活塞空压机（往复式空压机种类之一）

基本理论

活塞空压机

活塞式空压机-是一种往复式空压机中最常见的，使用最多的一种，其活塞直接接触气体。靠活塞环来密封压缩气体。在气压传动中，通常采用容积型活塞式空气压缩机。这里介绍两种典型结构，用来帮助理解空气压缩机的工作原理。图3.33(动画）和图3.34(动画）分别给出了立式、卧式空气压缩机的工作原理图。

立式空气压缩机的气缸中心线与地面垂直，卧式空气压缩机的气缸中心线则与地面平行。原动机（电动机或内燃机）的回转运动经曲柄连杆机构转换为活塞的往复直线运动。空气压缩机中的进气、排气过程与液压泵的吸油、压油过程类似。

活塞式空压机的工作原理见图1。在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力pa，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程。当缸内压力高于输出空气管道内压力p后，排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。活塞的往复运动是由电动机带动的曲柄滑块机构形成的。曲柄的旋转运动转换为滑动——活塞的往复运动。

活塞式空压机基本组成

1—排气阀2—气缸3—活塞4—活塞杆

5—滑块6—连杆7—曲柄8—吸气阀

9—阀门弹簧

这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量，降低了效率，增加了压缩功。且由于剩余容积的存在，当压缩比增大时，温度急剧升高。故当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。一为单级活塞式空压机，常用于需要0.3—0.7MPa压力范围的系统。单级活塞式空压机若压力超过0.6MPa，各项性能指标将急剧下降，故往往采用多级压缩，以提高输出压力。为了提高效率，降低空气温度，需要进行中间冷却。

为二级压缩的活塞式空压机设备示意图。如图2(b)所示，空气经低压缸后压力由p1提高至p2，温度由Tl升至T2；然后流入中间冷却器，在等压下对冷却水放热，温度降为Tl；再经高压缸压缩到所需要的压力p3。并由该图可见，进入低压缸和高压缸的空气温度Tl和T2，位于同一等温线12′3′上，两个压缩过程偏离等温线不远。同一压缩比p3/p1的单级压缩过程为123″，比两级压缩偏离等温12′3′远得多，即温度要高许多。且单级压缩消耗功相当于图中面积613″46，两级压缩消耗功相当于图中面积61256和52′345之和，节省的功相当于2′23″32′。可见，分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高效率。

应用领域

空压机

流水线设备

塑机

风机

主要分类

活塞式空压机一般以排气压力、排气量（容积流量）、结构型式和结构特点进行分类。

1．按排气压力高低分为：

低压空压机排气压力≤1.0MPa

中压空压机1.0MPa<排气压力≤10MPa>

高压空压机10MPa<排气压力≤100MPa>

2．接排气量大小分为：

小型空压机1m3/min<排气量≤10m3/min>

中型空压机10m3/min<排气量≤100m3/min>

大型空压机排气量>100m3/min

空压机的排气量指吸入状态自由气体流量。

一般规定：轴功率<15KW、排气压力≤1.4MPa为微型空压机。

3．按气缸中心线与地面相对位置分为：

立式空压机——气缸中心线与地面垂直布置。

角度式空压机——气缸中心线与地面成一定角度（V型、W型、L型等）。

卧式空压机——气缸中心线与地面平行，气缸布置在曲轴一侧。

对动平衡式空压机——气缸中心线与地面平行，气缸对称布置在曲轴两侧。

4按结构特点分为：

单作用——气体仅在活塞一侧被压缩。

双作用——气体在活塞两侧被压缩。

水冷式——指气缸带有冷却水夹套，通水冷却。

风冷式——气缸外表面铸有散热片，空气冷却。

固定式——空压机组固定在地基上。

移动式——空压机组置于移动装置上便于搬移。

有油润滑——指气缸内注油润滑，运动机构润滑油循环润滑。

无油润滑——指气缸内不注油润滑，活塞和气缸为干运转，但传动机构由润滑油循环润滑。

全无油润滑——气缸内传动机构均无油润滑。

此外还分为有十字头（中小型无油空压机）、无十字头（V、W型低压微型空压机）；

检修要求

⒈检修前的准备

(1)物资准备包括检修用工器具准备、检修所用物资的准备以及备品备件的准备。

(2)技术准备在工程技术人员进行检修方案交底的基础上，熟悉所检修空气压缩机的任务、检修技术要求、检修的工期和计划以及在检修中应该注意的事项，同时，应主动了解被检修机器在停车检修前的运行情况及存在的缺陷，以便做到心中有数。配合技术人员和老师傅查阅有关被检修机器的图纸，更进一步明确主要零部件的技术要求及质量标准。

(3)人员准备在接受有关技术人员和检修负责人布置任务的同时，熟悉参与检修的其他工种的情

况，养成协同配合、共同完成检修任务的工作习惯；配合单位做好安全注意事项的落实，因多工种的交叉作业势必会带来检修的不安全。专业的泵阀技术平台，泵阀工作者的家园。

⒉检修内容

由于活塞式压缩机的机型有所差异，故其检修规模、检修内容、间隔期也有所不同，下面仅就活塞式空压机的一般检修内容简述如下：

(1)小修内容(检修周期3个月，检修工期1～2天)

①检查加固气体管道、附属设备的支架以及主机紧固件连接的牢靠情况。

②更换已泄漏的各种阀门，消除跑、冒、滴、漏。专业的泵阀技术平台，泵阀工作者的家园。

③检查或更换注油泵、注油止逆阀，清洗循环油过滤器，检查或清洗安全阀进出管道内的污物。

④检查或更换气阀、气缸填料密封环和活塞环等。

⑤配合仪表工检查或更换压力表及工艺控制点仪表。

(2)中修内容(检修周期12个月，检修工期12～16天)

除进行小修的全部内容外，还要进行以下工作：:

①检查活塞杆及活塞的装配位置，检测活塞杆的圆度、圆柱度、直线度偏差及其他损伤情况。

②检测气缸的水平度、气缸镜面磨损程度及其他缺陷，更换气缸套。

③检测主轴瓦与曲轴的径向间隙、曲轴轴向窜量，更换或修刮主轴瓦。

④检测曲轴安装及其圆度、圆柱度偏差，检查曲轴有无裂纹。

⑤检测连杆大头瓦径向和轴向间隙，更换或修刮大头瓦，检查连杆螺栓有无损伤。汽机检修

⑥检查或调整十字头在滑道中的装配位置，检查十字头销磨损及与十字头的配合情况、十字头滑板磨损及与滑道的间隙，检查十字头销固定螺栓、十字头颈及连接器有无裂纹，必要时进行探伤检查。

⑦检查或更换刮油环；检查或校验安全阀。

⑧拆卸、修理、清洗注油器并试压；拆卸、修理循环油泵并清洗循环油系统，更换润滑油。

⑨清洗冷却水夹套、冷却器、缓冲器及油水分离器等附属设备。

⑩配合电工对电机、电器部分的检修。

⑶大修(检修周期36个月，检修工期16～22天)

除进行中、小修的内容外，还要进行以下工作:

①检测气缸与十字头滑道的同轴度偏差、曲轴中心线与十字头滑道中心线的垂直度偏差。

②检测机身的水平度及十字头滑道的磨损情况。

③对曲轴、连杆、活塞、活塞杆及十字头应力集中处进行探伤检查；对气缸上连接螺栓以及其他重要螺栓进行探伤检查，必要时更换。

④对曲轴联轴器、盘车器进行检查修理。专业的泵阀技术平台，泵阀工作者的家园。

⑤检查机身有无裂缝、渗漏等缺陷；地脚螺栓有无松动；基础有无沉陷等缺陷。

⑥对缓冲器等附属设备进行必要的探伤、测厚及焊缝检查，并对其进行强度和气密性试验。专业的泵阀技术平台，泵阀工作者的家园。

⑦检查或更换气体工艺管道及气路各种阀门。

⑧对主机、附属设备、管道全面涂漆防腐。

二、活塞机检修中的注意事项

1.检修前，必须由操作人员按正常停车规程及时停车，进行必要的工艺处理和采取安全措施，最后办理安全检修交接书。

2.盘车前必须通知现场有关检修人员，盘车人员不得离开盘车器开关，不准用吊车盘车。专业的泵阀技术平台，泵阀工作者的家园。

3.凡盘车检查测量余隙时，不准将手伸入气缸内，更不能进入缸体内检修、检查。

4.当气缸、活塞不全面解体或检修人员需进入机体检修时，除了切断电源外，还应拆除一只或几只气阀，以确保安全。

5.检修时严禁工具、零件等物品掉入电动机和气缸内。

6.检修前，应对所使用的起重工具、钳工工具等进行登记和仔细检查，以确保完好；抡锤时，其余检修人员必须避开抡锤方向。

7.凡抽插盲板、进塔入罐、现场动火、登高作业、临时用电等作业必须严格执行国家的有关安全规定。

8.检修现场掀开的铁箅子不得悬空虚放，并应在空洞处设置围栏，以免人员跌伤、坠落。

9.检修现场应保持整洁，堆放整齐，做到安全文明检修。

安装条件

(1)空压机安装时必须是地方又大、又宽敞、又明亮，有利于使用方便、也方便日后的维修及保养。

(2)空压机安装时必须是温度及湿度很低而且灰尘很少的地方，空气流通性比较好，不能安装在水雾、酸雾、油雾，多粉尘和多纤维的环境。

(3)按照国家GB50029-2003《压缩空气站设计规范》的规定，压缩空气机器间的采暖温度必须在15℃以上，而且平常不工作时必须要在5℃以上。

(4)当空压机吸气口或机组冷却风吸风口设于室内时，而且室内环境温度必须在40℃以下。

(5)如果这个工厂本身环境不好，灰尘也多，那必须加装前置过滤设备，以保证空压机系统零件的使用寿命。

(6)当单台排气量等于或大于20m3/min，且总安装容量等于或大于60m3/min的压缩空气站，宜设检修用起重设备，其起重能力应按空压机组最重部件确定。

(7)预留通道和保养空间，按照GB50029-2003《压缩空气站设计规范》的要求，空压机组与墙之间的通道宽度按排气量大小为0.8～1.5m的距离。

基本特点

优点：

1.压力范围大；

2.气量调节对压力影响小；

3设备价格低，初投资低；

4.操作方便；

5.使用寿命长。

缺点：

1.设备体积大且笨重；

2.结构复杂、易损件多，维修工作量大；

3.运行时振动和噪声较大，设备安装基础要求高；

4.运行维护费用相对较高。

主要问题

空压机的余隙容积，有的是结构上的需要，有的是难以避免的。如活塞运动到排气终了位置时，其端面与气缸端面之间的间隙，主要是考虑到以下几个因素：

1.制造精度及零部件组装，与要求总是有偏差的。运动部件在运动过程中可能出现松动，使结合面间隙增大，部件总尺寸增长。

2.对压缩含有水滴的气体，压缩时水滴可能集结。对于这种情况，余隙容积可防止由于水不可压缩性而产生的水击现象。

3.活塞周期运动时，由于摩擦和压缩气体时产生热量，使活塞受热膨胀，产生径向和轴向的伸长，为了避免活塞与汽缸端面发生碰撞事故及活塞与缸壁卡死，故用余隙容积来消除。

有关气阀到气缸容积的通道所形成的余隙容积，主要是由于气阀布置所难以避免的。在空压机工作时，余隙容积使进气阀吸入的气体体积减少了，相应排气量降低了，所以在设计气缸时，要预先考虑到余隙容积对排气量的影响。设计空压机时，在考虑到生产率、制造、装配和安全运转等情况下，应尽量使余隙容积小些。但有时为了调整活塞力，相应加大些余隙容积，这在设计对动式空压机时，也是经常碰到的。

活塞空压机