天然气压缩机毕业设计毕业设计说明书

天然气压缩机毕业设计毕业设计说明书内容摘要：

在汽缸顶部外圈装有环形吸气阀片，顶部中央则装有环形排气阀片，阀片上均设有气阀弹簧。 汽缸内的活塞由上向下移动时，缸内容积增大，压力下降，于是吸气管中压力为 P1 的空气便顶开吸入阀进入缸内，直到行程的下死点为止，这样便完成了一个吸入过程。 当活塞从下死点向上回行时，被吸入的气体受到压缩，压力因而升高，吸气阀片在缸内气体压力和弹簧的作用下迅速关闭，活塞继续上行，缸内容积不断减小，压力 升高，当缸内压力升到 P2 时，气体便顶开排气阀进入排气管路，活塞继续上行，直到上死点。 当活塞由上死点向下死点回行时，排气阀在弹簧和排气管中压力的作用下关闭，压缩机又开始下一个吸气过程。 如此周而复始，完成循环。 活塞压缩机的分类 往复压缩机分类方法很多： 按在活塞的一侧或两侧吸、排气体，可分为单动和双动往复压缩机； 按气体压缩次数可分为单极、双极和多级压缩机； 按压缩机所产生的最终压力可分为低压、中压和高压压缩机； 按排气量可以分为小型、中性和大型压缩机； 按压缩气体的种类可分为：空气压缩机、氨 压缩机、氢压缩机等。 II 压缩机的发展前景 随着近几年经济的飞跃发展，行业集中度有所提高，供货进一步向大企业集中，气体压缩机产业向布局逐步合理的新局面发展。 通过经济战略性重组的推进，不少劣质企业退出，优秀企业已找准定位，突出主业，不断做大做强，达到强强联合，承担起国家重大技术装备项目。 在相关政策方面，为应对全球性金融危机对我国经济的影响，早在09 年年初，国家已经制定了一系列的刺激经济方案，重点调整振兴包括石化、冶金等气体压缩机的下游产业在内的十大产业。 这些措施对气体压缩机产业的发展起到了积极的影响，这也是 2020 年下半年压缩机行业经济逐渐利好的主要原因。 在开拓国际市场方面，压缩机行业应积极而谨慎地探索自己的国际化道路。 目前，压缩机行业国际化步伐缓慢，尤其是在 2020 年一整年中，压缩机出口形势都不容乐观，这主要表现在国内压缩机行业技术发展水平与国外同类企业存在一定差距，尤其是目前还没有形成真正意义上的具有国际竞争力的大型国际企业集团。 未来三年，我国石油、化工、冶金、船舶、环保、清洁能源等行业将进一步发展，压缩机市场需求前景依然看好。 如大推力往复式压缩机、工艺螺杆压缩机、大排量无油压缩机、高压大排量压缩机、机车 配套压缩机、低噪声船用压缩机等。 2020 年，是压缩机行业发展的新起点，预计行业未来呈现出新的发展态势。 首先是结构调整将有重大突破。 当前我国压缩机行业存在一系列深层次的结构性矛盾，包括总体产能过剩，低水平产能比重过大；企业规模小而且分散，产业集中度低；生产力布局不合理现象依然存在；企业节能减排的任务重；科技创新能力不强；资源控制力不强，保障体系建设滞后等。 这些深层次的结构性矛盾，决定了 2020 年压缩机行业必须下大力量，突出抓好结构调整，实现产业升级，认真解决影响压缩机行业发展的重大问题。 第二，行业内要大力推 动共性技术研究开发，掌握核心技术、关键技术的自主知识产权。 当前，压缩机行业共性技术的科研经费投入不足，研究开发力量薄弱。 2020 年，各企业应加大在我国重点培育自主知识产权的技术装备研发力量。 可以有计划、有步骤地加强国家重点实验室、国家工程技术研究中心、行业科研院所等共性技术研究开发平台的建设，重点支持原创性技术、共性技术及战略性关键技术的研究开发，并培养一支既精通基础技术又熟悉行业技术的高科技人才队伍，努力掌握核心技术、关键技术和重要产品的自主知识产权。 第三，进入加快发展制造服务业阶段。 当前，压缩机行业存在 一些不利于产业发展的缺陷，如缺少高端技术，企业规模偏小等。 面临这些问题和激烈的市场竞争，压缩机企业极需提高自身的核心竞争力，转变增长方式。 在制造过程中重视服务，从市场调研、售后，直到产品报废回收，努力为客户提供以知识密集、附加值高为特征的服务项目，则是压缩机企业实现可持续发展的一个关键内容。 现代服务业大部分是以 II 人力资本和知识资本作为其主要投入，这对压缩机企业在解决发展、升级问题的同时，提升竞争力也具有重要支撑作用。 与国外往复式压缩机技术水平相比，我国的主要差距为基础理论研究差，产品技术开发能力低，工艺装备 和实验手段后，产品技术起点低，规格品种、效率、制造质量可靠性差。 另外，技术含量高和特殊要求的产品还满足不了国内需求。 压缩机设计说明 本说明书包括活塞式压缩机的总体设计，热力、动力计算，主机和辅助设备的结构设计和计算，润滑，排气量调节以及安装调整等内容，还介绍了国内已经使用的各种活塞式压缩机的结构特点。 此外，压缩机设计计算时所涉及的单位换算，常用数据、公式和材料，气体特性图表。 由于本人的专业知识有限，本设计的误差和缺点在所难免，希望老师批评指正，以期在以后加以充实完善。 第二章 总体设计 设计依据及参数 压缩气体：天然气（主要成分甲烷） 容积流量： 2m179。 /min 进气压力： 排气压力： 1MPa 吸气温度： 25℃ 排气温度：≤ 60℃ 冷却方式：风冷 总体设计原则 设计活塞压缩机应符合以下基本原则： II 、排气压力，及有关使用条件的要求。 （应理解为压缩机需要大修时间间隔的长短），足够高的使用可靠性（应理解为压缩机被迫停车的次数）。 便。 、新技术、新材料。 、重量轻。 结构方案的选择 压缩机的方案选择是指根据容积流量，吸排气压力，压缩介质，具体使用条件等要求选定压缩机的结构形式，冷却方式，作用方式﹙单作用、双作用、或级差式﹚，有无十字头，级数，列数，级在列中曲柄错角，汽缸中心线夹角，驱动机类型及传动方式等。 活塞式压缩机的结构方案由下列因素组成： 1）机器的型式； 2）级数和列数；3）各级气缸在列中的排列和各列曲柄错角的排列，用上述因素组成的 图形，称为结构方案图，即习惯上所说的机器纵，横剖面图。 选择压缩机的结构方案时，应根据压缩机的用途，运转条件，排气量和排气压力制造厂生产的可能性，驱动方式及占地面积等条件，从选择机器的型式和级数入手，制订出合适的方案。 压缩机结构形式的选择 根据气缸 中心线与地平面的相对位置 不同， 可分为 立式压缩机、卧式压缩机、对 动式 压缩 机 、对置 式 压缩机及角度式压缩机。 角度式压缩机，气缸中心线具有一定的角度，但不等于零度和 180℃。 按气缸中心线的位置不同， 角度式 又可以分为 L 型、 V型、 W 型、扇型 和星型。 为了获得较好的 动力平衡性能，可选择立式压缩机，而且采用单作用汽缸﹙汽缸基本形式可分为 :1 单作用汽缸 双作用汽缸 级差式汽缸﹚。 另外，压缩机采用风冷方式。 II 选择立式压缩机， 其优点在于： ① 活塞工作表面不承受活塞重量，因而气缸和活塞的磨损比卧式的小且均匀，活塞环的工作条件有所改善，能延长机器的使用寿命。 ② 占地面积比较小。 ③ 因为载荷使机身主要产生拉伸和压缩应力，所以机身的形状简单，重量轻。 缺点是： ① 大型时高度大，需设置操作平台，操作不方便； ② 管道布置困难；多级时级间设备占地面积大。 所以，立式压缩机现仅用于中、小型及微型，使机器 高度均处于人体高度便于操作的范围内，且中型压缩机主要用于无油润滑结构 ——活塞无需支承而仅需导向；此外，级数以少为宜，以避免管道布置的麻烦。 运动机构的结构 及 选择 活塞式压缩机的运动机构有：无十字头和带十字头两种，本设计为 无 十字头。 选择 无 十字头的理由是：结构简单、紧凑，机械高度较低，相应的机械重量较轻，一般不需要专门的润滑机构。 但是无十字头的压缩机只能作成单作用的，所以，气体容积的利用不充分（因为活塞与气缸之间，只在活塞的一侧形成工作腔），气体的泄漏量也比较大，气缸的工作表面所受的侧向力也较大，因 而活塞易磨损，另外，气缸的润滑油量也难于控制。 级数选择和各级压力比的分配 II 30nscm 图 2 级中最佳压力比 δ 与相对压力损失 ε 的关系曲线 工业用的气体，有时需求较高的压力，需采取多级压缩。 在选择压缩机的级数时，一般应遵循下列原则：使压缩机消耗的功最小、排气温度应在使用条件许可的范围内、机器重量轻、造价低。 要使机器具有较高的热效率。 同时 级数越多越好（各级压缩比越小越好） ， 然而级数增多，则阻力损失增加，机器总效率反而降低，结构也更加复杂，造价便大大上升。 因此，必须根据压缩机的容量和 工作特点，恰当地选择所需的级数和各级压力比。 根据总压力比  =1/=,压缩机的级数取一级比较合适。 转速和行程的确定 转速，行程和活塞平均速度的关系： 式中 —— 活塞平均速度（米 /秒）； n—— 压缩机转数（转 /分）； S—— 活塞行程（米）。 表 1活塞式压缩机主要结构参数表 小型压缩机为使结构紧凑和公司的相关要求，只能采用较小行程 ,取s=100mm。 近代压缩机转数 n 通常在以下范围： II  微型和小型： 10003000（转 /分） 中型： 5001000（转 /分） 大型： 250500 （转 /分 ) 取压缩机的转速 n=1000r/min，则： 查上表知，其 符合活塞平均速度。 第三章热力计算 压缩机的热力计算，是根据气体的压力，容积和温度之间存在一定的关系，结合压缩机的具体特性和使用要求而进行的，其目的是要求得最有利的热力参数(各级的吸排气温度，压力，所耗动力）和适宜的主要结构尺寸（活塞行程，气缸直径等）。 计算前做以下说明： a. 压力 —在热力计算中使用的压力都是绝对压力，为统一起见，本说明除特别注明外，压力均指绝对压力。 b. 温度 —在热力计算中所采用的是绝对温度，它以 K 来表示。 绝对温度与摄氏温度之间具有以下关系： 273tT c. 比容 —单位重量气体所占容积。 理想气体在不同温度和压力下的重量。 按下式计算： 确定各级的容积效率 确定各级的容积系数 根据统计，压缩机的相对余隙容积 α值多在以下范围内： 压力 20 bar； α=~； 压力 20～ 321 bar； α=~ 由于 排气压力 P=1MPa，则 α=～ ，所以，相对余隙容积 α= m / 1010010 0030 3  nsc m II 表 2按等熵指数确定膨胀指数 进气压力 /bar 等熵指数 k k= m=1+(k1) ～ m=1+(k1) ～ 10 m=1+(k1) 10～ 30 m=1+(k1) 30 m=k 本次设计中气体绝热指数取 k=，根据吸入压力值可知各级的膨胀系数 m值如下 ： 膨胀指数： m =1+(k1)= ∴ 容积系数： 0 .8 7 81)( 2 .50 .111)(1 1 / 1. 1 5 51 / mv   选取压力系数 设计计算中，压力系数一般根据经验选取，对于进气压力等于或接近大气压的第一级 ， λp=～ ， 其余各级因为弹簧力相对气体压力要小得多，故取λp=～。 ∴ 根据吸入压力选择压力系数如下： λp= 选取温度系数 根据下图 3所示关系选取温度系数： 图 3 II ∴ λt= 泄漏系数 泄漏系数一般取值在 ～ 范围，则 λl= 确定 容积效率 综上所述，容积 效率 ： 0 .7 6 80 .9 50 .9 60 .9 60 .8 7 8tpvv  l 确定析水系数 第一级无水分析出  = 确定各级行程容积 压缩机各级的气缸行程容积按下式计算： vn/qV vs  式中 qv —— 压缩机的排气量（米 3/分）； n —— 压缩机的 转速 一级的 行程 容积 ： 3vs m0 0 2  vn  汽缸直径的确定 气缸直径计算公式 ： 2/d/2 2s  sVD  sV —— 气缸的行程容积（米 3/分）； s —— 活塞行程（米）； d—— 活塞杆直径 ； 取活塞杆直径 d=30mm II 22239。 p39。  dD 39。 39。 ppvv AA  22p  dD  气缸直径 ： 2/d/2 2s39。  sVD  = ∴ 根据汽。