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往复式压缩机活塞杆载荷分析及其应用

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往复式压缩机简介

往复式压缩机简介

活塞力 往复式压缩机运行中，活塞受到的力有：气 体力、惯性力、摩擦力等。由于活塞在止点 处所受到的气体力最大，因此将此时的的气 体力称为活塞力。并按公称活塞力的大小来 制定往复式压缩机的系列。 功率 往复式压缩机的绝热功率为各级绝热功率的 总和，然后确定轴功率，选择驱动机的功率。

三 操作维护
(5).连杆

连杆是连接曲轴和十字头的部件，包括连杆 体、大头和小头三部分。连杆大头与曲拐销 配合，连杆小头与十字头销相配合，连杆螺 栓是连杆组件中最重要的零件。它承受活塞 力的作用和数倍于此预紧力作用。
(6).十字头 十字头由十字头体、滑板、十字头销等组成。 (7).活塞杆 活塞杆的作用是连接活塞和十字头，传递作 用于活塞上的力并带动活塞运动。与活塞的 连接方式通常有螺纹连接、凸肩和卡箍连接、 锥面连接，活塞杆和十字头连接方式有螺纹、 法兰连接等。由于活塞杆承受交变载荷，应 尽可能减少应力集中影响，连接螺纹采用细 牙螺纹。
结构：V—V型
2、 工作原理

压缩机工作时，电动机通过联轴器带动曲轴旋 转，再通过曲柄连杆机构将曲轴的旋转运动变成十 字头的往复运动。十字头带动活塞杆，使活塞在汽 缸内作往复运动。曲轴旋转一周，活塞在汽缸内往 复一次，压缩机完成一次工作循环。一个工作循环 有膨胀、吸气、压缩、排气四个过程。电机带动曲 轴不断旋转，工作循环不断重复，从而不断吸人并 压缩排出气体。
3、压缩机的受力

如果活塞一个面作为工作面完成工作循环而 轴侧通大气的称为单作用汽缸。如果活塞两 面均为工作面，汽缸盖侧与轴侧均为工作容 积，这样的汽缸称为双作用汽缸。活塞式压 缩机属于容积式压缩机，其作用原理可归纳 为：由于活塞在缸内的往复运动与气阀的开 闭相配合，使汽缸工作容积作周期性变化， 依次实现气体的膨胀一吸气一压缩一排气四 个过程，从而将低压气体升压后源源不断输 出。

往复式压缩机的系统分析

往复式压缩机的系统分析

往复式压缩机的系统分析1 往复式压缩机监测系统要求往复式压缩机能达到较高的工作压力，在石化、冶金行业中广泛使用，由于往复式压缩机结构复杂，运行过程中激励源众多，在生产过程中往复式压缩机故障率较高，研究和开发往复式压缩机状态监测系统，实时采集、处理、分析压缩机运行状态参数，保证设备运行的安全性与可靠性。

电机电流可以对压缩机飞车、非法停车等故障进行监测，进、出口各测点压力以及润滑油压力可以对系统失压、压力不可调、压力波动与不稳等故障进行监测，系统温度异常也意味着系统内部出现故障，空气湿度、吸气温度、环境温度、排气温度、储气罐温度、喷嘴温度、冷却水流量、电机功率、电压、电流、转矩、转速、气缸内的动态压力、水箱水位等参数的采集、分析和处理，将预测系统状态变化趋势。

压缩机的示功图能反映压缩机在一个工作循环中活塞在气缸的每一位置时，气缸内气体压力变化的曲线。

对压缩机的工作过程进行各种分析、计算和判断，并对压缩机的某些故障采取相应的措施.2 系统硬件配置数据采集主要完成多通道信号A/D转换及相关的数据采集控制功能。

系统主要由温度变送器、压力变送器、流量变送器变送器、数据采集控制卡，工控机，工业液晶显示器等组成。

该系统采用了2块多功能数据采集控制卡PCL-818L及PCL-818HD，分别完成排气、吸气温度、压力等缓变量的采集。

PCL-818L及PCL-818HD是研华公司生产的多功能数据采集控制卡，可同时接收8路差分/16路单端标准电压输入，12位A/D，增益可调，标准ISA总线通讯，最高采样频率分别可达40kHz和100kHz，可实现软件触发、时钟中断触发、外部脉冲触发等多种触发方式，适用于多通道测试系统。

DSP数字信号处理器完成气缸内动态气体压力信号的采集、处理。

动态测量系统由动态传感器、360线增量脉冲编码器、A/D转换、DSP数字信号处理器组成，脉冲编码器旋转1周产生360个脉冲，根据编码器发出的脉冲，控制A/D转换得到动态传感器（完成对气缸内压力检测）360个压力数据，将这些数据由DSP数字信号处理器预处理后，存入相应存储单元，并通过RS-232接口传输给工控机。

往复式压缩机

往复式压缩机

满足需要。沈阳气体压缩机厂从德国BORSIG公司引进了全套的往复压缩机 设计制造技术，将产品市场定位于炼油、化工领域，尤其在大中型往复压缩 机技术开发方面取得了突破性进展。1990年研制成功了符合现行国际标准的 4M50系列大型氢气往复压缩机组，1996年推出了6M50型系列氮氢气压缩机 组、1998研制成功了4M80型系列大型氢气压缩机组。往复式新氢压缩机容 积流量达到34000Nm3/h、活塞压力达到80KN，出口压力达到19MPa，功 率达到4000KW，已用于200万t/a渣油加氢脱硫装置。天华化工机械及自动 化研究设计院和江阴压缩机厂合作设计制造的迷宫压缩机流量达到 980Nm3/h，出口压力达到3.8Mpa，已经应用于7万t/a聚丙烯装置。大型机 组的研制成功，打破了国外厂商长期垄断我国炼油化工用往复压缩机市场的 局面，使同种机组的市场价格下降超过50%，标志着中国的往复压缩机制造 能力正向国际先进水平迈进。前国内往复压缩机技术水平同国外相比，主要 差距为基础理论研究差，产品技术开发能力低，工艺装备和试验手段落后， 产品技术起点低，规格品种、效率、制造质量和可靠性还有相当差距，技术 含量高和特殊要求的产品满足不了国内需要。
往复压缩机外观
机身部件
▪ 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 ▪ 曲轴箱可以是整体铸造加工而成，也可以是分体铸造加工后组装而成。主轴
承采用滑动轴承，为分体上下对开式结构，瓦背为碳钢材料，瓦面为轴承合 金，主轴承两端面翻边，用来实现主轴承在轴承座中的轴向定位；上半轴承 翻边处有两个螺孔，用于轴承的拆装；轴承盖内孔处拧入圆柱销，用于轴承 的径向定位；安装时应注意上下轴承的正确位置，轴承盖设有吊装螺孔和安 装测温元件的光孔。 ▪ 轴承盖与轴承座连接螺栓的预紧力，需用螺栓紧固后的紧固力矩来保证。

往复式压缩机

往复式压缩机

往复式压缩机一、概述往复式压缩机往复式压缩机即为活塞式压缩机,它是依靠气缸内活塞的往复运动来压缩气体的。

根据所需压力的高低，可作单级和多级。

目前，需要高压的场合，多采用这种压缩机。

二、压缩机的主要优缺点1、压缩机的主要优点1）适用压力范围广：活塞式压缩机可设计成超高压、高压、中压或低压，而随排气压力的变化，排气量变化不大。

2）压缩效率较高：大型往复压缩机的绝热效率可达80%以上，其等温效率一般为70%以上。

3）适应性较强：活塞压缩机的输气量范围较宽广，小输气量可低至每分钟数立升，大输气量可达500m3∕min o2、压缩机的主要缺点1）气体带油污：特别是在化工生产中，若对气体质量要求较高时，压缩后气体的净化任务繁重；2）因受往复运动惯性力的限制，转速不能过高，故所能达到的最大排气量较小，因此，在大型生产流程中，势必造成单机外形尺寸较大或多机组运行，加大设备投资及基建投资；3）由于气体压缩过程间断进行，排气不连续，气体压力有波动，故在排出口一般设有稳压装置；4）易损件较多，维修工作量大，一般需要有备机。

三、未冷凝气压缩机的作用和主要结构1、未冷凝气压缩机的作用未冷凝气压缩机为卧式往复运动双缸双作用型压缩机，由电机驱动曲柄，通过两连杆和十字头，带动两活塞在缸套内作往复运动，不断吸入和压缩气体，提高出口压力。

2、未冷凝气压缩机主要结构未冷凝气压缩机由曲轴、连杆、十字头、活塞、气缸、刮油环、填料和气阀组成。

3、未凝气压缩机气量的调节方式压缩机都是按一定的生产能力（输气量）和特定的操作条件设计、制造的。

在实际生产中，输气量一般总是低于它的额定（即设计的）生产能力，且生产中所需气量会有变动，操作条件如吸入压力和温度也会有所变化，以致使输气量有所增减。

因此，为满足生产需要，必须对压缩机的输气量在低于额定生产能力的范围内进行调节。

D补充余隙容积调节法在气缸余隙附近处装置补充余隙容积。

调节该容积大小，使气缸容积系数产生变化，达到气量调节目的。

往复压缩机活塞杆疲劳强度校核理论研究

往复压缩机活塞杆疲劳强度校核理论研究
明校核 公式 的不适 当是导致 活塞杆经 常发 生疲 劳断 裂的重要 原 因之一 。
关键 词 ：活塞杆 螺纹 ；疲 劳强度 ；应 力分布 ；有限元 法 ；安全 系数
中图分 类号 ：Ｔ Ｈ ４ ５ ７ 文献标志码 ：Ａ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｃｈ ｅ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｔｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ Ｒｅ ｃ ｉ ｐ ｒ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ Ｐ ｉ ｓ ｔ ｏ ｎ
设 计 研 究
文 章编号 ： １ ０ ０ ６ — ２ ９ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ０ １ — ０ ５
往复压缩机活塞杆疲劳强度校核理论研究
陈鹏 霏 ’ 。贺 宇新。 ，关英 俊 ’
（ １ ． 长春 工业 大学 机 电工程学 院， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ １ ２ ； ２ ． 长春职业技 术学院 工程分 院 ， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ １ ２ ）
摘

要 ：基 于 变形 协调 方程 和有 限元法分析 了压 缩机 活塞杆 螺纹连接 处的载荷特征 ，并给 出了活塞螺纹连接 处的疲 劳强度
校 核方 法。首先 ，根 据 弹性 变形协 调原理 ，分析 工作 过程 中活塞螺纹联接 部位 的受力情 况，推 导 出整个旋合 螺纹段上 的轴 向应 力计算公 式 ，在Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ 软件 中绘制 出相应 的应 力分布 曲线 ；同时 ，采 用有 限元 法对活 塞螺纹联 接部位 进行 仿真 分析 ， 结果表 明有限元 法的应 力分析数 据与解析 法的应 力分布 曲线基本一致 ；最后 ，以活塞螺纹联接 部位的栽荷特征 为依据 ，重 新推 导 了疲劳强度 安全 系数 计算公 式。通过 算例表 明 ，使 用新 公式计 算 出的安全 系数低 于经典公 式计算 出的安 全 系数 ，说

往复式压缩机活塞杆径向跳动值的研究分析

往复式压缩机活塞杆径向跳动值的研究分析

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活塞杆挠度跳动是由活塞杆自身重量 8 使活塞杆产生下 垂引起的，特别是对一些细长的活塞杆，其挠度引起的活塞杆 径向垂直跳动不容忽视。值得注意的是， 在计算活塞杆挠度时， 应取活塞杆 9 全长的 ! ( " 长。
通常都认为是允许的。水平径向跳动不管机组是冷态还是热态 都是相同的。理想的对中应该是当手动盘车使活塞杆通过整个 行程时千分表指针为零。 ” 活塞杆垂直方向的冷态跳动值在 #$%&’( 附录中没有给出 具体数值要求，因为活塞杆垂直方向的冷态跳动值与活塞和气 缸的配合间隙、活塞杆的长度、活塞和十字头的几何尺寸以及 活塞和十字头材料的线膨胀系数等因素有关，而这些因素随压 缩机的不同而变化，所以这里不能给出某一具体数值作为活塞 杆垂直方向冷态跳动的统一要求，而必须根据压缩机的具体结 构和设计参数进行具体的分析计算才有实际意义。分析活塞杆 垂直方向的跳动值主要取决于以下三个方面。
图 " =B? C -// 压缩机活塞杆径向跳动分析 ! 活塞 " 活塞拉杆 # 十字头 $ 十字头滑道 , 气缸
由图可以看出， 十字头为正方十字头， 按照设计图纸要求， 在装配前抽掉非受力测 : 上侧 ; 滑板与滑履之间的两个调整垫 片，其厚度为 " " @ /. "/)) : 在出厂前以调整完毕 ; ，!" 值计算 如下：
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误 差 值 ’- &.G&H&&H&(HC1. O ) ,C 1- G(.CGGG&H1.,GG O ) ,C 1- HG(..’D.1(C&D. O ) ,C 1- .DC1’(H((.&1.’ O ) ,C ’- (D1.&(.&&1DD’. O ) ,C ) .- HD’CD’G&(DD(’( O ) ,C

往复式压缩机中活塞杆与活塞连接处结构分析

往复式压缩机中活塞杆与活塞连接处结构分析

85科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 工 业 技 术往复式压缩机是一种应用范围广、需求量大的通用型机械设备,它的主要工作原理是:通过曲柄连杆机构,将传动机构的旋转运动转换为活塞的往复直线运动来压缩气体。

本文主要是围绕着往复式压缩机中活塞杆与活塞的连接结构而进行的分析和讨论。

依据以往经验,若活塞杆与活塞的连往复式压缩机中活塞杆与活塞连接处结构分析邓刚 张秋颖(沈阳远大压缩机股份有限公司 辽宁沈阳 110027)摘 要:本文通过实际案例,说明活塞杆与活塞的连接处由于预紧力过大,会导致活塞杆与活塞连接的部分提前发生疲劳失效,针对该情况,本文提供了三种活塞杆与活塞连接的结构形式,并说明其安装方法。

关键词:活塞杆 活塞 预紧力 疲劳失效中图分类号:TH 457文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)04(c)-0085-02Analysis of the Connection Structure of Reciprocating Compressor’sPiston rod and PistonDeng Gang Zhang Qiuying(SHENYANG YUANDA COMPRESSOR CO,.LTD,Shenyang Liaoning,110027,China)Abstract:In this paper,through the actual case shows that because of the excessive pre-tightening force at the connection of piston rod and piston,it will cause this part fatigue failure earlier.In view of this situation, this paper provides three kinds of structures of the connection between piston rod and the piston,and explains its installation method.Key Words:Piston rod;Piston;Pre-tightening Force;Fatigue Failure接结构设计得当,则可以有效地提高活塞部件的使用寿命,确保长周期使用;反之,会给压缩机的正常运行埋下潜在安全隐患,甚至给用户直接带来严重的经济损失。

往复式压缩机活塞杆断裂分析

往复式压缩机活塞杆断裂分析

往复式压缩机活塞杆断裂分析摘要：通过分析往复式压缩机活塞杆断裂原因，找出防止活塞杆断裂的措施。

关键词：往复惯性力；疲劳强度；水击在各类压缩机中，往复式压缩机在各行业应用比较广泛，尤其在化工行业的老企业中。

在压缩机的使用中往往都出现过活塞杆突然断裂的设备事故。

如发现及时损失不大，如不及时则会给企业造成严重损失：轻则撞坏气缸盖；重则撞坏十字头、连杆、曲轴，甚至造成停产。

本文通过对断裂原因的分析，提出相应的预防措施，以避免或减少活塞杆断裂的发生。

1设备简介我公司低压机设备型号为6M40-394/24-BX型往复式半水煤气压缩机，该机组曲轴转速为333r/min，活塞杆的直径为100mm，材质为42CrMoE合金钢。

在运行期间，二段活塞杆因在检修、检查过程中发现活塞杆直径磨损超标（标准：磨损量≥0.30mm）而更换。

2活塞杆断裂具体分析从现场断裂裂纹情况分析，断口的部分横截面已经被断裂活塞杆的另一端撞击，研磨光滑，但从断口变形情况和断口表面研磨的情况可以推测，活塞杆属于疲劳断裂。

如果是正拉断形式断裂，在断口的周围将产生明显的缩颈现象，如果是扭断或是扭转疲劳，那么断口应该与轴线呈现出45度的扭断，最后断区有明显变形，产生脆性断裂。

但从现场看，断裂面比较平整，没有缩颈和45度的扭断现象，说明活塞杆断裂不是被拉断和扭断的，可能是疲劳引起的断裂。

因为在大载荷作用下，无论是扭断、还是拉断均将导致断口周围发生明显的变形，只有疲劳断口才不会有明显的变形，而实际断裂活塞杆的断口恰好属于这种情况。

活塞杆断口表面局部可见因裂纹扩展的不连续性而造成的众多细小台阶(即河流花样，河流花样的上游即指向裂纹源)。

从断口取样放大的图可以看出，裂纹源位于活塞杆表面螺纹的根部,并由表面向内扩展。

根据断口表面比较平整且塑性变形痕迹比较少等特点，可以判断裂纹是以比较缓慢的速度扩展，结合活塞杆交变的工作应力状态，活塞杆的断裂属于疲劳断裂。

另根据断裂活塞杆的断裂面与活塞杆轴线约呈45°角，断裂裂纹在活塞杆表面螺纹根部形成，并沿径向向活塞杆中心扩展，最终瞬断区在活塞杆心部,显示出活塞杆呈现明显的疲劳断裂特征。

往复式压缩机活塞杆磨损故障分析及处理

往复式压缩机活塞杆磨损故障分析及处理

设备管理与维修2021翼5（上）往复式压缩机活塞杆磨损故障分析及处理李东，吴建利，林远平，黄林（中国石油集团济柴动力有限公司成都压缩机分公司，四川成都610100）摘要：针对成都压缩机公司出厂的DTY1400型往复式压缩机活塞杆在运行中的异常磨损进行原因分析，找出了解决方法，使故障得以解决，避免类似故障发生，保障压缩机组安全平稳运行，减少非计划停机。

关键词：压缩机；活塞杆；填料；故障分析中图分类号：TH457文献标识码：BDOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.05.230引言随着国家提出全力保障国家能源安全，推动能源高质量发展，作为天然气采气和集输的重要装备，往复式压缩机的安全平稳运行越来越重要。

针对西南油气田某轻烃厂DTY1400型往复式压缩机活塞杆异常磨损进行故障分析，提出相应的解决办法和压缩机维保建议，减少了压缩机的非计划停机，保证生产需求。

1DTY1400型压缩机该DTY1400型压缩机由电机驱动，转速990r/min ，采用4列二级压缩，其中2个一级缸、2个二级缸，主要用于天然气外输。

其主要设计参数为：机组型号DTY1400；排气量4伊106Nm 3/d ；吸气压力0.4~1.6MPa ；吸气温度0~35益；排气压力臆3.8MPa 。

机组设计最高工作压力3.8MPa ，使用时二级排气压力3MPa ，在设计范围内，无超压情况。

润滑油消耗量25L/d ，在设计范围内；机组在调试正常后运行500h ，进行过例行检查，没发现异常。

使用中，机组运行平稳，无异常响声出现。

2活塞杆异常磨损故障现象该机组在运行到4120h 时，使用方按机组操作维护手册对机组进行正常的维保作业时，拆卸观察室边盖，发现二级一列活塞杆填料段发蓝（图1），随即抽出二级一列活塞杆，测量其尺寸发现活塞杆直径最大磨损达0.50mm 。

通过厂家专业技术人员到现场又对其余几列活塞进行拆卸检查，发现所有活塞杆均出现不同程度磨损（表1）。

往复式压缩机PPT详解(一文读懂)

往复式压缩机PPT详解(一文读懂)
检查压缩机和电动机外部，取走工具和全部无关 物品。
盘车2-3转，运行机构应无卡住、无撞击现象。
如果在排气管路上设有专用的放空阀、卸荷阀， 则必须完全打开。
检查压缩机的各控制与安全防护装置是否完好。
点车启动压缩机，检查旋向是否正确。 开车后要随时注意油压表的读数是否正常。
耳听运动部分和气缸中有无敲碰声和冲击声。若 有异常声音，必须停止压缩机，查清原因并消除。
缩，而有多个气缸的压缩机。 4）多缸双作用压缩机：利用活塞的两面进行压
缩，而有多个气缸的压缩机。
。
按结构形式分类
可分为立式、卧式、角度式、对称平衡型和对制式 等。一般立式用于中小型；卧式用于小型高压；角 度式用于中小型；对称平衡型使用普遍，特别使用 于大中型往复式压缩机；对制式主要用于超高压压 缩机
32 往复压缩机
操作、维修和保养压缩机必须由具有资质的人员 进行。 气体管道应清理干净。
检查压缩机各运动与静止联结部分的紧固程度。 检查各部位间隙是否规定范围内。
2020/9/4
33 往复压缩机
检查仪表是否合格、安装妥当。
检查和清洗机身油池，按规定注入清洁的润滑油 到规定高度。
检查冷却水流程是否符合要求、水路是否畅通、 有无漏水现象。
定期清洗或更换各过滤器机芯，定期更换润滑油。
为了提供良好的润滑，采用符合标准的油品，禁止 使用劣质机油。
停车后切断电源、关闭冷却水总阀。
看
用看的方法，可以看出各传动部分机件是否松动， 各摩擦部分润滑情况是否良好；各级气缸和中间冷却 器的冷却效率是否良好和冷却水流动是否畅通；各级 气缸和冷却器有否倒气；各连接处有否漏气和漏油；
经常注意中间冷却器，储气罐上的安全阀状态是否 完好可靠。

往复式压缩机活塞杆故障仿真分析

往复式压缩机活塞杆故障仿真分析

l 引言
往 复 式 压 缩 机 是 石 化 企 业 中 常 见 的 关 键 设 备 ，虽 然 其 设 计 制 造水平已经趋于成熟，但是由于其易损零件多、结 构 复 杂 ，而被业内 公认为可靠性较差的 设 备 活 塞 杆 是 往 复 式 压 缩 机 的 关 键 部 件 ，其 可靠1性直接影响着整台压缩机使用的安全睜。活 塞 杆 在 往 复 §动 中 承 受 拉 、压 两 种 工 况 交 变 载 荷 ，作 为 往 复 式 压 缩 机 的 核 心 部 件 和 易损件之一，其 断 觀 S 成 的 设 备 故 障 占 重 大 安 全 事 故 的 1/4以上气 活 塞 杆 跳 动 题 成 活 塞 杆 断 裂 的 一 ^重 要 原 因 ，需要重点关注。因 此对活塞杆的运行庸况进行状态监测和故障诊断显得尤为重要。
Abstract：! method o f jumpingfault o f reciprocating compressor piston rod based on ADAMS and A 'S Y S Workbench is presentedin it.Themoving parts model o f a 2D -twin double acting horizontal reciprocating compressor is established with software Pro/E. The dynamic analysis o f model is completed in ADAMS and ANSYS Workbench. The results are compared with the finite element analysis o f piston rod assembly at different jumping fault and the diagnostic result o f the actual fault show that：the piston jumpingfailure will cause the increase o f the entire value o f the acceleration o f the piston rod assembly， resulting in vibration increased， and the acceleration values o f the piston rod assembly will increase with the increase o f jumpingfa u lt， and the vibration will be increased strongly.In addition， the stress and strain o f the piston rod will also increase with jumping fault. Stress concentration obviously in the thread and ladder o f the piston rod， the piston rod with the crosshead at the junction， and the risk o ffracture is more likely to occur in these positions. Key Words：Reciprocating Compressor；PistonRod；FiniteElementAnalysis；JumpingFault；FaultDiagnose

往复压缩机介绍

往复压缩机介绍

往复压缩机介绍目录3. 动设备（往复式压缩机）3.1 压缩机简介3.1.1 压缩机的用途3.1.2 压缩的方法及压缩机类型3.2 基本理论介绍3.2.1 基本定律1）热力学第一定律2）热力学第二定律3）熵的定义3.2.2 压缩过程3.2.3 理想气体定律3.2.4 压缩级数3.2.5 轴功率3.3 压缩机型式的选择3.4 往复压缩机3.4.1 用途3.4.2 加氢重整装置中氢压机的一般特点 1）加氢装置2）重整装置3）转速及活塞线速度4）气体载荷及活塞杆静载荷 5）反向角的概念及应用6）尾杆的应用7）排气温度3.4.3 往复机的结构特点及材质 1）综述2）主要结构特点及材质3.4.4 典型气、水、油系统介绍 1）工艺气路系统2）润滑油系统3）软化水系统3.4.5 驱动机3.4.6 工艺配管要求3.4.7 对基础的要求3.4.8 往复机的热力计算简介3.4.9 往复机控制系统简介3.6 组合式机组介绍3.7 选型实例分析3.8 国内外主要压缩机制造商介绍3.1 压缩机简介3.1.1 压缩机的用途压缩机的基本目的就是提高被压缩介质的压力。

3.1.2 压缩的方法及压缩机类型压缩方法大体可分为两类：一是通过容积的变化，二是通过速度的变化。

相应的压缩机可以分成两大类型：容积式（间断流动）和动力式（连续流动）。

主要的压缩机分类可见下图：图3－1－1 主要压缩机类型3.2 基本理论介绍3.2.1 基本定律1）热力学第一定律在任一过程中（比如说压缩过程），能量既不可能生成也不可能消灭，而只能从一种形式变成另一种形式。

2）热力学第二定律可以有几种表达方法：a) 热量不能自动从冷的物体传到热的物体；b) 仅在外加功的情况下，热量才可能从低温物体传到高温物体。

c) 真实过程中，孤立系统的有用能总要降低。

d) 热量或能量（或水），总是从高向低流。

3）熵的定义能量有高有低，能量只有在从高位移到低位时才能利用。

熵是用来表征能量的不可用性。

往复式压缩机原理简介

往复式压缩机原理简介

8 .气阀
❖ 气阀是压缩机中的重要部件,并且是易损件。 压缩机气阀是自动阀,其启闭由阀片两边的压 力差与弹簧力实现。这种气阀结构简单,且能 适应压缩机改变工况的要求。分为4个部分： 阀座、阀片、弹簧、升程限制器
9 活塞式压缩机润滑系统
❖ 为了减少磨损,降低摩擦功耗；带走摩擦热,冷 却摩擦面,防止温度过高和运动件卡住；提高 活塞环、填料的密封能力,活塞式压缩机要求 在所有作相对运动的表面上注入润滑油。
单作用、双作用、级差式 ❖ 按气缸在空间的布置分：
立式--Z、卧式--P、对称平衡型—H、M、D、 对置式--DZ、角式度--L、W、V、X型 ❖ 按冷却方式分：风冷式、水冷式 ❖ 按安装方式分：固定式、移动式
结构差异 排气压力(表压, 105Pa) 排气量（m3/min） 特征（用字母表示） 结构
❖ 每一个气缸称为一列,压力分一次升高为一级, 分两次升高为两级。
❖ 工艺参数有进出口温度、压力、排气量、活 塞力、轴功率。
❖ 与活塞式压缩机有关的主要结构参数有：活 塞平均速度Cm ；压缩机主轴转速n；活塞行 程S；气缸直径；各级压缩比ε。
4基本结构
1．基本组成 ❖ 活塞式压缩机的结构型式虽然繁多,但其主要
❖ 活塞式压缩机的润滑系统分为两部分：一为 机身传动件的润滑系统,润滑曲轴、连杆、十 字头等运动部件上的摩擦副；另一为气缸内 活塞组件和填料函润滑系统；每一注油点均 采用单柱塞高压油泵。
❖ 气缸和填料函润滑系统：
❖ 它们由专门的注油器供给压力油。应用较普 遍的是单柱塞滴油式注油器。该注油器实质 上一组往复柱塞泵。每一注油点由单独的油 管供油。注入的油量必须适当,量过少会导 致发热量大,密封不好,油量过多,会导致结焦 后加快磨损；气体带油影响气阀启闭。
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往复式压缩机作为石化行业的大型机组，是一种使用量大，涉及面广的通用机械。

由于往复式压缩机运动零件多，激励源多，干扰大，同时存在曲轴的旋转运动和活塞杆的直线运动2种形式，在不同的使用条件下会表现出不同的故障问题。

例如活塞杆断裂、连杆小头衬套烧损等问题与活塞杆载荷大小及方向关系密切，对活塞杆载荷计算能够间接地分析往复机气阀泄漏问题。

因此，活塞杆载荷的核算与分析是往复活塞压缩机设计的一项重要工作，在故障诊断中可以作为一项分析依据。

1 反向角理论分析往复式压缩机在任何运行状态下，活塞杆及所有传动部件都受压力或拉力，与十字头相连结的十字头销压在连杆小头衬套的一侧，而另一侧与衬套有微微的脱离，出现了间隙。

润滑油在压力作用下充分流入间隙，使十字头销和连杆小头衬套得到润滑和冷却。

如果只受拉力或者压力，十字头销总压在连杆小头衬套的一侧，受压一侧将始终没有与衬套脱离，也就没有间隙，因此就得不到润滑和冷却。

在活塞杆往复运动过程中，活塞杆受力的方向必须改变，使连杆小头衬套两侧轮流得到冷却和润滑，这就是“负荷反向”[1]。

负荷反向使得活塞受力正负交替，且必须保持一定时间，这个反向作用持续时间所对应的曲柄角度，称为反向角[2]。

如果没有活塞杆负荷反向或足够大的反向角，十字头销及连杆小头衬套会在短暂的运行时间里产生高温损伤。

当曲轴处于任意转角时，气体力F g、往复惯性力I和往复摩擦力F r合成的综合活塞力F p。

当综合活塞力指向气缸侧时十字头销紧压在连杆小头衬套的气缸侧，如图1所示。

十字头销和连杆小头衬套在曲轴侧得到润滑和冷却；当综合活塞力反向指向曲轴侧时，十字头销紧压在连杆小头衬套的曲轴侧，十字头销和连杆小头衬套在气缸侧得到润滑和冷却，如图2所示。

可见，只有当反向角足够大时，才能让十字头销和连杆小头衬套两侧得到充分的润滑和冷却。

图1 综合活塞力指向气缸侧 图2 综合活塞力指向曲轴侧2 应用实例2.1 诊断步骤基于活塞杆载荷分析的往复式压缩机故障诊断过程可以按照以下步骤进行：（1）活塞杆受力分析。

利用状态监测系统采集的数据可以得到曲轴旋转一周时活塞杆所受的气体力、往复惯性力及综合活塞力3条负载曲线。

该过程需要准确测量缸内压力和曲轴转角，这是确保综合活塞力准确的关键。

（2）故障诊断。

通过曲柄转角—受力曲线图，读出反向角的大小。

通过反向角的大小和受力情况对往复式压缩机进行故障诊断[3]。

2.2 测取压力信号及曲轴转角综合活塞力主要来自气缸内的气体压力。

所以压力信号的准确程度直接关系到最终的分析结果。

符合API618标准生产的压缩机都会在压缩缸两端预留压力测试孔。

目前使用的压缩机由于年代较早，并未预留压力测试端口。

为了能够监测缸内动态压力，得到压缩机的真实示功图和真实性能，并以此进行活塞杆受力分析，以实际生产工艺的压力、气体组分等参数为往复式压缩机活塞杆载荷分析及其应用蔡国娟 山崧中国石油化工股份有限公司天津分公司 天津 300270摘要：介绍了反向角的定义，提出一种基于活塞杆载荷分析的往复式压缩机故障诊断方法。

通过反向角和活塞杆受力曲线判断十字头销和衬套的润滑状态，并根据活塞杆所受拉力及压力的大小变化分析气阀的工作状态。

通过诊断实例验证了此方法的有效性。

关键词：往复式压缩机 活塞杆 载荷 反向角 泄漏Load Analysis and Application of Reciprocating Compressor Piston RodCai Guojuan，Shan SongTianjin Branch，China Petrochemical Co.，Ltd.，Tianjin 300270Abstract：The definition of reverse angle is introduced，and a fault diagnosis method for reciprocating compressor based on piston rod load analysis is proposed. The lubrication state of the cross pin and bushing is judged by the reverse angle and the force curve of the piston rod. The working state of the valve is analyzed according to the variation of the tension and pressure on the piston rod. The validity of this method is verified by a diagnosis example.Keywords：reciprocating compressor；Piston rod；load；Reverse angle；Leak（下转第61页）算储量时，北、东、南三个方向均已控制，构造轴部钻井较多，钻遇油层一般为2m左右，目前均已水淹关井，进一步分析发现潜31构造西部油水边界推算在王63井附近，该井由于物性较差，仅采油586t，于1985年关井，但未见边水，位于王63东北方向的王14-8井钻遇潜31油层3.2m累积产油高达8.9万t，后因井下事故而伢产，关井前日产液达40t，日产油3t，尽管王14-8已经高含水，但通过对该井特征分析，认为油井出水应为高部位王13-6、王15-8井注入水，同时根据该井水样分析认为在构造西部低部位应存在砂岩发育带，因而部曙滚动探井王63-1井，2002年5月完钻，钻遇油层17.8m/2层，投产下部8m，日产油30t，后投产的王63-2，王63斜-4井日产油也在30t以上。

从而使区块新地质储量63万吨，新增可采储量28万t。

3.4 在剩余油富集区钻调整更新井我们通过分析认为三南区块在高部位和高产报废井附近还存在剩余油，因而2002年我们在高部位钻了一口新井王12-5B，日产油达3.4吨。

4 几点认识（1）油田进入开发后期应加强剩余油分布的研究，及时钻调整更新井补充油田产量递减。

（2）随着现代工艺技术的发展及地下油水分布的变化应对以前的报废井进行复查利用。

（3）对地层压力较高的，生产层位较多的井，在不适宜卡堵水的情况下，应考虑降压开采。

（4）充分利用新技术对油藏重新认识滚动扩边，寻找新的储量。

参考文献[1]江汉油田采油通迅2002年第1期.[2]改善高含水期油田注水开发效果的实例[J].北京：石油工业出版社.基准，设计加工生产带中空阀杆的专用阀片，在阀盖部位安装专用示功阀。

然后再将动态压力传感器安装在专用示功阀上，可以获取缸内气体的动态压力。

2.3 实例分析以某台往复式压缩机为例，安装状态在线监测系统，建立活塞杆所受合力、气体力、惯性力与曲轴转角的对应关系实时曲线图和压缩机示功图。

该往复压缩机介质为氢气，压缩机转速300r/min，两级四列对称平衡型机组。

在某一时间节点时发现1#压缩缸活塞杆受力曲线图如图3所示：图3 活塞杆载荷与曲轴转角对应关系曲线从图3中可以看出惯性力基本正常，反向角有180度，满足十字头销与连杆小头衬套充分润滑、冷却的需要。

但是活塞杆所受气体力与惯性力的合力（红色）有所偏移，活塞杆所受拉力的角度186度多于所受压力的角度171度，且活塞杆所受拉力的最大值与所受压力的最大值相差300kN左右，说明十字头销和衬套接触部位的两侧润滑和冷却状况有较大差异，往复式压缩机的工作状态有异常。

从图3中还可以看出活塞杆所受合力曲线过渡不圆滑，出现折点，说明气体力出现异常。

本台压缩机为双作用气缸，当曲轴侧气体被压缩的过程中，活塞杆拉力应该逐渐增大，但是图3中显示拉力值上升缓慢，说明曲轴侧气体力不足，反映出曲轴侧吸气阀有泄漏现象。

同理，缸头端气体在压缩过程中，活塞杆压力应该逐渐增大，但是图3中显示压力值增加缓慢，说明缸头端气体力不足，反映出缸头端吸气阀有泄漏现象。

图4示功图中显示缸内压力在上升过程中（压缩过程），相对理论压力（虚线）上升曲线较慢，这正是由于吸气阀泄漏所致。

图4 气缸两侧压力对曲轴转角图同时，由于吸气阀泄漏，在缸内压力的对数图上也可以直观的看到，如图5所示。

可以看到，N（泄漏指数）的比率达到1.23（膨胀指数/压缩指数），其正常范围为0.95~1.05之间，大于1.05为吸气阀泄漏。

从以上活塞杆载荷分析图、示功图以及压力对数图可以看出，往复机吸气阀泄漏是机组故障原因。

通过更换新的气阀，压缩机故障得以修复。

图5 压力对数图3 结束语活塞杆载荷分析中，气体力、往复惯性力、综合活塞力要对应于曲轴转角，并区分正负。

诊断实例表明通过对往复式压缩机活塞杆受力分析，利用反向角大小、受力曲线以及示功图、泄露指数综合判断往复式压缩机工作状态的方法是可行的。

参考文献 [1] Shiva Prasad. BG Effect of Liquid on a Reciprocating Compressor[J]. Journal of Energy Resources Technology，2002（124）：187-190.[2] 何振歧. 6HF/3大型往复压缩机连杆与十字头销烧蚀故障分析[J].机械设计与制造，2009（11）：222-224.[3] 林梅，孙嗣莹.活塞式压缩机原理[M]. 西安：西安交通大学，2006.（上接第49页）。