容积式压缩机原理

压缩机是压缩气体以提高气体压力的机械，如气泵、压气机等，根据压缩气体的方式不同，可分为容积式压缩机和动力式压缩机。依靠压缩腔的内部容积缩小来提高气体或蒸气压力的压缩机为容积式压缩机，利用燃气透平压缩气体的压缩机为动力式压缩机。其中容积式压缩机可分为往复式压缩机和回转式压缩机，动力式压缩机可分为喷射式和透平式。具体分类如图1。

容积式压缩机是指依靠改变工作腔来提高气体压力的压缩机。由于容积式压缩机大多有活塞，故又称“活塞式”压缩机。容积式压缩机按其结构的不同又有往复活塞和回转活塞之分，前者简称“往复式”，后者简称“回转式”。

容积式压缩机压力比

压缩机末级排气管处压力（压缩机的名义排气压力）与第一集进气管处压力（压缩机的名义吸气压力）之比，即压缩机的（名义）压力比。各级排气压力与其吸气压力之比成为级的（名义）压力比。某及压缩终了时工作腔内的压力与该级进气终了压力之比，活塞压缩机中称为该级实际压力比。回转压缩机中称为内压力比。

容积式压缩机工作腔及相关概念

工作腔：容积式压缩机中用来压缩气体的腔室。压缩机的工作腔一般因为存在余隙容积而没有完全利用。

工作容积：工作腔中实际用来处理气体的那部分容积。

余隙容积：指排气过程结束后仍残留有高压气体的那部分空间。

排量：压缩机一转中所形成的总工作容积的大小。排量能真正反映压缩机的大小，在微型制冷、空调中广泛应用，单位为m³·cm³。

理论容积流量q_Vth：压缩机单位时间内形成的工作容积之和，等于每转工作容积与转速之积，单位为m³/min，m³/h，m³/s。

容积式压缩机的工作原理是依靠工作腔容积的变化来压缩气体或蒸汽，因而它具有容积可周期变化的工作腔。

容积式压缩机的特点主要有以下几点：

（1）机器转速的改变对工作容积的变化规律没直接影响，故压力与流量关系不大，工作稳定性较好；

（2）气体的吸入、排出与气体性质无关，故适应性强、易达到较高压力；

（3）机器热效率高（因为泄漏少）；

（4）结构复杂，往复式的易损件较多；

（5）气体脉动大，易引起气柱、管道振动。

可靠性是指压缩机能连续完成任务所规定的性能参数的能力（中间可维修或更换零部件），并用可靠度来表示。广义的可靠性包括可维修性。一个机器的可靠性包括：可靠性设计；可靠性制造；可靠性运行管理；可靠性维修。

压缩机的可靠性是由零部件的可靠性组成的。

容积式压缩机分类

零部件的可靠性分4类：

（1）结构设计可靠性；结构、制造精度合理；

（2）强度可靠性；连杆螺栓最不安全，其次是活塞杆（为拉压交变载荷，需着色探伤）；

（3）刚度可靠性；机身、曲轴、连杆、气缸等刚度要求高；

（4）磨损可靠性。用PV来限制。磨损：高压级>低压级，高转速>低转速。气阀：阀片磨损。

容积式压缩机活塞杆的断裂原因

压缩机中常发生带螺纹的活塞杆断裂并酿成事故。

活塞杆断裂有下列三种可能性：（1）材料或制造的缺陷；（2）螺母的预紧力未达到设计要求；（）活塞杆严重倾斜。

容积式压缩机结构

往复式压缩机主要包括工作腔部分、传动部分、机身部分和辅助部分，具体如图2。

（1）工作腔部分包括：气缸、气阀（包括吸气阀和排气阀）、活塞；

（2）传动部分指利用曲轴连杆机构化旋转为往复直线运动的装置，包括：曲轴、连杆、十字头、活塞杆、十字头销、曲柄销；

（3）机身部分：支承（连接）气缸与传动部分的零部件；

（4）辅助部分包括：润滑、冷却、调节、安全阀、消音器、滤清器、缓冲器等。

容积式压缩机工作流程

当活塞从气缸盖处（外止点）开始向下运动时，气缸内的上部容积逐渐增大，压力降低，这时外界气体沿进气管冲开进气阀流入气缸中，直到活塞达到最下位置（内止点），这时进气开始关闭。在反向运动时，亦即当活塞向上运动时，则该容积缩小，其中气体被压缩，当它的压力达到预先设计好的程度（或稍大于排气管的压力），排气阀被打开，气体排入排气管中，直到活塞运动到最上位置（外止点）时，排气阀关闭。当运动机构不停的运动时，上述过程则重复进行。总之，曲轴旋转一周，活塞往复运动一次，气缸内相继实现进气，压缩，排气的过程，即完成一个工作循环，称为一级。

容积式压缩机多级压缩

多级压缩具有以下优点：（1）存在中间冷却器，可以省功；（2）可降低排气温度T_d，提高λ_V，降低活塞力。

多级压缩存在级数选择的问题。若级数过多，则会使结构更复杂、设备费用多，同时造成摩擦损失多、流动损失多、中间冷却装置多、动力费用多。确定技术的原则为一定的排气温度下，尽可能少级数、少重量。

容积式压缩机提高压缩机排气量几种常用的途径

提高压缩机排气量几种常用的途径主要包括以下几种方式：

（1）尽可能减小气缸余隙容积；

（2）尽可能改善气缸的冷却状况，或者降低第1级进气温度；

（3）适当扩大气缸的内径，增大气缸的行程容积；

（4）减少压缩机外泄漏量；

（5）增加压缩机的转速，提高单位时间工作循环次数。

与压缩式压缩机相比，其优点是：（1）结构简单，易损件少，操作容易；（2）运动件的动力平衡性能好，机器转速高；（3）进、排气间歇小，压力脉动小。其缺点是：（1）运动件密封比较困难，难达到高的终了压力；（2）由于泄漏，热效率一般低于往复式压缩机。

螺杆压缩机、单螺杆压缩机、滑片压缩机、液环压缩机、罗茨鼓风机均属于回转式压缩机。

运用最广泛的为螺杆压缩机。螺杆压缩机一般都是指双螺杆压缩机，它由一对阳、阴螺杆构成，是回转压缩机中应用最广泛的一种，在化工、制冷及空气动力工程中，它所占的比例越来越大。螺杆压缩机的容积流量范围是2~500m³/min，终了压力一般小于1.2MPa，个别场合可达4.5MPa。

螺杆压缩机分为干式和湿式两种。干式指工作腔中不喷液，压缩气体不会被感染。湿式指工作腔喷入润滑油或其他液体，借以冷却被压缩的气体，改善密封，并可润滑阴、阳转子，实现自身转动。在化工系统中，大都采用干式结构，而空气动力工程与制冷领域中常采用湿式。

螺杆压缩机中，原动机与阳螺杆相连，阳螺杆通过一对同步齿轮，带动阴螺杆按固定传动比转动。阴阳螺杆的两端都分别由滑动轴承支撑，左端有轴向止推轴承承受轴向载荷。其进气孔口开在右下方。气缸由冷却水进行冷却，在转子端面与轴承之间设有密封，防止气体沿转子轴向泄漏。如图3，为螺杆压缩机的工作过程，包括吸气、压缩、排气过程。2100433B

回转式压缩机通过一个或几个部件的旋转运动来完成压缩腔内部容积变化的容积式压缩机。包括滑片式、滚动活塞式、螺杆式和涡旋式压缩机。 回转式制冷压缩机是工作容积作旋转动动的容积式压缩机。气体压缩和压力变化是依靠容积变化来实现的，而容积的变化又是通过压缩机的一个或几个转子在气缸里作旋转运动来达到的，与往复压缩机不同的是，其容积在周期性地扩大和缩小的同时，空间位置也在不断变化。只要在气缸上合理地配置吸气和排气孔口，就可以实现吸气，压缩和排气等基本工作过程

简介

本书收有容积式压缩机专业词汇共8000余条。

容积式压缩机—验收试验修订背景

国际标准化组织已正式颁布了ISO1217-2009《容积式压缩机—验收试验》标准。该标准对规范压缩机行业国际贸易及统一评价压缩机性能具有重要的意义。《容积式压缩机—验收试验》（GB/T 3853-1998）是按ISO1217-1996 标准制定的，与ISO1217-2009国际标准存在一定的差别。因此，急需对《容积式压缩机—验收试验》（GB/T 3853-1998）标准进行修订，2014年中国国家标准化管理委员会以国标委综合〔2014〕67号文正式批准立项修订《容积式压缩机—验收试验》。

容积式压缩机—验收试验编制进程

2014年11月19日，国家标准计划《容积式压缩机—验收试验》（20140862-T-604）下达，项目周期36个月，由TC145（全国压缩机标准化技术委员会）归口上报及执行，主管部门为中国机械工业联合会。全国标准信息公共服务平台显示，该计划已完成网上公示、起草、征求意见、审查、批准、发布工作。

2017年11月1日，国家标准《容积式压缩机—验收试验》（GB/T 3853-2017）由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布。

2018年5月1日，国家标准《容积式压缩机—验收试验》（GB/T 3853-2017）实施，全部代替标准《容积式压缩机—验收试验》（GB/T 15496-2003），全部代替标准《容积式压缩机—验收试验》（GB/T 3853-1998）。

容积式压缩机—验收试验修订依据

国家标准《容积式压缩机—验收试验》（GB/T 3853-2017）依据中国国家标准《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写规则》（GB/T 1.1-2009）规则起草。

容积式压缩机—验收试验修订情况

《容积式压缩机—验收试验》（GB/T 3853-2017）与《容积式压缩机—验收试验》（GB/T 3853-1998）相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：

1. 修改、新增了部分术语和定义，按ISO标准对条款号进行了调整；

2. 修改所需质量比能、所需容积比能（比功率）、相对余隙容积、绝对湿度的符号为e_m、e_v、E、H₁，增加了制造公差、流量、混合比的符号m、q、x；

3. 增加了级间冷却器温度的代号int；

4. —补充修改了采用吸入容积流量法测量流量的条件；

5. 修改了吸气压力修正系数的计算方法；

6. 增加了修正后功率的计算；

7. 修改原附录A、附录E、附录F为附录H、附录F、附录G；增加了液环压缩机验收试验方法；

8. 增加了裸装压缩机、集装压缩机简化性能试验中以工艺气体为介质时的要求；

9. 修改了裸装压缩机、集装压缩机功率试验所允许的最大偏差，由±20%改为±10%；

10. 增加了关于可变转速内燃机驱动的压缩机的相关性能测量；增加了电动机驱动的集装容积式变速压缩机验收试验；

11. 按ISO标准修改了一般用空压机性能试验的仪表精度；

12. 修改了测量参数的允许波动范围；

13. 修改冷却水流量计的允许误差，由±2%改为±5%；

14. 删除一般用空压机油耗测量方法。

容积式压缩机—验收试验起草工作

主要起草单位：合肥通用机械研究院、合肥通用机电产品检测院有限公司、上海英格索兰压缩机有限公司。

主要起草人：陈向东、喻志强、于洋、林丽华。