南京工业大学本科生课程设计（论文）
第1章 压缩机的概况
压缩机是一种与现代工业和生活密切相关的通用机械设备，尤其是在矿山、冶金、机械、食品、制药、石油、化工等的各个领域都发挥重要作用。 在石油、化工生产过程中大量使用输送的设备中，主要分为输送液体和输送气体的机械设备。输送液体的主要机械设备是泵类设备，输送气体的主要设备是压缩机。石油气和天然气的储运离不开管道、储罐以及压缩机。管道是输送工具，储罐是储存设备，而压缩机是连接管道和储罐的输送动力装置。这是石油、化工等领域生产过程本身特点决定的。在石油、化工生产中，许多的原料、半成品和成品，均以气态状态存在，工艺过程中需要某种机械设备给予一定的外加能量，使其从一处送到另一处，或从低压变为高压。压缩机就是一种从动的流体机械，用来增加气体的能量、克服流动阻力，达到沿管路输送气体和增加气体压力的目的。
1.1 压缩机的分类和特点
1.1.1 压缩机的分类
压缩机种类很多，按工作原理可以分为3大类：容积型、动力（速度）型、热力型压缩机。 (1)容积型压缩机
在压缩机中，压力的提高是依靠活塞在气缸内作往复运动，并将气体的体积压缩，最终实现气体输送的气体输送设备（机器）称为容积型压缩机。 容积型压缩机按结构形式的不同分类主要有两种类型：往复式压缩机；回旋式（旋转式）压缩机。
①往复式压缩机包括活塞式压缩机、隔膜式压缩机。
②回旋式（旋转式）压缩机包括单螺杆式压缩机、双螺杆式压缩机、罗茨式压缩机、液环式压缩机（液体活塞）、滑片式压缩机、涡旋式压缩机等 (2)动力型（速度型或透平型）压缩机
动力型压缩机是靠高速旋转叶轮的作用，提高气体的压力和速度，随后在固定元件中，使一部分速度能进一步转化为气体的压力能的一种气体输送设备。 动力型压缩机主要有4种类型：离心式压缩机、轴流式压缩机、混流式压缩机、旋涡式压缩机。
1
第1章 压缩机的概况
(3)热力型压缩机
热力型压缩机是利用高速气体或蒸气的喷射并携带着向内流动的气体，然后在热力型压缩机的扩压器中，把混合物的速度能转化为气体的压力能的一种气体输送设备。
热力型压缩机主要有一种类型：喷射型压缩机，也可以称为喷射器或喷射泵。 其组成可以分为三个部分。 1.1.2 压缩机的组成
基本部分：包括机身、中体、曲轴、连杆、十字头组成，其作用是传递动力。连接基础和气缸部分。
气缸部分：包括气缸、气阀、活塞、填料以及安置在气缸上的排气量调节装置等部分，其作用是形成压缩容积和组织气体泄漏。
辅助部分：包括冷凝器、缓冲器、液体分离器、滤清器、安全阀、油泵、注油器及各种管路系统，这些部件是保证压缩机正常运转。 1.1.3 压缩机的特点 (1)容积型压缩机特点
容积式压缩机，其气体压力的提高是由于压缩机中气体的容积被缩小，和气体彼此接近和单位体积内气体的密度增加的结果。此类压缩机，以往复式压缩机中的活塞式压缩机为典型代表。旋转式（回旋式）压缩机中以螺杆式压缩机为典型代表。
①往复式压缩机特点
往复活塞式压缩机作为重要的能量转换机器是石油、天然气、化工、矿山及其他工业部门中必不可少的关键设备。往复式压缩机结构与往复泵类似，是依靠活塞在气缸内做往复运动来吸入和压缩气缸内的气体。往复活塞式压缩机与其他类型压缩机相比，具有以下特点： a.适应压力范围广
排气压力波动时排气量比较稳定，因此可工作在低压、中压、高压到超高压范围内。
b.热效率较高
由于工作原理的不同，活塞式压缩机比离心式压缩机效率高、单位耗电量少。 c.适应性强
2
南京工业大学本科生课程设计（论文）
即排气范围较广，且不受压力高低的影响，能适应较广阔的压力范围。此外，气体的密度对压缩机性能的影响不如速度型那么显著，所以同一规格的压缩机，其用于压缩不同介质时较易改造。
d.对制造压缩机的金属材料要求不苛刻 多用普通钢铁材料，加工较容易，造价低廉。
e.活塞式压缩机技术较成熟，装置系统较简单，生产使用上积累了大量经验。 f.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气体。
g.驱动机比较简单，大都采用电动机，一般不调速，可维修性强。 但是，这种压缩机也有其缺点：
a.转速不高，机器尺寸和质量较大，需要较大的空间和基础。
b.排气不连续，造成气流脉动，严重时往往因气流脉动共振，造成机件等的损坏。
c.运作时有较大的振动。
d.结构复杂，易损件多，维修工作量较大。
e.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旋转式（回旋式）螺杆压缩机特点
旋转式（回旋式）压缩机是依靠容积做回转运动变化来实现气体吸入和排出，而容积的变化又是借压缩机的一个或几个转子在气缸里作回转运动来完成的。此类压缩机以螺杆式压缩机为典型代表。
旋转式压缩机是借设置在密闭室内的特殊旋转体来压缩气体的容积式压缩机。螺杆式压缩机是在两个高速回转，并按一定传动比，相互啮合的凹、凸螺旋形转子的螺旋槽中压送气体的；它是一种大容量压缩机。
螺杆式压缩机具有强制输气的特点，其排气量几乎不受排气压力的影响，不同与动力型压缩机，其压缩比与转速、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喘振现象。螺杆式压缩机运转可靠，使用寿命长，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，所以螺杆式压缩机基础小，可实现无基础运转或在室外移动施工中使用。
3
第1章 压缩机的概况
螺杆式压缩机的缺点如下：
a.螺杆式压缩机在运作过程中会产生很强的噪声。 b.加工精度要求较高，必须在专用设备上加工。
c.由于螺杆式压缩机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。
d.流量调节困难。 (2)动力型压缩机特点
动力型压缩机，它利用高速旋转的工作轮将其机械能传递给气体，从而是气体的压力得以提高。此类压缩机以离心式压缩机为典型代表，此外，还要轴流式压缩机等。
①动力型离心式压缩机特点
离心式压缩机是依靠机壳内的叶轮旋转所产生的离心力作用给气体以压力和速度。此种压缩机的机壳内设有的环形通道和导向叶片构成的扩压器，用以降低叶轮出口气体的速度、提高气体的压力，但此时气体需冷却。
离心式压缩机的特点：
a.压力和气量介于往复式压缩机和轴流式压缩机之间。 b.因压缩气体无脉动，不需设储气罐
c.可以通过改变气体通道阻力的方式很容易地控制气量。 d.效率较高，仅次于轴流式压缩机。 ②动力型轴流式压缩机特点
轴流式压缩机由旋转叶片和固定在机壳内的导向叶片所组成，气体在叶片上的流动如同螺旋桨上的气流一样为轴流。
轴流式压缩机的特点： a.适用于大流量的场合。 b.压力变化时，流量变化较小。
c.转速低，适用于一般汽轮机、燃气轮机直接驱动。 d.结构简单，运行维修方便。e.工艺要求高，叶片形式复杂。
4
南京工业大学本科生课程设计（论文）
第2章 异丁烯压缩机的选型
2.1 设计参数
操作温度25℃；流量（进口气量）200m3/h；操作压力5.065×10Pa；压缩（输送）介质为异丁烯。
5
2.2 异丁烯压缩机的设计选择要求
2.2.1 异丁烯对压缩机的要求
由于异丁烯本身易燃易爆、有低毒等特性，决定其：
(1)压缩机要求不能发生泄漏，严格控制和防止压缩气体漏出机外或机外空气进入气缸内。
(2)压缩机应有防止产生或消除静电的措施。
(3)压缩机的驱动机及有关电器，应根据异丁烯的燃烧爆炸危险程度和环境要求，选用相应等级的防爆或隔爆措施等。
2.2.2 异丁烯对压缩机的选择应满足设计参数的要求。即异丁烯对压缩机的进气量、进、排气压力和温度应在设计范围内，异丁烯对压缩机的适用性和可靠性，异丁烯对压缩机的安全、自锁性能，以及异丁烯压缩机的效率、设计成本、运行成本等。
2.3 异丁烯压缩机的选择
(1)根据进口流量200m3/h换算为3.33m3/min、进口压力（操作压力）为5.065×10Pa可以确定选用往复式中的小型活塞式压缩机。其适用于小流量、高压力的场合。活塞式压缩机由于转速低，宜采用电动机驱动，驱动机的转速应与压缩机的转速相匹配，这样可减少机械损失，并使结构简化。
活塞式压缩机的工作过程：活塞在气缸内做往复式运动，引起工作室容积的扩大和缩小，当容积扩大时气缸内压强降低，进口管气体即进入气缸，当工作室容积扩大至最大时即到达终点，吸气完成；活塞返回时容积缩小，气缸内压强上升，至气体压缩达到出口压力并能克服弹簧的阻力后完成了压缩过程；气缸内压力稍高于出口压力时，出口阀门打开开始排气过程，直到活塞行至终点即完成了一个循环。
5
5