澳门液化石油气的升压设备——压缩机

   常温下，液化石油气各储罐及管道系统的压力基本相同，都处于饱和压力状态。要将液化石油气自一个容器输往另一个容器(如倒罐、罐车装卸等)，需要借助升压设备来实现。因此，升压输送设备也是液化石油气储配站的主要生产设备。
　　压缩机是一种输送和加压气体的设备，储配站内的压缩机主要用于装卸液化石油气和对钢瓶中残液的回收。
　　压缩机的种类及其结构形式很多。但按其工作原理而言，大体上可分为容积式及速度式两大类。
　　容积式压缩机是依靠压缩机工作容积的变化使气体体积缩小，气体分子彼此接近，增加了气体的密度，从而提高气体的压力。这类压缩机包括活塞式压缩机和回转式压缩机。
　　速度式压缩机是依靠高速旋转的叶片与存在叶道中的气体在高速旋转下互相作用，将叶轮的机械能转化为气体的压力能的结果。这类压缩机包括离心式压缩机、轴流式压缩机和混流式压缩机。

　　一、活塞式压缩机的结构形式和工作原理

　　1.结构形式
　　一台活塞式压缩机，不论其构造如何复杂，但组成机器的主要零部件不外乎是机身、曲轴、连杆、十字头、气缸、活塞、活塞杆、填料、气阀(又称活门)等(见图1-11-1)。在机身上有曲轴轴承座、法兰面，供安装曲轴承和气缸用，还有圆筒形滑道供十字头导向用。
　　活塞式压缩机的内部结构都是由活塞对气体的压缩和气体对活塞的反压缩(反作用)这一矛盾所决定的。
　　在压缩过程中，必须有原动力来带动活塞去克服气体的阻力而对气体进行压缩，要把原动力传给活塞就要有一套传动机构。如曲轴、连杆、十字头、活塞杆等。曲轴安装在曲轴轴承上，用于把电动机的旋转运动变成为活塞的往复运动。曲轴由电动机带动旋转，曲轴上的曲拐轴带动连杆大头进行回转，由连杆小头通过十字头销拖动十字头作往复运动。活塞杆把十字头和活塞连接起来，从而使活塞在气缸也作往复运动。
 

 

图1-11-1 ZW型压缩机的结构
1-皮带轮；2-曲轴；3-机身；4-气缸盖；5-气阀；6-气缸；
7-活塞；8-填料；9-活塞杆；10-十字头；11-连杆

　　为了容纳被压缩的气体和防止气体向外泄漏，需要有一个气室(气缸)和密封装置。密封装置包括活塞环和填料。活塞置于气缸内，活塞环装在活塞上，并与气缸紧密贴合。在气缸上装有吸、排气阀。活塞杆穿入气缸与活塞连接，为使气缸与外界隔绝， 气缸与活塞杆用填料进行密封。
　　为了减少活塞环和气缸间的摩擦以及曲轴连杆机构中运动部件的磨损，一般都用润滑油进行润滑。
　　2.工作原理
　　活塞式压缩机的用途虽然各不相同，但其工作原理基本相同，都是由电动机带动曲轴旋转，并通过连杆等机构将曲轴的运转变为活塞在气缸内的往复运动，使气缸储存气体的容积(工作容积)作周期性变化，从而依次完成膨胀、吸气、压缩、排气四个工作循环，达到输送气体的目的。图1-11-2所示为单作用活塞式压缩机的工作简图，其中示功图表明活塞运动时气缸内的压力变化。
 

图1-11-2 单作用活塞式压缩机的工作简图
1-气缸；2-活塞；3-活塞环；4-吸气阀；5-排气阀；6-填料；7-活塞杆
V₀-余隙容积；V₁-吸气时余隙容积内气体膨胀后的容积；V₂-实际吸入的气体容积；
V₃-活塞压出的气体容积；p₁-吸入时的气体压力；p₂-压出时的气体压力

　　(1)膨胀过程
    当活塞向右移动时，气缸内的气体体积增大，压力下降，降到稍小于进气管内的压力时膨胀过程结束。图中C-D曲线就是膨胀过程线。
　　(2)吸气过程
    当活塞继续向右移动时，气缸内活塞左边的压力小于吸气管内的压力，吸入管口内的气体便顶开吸气阀4进入气缸。随着活塞的右移，气缸在压力p₁下等压进气，直到活塞移到右边末端(又称内死点)为止，图中D-A直线就是吸气过程线。
　　(3)压缩过程
    当活塞调转运动方向向左移动时，气缸内的容积空间逐渐缩小，压力也随之升高。由于吸气阀具有止逆作用，故气缸内的气体不能倒回进气管中。同时， 因出口管中的气体压力又高于气缸内部的气体压力，则气缸内的气体暂不能从排气阀流出，而出口管中的气体又因排气阀的止逆作用，也不能进入气缸内。此时气缸内的气体压力不断上升，直至升至等于排气管口的压力。图中A-B曲线就是压缩过程线。
　　(4)排气过程
    活塞继续左移，当气缸内的气体压力稍大于排气口的气体压力及排气阀的弹簧力时，气缸内的气体便顶开排气阀5的弹簧而进入出口管中，气体在压力p₂下等压排出。直至活塞运行到左边末端止(又称外死点)。然后，活塞又向右移动， 重复上述过程。图中B-C直线就是排气过程线。
　　由于活塞在气缸内不断地往复运动，使气缸循环地吸入和排出气体，活塞每往复一次称为一个工作循环。活塞每向前或向后运动一次所经过的距离S(见图1-11-2)称为行程。
　　图1-11-3 所示为一双吸式压缩机气缸简图。这种气缸的两端都具有进气阀粕和排气阀。其压缩过程与单吸式压缩机相同，所不同的只是在同一时间里不论活塞向哪一方向移动，都能在其前方发生压缩作用，在其后方发生吸气作用。
 

 

图1-11-3 双吸气式压缩机气缸简图
1-进气阀；2-气缸；3-活塞；4-排气阀

　　二、活塞式压缩机的型号及其意义

　　活塞式压缩机的型号一般由以下部分组成。
 

　　液化石油气储配站常见的压缩机有：ZG-0.75／10～15型，2DG-1.5／16～24型， ZW-1.35／10～16型，2A-8型等，其型号意义如下。
　　(1)ZG-0.75／10～15型 ZG表示该压缩机结构形式为立式，压缩机的排气量为0.75m³／min，吸气压力10kgf／cm²(0.98MPa)，排气压力15kgf／cm²(1.47MPa)。
　　(2)2DG-1.5／16～24型 2表示该压缩机的气缸为两列，DG表示对称平衡式，压缩机的排气量为1.5m³／min，吸气压力16kgf／cm²(1.57MPa)，排气压力24kgf／cm²(2.35MPa)。
　　(3)ZW-1.35／10～16型 ZW表示风冷双缸单级作用立式压缩，排气量为1.35m³／min，进、排气压力分别为0.98MPA和1.47MPA。
　　(4)2A-8型这是一种氨气压缩机(A的表示意义)，在将其电机改为防爆型后， 用于输送液化石油气。2A-8型表示有两个直径为80mm气缸的氨压缩机，排气量为40.5m³／min，其排气压力随吸入压力而定，最大排气压力为1.57MPa。
　　压缩机的排气量和进、排气压力是压缩机的重要性能指标。在确定了压缩机能够适应所输送介质的要求后，用户可根据实际输送气体量和工艺系统中压力的大小来选取压缩机。对液化石油气来讲，由于其饱和蒸气压力为1.47MPa，用作罐车装卸的压缩机可选用2DG-1.5／16～24型或ZG-0.75／16～24型压缩机，单纯作抽残液用时，可选用ZG-0.75／10～15, 型压缩机。所配电机均应为防爆结构。