞移至左边的末端(又称左死点)为止。
(3)压缩:当活塞调转方向向右边移动时，工件的容积逐渐缩小，这样便开始了压缩气体的过程。
由于吸人气阀有止逆作用，故缸内气体不能倒回进口管中，而出口管中的气体压力又高于气缸内部的气体压力，缸内的气体也元法从排出气阀4跑到缸外。
出口管中的气体因排出气阀有止逆作用，也不能流入缸内。
，因此缸内的气体质量保持一定，只因活塞继续向右移动，缩小了缸内的容气空间(容积)，使气体的压力不断升高。
(4)排出:随着活塞右移，压缩气体的压力升高到稍大于出口管的气体压力时，缸内气体便顶开排出气阀而进人出口管中，并不断排出，直到活塞移至右边的末端(又称右死点)为止。
然后，活塞又开始向左移动，重复上述动作。
活塞在缸内不断地来回运动，使气缸往复循环地吸人和排出气体。
活塞的每一次来回称为一个工作循环，活塞每来或回一次所经过的距离叫做冲程。
图1-2所示是一种双吸式压缩机的气缸。
这种气缸的两端，都具有吸人气阀和排出气阀。
其压缩过程与单吸式气缸相同，所不同的只是在同一时间内，元论活塞向哪一方向移动，都能在活塞的运动方向发生压缩作用，在活塞的后方进行吸气过程。
也就是说，无论活塞向左移或向右移都能同时吸人和排出气体。
2·什么是压缩气体的三种热过程?气体在压缩过程中的能量变化与气体状态(即温度、压力、体积等)有关。
第二章往复式压缩机热力学基础1.教学目标1.掌握理想气体状态方程式和热力学过程方程式。
2.了解压缩机的工作循环。
3.理解压缩机的排气量及其影响因素。
4.掌握压缩机的功率和效率的计算。
5.了解压缩机的多级压缩过程。
2.教学重点和难点1.理想气体状态方程式和热力学过程方程式。
2.压缩机的工作循环。
3.压缩机的功率和效率的计算。
3.讲授方法多媒体教学正文2.1 理想气体状态方程式和热力过程方程式：2.1.1 理想气体的热力状态及其状态参数压缩机运转时，汽缸内气体的热力参数状态总是周期不断的变化，所以要研究压缩机的工作，首先就得解决如何定量描述气体的状态以及如何确定状态变化的过程。
实际上，这也是研究气体热力学必须首先解决的问题。
气体在各种不同热力状态下的特性，一般都是通过气体状态参数来说明。
2.1.1.1基本热力状态参数1.温度在热力学中采用绝对温标°K为单位。
绝对温标以纯水三相点的绝对温度273.16°K（计算时取273°K）作为基准，只有绝对温度才是气体的状态参数，与常用的摄氏百度温标℃应加以区别。
2.压力在热力学中规定绝对压力为状态参数，与一般的表压力应加区别。
3.比容比容是指每单位重量气体所占有的容积，以v表示。
比容的倒数称为重度，以γ表示。
2.1.1.2 导出状态参数1.内能气体的内能与温度及比容间存在一定的函数关系。
当忽略气体分子间的作用力和气体分子本身所占有的体积时，内能可认为是温度的单值函数。
内能一般用u表示。
2.焓为了便于计算，有时把一些经常同时出现的状态参数并在一起构成一个新的状态参数。
例如在流动系统中，常把内能u和压力p、比容v的乘积pv 相加组成一个新的状态参数i，称为“焓”。
即：i=u+Apv , kcal/kg式中u------内能，kcal/kg;p------压力，kgf/cm2v------比容，m3/kgA------功热当量，A=1/427kcal/kg f·m3.熵熵也是导出状态参数，根据热力学第二定律，对于可逆过程的熵变，与温度及过程进行时的热量交换有关，其关系式为：dq=Tds.kcal/kg式中q---单位重量气体与外界交换的热量，kcal/kg;T---交换热量时的瞬时绝对温度，°Ks-----单位质量气体的熵值，kcal/kg·°K2.1.2理想气体状态方程式所谓理想气体时不考虑气体分子之间的作用力和分子本身所占有的体积的气体，实际上自然界中并不存在真正的理想气体，不过当气体压力远低于临界压力，温度远高于临界温度的时候，都相当符合理想气体的假定。
对于1kg气体而言，理想气体的压力、比容和温度之间的关系为：pv=RT (2-1) 式中p-----理想气体的绝对压力，kgf/m3;v-----理想气体的比容，m3/kg;T-----理想气体的绝对温度，°K；R----气体常数，kgf·m/kg·°K。
对于G(kg)气体，若其总体积为V(V=G·v),其关系式为：Pv=GRT (2-2) 式2-1及式2-2即为理想气体状态方程式。
2.1.3 理想混合气体压缩机中的气体往往是由若干不同的气体所组成的混合气体，若个组分气体均为理想气体，则其混合气体也可认为是理想气体。
这是凡是用于理想气体的褚定律对混合气体也适用。
根据道尔顿定律，在同一温度下，混合气体的总压力P 等于各组分气体的分压力P X 之和，即：p=p 1+p 2+p 3+…+p n若把理想气体状态方程式应用与理想混合气体，必须先求得理想混合气体常数R ，为此必须知道混合气体的组成。
表达混合气体组分的方法有两种，即重量成分法和体积成分法。
（略）2.1.4 基本热力过程热力计算是往复式压缩机设计中重要的一环，是其他设计计算的基础和前提。
热力计算包括一般常规热力学计算和复算性热力学计算两部分。
如果遇到工况有较大改变，进而使压缩机的级问压力、温度—— 以至压缩机的功率、排气量等发生很大变化时，就必须进行复算性热力学计算；对于用现成压缩机来压缩非原定气体或非原额定工况的情况，也应进行复算性热力学计算；同时在压缩机设计性热力学计算中由于气缸直径圆整也必须进行复算性热力学计算。
对于往复式压缩机的变工况复算的传统计算方法，计算方法误差较大，复算次数多，下面拟从各级吸气压力修正式及迭代步骤两个方面对传统的基本算法提出如下改进：1．各级吸气压力修正式的改进： 分析传统的计算式：hxVh V s p sx k p 11= (1)XK C X K CK C SX K P X K C K C sx k p sx k p 21)11(21+=+=+ (2)可知，这实际上是用C1K 和CXK 的算术平均值与CXK 的比值来修正各级吸气压力，亦即将C1K 和CXK 对以后迭代运算的影响予以平均看待，这显然不尽合理。
为加快复算的收敛速度，减少复算次数，现改用C 1K 和CXK 的加权平均值与CXK 的比值来修正各级吸气压力，即：XK C XKCK CSXK PSX K P )21(2111ωωωω++=+ (3) 若取ω2=1-ω1，则XK C XKC K CSXKP SX K P2111ωω+=+ (4)经过l0例变工况计算，发现根据各例第一次复算所得11C 与22C 的比值（11/21C C ）来确定权值叫ω1，在满足精度B>0．97～0．98的条件下进行计算时，具有最少的复算次数。
权值ω1与（11/21C C ）的关系可将其拟合为如下线性方程：ω1=0.01+0.72（11/21C C ） （5）2．迭代过程的改进在以往典型的变工况复算过程中：在修正了各级吸气压力Psx 后，再计算各级的压力比εX 及容积系数λVX 最后根据λLX计算各级常数C X ，从而完成一轮迭代。
这种迭代过程类似解线性方程组的简单迭代法。
现提出如下改进：在第K+1次复算中,当第二级吸气压力按式(3)修正后，不是接着由同一式子修正以后各级吸气压力，而是根据修正后的21S K P +计算ε11+K 、11V K +λ及C 11+K ，然后再由C 11+K 来修正11S K P +，XKCXKC K CSK P S K P 2111331ωω++=+ (6) 并计算ε21+K 、21V K +λ及C21+K …。
余下各级的吸气压力均由C11+K 予以修正，并重复以上计算步骤，直到算出C 11-+Z K ,CZK 1+ (z 为压缩机末级的级数)，从而完成一轮迭代。
当按式hXVSXSXTS POXS S TSX P VXX C εμελ∙∙∙∙∙∙=111(7)逐次进行复算使各级c 值趋近max1/min 1++=K CK CB =0．97～0．98时，就说明所取级间压力等参数是合理的，即可保持新工况的稳定。
这种迭代过程类似解线性方程组中的异步迭代法。
通过后面的实例计算可以证明，此迭代方法与前一种方法在一轮迭代中计算量相同，但却具有更快的收敛速度和更高的计算精度。
3．改进后的复算步骤综上所述，改进后的变工况复算步骤可归纳如下： (1)初步确定各级吸气压力),,3,2,1(/h1V 11z X hXV S P SX P=∙= (2)根据SXP 1计算各级XC VX X 1,1,1λε。
(3)由11/21C C 值按式(3)、 (4)确定权ω1,ω2。
(4) 令 K=l ， 计算22211221KCKC KC SK P SK P ωω+=+ ， 并根据P 21S K + 计算11,11,1+++K CV K X K λε 。
(5)计算XK C X KC K C SXK P21111ωω+++，并根据SXK P1+计算1111,11-+-+-+X K C X K X K 及λε(当 X=Z 时，则还应计算VZ K Z K 1,1++λε及C ZK 1+； (6)计算B=max1/min1++K CK C，当B=0．97 ～0．98时，结束计算。
否则，K=K+1返回到4，直到最后B>0．97～0．98为止。
式中，SXK P SX K P SX P11+、、是第1次、第K 次和第K+1次复算时任意级的吸气压力，单位为MPa ；XK CK C、1是第K 次复算时第一级和第x 级的常数；V hx 是第x 级(任意级，下同)的行程容积，单位为m 3/min ；λvx 是第X 级的容积系数；μox 是第X 级的抽气系数；P S1、P SX 是第1级和第X 级的名义吸气压力，单位为MPa ；T s1、T sx ,第1级和第X 级的名义吸气温度；εs1、εsx是第1级和第X 级名义吸气状态下的可压缩性系数(对理想气体或εs1=εsx=1)。
当按式hXVSXSXTS POXS S TSXPXCεμελ∙∙∙∙∙∙=111逐次进行复算，使各级C 值趋近B=min1/min1++K CK C=0．97～0．98时，说明所取级级间压力等参数是合理的，即可保持新工况的稳定。
复算程序实现：算出各级级间压力→压力比→容积系数→循环系数，直到计算循环系数小于0．97。
4. 动力计算部分压缩机动力计算的目的是：求取施加在各零部件上的作用力——气体力、最大往复惯性力和综合活塞力等，为以后强度验算及基础设计等提供计算数据。
压缩机曲柄连杆机构受力分析在对压缩机进行受力分析时，需要得到的作用于曲柄连杆机构上的力主要有以下几种：(1)活塞力 F p =F g +F j +F m 。
单位为N 。
(2)连杆力F h=F p ksinA (12K2sin2A)0.5。
单位为N。
(3)侧向力F c=F p(1一k2sin2A)0. 5。
单位为N。
(4)切向力T=F p[sinA+cosAksinA (1一k2sin2A)]。
单位为N。
(5)法向力z= F p [cosA —ksinA (1一k2sin2A)]。
单位为N。
另外，压缩机的总切向力等于同一曲轴位置上各缸切向力加上压缩机的切向摩擦力的总和，其计算公式为：(6)对于单缸压缩机TΣ=T+T mr。
单位为N。
(7)对于多缸压缩机TΣ=ΣT+T mr。
单位为N。
(8)最大往复惯性力I max=m p rA2(1+k)。
通过选择机器型式、气缸型式及输入各气缸的参数，计算出各列活塞力以及切向力、法向力等。
2.2. 压缩机的工作循环压缩机的工作状况往往通过它的工作循环来判断。
所谓工作循环是指活塞在气缸内往复一次（相当于主轴转一圈，压缩机工作一循环），气体经一系列状态变化又恢复到原始状态，其间所经历全部历经的综合。
2.2.1理论压缩循环为了由浅入深的说明问题，我们先对实际情况作如下的简化和假设：1.活塞从左止点开始运动时，缸内容积从零开始变化。
