壓縮機結(jié)構(gòu)及其工作原理課件一、壓縮機的定義與應(yīng)用領(lǐng)域壓縮機是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動的流體機械，是制冷系統(tǒng)的心臟。它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機運轉(zhuǎn)帶動活塞對其進行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環(huán)提供動力，從而實現(xiàn)壓縮→冷凝（放熱）→膨脹→蒸發(fā)(吸熱)的制冷循環(huán)。在工業(yè)領(lǐng)域，壓縮機廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、礦山等行業(yè)。例如在石油化工生產(chǎn)中，壓縮機用于輸送和壓縮各種氣體，如氫氣、氮氣、氧氣等，是生產(chǎn)過程中不可或缺的設(shè)備。在冶金行業(yè)，壓縮機為高爐鼓風(fēng)、轉(zhuǎn)爐吹氧等工藝提供動力。在礦山領(lǐng)域，壓縮機用于氣動工具的驅(qū)動，如鑿巖機、風(fēng)鎬等。在日常生活中，壓縮機也隨處可見。家用冰箱、空調(diào)等制冷設(shè)備都離不開壓縮機。冰箱通過壓縮機將制冷劑壓縮，實現(xiàn)制冷循環(huán)，從而保持食物的新鮮?？照{(diào)則利用壓縮機調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度，為人們創(chuàng)造舒適的生活環(huán)境。二、壓縮機的分類（一）按工作原理分類1.容積式壓縮機容積式壓縮機是通過壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力。容積式壓縮機又可分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。往復(fù)式壓縮機：它是通過活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運動，改變氣缸的容積，從而實現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排出。常見的往復(fù)式壓縮機有活塞式壓縮機和膜片式壓縮機?；钊綁嚎s機應(yīng)用廣泛，其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但運行時振動較大。膜片式壓縮機則適用于對氣體純度要求較高的場合，因為膜片將氣體與外界完全隔離，避免了氣體的污染。回轉(zhuǎn)式壓縮機：回轉(zhuǎn)式壓縮機通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來改變工作容積，實現(xiàn)氣體的壓縮。常見的回轉(zhuǎn)式壓縮機有螺桿式壓縮機、滑片式壓縮機和滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機。螺桿式壓縮機具有效率高、可靠性強、操作維護方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域?；綁嚎s機結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，適用于中、小排氣量的場合。滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機則常用于小型制冷設(shè)備，如家用冰箱、空調(diào)等。2.動力式壓縮機動力式壓縮機是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對氣體做功，使氣體獲得動能，然后通過擴壓器將動能轉(zhuǎn)化為壓力能。動力式壓縮機主要有離心式壓縮機和軸流式壓縮機。離心式壓縮機：離心式壓縮機通過葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，使氣體在離心力的作用下獲得動能，然后通過擴壓器將動能轉(zhuǎn)化為壓力能。離心式壓縮機具有排氣量大、效率高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于大型化工、石油、冶金等行業(yè)。軸流式壓縮機：軸流式壓縮機的氣體在軸向方向上流動，通過動葉和靜葉的相互作用，使氣體獲得能量。軸流式壓縮機具有流量大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，常用于航空發(fā)動機、燃?xì)廨啓C等領(lǐng)域。（二）按排氣壓力分類1.低壓壓縮機：排氣壓力一般在0.21.0MPa之間，常用于氣動工具、小型制冷設(shè)備等。2.中壓壓縮機：排氣壓力在1.010MPa之間，廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金等行業(yè)。3.高壓壓縮機：排氣壓力在10100MPa之間，常用于高壓氣體的輸送和儲存，如天然氣加氣站、高壓試驗設(shè)備等。4.超高壓壓縮機：排氣壓力大于100MPa，主要用于特殊的工業(yè)領(lǐng)域，如超高壓水切割、超高壓合成等。（三）按排氣量分類1.微型壓縮機：排氣量小于1m3/min，常用于小型制冷設(shè)備、醫(yī)療器械等。2.小型壓縮機：排氣量在110m3/min之間，適用于小型工廠、實驗室等場合。3.中型壓縮機：排氣量在10100m3/min之間，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的各種工藝過程。4.大型壓縮機：排氣量大于100m3/min，常用于大型化工、石油、冶金等企業(yè)。三、常見壓縮機的結(jié)構(gòu)（一）活塞式壓縮機的結(jié)構(gòu)活塞式壓縮機主要由機體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油泵、能量調(diào)節(jié)裝置、油循環(huán)系統(tǒng)等部件組成。1.機體：機體是壓縮機的基礎(chǔ)部件，它支撐著壓縮機的所有零部件，并承受著氣體壓力和運動部件的慣性力。機體一般采用鑄鐵或鑄鋼制成，具有足夠的強度和剛度。2.曲軸：曲軸是壓縮機的重要運動部件，它將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運動。曲軸一般采用優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼制成，經(jīng)過鍛造、加工和熱處理等工藝，具有較高的強度和耐磨性。3.連桿：連桿連接曲軸和活塞，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給活塞。連桿一般由連桿體、連桿蓋、螺栓、螺母等部件組成。連桿體和連桿蓋采用優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼制成，經(jīng)過加工和熱處理后，具有較高的強度和韌性。4.活塞組：活塞組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷等部件組成。活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運動，實現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排出。活塞環(huán)的作用是密封氣缸，防止氣體泄漏?；钊N用于連接活塞和連桿，使活塞和連桿能夠靈活地運動。5.閥門：閥門是壓縮機的重要控制部件，它控制著氣體的吸入和排出。閥門一般由閥座、閥片、彈簧等部件組成。閥片在氣體壓力的作用下開啟和關(guān)閉，實現(xiàn)氣體的單向流動。6.軸封：軸封的作用是防止曲軸箱內(nèi)的潤滑油泄漏到外界，同時防止外界的空氣進入曲軸箱。軸封一般采用機械密封或填料密封。7.油泵：油泵的作用是將潤滑油輸送到壓縮機的各個運動部件，以減少摩擦和磨損，同時帶走熱量和雜質(zhì)。油泵一般采用齒輪泵或葉片泵。8.能量調(diào)節(jié)裝置：能量調(diào)節(jié)裝置的作用是根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)壓縮機的排氣量，以達(dá)到節(jié)能的目的。能量調(diào)節(jié)裝置一般采用卸載裝置或變頻調(diào)速裝置。9.油循環(huán)系統(tǒng)：油循環(huán)系統(tǒng)的作用是將潤滑油輸送到壓縮機的各個運動部件，然后將潤滑油回收到曲軸箱內(nèi)。油循環(huán)系統(tǒng)一般由油泵、油過濾器、油冷卻器、油管等部件組成。（二）螺桿式壓縮機的結(jié)構(gòu)螺桿式壓縮機主要由機體、螺桿轉(zhuǎn)子、軸承、同步齒輪、軸封、聯(lián)軸器、潤滑系統(tǒng)等部件組成。1.機體：機體是螺桿式壓縮機的基礎(chǔ)部件，它支撐著螺桿轉(zhuǎn)子、軸承、同步齒輪等零部件，并承受著氣體壓力和運動部件的慣性力。機體一般采用鑄鐵或鑄鋼制成，具有足夠的強度和剛度。2.螺桿轉(zhuǎn)子：螺桿轉(zhuǎn)子是螺桿式壓縮機的核心部件，它由陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子組成。陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子相互嚙合，在旋轉(zhuǎn)過程中形成若干個密封容積，實現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排出。螺桿轉(zhuǎn)子一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，經(jīng)過加工和熱處理后，具有較高的強度和耐磨性。3.軸承：軸承的作用是支撐螺桿轉(zhuǎn)子，使螺桿轉(zhuǎn)子能夠平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。軸承一般采用滾動軸承或滑動軸承。4.同步齒輪：同步齒輪的作用是保證陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子的同步旋轉(zhuǎn)，避免陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子之間的碰撞和磨損。同步齒輪一般采用斜齒輪或人字齒輪。5.軸封：軸封的作用是防止?jié)櫥托孤┑酵饨?，同時防止外界的空氣進入壓縮機內(nèi)部。軸封一般采用機械密封或填料密封。6.聯(lián)軸器：聯(lián)軸器的作用是將電動機的動力傳遞給螺桿轉(zhuǎn)子。聯(lián)軸器一般采用彈性聯(lián)軸器或剛性聯(lián)軸器。7.潤滑系統(tǒng)：潤滑系統(tǒng)的作用是將潤滑油輸送到螺桿轉(zhuǎn)子、軸承、同步齒輪等運動部件，以減少摩擦和磨損，同時帶走熱量和雜質(zhì)。潤滑系統(tǒng)一般由油泵、油過濾器、油冷卻器、油管等部件組成。（三）離心式壓縮機的結(jié)構(gòu)離心式壓縮機主要由進氣室、葉輪、擴壓器、彎道、回流器、蝸殼、軸承、軸封、聯(lián)軸器等部件組成。1.進氣室：進氣室的作用是將氣體均勻地引入葉輪。進氣室一般采用圓形或矩形截面，內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流葉片，以改善氣體的流動狀態(tài)。2.葉輪：葉輪是離心式壓縮機的核心部件，它通過高速旋轉(zhuǎn)使氣體獲得動能。葉輪一般由輪盤、輪蓋和葉片組成。葉片的形狀和數(shù)量對葉輪的性能有很大影響。葉輪一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，經(jīng)過加工和熱處理后，具有較高的強度和耐磨性。3.擴壓器：擴壓器的作用是將葉輪出口的高速氣體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能。擴壓器一般采用漸擴形通道，內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流葉片，以改善氣體的流動狀態(tài)。4.彎道：彎道的作用是將擴壓器出口的氣體引入回流器。彎道一般采用圓形或矩形截面，內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流葉片，以改善氣體的流動狀態(tài)。5.回流器：回流器的作用是將彎道出口的氣體均勻地引入下一級葉輪。回流器一般采用圓形或矩形截面，內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流葉片，以改善氣體的流動狀態(tài)。6.蝸殼：蝸殼的作用是將最后一級葉輪出口的氣體收集起來，并輸送到排氣管中。蝸殼一般采用螺旋形通道，內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流葉片，以改善氣體的流動狀態(tài)。7.軸承：軸承的作用是支撐轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子能夠平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。軸承一般采用滑動軸承或滾動軸承。8.軸封：軸封的作用是防止氣體泄漏到外界，同時防止外界的空氣進入壓縮機內(nèi)部。軸封一般采用機械密封或迷宮密封。9.聯(lián)軸器：聯(lián)軸器的作用是將電動機的動力傳遞給轉(zhuǎn)子。聯(lián)軸器一般采用彈性聯(lián)軸器或剛性聯(lián)軸器。四、常見壓縮機的工作原理（一）活塞式壓縮機的工作原理活塞式壓縮機的工作過程可分為吸氣、壓縮和排氣三個過程。1.吸氣過程：當(dāng)活塞向下運動時，氣缸內(nèi)的容積增大，壓力降低，當(dāng)氣缸內(nèi)的壓力低于吸氣壓力時，吸氣閥門打開，氣體進入氣缸。2.壓縮過程：當(dāng)活塞向上運動時，氣缸內(nèi)的容積減小，氣體被壓縮，壓力升高。當(dāng)氣缸內(nèi)的壓力高于排氣壓力時，排氣閥門打開，氣體排出氣缸。3.排氣過程：當(dāng)活塞繼續(xù)向上運動時，氣缸內(nèi)的氣體被完全排出，排氣閥門關(guān)閉。然后活塞再次向下運動，開始下一個吸氣過程。（二）螺桿式壓縮機的工作原理螺桿式壓縮機的工作過程可分為吸氣、壓縮和排氣三個過程。1.吸氣過程：當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，齒間容積逐漸增大，壓力降低，當(dāng)齒間容積內(nèi)的壓力低于吸氣壓力時，吸氣口打開，氣體進入齒間容積。2.壓縮過程：隨著螺桿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，齒間容積逐漸減小，氣體被壓縮，壓力升高。當(dāng)齒間容積內(nèi)的壓力高于排氣壓力時，排氣口打開，氣體排出齒間容積。3.排氣過程：當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，齒間容積內(nèi)的氣體被完全排出，排氣口關(guān)閉。然后螺桿轉(zhuǎn)子再次旋轉(zhuǎn)，開始下一個吸氣過程。（三）離心式壓縮機的工作原理離心式壓縮機的工作過程可分為吸氣、壓縮和排氣三個過程。1.吸氣過程：氣體通過進氣室均勻地進入葉輪。在葉輪的作用下，氣體獲得動能，速度增加。2.壓縮過程：高速氣體進入擴壓器后，速度逐漸降低，壓力逐漸升高。然后氣體通過彎道和回流器進入下一級葉輪，繼續(xù)進行壓縮。3.排氣過程：經(jīng)過多級壓縮后，氣體的壓力達(dá)到要求，然后通過蝸殼排出壓縮機。五、壓縮機的性能指標(biāo)（一）排氣量排氣量是指壓縮機在單位時間內(nèi)排出的氣體體積，通常用m3/min或m3/h表示。排氣量是衡量壓縮機工作能力的重要指標(biāo)之一。（二）排氣壓力排氣壓力是指壓縮機排出氣體的壓力，通常用MPa表示。排氣壓力是衡量壓縮機壓縮能力的重要指標(biāo)之一。（三）功率功率是指壓縮機在運行過程中消耗的電能或機械能，通常用kW表示。功率是衡量壓縮機能耗的重要指標(biāo)之一。（四）效率效率是指壓縮機的有效功率與軸功率之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示。效率是衡量壓縮機性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。（五）轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速是指壓縮機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，通常用r/min表示。轉(zhuǎn)速是影響壓縮機排氣量和效率的重要因素之一。六、壓縮機的維護與保養(yǎng)（一）定期檢查定期檢查壓縮機的各個部件，如機體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油泵、能量調(diào)節(jié)裝置、油循環(huán)系統(tǒng)等，檢查是否有磨損、松動、泄漏等情況，如有問題應(yīng)及時處理。（二）清潔保養(yǎng)定期清潔壓縮機的各個部件，如機體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油泵、能量調(diào)節(jié)裝置、油循環(huán)系統(tǒng)等，清除灰塵、油污、雜質(zhì)等，以保證壓縮機的正常運行。（三）潤滑保養(yǎng)定期更換壓縮機的潤滑油，檢查潤滑油的質(zhì)量和油量，保證潤滑油的清潔和充足。同時，定期檢查油泵、油過濾器、油冷卻器等部件的工作情況，確保潤滑油的正常循環(huán)。（四）故障排除當(dāng)壓縮機出現(xiàn)故障時，應(yīng)及時進行故障排除。故障排除時，應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析，找出故障原因，然后采取相應(yīng)的措施進行處理。七、壓縮機的發(fā)展趨勢（一）高效節(jié)能隨著能源危機的日益加劇，高效節(jié)能已成為壓縮機發(fā)展的重要趨勢。未來的壓縮機將采用更加