容積式壓縮機原理

壓縮機是壓縮氣體以提高氣體壓力的機械，如氣泵、壓氣機等，根據(jù)壓縮氣體的方式不同，可分為容積式壓縮機和動力式壓縮機。依靠壓縮腔的內(nèi)部容積縮小來提高氣體或蒸氣壓力的壓縮機為容積式壓縮機，利用燃?xì)馔钙綁嚎s氣體的壓縮機為動力式壓縮機。其中容積式壓縮機可分為往復(fù)式壓縮機和回轉(zhuǎn)式壓縮機，動力式壓縮機可分為噴射式和透平式。具體分類如圖1。

容積式壓縮機是指依靠改變工作腔來提高氣體壓力的壓縮機。由于容積式壓縮機大多有活塞，故又稱“活塞式”壓縮機。容積式壓縮機按其結(jié)構(gòu)的不同又有往復(fù)活塞和回轉(zhuǎn)活塞之分，前者簡稱“往復(fù)式”，后者簡稱“回轉(zhuǎn)式”。

容積式壓縮機壓力比

壓縮機末級排氣管處壓力（壓縮機的名義排氣壓力）與第一集進氣管處壓力（壓縮機的名義吸氣壓力）之比，即壓縮機的（名義）壓力比。各級排氣壓力與其吸氣壓力之比成為級的（名義）壓力比。某及壓縮終了時工作腔內(nèi)的壓力與該級進氣終了壓力之比，活塞壓縮機中稱為該級實際壓力比?；剞D(zhuǎn)壓縮機中稱為內(nèi)壓力比。

容積式壓縮機工作腔及相關(guān)概念

工作腔：容積式壓縮機中用來壓縮氣體的腔室。壓縮機的工作腔一般因為存在余隙容積而沒有完全利用。

工作容積：工作腔中實際用來處理氣體的那部分容積。

余隙容積：指排氣過程結(jié)束后仍殘留有高壓氣體的那部分空間。

排量：壓縮機一轉(zhuǎn)中所形成的總工作容積的大小。排量能真正反映壓縮機的大小，在微型制冷、空調(diào)中廣泛應(yīng)用，單位為m³·cm³。

理論容積流量q_Vth：壓縮機單位時間內(nèi)形成的工作容積之和，等于每轉(zhuǎn)工作容積與轉(zhuǎn)速之積，單位為m³/min，m³/h，m³/s。

容積式壓縮機的工作原理是依靠工作腔容積的變化來壓縮氣體或蒸汽，因而它具有容積可周期變化的工作腔。

容積式壓縮機的特點主要有以下幾點：

（1）機器轉(zhuǎn)速的改變對工作容積的變化規(guī)律沒直接影響，故壓力與流量關(guān)系不大，工作穩(wěn)定性較好；

（2）氣體的吸入、排出與氣體性質(zhì)無關(guān)，故適應(yīng)性強、易達到較高壓力；

（3）機器熱效率高（因為泄漏少）；

（4）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往復(fù)式的易損件較多；

（5）氣體脈動大，易引起氣柱、管道振動。

可靠性是指壓縮機能連續(xù)完成任務(wù)所規(guī)定的性能參數(shù)的能力（中間可維修或更換零部件），并用可靠度來表示。廣義的可靠性包括可維修性。一個機器的可靠性包括：可靠性設(shè)計；可靠性制造；可靠性運行管理；可靠性維修。

壓縮機的可靠性是由零部件的可靠性組成的。

容積式壓縮機分類

零部件的可靠性分4類：

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性；結(jié)構(gòu)、制造精度合理；

（2）強度可靠性；連桿螺栓最不安全，其次是活塞桿（為拉壓交變載荷，需著色探傷）；

（3）剛度可靠性；機身、曲軸、連桿、氣缸等剛度要求高；

（4）磨損可靠性。用PV來限制。磨損：高壓級>低壓級，高轉(zhuǎn)速>低轉(zhuǎn)速。氣閥：閥片磨損。

容積式壓縮機活塞桿的斷裂原因

壓縮機中常發(fā)生帶螺紋的活塞桿斷裂并釀成事故。

活塞桿斷裂有下列三種可能性：（1）材料或制造的缺陷；（2）螺母的預(yù)緊力未達到設(shè)計要求；（）活塞桿嚴(yán)重傾斜。

容積式壓縮機結(jié)構(gòu)

往復(fù)式壓縮機主要包括工作腔部分、傳動部分、機身部分和輔助部分，具體如圖2。

（1）工作腔部分包括：氣缸、氣閥（包括吸氣閥和排氣閥）、活塞；

（2）傳動部分指利用曲軸連桿機構(gòu)化旋轉(zhuǎn)為往復(fù)直線運動的裝置，包括：曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、十字頭銷、曲柄銷；

（3）機身部分：支承（連接）氣缸與傳動部分的零部件；

（4）輔助部分包括：潤滑、冷卻、調(diào)節(jié)、安全閥、消音器、濾清器、緩沖器等。

容積式壓縮機工作流程

當(dāng)活塞從氣缸蓋處（外止點）開始向下運動時，氣缸內(nèi)的上部容積逐漸增大，壓力降低，這時外界氣體沿進氣管沖開進氣閥流入氣缸中，直到活塞達到最下位置（內(nèi)止點），這時進氣開始關(guān)閉。在反向運動時，亦即當(dāng)活塞向上運動時，則該容積縮小，其中氣體被壓縮，當(dāng)它的壓力達到預(yù)先設(shè)計好的程度（或稍大于排氣管的壓力），排氣閥被打開，氣體排入排氣管中，直到活塞運動到最上位置（外止點）時，排氣閥關(guān)閉。當(dāng)運動機構(gòu)不停的運動時，上述過程則重復(fù)進行?？傊?，曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)運動一次，氣缸內(nèi)相繼實現(xiàn)進氣，壓縮，排氣的過程，即完成一個工作循環(huán)，稱為一級。

容積式壓縮機多級壓縮

多級壓縮具有以下優(yōu)點：（1）存在中間冷卻器，可以省功；（2）可降低排氣溫度T_d，提高λ_V，降低活塞力。

多級壓縮存在級數(shù)選擇的問題。若級數(shù)過多，則會使結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、設(shè)備費用多，同時造成摩擦損失多、流動損失多、中間冷卻裝置多、動力費用多。確定技術(shù)的原則為一定的排氣溫度下，盡可能少級數(shù)、少重量。

容積式壓縮機提高壓縮機排氣量幾種常用的途徑

提高壓縮機排氣量幾種常用的途徑主要包括以下幾種方式：

（1）盡可能減小氣缸余隙容積；

（2）盡可能改善氣缸的冷卻狀況，或者降低第1級進氣溫度；

（3）適當(dāng)擴大氣缸的內(nèi)徑，增大氣缸的行程容積；

（4）減少壓縮機外泄漏量；

（5）增加壓縮機的轉(zhuǎn)速，提高單位時間工作循環(huán)次數(shù)。

與壓縮式壓縮機相比，其優(yōu)點是：（1）結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，操作容易；（2）運動件的動力平衡性能好，機器轉(zhuǎn)速高；（3）進、排氣間歇小，壓力脈動小。其缺點是：（1）運動件密封比較困難，難達到高的終了壓力；（2）由于泄漏，熱效率一般低于往復(fù)式壓縮機。

螺桿壓縮機、單螺桿壓縮機、滑片壓縮機、液環(huán)壓縮機、羅茨鼓風(fēng)機均屬于回轉(zhuǎn)式壓縮機。

運用最廣泛的為螺桿壓縮機。螺桿壓縮機一般都是指雙螺桿壓縮機，它由一對陽、陰螺桿構(gòu)成，是回轉(zhuǎn)壓縮機中應(yīng)用最廣泛的一種，在化工、制冷及空氣動力工程中，它所占的比例越來越大。螺桿壓縮機的容積流量范圍是2~500m³/min，終了壓力一般小于1.2MPa，個別場合可達4.5MPa。

螺桿壓縮機分為干式和濕式兩種。干式指工作腔中不噴液，壓縮氣體不會被感染。濕式指工作腔噴入潤滑油或其他液體，借以冷卻被壓縮的氣體，改善密封，并可潤滑陰、陽轉(zhuǎn)子，實現(xiàn)自身轉(zhuǎn)動。在化工系統(tǒng)中，大都采用干式結(jié)構(gòu)，而空氣動力工程與制冷領(lǐng)域中常采用濕式。

螺桿壓縮機中，原動機與陽螺桿相連，陽螺桿通過一對同步齒輪，帶動陰螺桿按固定傳動比轉(zhuǎn)動。陰陽螺桿的兩端都分別由滑動軸承支撐，左端有軸向止推軸承承受軸向載荷。其進氣孔口開在右下方。氣缸由冷卻水進行冷卻，在轉(zhuǎn)子端面與軸承之間設(shè)有密封，防止氣體沿轉(zhuǎn)子軸向泄漏。如圖3，為螺桿壓縮機的工作過程，包括吸氣、壓縮、排氣過程。2100433B

回轉(zhuǎn)式壓縮機通過一個或幾個部件的旋轉(zhuǎn)運動來完成壓縮腔內(nèi)部容積變化的容積式壓縮機。包括滑片式、滾動活塞式、螺桿式和渦旋式壓縮機。 回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機是工作容積作旋轉(zhuǎn)動動的容積式壓縮機。氣體壓縮和壓力變化是依靠容積變化來實現(xiàn)的，而容積的變化又是通過壓縮機的一個或幾個轉(zhuǎn)子在氣缸里作旋轉(zhuǎn)運動來達到的，與往復(fù)壓縮機不同的是，其容積在周期性地擴大和縮小的同時，空間位置也在不斷變化。只要在氣缸上合理地配置吸氣和排氣孔口，就可以實現(xiàn)吸氣，壓縮和排氣等基本工作過程

簡介

本書收有容積式壓縮機專業(yè)詞匯共8000余條。

容積式壓縮機—驗收試驗修訂背景

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已正式頒布了ISO1217-2009《容積式壓縮機—驗收試驗》標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對規(guī)范壓縮機行業(yè)國際貿(mào)易及統(tǒng)一評價壓縮機性能具有重要的意義。《容積式壓縮機—驗收試驗》（GB/T 3853-1998）是按ISO1217-1996 標(biāo)準(zhǔn)制定的，與ISO1217-2009國際標(biāo)準(zhǔn)存在一定的差別。因此，急需對《容積式壓縮機—驗收試驗》（GB/T 3853-1998）標(biāo)準(zhǔn)進行修訂，2014年中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會以國標(biāo)委綜合〔2014〕67號文正式批準(zhǔn)立項修訂《容積式壓縮機—驗收試驗》。

容積式壓縮機—驗收試驗編制進程

2014年11月19日，國家標(biāo)準(zhǔn)計劃《容積式壓縮機—驗收試驗》（20140862-T-604）下達，項目周期36個月，由TC145（全國壓縮機標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會）歸口上報及執(zhí)行，主管部門為中國機械工業(yè)聯(lián)合會。全國標(biāo)準(zhǔn)信息公共服務(wù)平臺顯示，該計劃已完成網(wǎng)上公示、起草、征求意見、審查、批準(zhǔn)、發(fā)布工作。

2017年11月1日，國家標(biāo)準(zhǔn)《容積式壓縮機—驗收試驗》（GB/T 3853-2017）由中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布。

2018年5月1日，國家標(biāo)準(zhǔn)《容積式壓縮機—驗收試驗》（GB/T 3853-2017）實施，全部代替標(biāo)準(zhǔn)《容積式壓縮機—驗收試驗》（GB/T 15496-2003），全部代替標(biāo)準(zhǔn)《容積式壓縮機—驗收試驗》（GB/T 3853-1998）。

容積式壓縮機—驗收試驗修訂依據(jù)

國家標(biāo)準(zhǔn)《容積式壓縮機—驗收試驗》（GB/T 3853-2017）依據(jù)中國國家標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》（GB/T 1.1-2009）規(guī)則起草。

容積式壓縮機—驗收試驗修訂情況

《容積式壓縮機—驗收試驗》（GB/T 3853-2017）與《容積式壓縮機—驗收試驗》（GB/T 3853-1998）相比，除編輯性修改外主要技術(shù)變化如下：

1. 修改、新增了部分術(shù)語和定義，按ISO標(biāo)準(zhǔn)對條款號進行了調(diào)整；

2. 修改所需質(zhì)量比能、所需容積比能（比功率）、相對余隙容積、絕對濕度的符號為e_m、e_v、E、H₁，增加了制造公差、流量、混合比的符號m、q、x；

3. 增加了級間冷卻器溫度的代號int；

4. —補充修改了采用吸入容積流量法測量流量的條件；

5. 修改了吸氣壓力修正系數(shù)的計算方法；

6. 增加了修正后功率的計算；

7. 修改原附錄A、附錄E、附錄F為附錄H、附錄F、附錄G；增加了液環(huán)壓縮機驗收試驗方法；

8. 增加了裸裝壓縮機、集裝壓縮機簡化性能試驗中以工藝氣體為介質(zhì)時的要求；

9. 修改了裸裝壓縮機、集裝壓縮機功率試驗所允許的最大偏差，由±20%改為±10%；

10. 增加了關(guān)于可變轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機驅(qū)動的壓縮機的相關(guān)性能測量；增加了電動機驅(qū)動的集裝容積式變速壓縮機驗收試驗；

11. 按ISO標(biāo)準(zhǔn)修改了一般用空壓機性能試驗的儀表精度；

12. 修改了測量參數(shù)的允許波動范圍；

13. 修改冷卻水流量計的允許誤差，由±2%改為±5%；

14. 刪除一般用空壓機油耗測量方法。

容積式壓縮機—驗收試驗起草工作

主要起草單位：合肥通用機械研究院、合肥通用機電產(chǎn)品檢測院有限公司、上海英格索蘭壓縮機有限公司。

主要起草人：陳向東、喻志強、于洋、林麗華。