空压机的简介

活塞式压缩机和螺杆式压缩机说明

第一节 概述

1、活塞式压缩机的特点

活塞式压缩机属于容积式压缩机，适用于中小输气量，排气压力可从低压直至超高压，与其它类型压缩机相比，具有一系列特点：

其优点是：

(1) 不论流量大小，都能得到所需要的压力，排气压力范围广，最高压力可达320MPa（工业应用），甚至700MPa，（实验室中）

(2) 单机能力为在500m3/min以下的任意流量

(3) 在一般的压力范围内，对材料的要求低，多采用普通的钢铁材料

(4) 热效率较高，一般大、中型机组绝热效率可达0.7~0.85左右

(5) 气量调节时，排气量几乎不受排气压力变动的影响

(6) 气体的重度和特性对压缩机的工作性能影响不大，同一台压缩机可以用于不同的气体

(7) 驱动机比较简单，大都采用电动机，一般不调速

由于以上优点，活塞式压缩机在工业上获得广泛应用，但此机型也存在一些缺点：

（1）结构复杂笨重，易损件多，占地面积大，投资较高，维修工作量大，使用周期较短，但经过努力可以达到8000小时以上

（2）转速不高，机器体积大而重，单机排气量一般小于500m3/min

（3）机器运转中有振动

（4）排气不连续，气流有脉动，容易引起管道振动，严重时往往因气流脉动、共振而造成管网或机件的损坏

（5）流量调节采用补助容积或旁路阀，虽然简单、方便、可靠，但功率损失大，在部分载荷操作时效率降低

（6）用油润滑的压缩机，气体中带油需要脱除

（7）大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强度较大

2、活塞式压缩机的种类

活塞式压缩机型式多样，大体可按以下几种方式分类

（1）按排气压力分类

低压压缩机 0.2

中压压缩机 0.98~9.8MPa

高压压缩机 9.8~98.0MPa

越高压压缩机 >98.0MPa

（2）按消耗功率分类

微型压缩机

小型压缩机 10~100KW

中型压缩机 100~500KW

大型压缩机 >500KW

（3）按排气量分类

微型压缩机

小型压缩机 1~10M3/min

中型压缩机 10~60m3/min

大型压缩机 >60M3/min

（4）按气缸中心线的相对位置分类

立式：气缸中心线与地面垂直

卧式：气缸中心线与地面平行，其中包括一般卧式、对置式和对动式（对置平衡式） 角度式：气缸中心线彼此成一定角度，其中包括L型、V型、W型、扇型和星型等

（5）按活塞在气缸内作用情况分类

单作用式：气缸内仅一端进行压缩循环

双作用式：气缸内两端都进行同一级次的压缩循环

级差式：气缸内一端或两端进行两个或两个以上不同级次的压缩循环

（6）按压缩机级数分类

单级压缩机：气体经一级压缩达到排气压力

两级压缩机：气体经两级压缩达到排气压力

多级压缩机：气体经三级以上达到排气压力

（7）按压缩机列数分类

单列压缩机：气缸配置在机身一侧的一条中心线上

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两条以上中心线上

3、活塞压缩机的基本组成

活塞式压缩机系统由驱动机、曲轴、连杆、十字头、活塞杆、气缸、活塞环、填料、气阀、冷却器、和油水分离器等所组成。驱动机驱动曲轴旋转，通过连杆、十字头和活塞杆带动活塞进行往复运动，对气体进行压缩，出口气体离开压缩机，如有级间冷却器则先进入冷却器后，再进入油水分离器进行分离和缓冲，然后再依次进入系统或下一级进行多级压缩。 活塞式压缩机的驱动：

（1）对驱动机的要求

ａ、驱动机功率充足。活塞式压缩机广泛用于中小流量、高压下，耗功有大有小，但驱动机功率必须足够，并留有一定的富裕量

ｂ、尽量与压缩机直联。活塞式压缩机的工作转速一般比较低，尽量采用与原动机直联，避免采用中间齿轮变速器

ｃ、结构系统简单，起动迅速方便，容易开停车

ｄ、运转平稳，振动小，防爆，安全可靠，能长周期运行

（2）驱动机种类

目前，活塞式压缩机采用的驱动机主要是电动机和内燃机两种，在有电的情况下，一般总是采用电动机，只有在没有电源时或有廉价的天然气或炼厂废气的场合下，才采用内燃机。 电动机的结构系统比较简单，起动迅速、简便，工作安全可靠，维护简单，重量轻，价格相对低廉。

活塞式压缩机一般采用交流电动机，功率在800KW以下时，大多采用鼠笼式异步电动机，因为它结构简单，工作可靠，起动方便，价格低廉。但鼠笼式的起动电流较大，会引起电网电压的波动。如果在这方面受限制，可采用线绕转子式异步电动机，以防过大的起动电流，但需设置一套专门的起动装置，结构比较复杂，价格比较昂贵。

异步电动机的功率因数cosφ

大型压缩机都是采用电动机刚性联结直接驱动，或者电机直接装置在压缩机的曲轴之上，成为悬挂式电动机。刚性联轴器的优点是电动机转子可充作压缩机的飞轮，但在装配时对中要求较高。

4、活塞压缩机的适用范围

根据活塞压缩机的特点，可以看出它的适用范围主要是高压力、中小流量。根据压缩机

的使用场合，考虑运转维护方便，动力平衡性，结构紧凑，安装方便等因素，以下为典型对置式压缩机简图8-2：

对动平衡型压缩机为活塞作对称运动的对置型压缩机，它具有一般卧式压缩机的优点，却避免了一般卧式压缩机的缺点，它是卧式压缩机的发展。气缸水平布置且分布在曲轴箱两侧，气缸中心线与曲轴中心线垂直，每相邻两列有一对错角为180o的曲拐，活塞作相对运动。该类压缩机的动力平衡性能特别好，其第一、二阶惯性力可以完全平衡，惯性力矩也很小，转速可比卧式提高1~1.5倍，一般机组可达300~400rpm。因此，压缩机和电动机在质量上和外形尺寸上大约可减少50~60%。由于活塞对动，相对两列的活塞力相反，能互相抵消，减轻了主轴承的负载，改善了轴承的磨损，活塞工作面上的最大载荷和作用在部件上的应力和力矩减小，可使压缩机的尺寸和重量大大减小。该类压缩机的系列化和变形比较方便，因此在大中小型压缩范围，无论在国内外都有获得了很大的发展，以压倒的优势取代了一般卧式和大型立式压缩机组。

对置平衡型压缩机按电动机配置的位置不同可分为Ｈ型和Ｍ型两种。

Ｍ型压缩机电动机配置在机身的一端，列间距较小。机身利于整个构造，安装简单，但其机身和曲轴的刚性不如Ｈ型，而且机身和曲轴的制造也比Ｈ型困难。Ｍ型多用于多种用途的联合压缩机。

第二节 活塞式压缩机的主要参数

1、排气量

活塞式压缩机的排气量，通常是指单位时间内压缩机最后一级排出的气体，换算到第一级进口状态的压力和温度时的气体容积值，排气量常用的单位为M3/min或M3/h。

压缩机的额定排气量----压缩机铭牌上标注的排气量----是指特定的进口状态（一般为1大气压、20℃）时的排气量。对于实际气体，若是在高压下测得的气体容积，则换算时要考虑到气体的可压缩性的影响。

排气量表征压缩机的大小，但并不表明压缩机所排气体的物质数量。化工工艺中使用的压缩机，由于工艺计算的需要，需将排气量折算到标准状态（101325Pa、0℃）时的干气体积值，此值称为供气量。供气量与排气量的关系为

QN=Q0(P1-φPs1)T0/(P0T1)

式中P0、T0及P1、T1------标准状态及压缩机进口状态的压力和温度，N/m2、K φ------相对湿度

Ps1-----进气温度T1时的水蒸汽饱和蒸汽压力，N/m2（Pa）

反之，也可从用户要求的供气量，根据上式换算成压缩机的排气量。

2、排气压力

活塞式压缩机的排气压力通常是指最终排出压缩机的气体压力，排气压力应在压缩机末级排气接管处测量，常用单位为MPa。

一台压缩机的排气压力并非固定，压缩机铭牌上标出的排气压力是指额定排气压力。实际上，压缩机可在额定排气压力以下的任意压力下工作，并且只要强度和排气温度等允许，也可超过额定排气压力工作。

3、转速

活塞式压缩机曲轴的转速，常用r/min(rpm)表示，它是表征活塞式压缩机的主要结构参数。

4、活塞力

活塞力为曲轴处于任意的转角时，气体力和往复惯性力的合力，它作用于活塞杆或活塞销上。活塞力已成为压缩机系列化、规格化的一个主要参数，常用单位为t（吨）。

5、活塞行程

活塞式压缩机在运转中，活塞从一端止点到另一端止点所走的距离，称为一个行程，常用单位为m（米）

6、功率

活塞式压缩机消耗的功，一部分直接用于压缩气体，称为指示功，另一部分用于克服机械摩擦，称为摩擦功，主轴需要的总功为两者之和，称为轴功。单位时间内消耗的功称为功率，常用单位为瓦（W）或千瓦（KW）。压缩机的轴功率为指示功率和摩擦功率之和。

7、热效率

（1）等温效率

等温效率有等温指示效率和等温轴效率之分，等温指示效率是压缩机理论等温循环指示功与实际循环指示功之比，等温轴效率系指理论等温循环指示功与轴功之比，等温轴效率也称全等温效率。

（2）绝热效率

绝热效率也可分绝热指示效率和绝热轴效率。一般绝热效率系指绝热轴效率，它是压力缩机的理论绝热循环功与轴功之比。

（3）等温绝热效率

将压缩机理论循环的等温指示功与绝热循环功相比，其比值称为等温绝热效率。

（4）比功率

8、 其它参数

表示活塞式压缩机特征的还有其它一些参数，诸如结构型式（立式、角式、和卧式等）、列数和级数等。

第三节 活塞式压缩机的变工况及排气量调节

活塞式压缩机的排气量和压力(包括中间压力)，在机器运转过程中不是固定不变的。外界的气耗用量不可能随时都等于压缩机的排气量，进出压缩机的气体压力也不会等于压缩机的预定设计压力。当外界耗气量小于压缩机的排气量时，便需对压缩机进行排气量的调节，以使缩机的排气量适应耗气量的要求。

1、变工况工作

（1）吸气压力改变

当吸气压力降低，排气压力不变时，对单级压缩机，则压缩比升高，排气量下降，对于多级压缩机，主要导致末级压缩比升高，排气量有所下降，级数越多，影响越少。

（2）排气压力改变

提高压缩机的排气压力，而吸气压力不变，对于多级压缩机来说末级压缩比最大，但其余各级压缩比也略有上升，排气量减少，功率增加。

（3）压缩介质改变

介质的改变，气体的绝热指数也随之改变，绝热指数高，排气量和功率都有所增大，重度增大的气体，功率也随之增大。

（4）压缩机转速的改变

在一定范围内增加转速，排气量会相应增加，而且还会影响到气阀的寿命，所以提高转速要综合考虑，而且还要对有关通流部件进行改造。

2、排气量的调节

活塞式压缩机调节气量方法很多，按根据排气改变的情况，可分为间隙调节、分级调节和连续调节三种。

压缩机和气体耗用机器之间的输气管网容积（包括贮气器在内）也是排气量调节中的重要环节。当压缩机的排气量大于气体耗用量时，输气管网中的压力升高，反之则降低。利用管网中压力在一定的幅度范围（压力不均匀度）波动，可在短期内缓和排气量不相等的矛盾。

显然，管网容积越大，它的平衡作用越大，或它的压力不均匀度也越小。管网中应用贮气罐的目的就是加大管网容积。

压缩机排气量调节是根据管网中的压力变化进行的。采用人工操作的调节机构时，当管网中压力超过或低于规定值，即开启或关闭调节机构。采用自动操作的调节机构时，管网的压力作用于一定的器械，从而使调节机构发生作用。一般来说，趋向于采用自动控制的调节机构，称为自动控制。它要求较小的管网容积能达到更小的压力不均匀度。只在耗气量相当稳定，偶尔需要调节的场合，例如化工流程，才采用手动调节。也有在自动控制之外，加用手动调节，作为开停车和紧急情况时的操作。

（1）转速调节

活塞式压缩机的排气量与转速成正比，改变压缩机的转速就可以调节排气量。转速调节目前主要应用于直流电动机和内燃机驱动的压缩机中。

（2）管路调节

在管路方面增加适当的机构，利用适当程度的阻塞或旁通来进行排气量的调节，而压缩机本身结构并无改变，因此管路调节可以应用任一原来不具有排气调节的压缩机上。

（3）节流进气调节

在压缩机进气管路上装有节流阀，通过节流阀调节入口流量，从而调节压缩机排量

（4）停止进气调节

停止进气调节是隔断进气管路，使压缩机进入空转而排气量为零。多用于开停机状况。

（5）旁路调节

旁路调节是将进气管和排气管用普通管路和旁通阀加以连通，来达到调节排气量的目的。调节时只要打开旁通阀，排出的气体便又回入进气管线。

按照旁路阀开关的方式不同，旁路调节又可分为节流连通和自由连通两种

ａ、节流连通

调节时阀门根据需要调节的气量开至适当的程度，让一部分气体经旁路阀节流后回入进气管内。这种调节属于连续调节，它的优点是结构系统简单，排气量可连续地变化，可使排气量在100%到0%的范围内进行分级调节和连续调节。其缺点是高压气体节流，压缩机功率消耗一点也未减少，经济性较差。但由于这种调节方式结构简单，常应用于短期地不经常调节或调节幅度很小的场合，也可作备用的和辅助的调节之用。

ｂ、自由连通

调节时旁路阀完全打开，使压缩机排出的气体仅克服旁路管路及旁路阀阻力进入进气管线，然后通过气缸的进气的排气形成封闭的循环流动，压缩机进入空转。空转期间压缩机消耗的功率主要用于克服气阀和管路中的阻力。当旁路阀的旁路管线具有足够大的通流截面时，排气压力和进气压力差别很小，空转功率也不大，反之会形成相当大的功率消耗。自由连通时，排气管路中必须备有止回阀，防止管网气体倒窜回压缩机中。

（6）顶开吸气阀调节

作用于气阀的调节是使进排气阀之一在工作中完全或局部地丧失其正常作用，从而改变压缩机的排气量。鉴于气阀的工作状况和压缩机的功率清耗，目前只在进气阀上装设调节的措施。顶开吸气阀法的调节原理是在吸气阀内装一压叉，当需要降低排气量时，压叉顶开吸气阀的阀片，使部分或全部已吸入气缸内的气体又流回到吸气管中，以实现排气量的调节。压开进气阀的驱动机构即卸荷器，有活塞式卸荷器和隔膜式卸荷器两种，如上图：

活塞式卸荷器调节时通过调节器来的高压气体进入卸荷器缸，推动小活塞克服弹簧力，使压叉压开阀片。当需要恢复正常时，由调节器将卸荷器与大气接通，小活塞在弹簧力作用下升起，压叉脱离阀片。这种结构小活塞免不了要泄漏气体，而隔膜式卸荷器可克服此缺点。隔膜式卸荷器除了将活塞换成膜片外，还是装设在气缸外面的，卸荷器仅中心杆伸入气缸的进

气腔，故检查和修理比较方便，对于高压级进气腔小时也能适用。

多级压缩机应用顶开进气阀调节时，各级均设有压叉，调节时各级进气阀应同时压开。 一般有下列两种调节形式：

ａ：完全顶开吸气阀：

是一种气动完全顶开吸气阀的调节装置，利用气源动力，通过压叉顶开吸气阀阀片。 ｂ：部分顶开吸气阀：

吸气阀不是完全开启，而只是部分开启。因此该调节装置气体温度高，气密性差，很少采用。

（7）补充余隙法

此法的作用原理是在气缸余隙附近装一个补充余隙容积，调节时打开其上的余隙调节阀使其与气缸余隙相通，于是气缸余隙增大，减少输气量，达到调节的目的。一般可调节的范围在0~25% 。

第四节 活塞式压缩机的润滑

活塞式压缩机润滑，要求在所有作相对运动的表面注入润滑油，形成油膜，以减低磨蚀，减少摩擦功耗，冷却摩擦表面，同时还起到油膜密封作用。对润滑系统的基本要求：

（1）要有可靠的供油装置，保证有适量的润滑油输送至各运动部位

（2）要有净化和冷却润滑油的装置

（3）系统中要有便于检查供油情况的部位和仪表

（4）供油系统紧凑，便于拆装和清洗

根据压缩机的结构特点，有以下两种润滑方式：

ａ、飞测润滑：多用于小型无十字头压缩机中，其特点是气缸与传动部件的摩擦面，均靠装在连杆上的打油杆将油飞测到润滑部件进行润滑，这样气缸和传动机构需共用一种润滑油。气缸内带油量较大。

ｂ、压力润滑：常用于大中型有十字头的压缩机中，这种润滑方式往往分为两个独立的系统：气缸及填料函部分靠注油器供油，润滑传动部件靠齿轮油泵或螺杆泵供油润滑。

1、气缸及填料的函的润滑

由于气缸内气体压力较高，多采用注油器供油润滑。气缸与填料函处注入的油量必须适当，若油量不足将引起强烈摩擦，使运动部件表面磨损，若油量过多，不仅浪费，而且气体带油量大，将影响气阀的开关，甚至造成爆炸事故。

2、传动机构的润滑

传动机构的润滑根据油泵的传动方式又分为内传动和外传动两种：

ａ：内传动：油泵由主轴直接带动，曲轴箱作为循环油箱，其结构比较简单，紧凑，多用于中小型压缩机

ｂ：外传动：油泵单独驱动，形成一个独立的供油系统，多用于大型压缩机中，因为其需要的润滑油量较多，油泵较大，油路的其它部件体积也较大，不便由主轴直接驱动油泵。无论是内传动还是外传动，油路均是循环的，循环油路上还必须设置油冷却器与油过滤器。 润滑油的循环路线，通常有以下几种类型：

A型油路：油泵 曲轴中心孔 连杆大头 连杆小头

十字头滑道 回入油箱(主轴承靠飞测润滑)。A型油路可以在机身内不设置任何油路，多用于单曲拐及双曲拐压缩机上。当曲拐数目多时，由于难以保证均匀分路供油而不宜采用。 B型油路：油泵 机身主轴承 连杆大头 连杆小头

十字头滑道 回入油箱。这种油路要求在机身内设有总油管，由分油管输油至各主轴承，以使各部供油较均匀。多列压缩机均采用此种油路。

C型油路：这种油路是从油泵来的油分成两路并联输油。一路是依次经十字头上滑板和下滑

板，再流回油箱；另一路是顺次经机身上主轴承、连杆大头、连杆小头、十字头销，再流回油箱。其与B型油路类似，其特点为：考虑到B型油路经过部位过多，由于各部位的阴力和泄漏，可能会使后边润滑部位供油不足，故此油路才分成两并联油路以克服该缺点。但应注意由于并联油路各段阴力不同，会引起供油量不平衡。因此，在上下滑板进油孔处应装调节阀。

3、润滑油的选用

气缸与填料函的润滑油，由于直接与气体接触，而且处于高温高压下，必须满足下列条件：

（1）润滑油在高温下具有足够的粘度，以保持一定的油膜强度和一定的密封能力

（2）具有良好的化学稳定性，即不会变质，不与被压缩气体发生化学反应

（3）具有一定的闪点，通常要比排气温度高20~30℃

（4）不应与气体中含有的少量水形成乳化物

为满足上述要求，我公司一般选用19号压缩机油或100号空气压缩机油。

传动系统的润滑油，由于工作温度不超70℃，且不气体直接接触，因此润滑油一般用机械油，如上30#、40#、50#机械油，或选用质量要求高一些的如68#抗磨液压油等。

第五节 活塞式压缩机的主要零部件

活塞式压缩机的结构形式虽然繁多，但其主要组成 部分基本相同。一台完整的压缩机组包括两大部分。一为主机、一为辅机。主机包括机身、中体、气缸组件、传动部件、活塞组件、气阀和密封组件以及驱动机等。辅机包括润滑油系统、级间冷却系统、辅助管路系统等。下面就压缩机的主要零部件作一个简单的介绍。

1、气缸

气缸是构成压缩容积实现气体压缩的主要部件，为了能承受气体压力，应有足够的强度，由于活塞子在其中运动，内壁承受摩擦，应有良好的内润滑及耐磨性，为了逸散气缸中进行功热转换时所产生的热量，应有良好的冷却措施。为了减少气流阻力，提高效率，吸排气阀要合理布置。总之，气缸结构复杂，材质和加工要求较高。

气缸通常采用水做冷却介质，它是由环形的体、缸盖及缸座组成。吸、排气阀配置在缸盖与缸座上，缸体有三层壁，除了构成工质容积的一层壁外，还有构成水道及气道的两层壁，缸体上设置润滑油接管，气缸轴侧设置防止泄漏的填料函，缸盖上设置调节气量装置。 气缸水隔套的作用供冷却水带走压缩过程中产生的热量，改善气缸壁的润滑条件和气阀的工作条件，并使气缸壁温度均匀减少气缸变形，水套的布置除了冷却缸壁、填料函等处外，还要冷却气阀，为了避免在水套内形成死角和气囊，以提高传热效果，冷却水一般是从气缸一端的最下部进入水套，从气缸另一端的最高点引出，另外为了清洗水套内部的泥芯，在缸体上有时还开设了一些手孔。

2、曲轴-连杆机构

（1）曲轴图8-5-1

（2）曲轴是活塞式压缩机中重要运动部件之一，它在工作中接受驱动机一般以扭矩形式输入的动力，并把它转变为活塞的往复作用力，压缩气体而做功。它周期性地承受着气体压力和惯性力，因而产生交变的弯曲应力和扭转应力。它不仅应该具有足够的疲劳强度，而且还应该具有足够的刚性和耐磨性。

一根曲轴至少具有三个部分，即主轴颈、曲柄和曲柄销（或称连杆轴劲）。曲柄和曲柄销构成的弯曲部分称为曲拐，根据机器的需要一根曲轴可以由一个或几个曲拐所组成。 曲轴运转中所需润滑油通常是从轴承处通过主轴颈加入的，并通过曲轴内部加工的孔道引至曲拐销，一般有斜油孔和直油孔两种。直油孔的优点是在经过圆角过渡部分时，不影响该处的强度，但一般情况下加工比较复杂，清洗油孔也不方便。斜油孔加工清洗方便，但削弱了曲轴强度。

（2）连杆 图8-5-2连杆是连接曲轴与十字头（活塞）的部件，它将曲轴的旋转运动转换成活塞的往复运动。其一端与曲轴相连，称为连杆大头，作旋转运动；另一端与十字头销（或活塞销）相连，称为连杆小头，作往复运动；中间部分称为连杆体，作摆动。 连杆的形式有开式连杆、闭式连杆、叉形连杆和主副连杆。目前应用较多的是开式连杆。 ①连杆体

连杆体连接连杆大头和连杆小头其截面一般有圆形、扁形、及工字形等，常用工字截面，连杆体的截面尺寸沿其长度直线变化。接近大头处最大，接近小头处最小。

为了能将大头瓦处的润滑油引向小头瓦，连杆体内部钻有油孔，个别设计也有用旁设润滑油管的办法来导油。

由于连杆体在连杆力及横向惯性力的作用下承受着交变的拉、压及横向弯曲的作用，因此要求具有足够的强度和稳定性。

②连杆大头

连杆大头通过螺栓与曲柄锁连接，传递动力，连杆大头瓦衬耐磨的轴瓦，轴瓦用巴氏合金浇铸而成。过去通常采用巴氏合金厚壁瓦，近年来国内外趋向于采用薄壁瓦，由于薄壁瓦与大头孔内径装配时有一定的过盈量，装入大头孔后，在螺栓的压紧力下使它紧贴于连杆大头上，其贴合度应大于70%，因而它的承受能力比厚壁瓦大。

③连杆小头

连杆小头与十字头销相配合。小头孔内衬有耐磨的小头瓦近年来它趋向于采用多油槽的整体铜套，材料为铸造锡青铜ZQSn8-12或ZQSn8-21。

连杆大小孔中心线应平行，不平行度在100mm长度上不大于0.03mm。

④连杆螺栓

连杆螺栓是压缩机中最重要的零件之一。它承受很大的交变载荷和几倍于活塞力的预紧力，它的断裂将造成严重事故，因此连杆螺栓不仅要求有足够的静强度，更重要的是要有较高的耐疲劳断裂能力。连杆螺栓一般为单头螺栓，螺栓头原支承面必须严格垂直于螺栓中心线。为降低刚度，增加螺栓的弹性，减少螺栓体内应力变化的幅度，螺栓体做得比螺纹部分细些。

（3）十字头

十字头是连接活塞杆与连杆的部件，它在中体导轨里作往复运动，并将连杆的动力传给活塞部件，对十字头的基本要求是重量轻，耐磨，并具有足够的强度。

①十字头与连杆的连接

十字头与连杆的连接方式多采用闭式。在闭式结构中，连杆小头放在十字头内，刚性好，与连杆、活塞杆的连接较为简单。该连接由十字头销完成，十字头销分为浮动销与固定销两种，浮动销为一圆柱体，制造简单，能在销座及连杆小头内缓缓转动，磨损均匀，但浮动销冲击较大。固定销靠锥度压紧在十字头体中，该销的中段为圆柱体，两端具有1/10~1/20的锥度，用螺钉与压板压紧。

十字头销为一重要零件，它传递全部连杆力，要求韧性好，耐磨和疲劳，它的材料常用20#钢，表面渗碳、淬火。

②十字头与活塞杆的连接

螺纹连接 A 螺纹连接 B

十字头与活塞杆的连接主要有螺纹连接、连接器连接以及法兰连接等。各种连接方式均应采取防松措施，以保证连接的可靠性。目前大中型压缩机常采用螺纹连接。

③十字头滑板

十字头滑板用来承受侧向力，滑板可与十字头体做成一体，称为整体十字头，也可做成分开的，称为分式十字头。整体十字头制造简单，重量轻，近年来由于加工和材料质量的提

高，在中、小型压缩机组中，广泛采用整体十字头。它的缺点是磨损后间隙无法调整，只能更换十字头。大型压缩机的十字头体和滑板一般都分开，以便调整滑板和导轨间的间隙，并在滑板上浇铸巴氏合金。当巴金合金磨损后，可在滑板与十字头体的结合面之间用增加垫片的方法来补偿间隙，待巴氏合金磨损得完全不能使用时，再拆下重新浇铸。

3、活塞组件

活塞组件包括活塞、活塞杆及活塞环等，它们在气缸中作往复运动，起着压缩气体的作用。

（1）活塞

活塞的结构形式很多，常用的有以下几种：筒型活塞、盘形活塞、级差式活塞、组合活塞、柱塞等。

盘形活塞：该活塞适用于有十字头的双作用气缸，形状如圆盘形，材料为铸铁或铸铝，为了减轻重量，活塞常做成中空结构，为了加强端面的刚性与结构长度，在活塞两端面设置数根加筋板把两个端面连接起来。活塞的圆柱面上开有活塞环槽。卧式压缩机中，直径较大的盘形活塞，在下部90o~120o范围内为承压面，承压面用巴氏合浇制而成，在承压面的端部开有2o~3o的坡度，其两边也应稍许锉去一些，有利于形成润滑油层。为防止热膨胀和活塞与气缸磨下沉时加剧磨损，活塞的外圆与气缸内圆面应留有1~2mm的间隙（承压面除外）。在无油润滑压缩机中，通常用填充氟塑料等耐磨材料制成各种形式的支承环作为活塞的承压面。

（2）活塞杆

活塞杆将活塞与十字头连接起来，传递作用在活塞上的力，带动活塞运动。它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。活塞杆与十字头连接一端车有螺纹。由于活塞杆承受交变载荷，应尽可能减少应力集中影响，因此，连接螺栓采用细牙螺纹，且根部圆弧半径大一些。

（3）活塞环

活塞与气缸之间存在相对滑动，必须留有一定的间隙，活塞环的主要作用是密封气缸与活塞之间的间隙，防止气体从压缩容积的一侧漏向另一侧，此外还有均布润滑油的作用。活塞环为一开口环，在自由状态下，其外径大于气缸的直径，装入气缸后，环径缩小，仅在切口处留下一个热膨胀间隙。

活塞环依靠节流与阻塞来密封，其密封原理如下图：

当环装入后，由于环的弹性，产生预紧力Pk，使环紧贴在气缸壁上，当气体通过金属表面高低不平的间隙时，受到节流与阻塞作用，压力自P1降至P2，同时由于活塞环和环槽间有侧间隙，环紧靠在压力低的一侧。所以在活塞环内表面与环槽之间的间隙处有一个近似等于P1的气体压力作用着，而沿活塞外表面作用的气体压力则是变化的，从P1至P2，其平均值近似等于1/2（P1+P2），这样，便在半径方向产生了一个压力差，ΔP≈P1-1/2（P1+P2）=1/2（P1-P2），这个压力差使活塞环紧贴在气缸壁上，达到密封作用，同理在轴向也有一个压力差，把环紧压在环槽侧面上起密封作用，气缸内压力越大，密封压紧力也越大，表明活塞环具有自紧密封的特点。在活塞与气缸相互运动的工作面间，完全地阻止泄漏是不可能的。普通的活塞环都有切口，气体能通过切口泄漏。此外，气缸和活塞环的圆度和圆柱度误差及环槽和环的端面平面度误差也是造成泄漏的因素。所以，通常采用多个活塞环，经多次节流阻塞，便可起到密封要求。有研究表明，气体经过第一道活塞环阻流密封作用后，仍要泄漏至第一道环之后。在流经切口间隙之际，由于节流作用，此时压力约降至气缸内气体压力的26%。经第二道环的密封作用后，气体压力约为原压力的10%。到第三道环后约为7.6%。

因此活塞环的密封作用主要靠前面三道环所承担，但在实际使用中，尤其是在高压级中，第一道环所承受的压力差的绝对值比低压级时为大，磨损也快。第一道环磨损后使切口增大，泄漏量大大增加，即失去密封作用，这时主要压力差便由第二道环承受。第二道环即起到第一道环作用，其磨损也将加剧，依次类推。因此，通常采用较多的活塞环，以延长更换时间。活塞环通常在每个环槽内放置一道，其结构按所用材料一般制成具有切口的整体式环，活塞环的切口有直切口、斜切口和搭切口三种，如下图8-14。

(a)直切口 (b)斜切口 (c)搭切口

直切口制造简单，泄漏量与切口的泄漏截面成正比。斜切口制造也简单，因泄漏截面应为垂直截面，故在相同切口宽度时它比直切口要小，从而减少了泄漏量。一般取倾角为45o~60o。搭切口制造较为复杂，因其切口呈阶梯形，工作时互相搭接，故气体不能直接地通过切口而需经过两次曲折，所以泄漏量能大大减少。

4、密封组件

为了密封存活塞子杆穿出气缸处的间隙，通常用一组密封填料来实现密封。填料是压缩机中易损件之一。对填料的主要要求是：密封性好、耐磨性好、使用寿命长、结构简单、成本低、标准化，通用化程度高。

压缩机中的填料都是借助于密封前后的气体压力差来获得自紧密封的。根据密封前后气体的压力差，气体的性质，对密封要求，可选用不同的填料密封结构形式。常用的填料有适用于中、低压的平面填料和适用于高压的锥形填料两种。

平面填料函 它一般用在低压，有前置填料函结构中，适用于60~100MPa以下的压力，一般由几组共同组成压缩机的密封系统。

填料函的每个密封室主要由密封盒、闭锁环、密封圈和镯形弹簧等零件组成。靠气缸侧的环是闭锁环，是三瓣的；另外一侧是密封圈，是六瓣的；三瓣环的作用是轴向地遮住六瓣环的切口并让高压气体通过本身的切口流入小室，起主要作用是六瓣环，其密封原理和活塞环的密封相似，在安装时，三瓣环靠近气缸处，六瓣环放在三瓣环外边，否则不起密封作用。

5、气阀组件

气阀的作用是控制气缸中的气体的吸入和排出。压缩机上的气阀都是自动气阀，即气阀的启闭不是用专门的控制机构而是靠气阀两侧的压力差来自动实现及时启闭的。气阀是重要的易损件之一，它直接关系到压缩机运转的可靠性和经济性。

对气阀的主要要求是：

（1）气阀开闭及时，关闭时严密不漏气

（2）气流通过气阀时，阻力损失小

（3）气阀使用寿命长

（4）气阀形成的余隙容积小

（5）噪音小

目前，气阀的结构型式很多，最常使用的为环状阀。一般由四部分组成 ：

（1）阀座 它具有能被阀片覆盖的气体通道，是与阀片一起闭锁进气（或排气）通道，并承受气缸内外压力差的零件

（2）启闭元件 它是交替地开启与关闭阀座通道的零件，通常制成片状者称阀片

（3）弹簧 是关闭时推动阀片落向阀座的元件，并在开启时抑制阀片撞击升程限制器

（4）升程限制器 是限制阀片的升程，并往往作为弹簧承座的零件。

阀座与升程限制器上都有环形通道供气体通过，阀片与阀座上的密封口贴合形成密封，并靠阀片的启闭来控制气体的吸入与排出，为保证阀片启闭时不偏斜，在升程限制器上加工成几个同心圈的凸台，对阀片起导向作用，阀片的升起高度（即升程h）由导向凸台的高度来控

制，升程限制器上装有弹簧，当阀片处于关闭状态时，把阀片压紧在阀座上，当阀片开启时

起缓冲作用，阀座与升程限制器用螺栓拧紧，并需加防松措施。吸排气阀工作时，气阀是在

阀片两边的压力差作用下启闭的，完成吸排气过程，如在吸气过程中， 当气缸内的压力低于吸入管道中的压力时，当两者所造成的压力差ΔP足以克服弹簧压紧力

Ps与阀片及部分弹簧的运动质量惯性力Pm之和时，阀片被顶开，气体开始吸入，随后阀片

继续开启并贴到升程限制器上，气体继续进入气缸，直至活塞到达止点附近时，活塞速度剧

下降，气体的速度也随之降低，于是作用在阀片上的气流动压力也变小，当弹簧力大于气体

推力及阀片弹簧的惯性力时，弹簧随即把阀片顶回，阀片开始关闭并最终重新落在阀座上，

吸气阀阀片关闭而完成吸气过程，排气亦然。

网状阀结构基本上和环状阀相同，但各环阀片以筋条联成一体，略呈网状故称网状阀，

如图示，这种阀片本身具有弹性，在阀片从中心数起的第二圈上，将径向筋条铣出一个斜切

口，同时在很长一段弧内铣薄使之具有弹性。这样当阀片中心圈被夹紧，而外缘四圈做为阀

片时，不需要导向块便能上下运动。网状阀片各环起落一致，且没有摩擦，对气缸无油润滑

压缩机特别适用。

有时也采用中心导向的网状阀结构，其阀片没有固定部分和弹性部分，这种网状阀避免

了弹性部分易于断裂的可能性，又扩大了通道数目。如果中心导向块采用自润滑材料，同样

可以适用于气缸无油润滑压缩机。

网状阀中即可采用圆柱形弹簧，又可用片形弹簧，并采用缓冲片以缓和阀片对升程限制

器的冲击。相比于环状阀，其结构复杂，制造加工难度大，技术要求高，应力集中处多，运

行中易于损坏，应用较少。但随着近几年的技术进步，如采用PEEK材质等，网状阀的应用

也越来越广泛。

6、飞轮及盘车机构

在压缩机的运转过程中，曲轴受驱动力矩和阻力矩的作用，在曲轴同转一转之中，阻力矩所

消耗的功和驱动机所供给的功是相等的。然而，曲轴的阻力矩是一个随曲轴旋转角束度变化

的力矩，驱动力矩则基本上是一个定值，所以这两者在一转之中的瞬间值经常是不平衡的，

这就会引起曲轴的加速、减速现象。即：

Md－Mk=Jε

Md、Mk——驱动力矩和阻力矩

J——压缩机组中的全部旋转质量的转动惯量

ε——压缩机曲轴的瞬时角加速度，加速时为正，减速时为负

在压缩机运转时，总不希望角速度有很大的波动，因此设计时可以人为地用加飞轮的办法提

高转动惯量J，以降低瞬时角加速度ε。如果人为地增加转动机构的质量，也即增加其转动

惯量J，则在同样的转矩差值下，转轴的角加速度ε就可以减小，这就可以促使压缩机的运

转趋向平稳。飞轮就是一个具有较大转动惯量的部件，在压缩机转轴上增设飞轮，其目的就

在于使压缩机转速均匀化。

在压缩机的运转中飞轮起着转换能量、储、放能量的作用，而其本身并不消耗功。当Md＞

Mk即有盈功存在时，飞轮和转子一起加速运转，盈功转化为飞轮的动能储存在飞轮内防止

转子作更大的加速；当Md＜Mk时，亏功使飞轮减速，飞轮即释放出动能以弥补驱动功的

不足，从而避免转子更大的加速。飞轮就是如此通过储放能量（动能）来调节压缩机在一转

中的角速度，使转速均匀化的。

压缩机具有运动部件的盘车机构，在压缩机的安装和检修等情况下必须盘车，以检查装

配的正确性或压缩机运动部件在要求位置上定位的正确性。此外，在长期停车后，压缩机开

车前必须盘车，使所有需要润滑的表面配油。在吹扫压缩机气道时也要盘车。

盘车机构有手动和电动盘车机构，中小型压缩机可采用手动盘车机构，大型压缩机采用

电动盘车机构。电动盘车机构可装在压缩机内用齿轮或蜗杆运动副使曲轴旋转。盘车电动机

驱动蜗杆，并通地它转动蜗轮、圆柱形齿轮副，使套装在曲轴端的齿轮旋转，带动曲轴转动

而达到盘车的目的。盘车机构必须设置切换手柄，当需要盘车时，转动手柄，借此拨动与手

柄相联的沿双键滑动的齿轮，使其与盘车齿轮相啮合，才可盘车。当压缩机具有敞开的飞轮

或带齿冠的专用圆盘时，可采用杠杆式盘车器。盘车机构一般设置在压缩机气缸与电机中间。

在飞轮在加工出齿冠，盘车电机与一盘车小齿轮相连，当需要盘车时，启运动盘车电机底盘

的气垫导轨或扳动盘车杠杆使盘车器齿轮与飞轮齿轮相啮合，即可盘车。

压缩机应在无负荷的情况下盘车，此时盘车机构产生的最大扭矩值是按压缩机及电动机的摩

擦力来确定的，一般只为有负荷下压缩机平均反力矩的8~12%。转动后，摩擦表面跑合过

程中反作用力矩则急剧下降。

第六节 辅助系统

活塞式压缩机的辅助系统包括进排气缓冲系统、润滑系统、冷却系统等。其主要设备有

进排气缓冲罐、入口过滤器、润滑油泵、注油器、油冷却器、油过滤器、集油箱、级间冷却

器、气液分离器、安全阀等。大部分设备已标准化生产，在此介绍一下齿轮泵、注油器和油

过滤器。

润滑油泵 中、大型高速压缩机的润滑油泵趋向于由单独电动机驱动，因为单独电动

机驱动的油泵可在压缩机起动之前先开机，待系统达到规定油压时再开动压缩机，这就保证

压缩机起动时便得到充份润滑，以利于提高摩擦件的耐久性，特别是当压缩机起动的转速大

于750rpm时，如果起动时轴承得不到及时润滑，则极易烧毁轴瓦。润滑油泵大多是容积式

的，普遍采用的是齿轮泵。

齿轮泵结构如图8-20所示，一对互相啮合的齿轮置于泵体内，齿轮旋转时润滑油由入

口吸进，充满齿隙，并在齿轮旋转时沿着工作室的外圆周移动。当齿轮进入啮合时，油从出

口被压出。齿轮反向转动时油的流向反转，因此不允许改变齿轮泵的旋转方向。当齿轮接近

完全啮合时，残留在其中的油将被封闭，造成封闭容积中的压力剧增，这是不允许的，通常

都在泵体的端平面上加开通道或采取其它措施予以消除。

油过滤器 润滑油在使用中不可避免地要被磨屑、尘埃以及和空气接触时产生的氧化

胶状物所污染，这些杂质如不及时滤去会使零件出现早期磨损，或堵塞油道。机器的耐久性

与润滑油的清洁程度有很大关系，因此设置油过滤器是很重要的。良好的滤油器应该具有高

的滤油效果和小的流动阻力，同时要求尺寸小，重量轻。

润滑油的过滤一般经过两次，即粗滤和细滤，也有采用三次过滤的，即增加精滤过程，

因此设有粗滤器、细滤器和精滤器。（1）粗滤器 一般做成筒状，装于集油箱或曲轴箱的

润滑油管入口处，当润滑油尚未进入油泵之前进行过滤，目的在于保护油泵，使之免于进入

较大的硬质颗粒影响油泵的寿命，当然也有助于以后的进行细滤。滤网由铜丝制成， 网孔

尺寸0.6mm×0.6mm，故仅能滤去0.8mm以上的颗粒。

（2）细滤器 装于油泵之后，细滤器主要有网式和片式两种。

网式过滤器用100目以上的金属网若干层绕于金属骨架上。它制造简单，但体积较大，

易堵塞，难清理，一般需同时装两个，并装置切换阀，使压缩机在连续运行中当一个被堵塞

需拆下清洗时，另一个可马上接替工作。

注油器 压力润滑中，气缸和填料处的润滑油是由注油器提供的。目前，大多采用真

空滴油式注油器，该注油器相当于一组柱塞泵，柱塞的往复运动，靠偏心轮的转动带动摆杆

来实现，当柱塞向下运动时，泵内形成真空，油便从吸油管通过有机玻璃罩内滴油管进入泵

体，当柱塞向上运动时，吸入泵体内的油即被压缩排出，注油量的大小，可以通过调整摆杆

的极限位置，改变柱塞行程来调节，排出的油压大小取决于气缸内的气体压力，钟罩滴油管

的作用是显示油泵是否有油进入，工作是否正常，在气缸、填料函的注油孔处，必须放置单

向阀，以防油管爆裂时气体倒流。

目前真空滴式注油器已标准化，按压力来分有16MPa以下用的中压注油器和16~32MPa用

的高压注油器。

第七节 活塞式压缩机的运行、维护与管理

一、活塞式压缩机的试运行

活塞式压缩机在安装或检修完毕并进行最后精找正之后，应进行机组的试运转。

1、机组的运行条件

(1)每台机组及其附属设备均应具有制造厂的产品铭牌，其上的技术数据不得涂抹覆盖。

(2)每台机组应具有完整的设备技术档案，其中包括有关技术规范、制造厂家技术说明

书、有关图纸系统图、性能曲线、试验记录和验收记录、安装说明书和技术数据、重要设备

的安装记录、竣工资料、交接记录和运行试车记录、检修记录、设备事故和运行异常记录以

及重大技术改进记录等。

(3)运行操作岗位完好，有必须的规程、系统图、操作数据、运行日记、试验记录、缺

陷记录和值班日记。有必要的使用工具，如塞尺、钳子、扳子、防爆灯、听棒和手提式测振

仪以及转速表等。具有与主控制室联系的可靠的通讯工具，如对讲机或现场扩呼电话。消防

器材齐备并置于固定位置，性能良好，便于随时动用。

(4)机组完好，具备起动条件。确认各部位故障都已排除，应检修项目皆已完成，无缺

件，无坏件。认真检查安全阀等安全保护监测系统，确认动作灵活准确，各类阀门的开闭已

处于开车状态。

(5)机组厂房内各主、辅设备及管道、各层地面、地沟和门窗玻璃等，均已清洁完整，

地面平整，沟道有盖板，危险处有护板，现场照明充足。

(6)生产工艺用料、水、电、蒸汽、仪表风和氮气等质量合格供应正常充足。

(7)操作人员必须熟练掌握压缩机组的系统、结构、性能和操作参数，熟悉操作规程中的有

关规定，通晓安全保护系统和事故处理程序，并经实际操作考试合格，不合格者不允许上岗。

(8)在下述情况下，机组禁止起动：①机组系统或零部件存在故障或缺件未能修好备齐。

②油系统或其他辅助系统不正常。⑧大修或故障检修后，验收、交接和批准手续不齐全。

2、重要操作及操作极限值

为了保证机组的正常运行，对机组的关键性重要操作必须慎重，应在资料分析、设备现

状调查和方案讨论以及领导批准后，指定专人负责执行操作，有关人员和主管领导应当在场。

一般下列操作应列为重要操作：①压缩机组的安装或检修后的初次启动；②重大故障停

机后的启动；②设备重大改进后启动和新技术的第一次试用；④压缩机组运行条件的重大变

动后的启动与操作。

根据制造厂的有关说明书和试验资料确定机组的操作极限值，在运行中不得超过，其中

主要极限值是：①机组各段进、排气温度，压力和流量，②机组的工作转速；⑧机组油系统

的压力和流量。④电动机的电流值。

3、试运转的目的

机组安装或检修完毕后进行试运转，其主要目的是：检验和调整机组各部分的运动机构，

达到良好的跑合；检验和调整电气、仪表自动控制系统及其附属装置的正确性和灵敏性：检

验机组的润滑系统、冷却系统、工艺管路系统及其附属设备的严密性，并进行吹扫；检验机

组的振动和噪音，并对机组所有的机械设备、电气和仪表等装置及其工艺管路的设计、制造

和安装调试等方面的质量进行全面的考核。在试运中发现问题，应查找原因积极处理，为装

置联动试车和投料开车创造条件，作好充分的准备。

4、试运的要点

（1）油系统的清洗与试运

压缩机试运转前，油系统首先应进行彻底清洗，一般是先用机械和人工方法除去所有油

系统设备和管路内的大量尘土、杂物和油污等，然后采用化学酸洗法除去设备及管路中的铁

锈，最后用油进行多次的油冲洗，一直到合格。油箱内注入的润滑油规格和数量应符合设备

技术文件的规定，当室温低于5℃时，应将润滑油加热至油温达到30～35C。

首次试运时，润滑油应进入主轴承和机身滑道，应将管接头拆开，用塑料短管将油引到曲轴

箱，以防首次循环的润滑油中所带的污物进入运动部件内。电动机的旋转方向应符合油泵的

要求，并按操作规程起动油泵，检查油压、音响、振动和发热等情况，油压和油量应符合设

备技术文件的规定值。回油温度高时，应向冷却器送水，以保持润滑油温度不超过35℃。

润滑油系统试运转正常时，应连续运转24小时，如过滤器前后压差大，应及时切换、清洗，

延长运转时间。在正常运转状态下，检验和凋整油系统联锁装置。

循环油润滑系统首次运转后，应将油箱中的污物全部排放干净，清洗油箱、吸出粗滤器、过

滤器、油泵和管道内污油。连接主轴承和机身滑道的供油管接头．再往油箱内注入合格的润

滑油。重新起动油泵、循环润滑油系统，同时进行压缩机盘车，检查调整各供油点的油流量，

使油压、油流量、各联锁系统符合设备技术文件的规定。

（2）气缸与填料油系统的试运

将注油器清洗千净，排除污油，然后装入符合设备技术文件要求的润滑油。将注油器到气缸、

填料函进口处的管接头拆开，用清洁的压缩空气检查油管是否畅通。连接注油器至各油管的

接头，用手柄盘动注油器，检查注油器应无机械障碍的感觉。从滴油器检视罩检查每个注油

点的滴油情况应符合设备技术文件的规定。在各油管至气缸和填料函的供油点的敞开处检查

出油情况和油的清洁程度。连接上气缸、填料函进口供油管接头后再起动注油器，检查各油

管接头的严密性。同时压缩机盘车应不少于5分钟。

（3）通风机试运

大型电动机强制通风系统的试运，应在机组试车前进行，通过试运检查通风机及通风系

统的安装或检修质量。通风机室及周围环境清扫干净，通风机先盘车4～5转，仔细倾听通

风机内有无响声或障碍，若无问题可联系送电。起动电动机应分两次进行，第一次冲动检查

转向是否正确，检听有无异常响声，第二次启动电动机达正常转速。如无异常，则将通风机

入口阀门慢慢打开，进行通风机的负荷试车。检查通风机轴承及电动机温升是否正常，机组

及管道有无振动，由通风机送出空气的清净干燥程度及风压等均应符合要求。连续运转不少

于2小时，无问题时即可停车。 （4）冷却水系统试运

冷却水系统在试运前应进行试压，其部位包括：各水管接头和阀门、各段气缸水套、各

段冷却器、各段气缸盖、填料函进出水管。打开供水主管阀门和机组供水总阀门，逐渐加压

到试验压力，然后检查水系统管路各试压部位有无泄漏之处，并消除缺陷和滴漏。

（5）空负荷试运转

向曲轴箱(或油箱)内灌入机器润滑油到油标最高刻度位置，注油器内灌满压缩机气缸润

滑油，同时摇动把手约2～3分钟，使润滑油充满润滑油管。拆下各级进排气阀，拆开出入

口管道，在气缸进排气阀腔口及出入口管道接口处装上粗铁丝的筛网。电动机在开车前，先

用手盘动4～5转。独立支承的电动机首先单独进行试运；电动机和压缩机共用支持轴承的

机组，电动机和压缩机的空负荷试运可联合进行。压缩机组启动之前先开动循环油泵。油压、

油温和流量达到要求后，启动气缸润滑系统的注油器，开动冷却电动机用的通风机，开启冷

却水系统。第一次瞬间启动电动机并立即停车，检查各部位有无故障和碰击声，电机转向是

否正确。然后再第二次启动电机运转5～10分钟达到额定转速时，立即停止运转，检查压缩

机各部的声响、发热及振动情况。如无异常现象后，再依次运转30分钟和12小时。

空负荷运转时，应注意防止烧毁轴承合金瓦，特别要观察油压表灵敏与否及向各输油点如主

轴承、连杆轴瓦、十字头等处的输油情况。空负荷试运转中每隔半小时填写一次压缩机运行

的操作和故障处理记录。循环润滑油系统中油过滤器阻力过大时，应及时切换清洗。循环油

系统油压应不低于规定值，油温不超过35℃，按时向注油器内加入润滑油，以保持其油面

不低于油面指示管上的下标线。

空负荷试运中应达到的指标，循环油系统油压应符合设备技术文件的规定值，过滤器压力降

应小于0.2×105Pa,轴承温度不超过55℃，电动机温升和电流值不超过设备技术文件的规定

值，金属填料函温度不超过60℃，十字头滑道顶部温度不超过60℃。试运转过程中应无异

常声响。

试运转过程中如发现下述情况，则应穴即紧急停车：①循环油系统压力降低，自动联锁装置

动作并自动停车，如果自动联锁装置不起作用，必须立即用人工方法使压缩机停车；②油循

环系统发生故障，润滑油中断；②气缸和填料函润滑油供应中断，油泵发生故障；④冷却水

供应中断，③填料过热烧坏；⑧轴承温度过高，且继续上升；⑦机械传动部件或气缸内出现

剧烈敲击、碰撞声响；⑧电机冒火花，线圈转子有擦边响声，线圈温度过高；⑧当压缩机内

发生能形成事故的任何损坏时。

空负荷试运转连续2小时后，压缩机按正常停车步骤停车，其主要步骤是按电气规程停

电动机，停通风机后，当主轴完全停止运动5分钟后，再停油润滑系统，关闭冷却水进口阀

门。

（6）机组设备工艺管道的清洗吹扫

压缩机运行前应彻底清扫工艺系统管道，管内不得有焊渣、飞溅物、氧化皮和其他机械

杂质，管内进行酸洗后必须中和处理并用清水冲冼干净，然后干燥，确保气体管道内部的绝

对清洁。

压缩机空负荷试运转完毕后，可进行吹洗工作，即利用本机各级气缸压出的空气吹洗该

级排气系统的灰尘及污物。吹洗前应编制吹洗方案。先将每个“阀”打开清洗一次，再装好，

气缸的阀座也同样清洗干净。装好第一级气缸上的进、排气阀，开车，利用第一级气缸压出

的空气吹洗第一级气缸排气腔室、第一级冷却器和油水分离器，最后通往大气。装好第二级

气缸上的进排气阀，开车，利用第二级气缸压出的空气吹洗第二级气缸排气缸、第二级冷却

器和油水分离器，最后通往大气。用同样的方法，逐级依次吹洗。

与设备相连的管道，每级进口管应与设备分开进行吹洗，排出管吹洗可与设备吹洗同时

进行。气缸、冷却器、油水分离器和各级相连的管道吹洗一直进行到内表面清洁为止，同时

各级吹洗时间不应少于30分钟，并在各级油水分离器上的排气口处用白布检查吹出的空气

是否干净。各级设备吹冼时，应定期打开油水分离器上的排水阀，以便排出油和冷凝水。任

何一级吹除的污染空气和脏物不允许带至下一级气缸内或设备内。为此，不允许同时装好各

级气缸上的进、排气阀同时吹洗各级气缸。吹洗空气经过的阀门，应全开或拆除，以免损坏

密封面或遗留脏物。仪表及安全阀应拆掉，待吹净后再装上。

（7）负荷试运转

首次用空气带负荷试运转是在空负荷试运转和吹洗工作完成后进行的。吹洗后将旨板及

临时管线等拆除，装上正式开车的管线、仪表和安全阀，然后开车。打开有关阀门，开动油

泵、通风机、注油器。并达正常运转状态后，启动压缩机先空负荷运转30～60分钟，在此

期间应根据循环润滑油管道上的压力表检查油压值是否在规定范围之内；检查阀门、曲轴连

杆机构、密封填料等的工作情况是否正常；检查压缩机各气缸的供油情况和冷却水的供给情

况是否正常；检查压缩机机身密封结构的严密性如何。一切正常后，逐渐关闭放空阀或油水

吹除阀进行升压运转，可按出口操作压力的大少分级逐步加压，每加压一次连续运转2小时。

一般试车用空气为介质时，最终压力不宜大于25MPa。再高压力的试车应考虑用氮气作为

介质。在操作压力下连续运转应达4~8小时。运转过程中要注意电动机电流大小，各级气缸

的操作温度等都不应超过设备技术文件的规定值。运转时，每经过30～40分钟，打开油水

分离器上的排水阀，排放油水一次，停车后全面检查。

（8）安全阀调整试验

安全阀可在升压试车后逐级调整，当达到规定的起跳值后，铅封。

（9）连续试车

在上述试车认可后，应进行不少于48小时的连续运转(在额定压力下)，每隔一小时记

录一次压力、温度、电流和电压等，不允许超过允许值，同时机器要运转平稳可靠。

（10）气量调节试验

在有气量调节装置的机器上，应对调节装置进行试验和调整，测定其调节性能。 （11）

振动测定 在有条件的情况下，对机组应进行振动的测定，考核基础振动的振幅是否在

允许范围内，并可作为长期运转后的比较数据。

（12）拆卸检查

机组负荷试验后，拆开各部检查磨合情况，紧固是否松动，拆开气阀进行清洗，检查气

缸镜面的磨损，检查电动机各部，复测气缸及曲轴的水平，消除试车中发现的各种缺陷。拆

查后应再行试车，过程同上，并在负荷下运转6～8小时。

（13）工艺气体的置换

某些上艺气体与空气混合后是有爆炸危险的，因此，如果压缩机的气缸、管线和附属设

备吸入了空气，有必要用惰性气体(例如氮气)来把空气驱除出去，即吹洗压缩机，只有在此

以后才能接入工作气体。用惰性气体吹洗压缩机必须在压缩机空运转时进行。在吹洗以后，

且在压缩机作工作气体启动以前，用工作气体将惰性气体吹除出去，然后压缩机就可以逐步

的增加负荷了，吹除的持续时间决定于压缩机输出气体的成分分析。

5、活塞式压缩机的开停车

压缩机组要运行得好，除机组本身的性能、工艺管网的配合性能和安装质量等要良好之

外，还必须精心操作运行，进行正确的开停车，并在运行中认真完成各种监测和检查，对所

有运行参数进行认真地分析和处理。由于压缩机组的类利和驱动方式的不同、用途不同，开

停车的操作方法和运行规程也不完全相同，一般应结合机组的特点和制造厂的使用说明书制

订出自己的专用开停车操作运行规程，并在运行中严格地遵守。

由于目前的活塞式压缩机组多以电动机驱动，现以它为例说明开停车的要点。

二、机组开车要点

（1）开动循环油系统

压缩机开车运转前，循环油润滑系统首先开车，按启动规程的规定启动油泵，检查油压、

音响、振动和发热；检查油路是否畅通，主轴承、大头瓦、小头瓦、滑道等各润滑点供油是

否正常，油量是否充足；检查回油系统，回油应畅通无阻，检查各油管接头是否严密无泄漏，

油冷却器有无泄漏。

（2）开动气缸润滑系统

按规程启动注油器，检查电动机、注油器和减速器运转情况，各注油点油压油量要达到规定

值。检查油路供油情况。各油管路接头要严密无泄漏，仪表及信号装置动作可靠，运行正常。

（3）开动通风机系统

按启动规程启动电动机通风系统，检查通风机轴承及电动机温升，检查机组及管道有无

振动，机组运转有无异常响声。由通风机送出的空气的清净干燥程度及风压风量均应符合要

求，运转正常。

（4）开动冷却水系统

打开供水管系统阀门，逐渐加压，检查冷却水系统是否畅通，有无泄漏。检查回水流量

是否足够。

（5）开动盘车系统

按规程启动盘车系统，检查传动部件无故障后，盘车系统脱开。

（6）开动电动机

按规程启动电动机，启动机组进行空负荷运转，检查机组轴承温度，传动部件有无异常

响声，气缸填料函温度，各润滑点供油情况，油压油量是否达到要求；检查十字头机身温度；

检查机身、气缸以及基础有无松动和振动现象。无负荷运行一切正常后，再逐渐增加负荷，

在规定的各种压力下运行一定时间后再继续升压，待达到满负荷后，对压缩机组进行全面检

查。检查传动部件有无异常音响，主轴承、曲柄连杆机构、滑块，各气缸内等有无撞击声响。

检杏气缸填料函工作情况，有无泄漏现象。注意观察各轴瓦温度上升情况。检查各段管道、

附属设备的连接法兰口密封情况，有无泄漏。检查管道，附属设备的振动与摩擦情况。运转

足够时间，一切正常后，才可正式投入生产，如发现异常应停车处理。

三、机组停车要点

（1）机组紧急停车

机组运行中如发生下述情况则应立即紧急停车：①循环润滑油系统压力降低，自动联锁

装置不起作用。②油循环系统发生故障，润滑油中断。③气缸或填料函润滑油系统发生故障，

润滑油供应中断。④冷却水供应中断。⑤填料过热烧坏。⑧轴承温度过高，并且继续上升。

⑦机械传动部件或气缸内部出现剧烈敲击、碰撞声响。⑧机组管道、附属没备摩擦严重，振

动过大。⑨电动机冒火花，线圈转子有擦边响声，线圈温度过高。⑩压缩机组内发生可能形

成事故的任何损坏。

（2）正常停车

机组运行中根据生产需要进行正常停车，其主要步骤是：

①切断与工艺系统的联系，打循环。

②按电气规程停电动机。

③按规程停通风机系统。

④当主轴完全停止运转5分钟后，停油润滑系统

⑤关闭冷却水进口阀门。

四、活塞式压缩机的日常维护

（1）严格遵守各项规程

严格遵守操作规程，按规定的程序开停车，严格遵守维护规程，使用维护好机组。

（2）加强日常维护

每日检查数次机组的运行参数，按时填写运行记录，检查项目包括：进出口工艺气体的

参数(压力、温度和流量以及气体的成分组成和湿度等)；油系统的温度和压力、轴承温度、

冷却水温度、储油箱油位、油冷却器和油过滤器的前后压差及注油器滴下状态。应用探测棒

听测机架、中体、气缸、气阀和管道内有无异常振动声响。检查气缸内部填料泄漏，气体外

部泄漏和金属填料环的泄漏。检查冷却水系统的流通情况及泄漏。检查各紧固螺栓有无松动。

随时检查电动机电流表，超过额定电流时应立即处理。

每2~3周检查一次润滑油是否需要补充或更换。

每月分析一次机组的振动趋势，看有无异常趋势；分析轴承温度趋势；分析油的排放性，

看排放量有无突变；分析判定润滑油质量情况。

每三个月对仪表工作情况作一次校对，对润滑油品质进行光谱分析和铁谱分析，分析其密度、

粘度、氧化度、闪点、水分和碱性度等。

保持各零部件的清洁，不允许有油污，灰尘和异物等附在机体之上。

各零部件必须齐全完整，指示仪表灵敏可靠。

定期检查、清洗油过滤器，保证油压的稳定。

冬季停车注意防冻，备机应每周开车一次，时间不少于半小时（空负荷）

（3）监视运行工况

机组在正常运行中，要不断的监视运行工况的变化，注意工艺系统参数的和负荷变化，根据

需要缓慢地准确地调整负荷。

（4）尽量避免带负荷紧急停机

机组运行中，尽量避免带负荷紧急停机，只有发生前述规定情况，才能紧急停车。

第八节 螺杆式压缩机

一 、螺杆式压缩机工作原理

螺杆式压缩机的结构如图8-23所示在“∞”字形气缸中平行放置两个高速回转并按一

定传动比相互啮合的螺旋形转子。通常对节圆外具有凸齿的转子称为阳转子(主动转子)；在

节圆内具有凹齿的转子称为阴转子(从动转子)。阴、阳转子上的螺旋形体分别称为阴螺杆和

阳螺杆。 —般阳转子(或经增速齿轮组)与驱动机连接，并由此输入功率；由阳转子(或经同

步齿轮组)带动阴转子转动。螺杆式压缩机的主要零部件有一对转子、机体、轴承、同步齿

轮(有时还有增速齿轮)，以及密封组件等。

按运行方式和用途的不同，螺杆式压缩机可分为以下类型：无油螺杆机、喷油螺杆机。

无油螺杆中，阳转子靠同步齿轮带动阴转子。转子啮合过程互不接触。 喷油螺杆中，阳转子直接驱动阴转子，不设同步齿轮，结构简单。喷入机体的大量的润滑油

起着润滑、密封、冷却和降低噪声的作用。

螺杆式压缩机系容积型压缩机械，其运转过程从进气过程开始，然后气体在密封的齿

槽容积中经历压缩，最后移至排气过程。在压缩机气缸的两端，分别开设一定形状和大小的

孔口。一个供进气用，称作进气孔口； —个供排气用，称作排气孔口。

二、 螺杆式压缩机的齿形和内外压力

1、齿形

转子的扭曲螺旋齿面称为型面．垂直于转子轴线的平面与型面的交线称为转子型线。 转

子的典型型线有三种：对称圆弧型线；单边修正不对称摆线——圆弧型线；双边修正不对称

摆线——包络圆弧型线。不对称型线，由于内泄漏的减少，比对称圆弧型线的功率消耗低

10％左右，同时噪声较低。目前新设计的螺杆式压缩机大多采用不对称型线，只在某些特殊

场合下，沿用对称孤型线。

2、螺杆式压缩机的内外压力

在螺杆式压缩机的转子每个运动周期内，某个工作容积中的气体因容积缩小而被压缩并

达到一定的压力，在这个工作容积与排气孔口连通之前(包括连通瞬时)，此容积内的气体压

力Pi称为压缩终了压力。内压缩终丁压力与进气压力之比，称为内压缩比。而排气骨内的

气体压力(背压力)Pd称为外压力或背压力，它与进气压力的比值称为外压缩比。

进、排气孔口的位置和形状决定了内压缩比。运行工况或工艺流程中所要求的进、排气

压力，决定了外压缩比．与一般活塞式压缩机不同，螺杆式压缩机的内、外压缩比彼此可以

不相等。

当内、外压力不相等时．将引起附加能量的损失，同时伴随着强烈的周期性排气噪音。

三、 螺杆式压缩机主要特点

就压缩气体的原理而言，螺杆式压缩机与活塞式压缩机一样，同属于容积型压缩机械；

就其运动形式而言，压缩机的转子与动力型机械一样，作高速旋转运动．所以．螺杆式压缩

机兼有二者的特点．

螺杆式压缩机具有较高的齿顶线速度，转速可高达每分钟万转以上，故常可与高速驱动机直联。因此，它的单位排气量的体积、质量、占地面积以及排气脉动均远比活塞式压缩机为小。

螺杆式压缩机没有如活塞式压缩机那样的气阀、活塞环等易损件，因而它运转可靠，寿命长，易于实现远距离控制。此外，由于没有往复运动零部件，不存在不平衡惯性力(矩)，所以螺杆式压缩机基础小，甚至可实现无基础运转。

无油螺杆式压缩机，可保持气体洁净(不含油)，又由于阴，阳螺杆齿面间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体、脏气体(含液体、粉尘气体及易聚合气体等)。此外，喷油螺杆式压缩机可获得很高的单级压缩比(最高达20—30)以及低的排气温度。

螺杆式压缩机具有强制输气的特点，即排气量几乎不受排气压力的影响，不同于动力型压缩机；其内压缩比与转速、气体密度无关系。螺杆式压缩机在宽广的工况范围内，仍能保持较高的效率，没有动力型压缩机在小排气量时出现的喘振现象。

螺杆式压缩机尚有以下缺陷：

首先，由于基元容积周期性地与进、排气孔口连通，以及气体通过间隙的泄漏等原因，致使螺杆式压缩机产生很强的中、高频噪声，故必须采取消音、减噪措施。其次，由于螺杆齿面是一空间齿面，且加工精度要求又高，故需特制的刀具在专用设备上进行加工。最后由于机器是依靠间隙密封气体，以及转子刚度等方面的限制，螺杆式压缩机只适用于中，低压范围。

四、 压缩制冷循环的基本原理

制冷装置是由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器及其他附属没备等，用管线连接成个封闭系统，冷媒(压缩介质)在系统内循环。如图8—24所示：

首先于蒸发器内蒸发的冷媒气体(或称工质)被压缩机吸入压缩(图中l一2)压力，来提高到冷凝压力，气体温度也升高，然后排至冷凝器，在冷凝器中过热的冷媒气体冷凝放出热量(图中2—3)，由冷却水或空气将冷媒放山的热量带走，冷凝的液体进入节流调节阀，由冷凝压力节流到与需要蒸发温度相适应压力等焓节流过程如图中3—4的低温液体冷媒进入蒸发器，在蒸发器中冷媒吸收被冷却物质的热而蒸发，造成低温，即制冷。

蒸发后的冷媒气体，重新被压缩机吸入，如此不断的循环下去，达到制冷的目的。 由图8-24看出：

① 制冷系统的制冷能力

单位重量制冷量 qw = H1—H3 千卡／公斤

单位容积制冷量 qv = qw x ρ 千卡／米3

② 压缩机消耗的功 W=H2—H1 千卡／公斤

③ 单位重量冷媒冷凝热负荷

qI = qw十W＝H2—H3 千卡／公斤

④ 制冷系数 β=qw / W

⑤ 理论单位制冷能力 K1=860β 千卡／千瓦时

压缩机制冷量和有效功率，同蒸发温度和冷凝温度是密切相关的。蒸发温度越高，冷凝温度越低，制冷量越大、蒸发温度越低，冷凝温度越高，则制冷量越小。蒸发温度和冷凝温度是制冷压缩机的主要参数，通常称为制冷工况。