(1)膨脹階段? 當活塞運動造成工作室容積的增加時,殘留在工作室內(nèi)的高壓氣體將膨脹,但吸人口活門還不會打開,只有當工作室內(nèi)的壓力降低至等于或略小于吸入管路的壓力時,活門才會打開。
(2)吸氣階段? 吸入口活門在壓力的作用下打開,活塞繼續(xù)運行,工作室容積繼續(xù)增大,氣體不斷被吸人。
(3)壓縮階段? 活塞反向運行,工作室容積減少。工作室內(nèi)壓力增加,但排出口活門仍不打開,氣體被壓縮。
(4)排氣階段? 當工作室內(nèi)的壓力等于或略大于排出管的壓力時,排出口活門打開,氣體被排出。
顯然,同離心泵相比,因為存在膨脹與壓縮這兩個過程,吸氣量減少了,缸的利用率下降了。另外,由于氣體本身沒有潤滑作用,因此必須使用潤滑油以保持良好潤滑,為了及時除去壓縮過程產(chǎn)生的熱量,缸外必須設冷水夾套,活門要靈活,緊湊和嚴密。
(二)? 多級壓縮
氣體在壓縮過程中,排出氣體的溫度總是高于吸人氣體的溫度,上升幅度取決于過程性質及壓縮比,如果壓縮比過大,則能造成出口溫度很高,有可能使?jié)櫥妥兿』蛑?。且造成增加功耗等。因此,當壓縮比大于8時,常采用多級壓縮,以提高容積系數(shù)、降低壓縮機功耗及避免出口溫度過高。所謂多級壓縮是指氣體連續(xù)并依次經(jīng)過若干個氣缸壓縮,達到需要的壓縮比的壓縮過程。每經(jīng)過一次壓縮,稱為一級,級間設置冷卻器及油水分離器。理論證明,當每級壓縮比相同時,多級壓縮所消耗的功最少。
(三)? 安全運行分析
(1)排氣量是指在單位時間內(nèi),壓縮機排出氣體體積,以入口狀態(tài)計算,也稱壓縮機的生產(chǎn)能力,用Q表示,單位m3/s。與往復泵相似,其理論排氣量只與氣缸的結構尺寸、活塞的往復頻率及每一個工作周期的吸氣次數(shù)有關。但由于余隙內(nèi)氣體的存在,摩擦阻力、溫度升高、泄漏等因素,使其實際排氣量要小,往復式壓縮機的流量也是脈沖式的,不均勻的,為了發(fā)送流量的不均勻性,壓縮機出口均安裝油水分離器。即能起緩沖作用,又能除油沫水沫等,同時吸入口處需安裝過濾器,以免吸人雜物。
(2)開車前應檢查儀表、閥門、電氣開關,聯(lián)鎖裝置,保安系統(tǒng)是否齊全、靈敏、準確、可靠。
(3)啟動潤滑油泵和冷卻水泵,控制在規(guī)定的壓力與流量。
(4)盤車檢查,確保轉動構件正常運轉。
(5)充氮置換,當被壓縮氣體易燃易爆時,必須用氮氣置換氣缸及系統(tǒng)內(nèi)的介質,以防開車時發(fā)生爆炸。
(6)在統(tǒng)一指揮下,按開車步驟啟動主機和開關閥門。
(7)調節(jié)排氣壓力時,要同時逐漸調節(jié)進、出氣閥門,防止抽空和憋壓現(xiàn)象。
(8)經(jīng)?!翱?、聽、摸、聞”檢查連接、潤滑、壓力、溫度等情況,發(fā)現(xiàn)隱患及時處理。
(9)在下列情況出現(xiàn)時緊急停車:斷水、斷電和斷潤滑油時;填料函及軸承溫度過高并冒煙時,電動機聲音異常,有燒焦味或冒火星時;機身強烈振動而減振無效時;缸體、閥門及管路嚴重漏氣時;有關崗位發(fā)生重大事故或調度命令停車時。
(10)停車時,要按操作規(guī)程熟練操作,不得誤操作。
七? 泵及壓縮機的安全控制系統(tǒng)
(1)離心泵? 在工業(yè)生產(chǎn)過程中,離心泵是使用最廣泛的流體輸送設備之一。它主要由葉輪和機殼構成,葉輪在原動機帶動下作高速旋轉運動。出口處流體的壓頭來自于旋轉葉輪作用于液體而產(chǎn)生的離心力,轉速越高,離心力越大,壓頭也就越高。葉輪與機殼之間有空隙,關死泵的出口閥,流量為零,壓頭最高,此時泵所做的功,全部轉化為熱能而散發(fā),同時也使泵內(nèi)液體溫度升高。所以,離心泵不宜長時間關閉出口閥。隨著排量逐漸增大,泵所能提供的壓頭慢慢下降。泵的壓頭H、排量Q和轉速"之間的函數(shù)關系稱為泵的特性,如圖6—11所示。
若以經(jīng)驗公式表示則
因為泵總是與一定的管路連接在一起工作的,它的排出量與壓頭的關系既與泵的特性有關,也與管道特性有關。所以在討論離心泵的工作狀態(tài)時,必須同時考慮泵和管道特性。管路特性就是管路系統(tǒng)中的流體流量與管路系統(tǒng)阻力之間的關系。管路系統(tǒng)的阻力包括(參照圖6—12)以下幾部分。
①管路兩端的靜壓差引起的壓頭hpohp=(p2一p1)/ρg,式中戶:,p1分別是管路系統(tǒng)出口和入口處的壓力,盧為流體的密度,g為重力加速度。
?、诠苈穬啥说撵o液柱高度人hl,這項是恒定的。
③管路中的摩擦損失壓頭九fo、Af與流量的平方近似成比例關系。
?、芸刂崎y兩端節(jié)流損失壓頭hvo在閥門開度一定時,hv,也與流量的平方成比例,但當閥門的開度變化時,hv,也隨著改變。設H1。為管路總阻力,則
上式即為管路特性的表達式,它的關系曲線示于圖6—12中。
當整個離心泵系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時,泵的壓頭H必然等于系統(tǒng)總阻力HL,這是建立平衡的條件。圖6—12中C點是泵的特性曲線與管路特性曲線的交點,它是泵的一個平衡工作點。
工作點C的流量應滿足一定的工藝要求,可以用改變hv,或其他手段來滿足這一要求。通常有下列控制方案。
1)直接節(jié)流法? 即直接改變節(jié)流閥的開度,從而改變hv,造成管路特性變化,以達到控制目的。圖6—12表示這種控制方案和泵系統(tǒng)工作點的移動情況。
如圖6—13所示,控制閥應裝在泵的出口管線上,而不應裝在泵的吸入口處。若閥裝在泵的吸入管道上,由于hv,的存在,使泵的入口壓力比無閥時要低,從而可能使流體部分汽化,造成泵的出口壓力降低,排量下降,甚至使排量等于零這種現(xiàn)象叫做“氣縛”;或者所夾帶的部分汽化產(chǎn)生的氣體到排出端后,因受到壓縮會重新凝聚成液體,對泵內(nèi)機件產(chǎn)生沖擊,情況嚴重時會損壞葉輪和機殼,這種現(xiàn)象叫做“氣蝕”。
控制閥一般宜裝在檢測元件(如孔板)的下游,這樣將對保證測量精度有好處。此外,還需指出,控制閥兩端的壓差hv,隨閥開度的變化而變化。開度增大,流量增加,但hv,反而減小。
上述控制方案的優(yōu)點是簡便易行。但在流量小的情況下,總的機械效率較低。一般不宜用在流量低于正常排量30%的場合。
2)改變泵的轉速n? 改變泵的轉速同樣可以起到控制流量的目的。這種控制方案以及泵的特性隨轉速n變化的情況示于圖6—14。在控制方案中需要調節(jié)原動機的轉速,例如采用調速電機,調節(jié)蒸汽透平的導向葉片的角度等。
采用這種控制方式,管路上無需裝控制閥。所以,HL中的九,這一項等于零,減少了阻力損耗,泵的機械效率得以提高。然而,不論是采用調速電機還是蒸汽透平,實施調速的設備費用都比較高,故這種控制方式大多被應用在大功率、重要的泵裝置上。