往复式压缩机冷却系统的设计与研究
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针对石油化工装置大型往复式压缩机的安装技术进行探讨分析作者:钦力强来源:《商品与质量·消费视点》2013年第12期摘要:如今大型往复式压缩机被广泛运用于石油化工行业,本文以某炼厂加氢装置对称平衡型M125-50/21.5-196-BX往复活压缩机组的实际安装为例,针对大型往复式压缩机的安装工艺及其注意事项进行了简要阐述,对提高大型往复式压缩机安装技术有一定的积极作用和借鉴意义。
关键词:往复式压缩机;施工准备;安装工艺;精对中引言:往复式压缩机广泛应用于输送气体或提高气体压力,因其具有无论介质流量大小、分子量大小都可以达到较高的出口压力的优点,所以近年来随着石油化工装置规模不断扩大,往复活塞式压缩机技术及其行业也在不断地发展,压缩机的机型在向大型、多级、高压化发展。
压缩机所要具备的各项功能与要求,致使其在进行安装调试或是操作流程上具有一定的复杂性,压缩机安装的质量,直接影响设备运行的稳定性及寿命。
大型往复式压缩机不同于一般的普通设备,因为这类压缩机结构复杂、配合精密、工序繁琐、质量要求很高。
通过某炼厂加氢装置对称平衡型4M125-50/21.5-196-BX往复式压缩机组的实际安装管理为例,总结出在安装这类压缩机时应该注意的技术问题。
一、机组介绍2台/套对称平衡型往复式压缩机组,由沈阳透平机械股份有限公司设计制造,轴功率5549KW,型号为4M125-50/21.5-196-BX。
双作用气缸,4列4缸3级压缩。
采用南阳防爆集团的增安型无刷励磁同步电机驱动,型号TAW6300-20/3250W,功率6300KW。
压缩机中体采用长短双室中体,整机由压缩机主机、各级进出口缓冲器、驱动电机、级间冷却器、注油器、漏气收集罐、冷却系统、检测控制系统、润滑油站等辅助设备构成。
机组为分体运输,散件安装。
二、安装前的必要准备工作在实施安装之前,准备工作是十分重要的,主要包括以下两个方面:一方面,要在基础安装移交之前做好四点准备:(一)各种几何尺寸实际的测量数据;(二)基础的合格工序交接;(三)基础沉降观察记录;(四)基础坐标与相应的标高。
复盛空压机工作原理
复盛空压机是一种常见的空压机类型,它的工作原理是通过驱动设备(通常是电动机)将空气吸入压缩机,然后将空气压缩并储存在压缩机内部的储气罐中。
空气进入压缩机后,经过多级压缩过程,其体积不断减小,同时其压力也在增加。
压缩过程中产生热量,需要通过冷却系统来冷却空气并排出。
一般而言,复盛空压机采用往复式压缩机的工作原理。
往复式压缩机由压缩室和活塞组成,活塞在压缩机内部的活塞室内作往复运动。
当活塞下行时,活塞室内的空气被吸入,当活塞上行时,空气被压缩并排出。
复盛空压机的储气罐起到了缓冲和储存压缩空气的作用。
当压缩空气被压缩机压缩后,会被送入储气罐,储气罐内的空气压力随之增加。
当需要使用压缩空气时,通过开启储气罐的出口阀门,压缩空气被释放出来供给使用设备。
复盛空压机还可以根据实际需求配备其他辅助设备,如冷却系统、滤清器等,以确保压缩空气的质量和稳定性。
同时,为了保证空压机的安全运行,可根据需要配置压力开关、安全阀等安全控制装置。
总之,复盛空压机通过将空气进行压缩和储存,以供给工业生产和其他使用场景的需要。
它的工作原理是通过驱动设备将空气吸入压缩机,经过压缩后储存在储气罐中,并在需要时释放出来使用。
同时,它也可以根据实际需要配置其他辅助设备和安全控制装置,以提高工作效率和保证安全性。
往复式压缩机各部件名称及作用
往复式压缩机是一种常见的压缩机类型,它由许多不同的部件
组成,每个部件都起着重要的作用。
以下是往复式压缩机各部件的
名称及作用:
1. 曲柄连杆机构(Crankshaft and connecting rod mechanism),这是往复式压缩机的关键部件之一,它将旋转运动转
换为往复运动,使压缩机能够进行压缩和排气。
2. 活塞(Piston),活塞是往复式压缩机中移动的部件,它在
气缸内进行上下往复运动,从而实现气体的压缩和排放。
3. 气缸(Cylinder),气缸是容纳活塞并形成密封空间的部件,它在压缩机内部起着关键的作用。
4. 阀门(Valves),压缩机通常有进气阀和排气阀,它们控制
气体的流动方向,确保气体在正确的时间和方向上进入和离开气缸。
5. 曲轴箱(Crankcase),曲轴箱是曲柄连杆机构和曲轴的保
护外壳,同时也起到润滑和冷却的作用。
6. 压缩机驱动装置(Compressor drive),这通常是一个电动机或者发动机,用来提供动力给压缩机,使其能够进行压缩作业。
7. 冷却系统(Cooling system),往复式压缩机需要保持较低
的工作温度,以防止过热损坏,因此冷却系统是必不可少的部件。
这些部件共同作用,使往复式压缩机能够有效地进行气体的压
缩和排放,广泛应用于空调、冷藏、制冷和工业生产等领域。
对于
压缩机的运行和维护来说,了解各部件的名称和作用是非常重要的。
往复式压缩机一回一的作用1.压缩气体:往复式压缩机主要用于将气体进行压缩,以增加气体的密度和压力。
在工业领域中,压缩空气是一种重要的能源形式,广泛用于动力转换、工艺供气和设备运行等方面。
通过使用往复式压缩机,可以将大量空气压缩到较小的空间,以满足不同行业对压缩空气的需求。
2.储存气体:往复式压缩机一回一的运动循环中,气体会先被吸入压缩机的气缸中,然后通过压缩运动使气体压缩,最后被排出。
在这个过程中,往复式压缩机可以将压缩气体储存在气缸中,形成高压气体储存器。
通过这种方式,可以满足不同行业对高压气体的需求,例如,工业生产中的高压供气、汽车制动系统的高压空气等。
3.提供动力:往复式压缩机在往复运动的过程中,通过机械传动将活塞的往复运动转化为轴的旋转运动。
这种旋转运动可以用来驱动其他设备或机械部件,从而提供动力。
例如,往复式压缩机可以与发电机相连,通过压缩气体的运动来驱动发电机产生电能。
同时,往复式压缩机还可以与水泵相连,通过压缩空气驱动水泵,提供水的供应。
4.冷却气体:在往复式压缩机的压缩过程中,由于气体的体积减少,气体的分子会受到更大的压缩力,从而产生更高的温度。
为了防止过热,往复式压缩机通常会设置冷却系统,通过冷却介质(如水)来降低气体的温度。
冷却系统可以将压缩机中的热量带走,以保证压缩机的正常运行。
同时,冷却气体还可以提高气体的密度和压力,以进一步提高压缩效果。
综上所述,往复式压缩机一回一的作用主要包括压缩气体、储存气体、提供动力和冷却气体。
这种类型的压缩机在工业领域中具有广泛的应用,能够满足不同行业对压缩空气和高压气体的需求,同时还能将压缩机产生的热量有效地控制在合理范围内,确保设备的正常运行。
HydroCOM气量无级调节系统在往复式压缩机使用效果探讨[摘要]文章介绍了HydroCOM气量无级调节系统的工作原理,及HydroCOM 系统的优点。
针对往复式压缩机使用该系统是十分有必要的。
【关键词】HydroCOM系统;气量无级调节;压缩机加氢裂化装置压缩机由沈阳气体压缩机有限公司生产,型号4M50-26/20-195-BX,设计流量27000Nm3/hr,轴功率2900kW。
装置中相同规格的压缩机有3台,因为每台仅可满足70%的生产需要,所以通常情况下开二备一,但即使是在满负荷生产状态,仍有相当于一台压缩机设计排量60%左右的压缩气体需返回。
该机组原采用“三返一”的回流控制方式,即将富余的压缩终了气体通过旁通管路返回到压缩机入口,这无疑造成了能源的巨大浪费。
此外,由于机组没有逐级返回控制,机组无法实现逐步缓慢增负荷,不能避免开机时快速升压造成的对机组及系统的冲击,严重影响了压缩机和系统流程的稳定。
1.HydroCOM的工作原理HydroCOM是英文“Hydraulically actuated computerized compressor control system”的缩写,是贺尔碧格公司专门为往复式压缩机开发的液压式气量无级调节系统。
HydroCOM系统的基本原理可通过P-V图清晰解释(图1)。
使用HydroCOM气量调节系统,在满负荷运行工况下,压缩过程沿CD曲线进行;在部分负荷运行工况下,气缸进气终了时,进气阀阀片将在执行机构作用下仍被卸荷器强制地保持在开启状态,压缩过程先从位置C到达位置Cr,此时原吸入气缸的部分气体经被顶开的进气阀回流到进气管而不被压缩,待活塞运动到特定的位置Cr时(对应所要求的气量),执行机构作用在进气阀片上的强制外力消失,进气阀关闭,气缸内剩余的气体开始被压缩,压缩过程再从位置Cr到达位置Dr。
采用这种调节方法,空压机的指示功消耗与实际容积流量成正比。
如图1所示,当空压机的负荷为50%时,空压机所消耗的能量只有满负荷时的一半左右,这就是HydroCOM系统“回流省功”的原理。
往复式压缩机轴瓦烧研问题的解决方案
往复式压缩机是一种常用的供应空调和制冷系统的压缩机。
由于工作条件、设计不合理等原因,往复式压缩机轴瓦烧的问题经常出现。
轴瓦烧的主要原因是润滑不良,导致摩擦增加和磨损加剧,最终导致轴瓦烧毁。
解决往复式压缩机轴瓦烧的问题需要综合考虑多方面的因素,以下是一些可能的解决方案:
1. 润滑油选择:选择适合高温和高压环境的润滑油,确保它具有良好的耐热性和抗氧化性能。
润滑油的粘度也应适当,过高的粘度可能导致润滑效果不佳,而过低的粘度可能导致润滑膜无法形成。
2. 维护润滑系统:确保润滑系统的正常运行,包括检查润滑油的量和质量、保证润滑系统的压力和温度在正常工作范围内等。
定期更换润滑油和过滤器,确保润滑油的清洁度和性能。
3. 调整气缸间隙:气缸和活塞之间的间隙是往复式压缩机正常工作的关键。
如果间隙太小,容易导致摩擦增加和轴瓦烧毁;如果间隙太大,可能会导致润滑不良。
通过调整气缸间隙,使其在适当范围内。
4. 加强冷却系统:往复式压缩机在工作过程中会产生大量的热量,如果冷却系统不良,会导致温度过高,进而加剧摩擦和磨损。
加强冷却系统,确保压缩机的温度在正常范围内。
5. 优化设计:对于已经发生轴瓦烧毁的往复式压缩机,通过优化设计来防止轴瓦烧再次发生。
可以改变材料选择、优化润滑系统、改进冷却系统等。
6. 定期维护:定期检查和维护往复式压缩机,及时发现和解决问题,确保其正常工作。
检查润滑系统的工作情况、清洁过滤器、检查轴瓦磨损情况等。
往复式压缩机轴瓦烧研问题的解决方案往复式压缩机轴瓦烧是指压缩机工作过程中,由于轴瓦与轴颈之间的润滑条件不满足,导致摩擦过大,摩擦产生的热量无法及时散发,最终造成轴瓦烧毁的现象。
轴瓦烧毁会严重影响压缩机的工作效率和寿命,因此需要及时解决。
1. 提高润滑条件:确保良好的润滑油供应,以降低摩擦和热量产生。
在选择润滑油时,要根据压缩机的工作条件和要求,选择适当的润滑油,确保润滑油具有良好的抗磨损性能和高温稳定性。
2. 提高润滑系统的工作效率:定期清洗润滑系统,保持润滑油的清洁度,清除沉淀物和杂质,防止润滑油中的杂质进入轴瓦间,影响润滑效果。
检查润滑油泵的工作状态,确保润滑油供应的稳定性和及时性。
3. 提高轴瓦的材质和制造工艺:选择材质优良、耐高温、耐磨损的轴瓦材料,并采用先进的制造工艺,确保轴瓦的表面光滑度和润滑性能。
4. 加强轴瓦的维护和保养:定期检查轴瓦的磨损情况,根据磨损情况及时更换或修复轴瓦。
合理调整轴瓦的间隙,确保轴瓦与轴颈之间的润滑条件符合要求。
5. 提高压缩机的冷却系统:加强压缩机的冷却散热系统,通过增加冷却器面积、提高冷却风量等方式,降低轴瓦温度,减少热量积聚,提高润滑条件。
6. 加强压缩机的运行监测:安装温度、压力、振动等传感器,实时监测压缩机的运行状态,及时发现异常情况,并采取相应措施进行修复,防止轴瓦烧毁的发生。
解决往复式压缩机轴瓦烧问题需要综合考虑多个方面的因素,从提高润滑条件、改进制造工艺、加强维护保养等方面入手,针对具体问题制定相应的解决方案,以降低轴瓦烧的风险,提高压缩机的工作效率和寿命。
对于一些严重的轴瓦烧毁问题,还需求借助专业的检测设备和技术,进行更深入的分析和解决。
往复式压缩机管路振动与疲劳分析及减振方案研究郝春哲;戴凌汉;钱才富;裴然【摘要】运用管路气柱分析软件Bently PLUS对某往复式压缩机管路系统的气柱进行声学模拟,应用管路应力分析软件CAESARII对管路进行静态分析和疲劳应力分析.研究发现,该管路系统不满足管道振动和疲劳强度要求,为此,用支架或缓冲罐等对其进行减振,分析后发现管路支架可以改变管系的固有频率、减小振动位移和降低动态疲劳应力;而添加缓冲罐可以改变管路气柱的模态,使管路气柱共振频率避开激振的共振频率范围,从而有效减小压力脉动,降低管路振动水平.【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2016(043)001【总页数】7页(P77-82,88)【关键词】往复式压缩机;静态分析;疲劳应力分析;PLUS气柱模拟;CAESARII;减振【作者】郝春哲;戴凌汉;钱才富;裴然【作者单位】北京化工大学机电工程学院;北京化工大学机电工程学院;北京化工大学机电工程学院;哈尔滨工程机械制造有限责任公司【正文语种】中文【中图分类】TQ051.21往复式压缩机已经成为化工、石油、矿山、冶金和国防工业中不可缺少的关键设备。
压缩机在工作过程中,活塞运行速度不均匀,管道内吸、排气的气流速度与压力会发生周期性变化,脉动的气流在管路弯头及阀门截面等处会产生周期性激振力,对管路系统及其附件产生疲劳破坏,造成连接件的松动甚至出现管件裂纹,轻则导致管线泄漏,重则造成火灾、中毒及爆炸等恶性事故,危害极大。
往复式压缩机及其管网振动问题的研究对压缩机的安全、可靠运行意义重大,因此也备受关注。
我国在压力管道的疲劳寿命安全评估、管道的动态特性模拟、模态分析及振型计算等方面取得了重要的研究成果[1]。
刘向伟等对空调管路进行了有限元分析,对管路进行了模态求解和疲劳寿命分析[2];姜洋算出空冷器集合管的使用寿命[3];郭文涛和肖明鑫提出了往复式压缩机管路振动的分析思路[4]。
笔者对某往复式压缩机出口管道的振动和由此引起的疲劳进行详细分析,并提出减振措施,目的是为提高往复式压缩机输气管路系统的安全性提供参考。
往复式压缩机轴瓦烧研问题的解决方案一、往复式压缩机轴瓦烧研问题的原因分析1. 长期高温摩擦往复式压缩机是通过活塞往复运动来压缩气体的,而轴瓦作为支撑和固定活塞的部件,长期在高速高温的工况下工作,容易造成摩擦磨损,导致烧瓦现象。
2. 润滑不良如果润滑油质量不过关,粘度过高或者过低,容易导致轴瓦和活塞摩擦不足,加剧磨损,同时也容易造成局部高温,导致轴瓦烧瓦。
3. 装配不良或维修不当如果轴瓦的装配不当或者在日常维护保养中疏忽大意,比如清洁不彻底,容易造成摩擦不良,导致烧瓦。
4. 材料质量不过关如果轴瓦的材质质量不达标,硬度不足,容易导致磨损加剧,进而引起烧瓦。
二、往复式压缩机轴瓦烧研问题的解决方案针对上述的原因分析,提出以下解决方案来解决往复式压缩机轴瓦烧研问题:1. 选择优质的轴瓦材料首先要解决轴瓦的材料质量问题,要选择优质的轴瓦材料,确保其硬度和耐磨性能良好。
通常情况下,采用高强度的合金钢或者特殊材料来制造轴瓦,以确保其在高温高速工况下的稳定性和耐磨性。
2. 合理设计润滑系统要保证润滑系统的合理设计和使用。
润滑油应选择高质量的润滑油,符合标准的粘度和清洁度要求,并且要通过合理的润滑系统来保证润滑油的供给和循环,确保轴瓦和活塞之间的摩擦处于良好的润滑状态,避免烧瓦现象的发生。
3. 加强装配和维护管理对于轴瓦的装配和日常维护保养也要加强管理。
装配时要严格按照相关要求进行,避免因为装配不当而引起的摩擦不良问题;同时在日常维护保养中,要加强对润滑系统和轴瓦状态的监测和检查,保证其都处于良好的工作状态。
4. 进行轴瓦热处理为了增强轴瓦的硬度和耐磨性,可以考虑对轴瓦进行热处理。
通过热处理可以改善轴瓦的内部组织结构,增强其硬度和耐磨性,进而提高其承受高温摩擦的能力,降低烧瓦的风险。
5. 优化冷却系统对于容易因为高温而造成烧瓦的问题,还可以考虑通过优化冷却系统来解决。
比如增加冷却剂的循环和喷洒,提高冷却效果,降低轴瓦工作温度,进而减少烧瓦的风险。
豪顿往复式压缩机说明书豪顿往复式压缩机说明书第一章:引言1.1 产品简介豪顿往复式压缩机是一种用于将气体压缩以提高气体压力的设备。
它适用于许多领域,包括制冷、空调、石油化工、工业制造、化学工程等。
该压缩机采用往复式工作原理,通过活塞在气缸内的往复运动,将气体压缩并排到输出管道。
1.2 产品特点- 高效能:豪顿往复式压缩机采用先进的设计和制造技术,具有较高的压缩效率和能源利用率。
- 可靠性:豪顿往复式压缩机采用优质的零部件和材料,经过严格的质量控制和测试,具有良好的可靠性和耐用性。
- 安全性:豪顿往复式压缩机采用各种安全措施和装置,以确保操作人员的安全和设备的安全运行。
- 环保:豪顿往复式压缩机采用节能技术和环保材料,以减少能源消耗和环境污染。
第二章:产品规格2.1 型号和尺寸豪顿往复式压缩机有多个型号和尺寸可供选择,以适应不同的应用需求。
具体的型号和尺寸参数请参考产品规格表。
2.2 输入功率输入功率是指压缩机从电源获取的电能,用于驱动压缩机运行。
输入功率的大小取决于压缩机的型号和使用条件。
2.3 最大排气压力最大排气压力是指压缩机能够输出的最大压力。
该参数对于确定压缩机是否能满足特定应用的要求至关重要。
2.4 排量排量是指压缩机在单位时间内排出的气体体积。
排量的大小与压缩机的运行速度和气缸容积有关。
第三章:主要组成部分3.1 活塞和连杆活塞是压缩机的核心部件之一,通过往复运动将气体压缩。
连杆将活塞与曲轴连接,使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。
3.2 曲轴和曲轴箱曲轴是压缩机的另一个重要部件,通过连杆将往复运动转变为旋转运动。
曲轴箱是用于容纳曲轴和连杆的设备部分。
3.3 气缸和气阀气缸是压缩机中容纳活塞的部件,通过密封装置与曲轴箱连接。
气阀用于控制气体的进出,保证气体在压缩过程中正常流动。
3.4 冷却系统冷却系统用于降低压缩机的温度,避免过热导致设备损坏。
冷却系统通常包括冷却液、冷却器和冷却风扇等组件。
BOD低温往复压缩机徐继业【摘要】BOG压缩机是低温往复压缩机的一种,是液化天然气接收站的“心脏”,正是通过它不断地把BOG压缩后冷凝成液体来控制低温储罐的压力和温度,从而保证LNG储罐的正常安全运行.由于BOG(蒸发气)温度低至-163~-40℃,对承受交变载荷的压缩机零部件材料在低温状态下的冷脆断裂、冷缩变形、低温密封、低温隔热、绝热保冷等一直是国内外研究分析的重要课题.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2016(045)006【总页数】4页(P1201-1203,1214)【关键词】国内外比较;立式优缺点;卧式优缺点;国产化【作者】徐继业【作者单位】中国石油工程建设公司大连设计分公司,辽宁大连116085【正文语种】中文【中图分类】TQ052在执行LNG生产及储运设施研究课题—LNG工厂、接收站工程化研究专题时,笔者接触到了BOG压缩机[1],BOG压缩机是液化天然气接收站的“心脏”,如何耐低温一直是国内外研究分析的重要课题,国产化也一直是重中之重,下面简单介绍下BOG压缩机的特点及国产化进程。
1 国内外技术现状比较1.1 国外由于迷宫压缩机制造技术难度较大,原材料选用严格,机械加工与装配精度要求特别高,目前世界上只有瑞士、日本等为数不多的几个国家能够制造生产,而对于介质温度为-163 ℃的迷宫式压缩机来说其低温材料的试验研究和选用仍是技术关键和难点,根据掌握的信息来看,仅瑞士布克哈德公司(BURCKHARDT)具有这方面成熟设计制造能力,可实现吸气温度在-103~-162 ℃的乙烯、甲烷等气化蒸气压缩机制造。
1.2 国内国内低温领域的低温往复式压缩机介质温度一般为-20~-40℃范围,而对于温度低至-100℃以下的气化蒸汽的低温迷宫式压缩机研究开发在2008年前仍处于空白阶段。
以致国内石化装置的烃类蒸发气低温无油迷宫压缩机仍然完全依靠进口。
2 国外-163℃低温压缩机特点及优缺点国外低温往复压缩机布置形式为立式,由于BOG(蒸发气)温度低至-163 ℃ ,对承受交变载荷的压缩机零部件材料在低温状态下的冷脆断裂、冷缩变形、低温密封、低温隔热、绝热保冷等方面构成巨大挑战,下面介绍BOG压缩机是怎样应对这些挑战的。
往复式压缩机基本构成和工作原理基本构成和工作原理一、总体结构和组成(1)工作腔部分:气缸、活塞、活塞杆、活塞环、气阀、密封填料等;(2)传动部分:曲柄、连杆、十字头;(3)机身部分:机身、中体、中间接头、十字头滑道等;(4)辅助部分:润滑冷却系统、气量调节装置、安全阀、滤清器、缓冲器等。
二、机构学原理和构成(1)活塞压缩机的机构学原理如图2-2所示。
(2)控制气体进出工作腔的气阀如图2-3所示。
三、汽缸基本形式和工作腔(1)单作用汽缸对压缩机的汽缸而言,缸内仅在活塞一侧构成工作腔并进行压缩循环的结构称为单作用汽缸。
(2)双作用汽缸在活塞两侧构成两个工作腔并进行相同级次压缩循环的结构称为双作用汽缸。
(3)级差式汽缸通过活塞与汽缸结构的搭配,构成两个或两个以上工作腔,并在各个工作腔内完成两个或两个以上级次的压缩循环的结构,称为级差式汽缸。
(4)平衡腔有些多工作腔汽缸,其中的一个腔室仅与某个工作腔进气相通,而不用于气体压缩,起力平衡作用,称为平衡腔。
(5)工作腔容积式压缩机中,直接用来处理气体的容积可变的封闭腔室称为工作腔,一个压缩机可能有一个工作腔,也可能有多个工作腔,同时或轮流工作,执行压缩任务。
(6)工作容积工作腔内实际用来处理气体的那部分体积称为工作容积。
(7)余隙容积工作腔在排气接触以后,其中仍然残存一部分高压气体,这部分空间称为余隙容积,余隙容积一般有害。
四、压缩机结构形式(1)列压缩机中,把一个连杆对应的一组汽缸及相应的动静部件称为一列。
一列可能对应一个汽缸,也可能对应串在一起的多个汽缸。
(2)分类:立式、卧式、角度式。
(3)立式压缩机的汽缸中心线与地面垂直。
(4)卧式压缩机的汽缸中心线与地面平行。
(5)角度式压缩机如图,包括L 型、V型、W型、扇形、星型等。
行程:活塞从一个止点到另一个止点的距离称为“行程”。
图2-2中,4-1-2-3-4 表示压缩机的一个理论工作循环。
(3)级的理论循环功①说明:理论循环进气量V 1:理论循环中所进的气体量,为活塞 面积与其一个行程的乘积。
理工学院 毕业设计(论文)开题报告
题 目: 往复式压缩机 冷却系统的设计与研究 学生姓名: 杨凯中 学 号:10L******* 专 业: 热能与动力工程 指导教师: 朱玉峰(教授)
2014年3月26日 毕业设计(论文)开题报告 1 文献综述 压缩机在石油、化工、机械、采矿、制冷、制药、冶金、建筑、土木、食品和国防等工业部门得到广泛应用。冷却系统是压缩机的重要组成部分之一,它的优劣直接影响着压缩机的性能和正常操作,因此对冷却系统的设计应予以足够重视。目前中国大量生产和应用的压缩机的冷却部件技术十分落后,大都处于20世纪50~60年代水平。然而冷却器在多级压缩机中起着举足轻重的作用,对压缩机的结构、性能、经济性、成本和安全操作等都有影响。国产压缩机冷却系统与国外产品相比差距很大,主要是冷却性能不佳。对于水冷压缩机,由于冷却系统性能差,操作工人只有开大水阀、加大冷却水量以提高其冷却能力,因此国产机组的耗水量往往是国外机组的3倍多。绝大多数石油化工、化工气体压缩机所用的级间冷却器多数仍沿用光滑管作为传热元件。 1.1 水冷式冷却系统 1.1.1 水冷式冷却系统分类 水冷式冷却系统可分为3类[1]: (1)串联式冷却系统 冷却水首先进入中间冷却器,经过一级气缸水套,再经过二级气缸水套,这样有利于提高温度系数,保证压缩机的排气量,最后经后冷器排出。该系统结构简单、耗水量小,但发生故障时不便于检修,通常用于两级压缩机。 (2)并联式冷却系统 冷却水从总水管分别流到每一应予冷却的部分(各级气缸、中冷器),最后经总溢水槽汇入总泄水管。由于进入中冷器的均为最冷的水,故冷却效果好,且各部分的水量、水温均可调节,查找故障方便,但管线复杂,水耗高,可用于级数多的压缩机。 (3)混联式冷却系统 每一中冷器与其相应的气缸水套构成串联系统,而各级之间为并联系统。该系统具有串联和并联两者的优点,冷却水利用合理,各级间具有相同的回冷完善程度,综合性能较佳。 1.1.2 水冷式冷却器 目前常用的水冷式冷却器有管壳式、元件式、套管式和蛇管式等[2]。管壳式冷却器由外壳和管束组成,冷却器的传热系数和水在管内还是关外流动有很大关系,因为气体容易冷凝。所以,可使冷却水走管外,而气体走管内,气体流动速度得到提高。这样可以大大增加传热系数。另外通过增加换热面积也可以增加传热系数。传统的换热管都是采用光管的,这样的传热系数不高而如果可以采用低翅的螺纹管或在光滑管外滚压翅片而得的翅片管,其总传热系数会比光滑管提高0.5~1倍,气体出口温度降低10℃左右[3]。由于采用翅片管式风冷却器强制冷却,换热效果好,在满足冷却循环水流量情况下,实际所需要的水量不大。因此,可加注蒸馏水或纯净水,完全避免了冷却水本身水质差及蒸发浓缩等造成的损失、腐蚀、结垢等一系列问题。特别是可以改加注防冻冷却液,以适应冬季高寒的北方地区及沙漠缺水地区。元件式冷却器是将管束外穿散热片组,固定组合后作为整体放入壳体,结构紧凑,广泛用于L型压缩机,但不便于除垢清洗。套管毕业设计(论文)开题报告 式冷却器是2根同心管套在一起组成的冷却器,管间、管内分别走2种流体,通流面积小,流速大,利于传热,但消耗的金属多,结构笨重,用于中、高压体积流量小、换热面积较小的场合。将套管式冷却器的套管直径加大,可改善冷却效果[4]。蛇管式冷却器是将换热管绕成螺旋形置于水箱中,气体在管内流动,具有结构简单、制造方便、冷却效果不受水质的影响等优点,用于小型压缩机或高压压缩机。 水冷式压缩机气缸的冷却是通过水在缸内壁与缸套之间的空隙内流动来实现的。无论整体式气缸、有湿式气缸套的气缸,还是组合式气缸,设计时应保证水流通道畅通,不应在流道中产生死区或气囊,以免影响冷却效果。要保证压缩机不工作时水腔中的冷却水能全部放出,以使机器气缸在0℃以下时不致冻裂[5]。还要尽量使其结构简单、密封性好,便于铸造、加工,以降低成本。 1.1.3 采用水冷式冷却系统方案还应注意以下问题 ① 在冬天使用应注意防冻问题。高寒地域冬季气温大部分时间在0℃以下,防冻问题应引起足够重视。11月份气温降低时,需适时将软化水更替为防冻液。防冻液一般由基础液和添加剂组成,基础液主要是乙二醇和水,添加剂主要是染色剂等。纯乙二醇凝固点为-12.5℃左右,沸点为198℃左右,随着水的加入,它的凝固点不断降低,当达到乙二醇质量分数为70%时,其凝固点可达-68℃。市场上一些劣质防冻液基本是采用甲醇和乙醇勾兑,其沸点只有 80℃左右,如果夏季仍然使用,会影响换热效果。 ② 选择合理的冷却器结构型式,提高冷却器换热效果,尽可能使冷却器结构尺寸小、重量轻。 ③ 避免腐蚀、结垢,便于清洗。循环冷却水一般虽采用电子除垢器或钠离子交换软化法进行处理,但效果不佳。循环冷却水的水质受各种因素的综合影响,如浊度较高、悬浮物含量高、硬度较高,甚至含油,菌藻滋生严重。冷却水的循环使用,给冷却器带来腐蚀、结垢问题[6],尤其是管间环隙结垢相当严重,甚至被堵死,或者腐蚀严重,水气泄漏,导致冷却效果降低,从而使排气温度过高,对压缩机的安全、稳定、长期运行构成较大危害。冷却器中换热管一旦结垢,采用抽出后人工清除的办法极难处理。如果换热管采用不锈钢材质,可便于进行定期化学清洗除垢。 1.2 风冷式冷却系统 风冷式冷却系统包括风扇、中冷器及压缩机上的散热装置等。 1.2.1 风扇 风扇是将冷却空气强制性送给中间冷却器和气缸组件的装置,绝大多数采用轴流式风扇。平直叶片由于制造方便,为厂家所广泛采用,但噪声较大。叶片数一般取4~6片,并对称布置。对于微型压缩机,一般用飞轮兼作风扇,因此设计时不仅要使之满足飞轮矩的要求,还要满足冷却所需要的风量。为保证冷却效果,对采用抽气式,即将中间冷却器置于风扇进风侧,先冷却中冷器,后冷却气缸组件,故在其上应标明旋转方向[7]。小、中型压缩机常将冷却风扇由单独的电机经皮带传动驱动,一般将风扇置于中冷器与毕业设计(论文)开题报告 主机之间。 1.2.2 风冷式中冷器 微型压缩机常采用由铜管弯制而成的蛇管式中冷器。其结构简单、安装方便,但冷却效果不佳。绝大多数小、中型压缩机采用列管式中冷器。压缩气体在管内流动,由风扇产生的冷却空气则垂直于管束方向掠过。为保证气缸组件冷却良好应设置导流风罩。由于光管散热性差,可在管外缠绕翅片,但必须保证钎焊质量以使翅片与管子间紧密贴合[8]。散热翅片间距不可过密,以避免增加热阻、流动阻力和减小风量。为制造方便,多采用平翅片,取片厚0.2~0.3mm,片距2.8~3.2mm为佳。 1.2.3 气缸组件 主要指气缸及缸盖的冷却。除用来自风扇的冷风冷却外,其本身的结构也应作处理,主要是外加散热片。按铸造工艺要求,散热片的根部较厚,端部较薄。气缸上的散热片有环向和纵向两种方式布置,由于环向布置式冷却均匀,多被采用。靠近缸盖的散热片较长,以加强缸盖的冷却[9]。缸盖上也设有散热片,进风阀室一侧可不设或少设散热片,因进气温度较低。 1.2.4 原理 对于风冷式压缩机,无论是单级还是多级都需设置风扇,将冷却空气按一定顺序和方式强制性地吹送到需冷却的部位进行冷却。绝大多数风扇采用轴流式,广泛采用便于制造的平直叶片,沿圆周对称布置4~6片叶片。对于微型压缩机,飞轮通常兼作风扇,因此设计时不仅要满足飞轮矩的要求,还要满足冷却所需要的风量。风冷式冷却系统有吹气式和抽气式2种送风方式。吹气式先冷却气缸组件,后冷却中冷器。抽气式则是把中冷器置于风扇进风侧,最冷的空气先冷却中冷器,而后才冷却气缸组件,冷却效果好,但必须在机身上标明旋转方向。小、中型压缩机常用单独的电机通过皮带传动驱动冷却风扇,此时风扇需置于中冷器与主机之间[10]。 对于微型压缩机,为简化结构、方便安装,常采用由传热效果好的铜管弯制而成的蛇管式中冷器,为改善冷却效果,绝大多数小、中型压缩机采用管壳式中冷器。压缩气体走管内,由风扇产生的冷却空气横向掠过管束,对其进行冷却。可在管外缠绕翅片提高散热效果,但必须保证翅片与管子间贴合紧密。 对于气缸和缸盖,除用风扇吹来的冷风冷却外,还通过在其上设散热片来增加散热面积,提高散热效果。散热片的厚度应从根部到头部递减以符合铸造工艺要求。气缸上的散热片可沿环向或纵向布置,多采用冷却均匀的环向布置式。缸盖上也应设散热片,而进气阀室一侧的进气温度较低,可不设或少设散热片。 1.3 强化传热技术的应用 近10余年来,强化传热技术发展迅速,而其在压缩机冷却系统上的应用一般限于管壳式水冷中冷器,目前已有一些应用于工程实际的例子,取得了满意的效果。华南理工大学化工所研制的花瓣状翅片管(PT管)冷却器[11]已成功应用于D-100/7型空压机。毕业设计(论文)开题报告 PT管是在铜或铝管外壁轧制出尖齿状的整体翅片,流经花瓣翅片的流体呈三维流动,湍动程度高,传热及流阻性能均优于绕片管、翅片管。不锈钢波纹管是一种新型高效强化传热管,冷热流体在波纹管的波峰与波谷之间流动时流速和压力发生周期性变化,产生强烈的扰动而达到充分的湍流。由波纹管制成的波纹管冷却器的换热系数比普通管壳式冷却器高61%[12]。另外,波峰与波谷的存在使其可以轴向伸缩,相当于设置了膨胀节,可有效减小温差应力,便于污垢的脱落,具有防垢、自动除垢能力。在2D12-70/0.1-1.3型天然气压缩机上应用波纹管冷却器表明,每年减少停机20次,减少停机时间100 h,设备维护费用大幅度下降。 1.4 全无油压缩机的冷却 随着强化传热新技术的不断出现,对压缩机冷却系统,特别是冷却器的研究不断深入,已有许多新的结构、型式应用于工程实际,达到了良好的效果。对于全无油润滑压缩机,由于不能像有油压缩机那样通过润滑油来带走部分摩擦热,并且活塞环、导向环采用非金属材料制造,导热性能比金属环差得多。因此,冷却系统的作用显得尤为重要,而风冷型全无油润滑压缩机的冷却系统设计与水冷型相比更应引起重视。板翅式冷却器结构紧凑,安装使用方便,由于采用全铝材料而使得其质量轻、外观精美,比传统的元件式冷却器传热系数高。全无油润滑压缩机处理、排出的气体洁净无油污,不存在阻塞问题,因而板翅式冷却器特别适于在全无油润滑压缩机上应用。板翅式冷却器已被应用到WW-2.5/10-Q型全无油润滑压缩机上[13],并逐渐在小型压缩机上得到推广。在对一些有要求的气体作要求时需要用到无油润滑的压缩机,比如医用氧气的压缩[14]。在对SW-2.5/7型风冷全无油润滑压缩机进行设计研究时,为保证冷却效果,采取了诸多措施:考虑到曲轴箱中不需要润滑油,在曲轴箱底部采用全开通结构,使冷却空气经底部开口直接进入曲轴箱内部,对气缸和活塞组件进行冷却,进一步降低了气缸和活塞组件的工作环境温度,有利于提高非金属活塞环和导向环的运行寿命;采用了三级风扇冷却方式,一级风扇轮上加装了二级风扇轮,在曲轴的另一端增加了三级风扇轮,使冷却风量充足;设置了导流风罩,便于引导冷却空气对气缸体和缸头进行良好的冷却;中冷器选用结构紧凑的翅片管换热器。上述措施不仅使活塞环和导向环的性能、可靠性得到了保证,还避免了密封轴承过快磨损或烧毁等故障的发生。经用户实际应用反映,该机性能稳定可靠,排气温度低,活塞环和导向环的使用寿命高,不易损坏。SW-2.5/7型全无油润滑压缩机性能很好。该机已获得中国实用新型专利[15]。刘卫华[16]经过对微型风冷压缩机进行实验发现:在一定风速下存在最佳的散热片高度,而一般的空气压缩机的散热片偏高。散热片间距过小、高度过高时,会不利于空气的湍动,冷却效果反而降低。因此应确定出合适的散热片高度,提高风速,以保证冷却效果。 1.5 结束语 冷却系统是往复活塞式压缩机运行可靠性和经济性的重要保证之一,而国产压缩机冷却系统的相关技术与国外相比仍然十分落后,急需不断更新改进。特别是在能源紧张、