?第二节
?活塞式空压机的结构和自动控制
6-2-1 空压机的结构
CZ 60／ 30型船用二级空压机
? 排气量为 60m3/h,转速为
750r／ min
? 一级额定 Pd为 0.64MPa
? 二级额定 Pd为 3MPa。
? 一个曲拐
? 飞轮兼作联轴器
? 弹性联轴器
? 铝合金铸造活塞（上大下小）
? 活塞顶部低压工作空间
? 活塞过渡锥面以下为高压工
作空间（级差式）
6-2-1 空压机的结构
? 空气经滤清器
? 金属丝网或化学纤维层
? 滤出灰尘等固体杂质，以减轻
缸内磨损
? 低压吸气阀 4和排气阀 7装在气缸盖 5
上，
? 低压安全阀 10装在高压级入口，开
启压力 0.7MPa
? 高压吸气阀 9和排气阀 23装在气缸中
部阀室内，
? 高压安全阀 22装在排气室出口，开
启压力 3.3MPa。
? 气缸体 8与曲轴箱之间的垫片厚度
可影响两级工作空间的余隙容积，
气缸与气缸盖间的垫片厚度可影响
第一级工作空间的余隙容积
6-2-1 空压机气阀
? 重要易损件
? 直接影响到压缩机的 Q以及经济性和可靠性
? 质量差的气阀，能量损失占压缩机轴功率的 20％
? 气阀工作寿命，决定压缩机的检修周期
? 对气阀的要求
? 工艺简单、检修方便，关闭严密、阻力小、启闭及时
? 由于气体 ρ小，流过气阀压降不大，不存在液体气化的
问题，故空压机转速比往复泵高得多
? 不可能要求气阀工作无声，只能要求阀片与阀座和升
程限制器的撞击速度不要太大，保证较长的工作寿命
? 要求尽可能减小气阀通道形成的余隙容积。
6-2-1 空压机结构主要特点
? 气阀升程
? 增加升程，可以降低阀隙气流速度，减少阻力损失
? 但升程增大，阀片对升程限制器和阀座的撞击增大
? 弹簧变形量和变形速度大，会导致气阀寿命降低，加重气阀关
闭滞后，甚至使压缩机不能正常工作
? 气阀升程由升程限制器来限定，规定的升程不宜改变
? 气阀升程多在 2～ 4mm
? 转速高及工作压力大的则升程较小。
? 气阀弹簧
? 强弱对气阀工作的影响很大
? 太强则阀的阻力增加
? 太弱则关闭更加滞后
? 两者都会使排气量和功率的损失增加。
6-2-1 空压机结构主要特点
? 环状阀使用普遍
?图为单环 (高压级 )和双环 (低压级 )环状阀
? 优点
? 简单，工艺性好，价格低，维修方便，便于顶开吸
气阀卸载
? 缺点
? 阀片运动导向摩擦较大
? 为保持足够的刚性导致阀片稍厚，质量较大，不适
合太高转速
? 用多环阀片可加大通流面积，适应较大 Q
? 然而各圈阀片可能不同步，对工作造成不良影响。
6-2-1 空压机网状阀
?低 n大 Q空压机可用网
状阀
? 将多环环状阀的各环阀
片以筋条连接
? 中心环处被夹紧在阀座
与升程限制器之间，不
再需要对阀片导向
? 各环运动能保持一致，
且无导向摩擦
? 但结构复杂，价格较高，
而且工作寿命较短
6-2-1 空压机碟状阀（ butterfly valve)
?图示为碟状阀
? 气流转向缓和
? 阻力损失小
? 阀片强度高
? 但通流面积小，质量大，
?多用于 n不太高的小型空
压机的高压级。
? n较高的空压机可用
? 条状阀 (中、小型 )
? 舌簧阀 (微型 )
6-2-1 压缩机的润滑
? 有飞贱和压力润滑二种
? 击油勺
? 击溅滑油，飞溅油滴可润滑主
轴承、小端轴承和气缸下部
? 一部分油沿油勺的小孔和连杆
大端的导油孔去润滑大端轴承
? 气缸
? 上部缸壁靠一级吸人管上油杯
每分钟滴人 4— 6滴油
? 或通过管从曲轴箱中吸人油雾
? 曲轴箱门盖
? 装有测油位的油尺 20
? 通过它可保持箱内压力大气压
? 箱底有螺旋管式 滑油冷却器
6-2-1 压缩机的冷却
? 有水冷和风冷两种。船用机多水冷
? 包括：
? (1)级间冷却 (inter-cooler)
? 这对降低排气温度和减少功耗有显著效果
? 一般要求冷却水首先通过级间冷却器。
? (2)气缸冷却
? 气缸和缸盖需冷却，以利于减少压缩功、降低排气温
度和避免滑油温度过高
? 过度冷却会使缸壁温度过低，壁面结露，润滑油乳化
? 缸壁温度一般比冷却水温度高 15— 20° C,通常气缸
冷却水温以不低于 30C为宜。
6-2-1 压缩机的冷却
? (3)后冷却
? 指最后一级排气的冷却，一般冷却至 60° C左
右
? 为减小排气比容
? 提高气瓶储量和减轻其气压降低程度
? 使排气中的油和水的蒸气冷凝而便于分离
? 有的船为减少设备，空压机不设后冷却器，这
时应注意及时泄放气瓶的油和水
6-2-1 压缩机的冷却
? (4)滑油冷却
? 保持润滑性能，冷却摩擦表面，减缓油氧化
变质
? 一般要求油温保持在 50° C左右。
? 本例采用水冷
? 水先进入壳管式级间冷却器和后冷却器
? 二者置于同一壳体，位于自由端
? 空气由上而下从管中流过，冷却水由下而
上流过管外
? 有两个防蚀锌棒的螺塞 11,15
? 设有安全膜 12
? 水路堵塞也可能会使安全膜破裂
? 从冷却器出来的水冷却气缸和气缸盖 /滑油冷
却器 (并联 )
6-2-1 压缩机的气液分离
? 排气会夹带细小油滴，
? 排气中水蒸气的分压力较高
? 冷却后会析出凝水
? 级间冷却后这些油和水可以
部分分离出来
? 积于级间冷却器和下一级缸进
气口之间的空气管路里
? 有泄放阀予以泄放
? 在后冷却器后设气液分离器
? 以提高充人气瓶的压缩空气品
质
6-2-1 压缩机的气液分离
? 气液分离器按工作原理分有：
? 惯性式 (利用液滴随气流运动
时惯性较大 )
? 过滤式 (利用液滴和气体分子
大小不同 )
? 吸附式 (利用液体的粘性 )
? 惯性式工作原理：
? 液滴质量大，运动惯性大
? 在多次改变流动方向的过程中，
撞击并附着在芯子壁上
? 聚集而流到壳体 6的下部空间
? 为避免停车时气流返回空压机，
分离器出口有止回球阀 4
6-2-1 压缩机的卸载机构
? 常用的卸载方法
? 使第一级吸气阀常开
? 开中冷器和分离器后泄放阀
? 提起偏心手柄 2
? 顶杆 3下移，通过活塞 5、弹
簧 6、导筒 7和顶爪 9等，强行
顶开一级吸气阀片
? 放下偏心手柄
? 顶爪 (弹簧作用 )向上，使空压
机正常工作
? 可用空气经管接头 1来控制活
塞，用电磁阀或其它方法控
制压缩机的有载或卸载运行，
3
6-2-2 活塞式空压机的自动控制
? 在进出港口、锚地或窄水道时
? 主机起、停和换向较频繁，消耗空气量较大
? 气瓶容积有限
? 需要及时起动补充
? 在船舶停泊或航行于开阔水面的大多数时间内
? 空气耗量要少
? 但忽略补充，也可能造成严重的后果
? 因此，目前船舶空压机一般都采用自动控制
? 有两台可以并联工作的空压机，或再添一台作为备用
6-2-2活塞式空压机的自动控制
6-2-2活塞式空压机的自动控制
(1)自动起、停
? 利用装压力继电器即可控制空压机起、停
? 两个压力继电器分别控制两台空压机
? 其接通和切断的整定压力值都相差一定数值
? 例如一台 2.5MPa起动,3.0MPa停车
? 另一台则 2.4MPa起动,2.9MPa停车
? 当前者单独工作不足以维持 2.5MPa压力时，
另一台加人工作
6-2-2活塞式空压机的自动控制
(2)自动卸载和泄放
? 压缩机设有定时器
? 它能控制卸载机构电磁阀的开启
? 停车时保持常开
? 转速正常后再关闭
? 运行期间定时开启，泄放油、水
? 停车时同时使泄放电磁阀开启，定时器也停止工
作
6-2-2活塞式空压机的自动控制
(3)冷却水自动控制
? 在供水管路上设电磁阀
? 与压缩机起、停同步接通和切断
? 也可在供水管路上设气动薄膜阀
? 起动后靠第一级排气使之开启
? 停车时排气泄放则气动阀自动关闭断水
? 还可以籍排气压力的升高对阀的开度作比例调节。
6-2-2活塞式空压机的自动控制
(4)自动保护
? 在高压缸排气管路上设温度继电器
? 排气温度过高时使压缩机停机
? 可设油压或曲轴箱油位继电器在油压或油位过低时停
车
? 有的还设有冷却水压力过低保护。
(5)自动供油
? 当低压缸吸气管设有滴油润滑时
? 可设供油电磁阀，和压缩机同步启、停
?活塞式空压机的结构和自动控制
6-2-1 空压机的结构
CZ 60／ 30型船用二级空压机
? 排气量为 60m3/h,转速为
750r／ min
? 一级额定 Pd为 0.64MPa
? 二级额定 Pd为 3MPa。
? 一个曲拐
? 飞轮兼作联轴器
? 弹性联轴器
? 铝合金铸造活塞（上大下小）
? 活塞顶部低压工作空间
? 活塞过渡锥面以下为高压工
作空间（级差式）
6-2-1 空压机的结构
? 空气经滤清器
? 金属丝网或化学纤维层
? 滤出灰尘等固体杂质，以减轻
缸内磨损
? 低压吸气阀 4和排气阀 7装在气缸盖 5
上，
? 低压安全阀 10装在高压级入口，开
启压力 0.7MPa
? 高压吸气阀 9和排气阀 23装在气缸中
部阀室内，
? 高压安全阀 22装在排气室出口，开
启压力 3.3MPa。
? 气缸体 8与曲轴箱之间的垫片厚度
可影响两级工作空间的余隙容积，
气缸与气缸盖间的垫片厚度可影响
第一级工作空间的余隙容积
6-2-1 空压机气阀
? 重要易损件
? 直接影响到压缩机的 Q以及经济性和可靠性
? 质量差的气阀，能量损失占压缩机轴功率的 20％
? 气阀工作寿命，决定压缩机的检修周期
? 对气阀的要求
? 工艺简单、检修方便，关闭严密、阻力小、启闭及时
? 由于气体 ρ小，流过气阀压降不大，不存在液体气化的
问题，故空压机转速比往复泵高得多
? 不可能要求气阀工作无声，只能要求阀片与阀座和升
程限制器的撞击速度不要太大，保证较长的工作寿命
? 要求尽可能减小气阀通道形成的余隙容积。
6-2-1 空压机结构主要特点
? 气阀升程
? 增加升程，可以降低阀隙气流速度，减少阻力损失
? 但升程增大，阀片对升程限制器和阀座的撞击增大
? 弹簧变形量和变形速度大，会导致气阀寿命降低，加重气阀关
闭滞后，甚至使压缩机不能正常工作
? 气阀升程由升程限制器来限定，规定的升程不宜改变
? 气阀升程多在 2～ 4mm
? 转速高及工作压力大的则升程较小。
? 气阀弹簧
? 强弱对气阀工作的影响很大
? 太强则阀的阻力增加
? 太弱则关闭更加滞后
? 两者都会使排气量和功率的损失增加。
6-2-1 空压机结构主要特点
? 环状阀使用普遍
?图为单环 (高压级 )和双环 (低压级 )环状阀
? 优点
? 简单，工艺性好，价格低，维修方便，便于顶开吸
气阀卸载
? 缺点
? 阀片运动导向摩擦较大
? 为保持足够的刚性导致阀片稍厚，质量较大，不适
合太高转速
? 用多环阀片可加大通流面积，适应较大 Q
? 然而各圈阀片可能不同步，对工作造成不良影响。
6-2-1 空压机网状阀
?低 n大 Q空压机可用网
状阀
? 将多环环状阀的各环阀
片以筋条连接
? 中心环处被夹紧在阀座
与升程限制器之间，不
再需要对阀片导向
? 各环运动能保持一致，
且无导向摩擦
? 但结构复杂，价格较高，
而且工作寿命较短
6-2-1 空压机碟状阀（ butterfly valve)
?图示为碟状阀
? 气流转向缓和
? 阻力损失小
? 阀片强度高
? 但通流面积小，质量大，
?多用于 n不太高的小型空
压机的高压级。
? n较高的空压机可用
? 条状阀 (中、小型 )
? 舌簧阀 (微型 )
6-2-1 压缩机的润滑
? 有飞贱和压力润滑二种
? 击油勺
? 击溅滑油，飞溅油滴可润滑主
轴承、小端轴承和气缸下部
? 一部分油沿油勺的小孔和连杆
大端的导油孔去润滑大端轴承
? 气缸
? 上部缸壁靠一级吸人管上油杯
每分钟滴人 4— 6滴油
? 或通过管从曲轴箱中吸人油雾
? 曲轴箱门盖
? 装有测油位的油尺 20
? 通过它可保持箱内压力大气压
? 箱底有螺旋管式 滑油冷却器
6-2-1 压缩机的冷却
? 有水冷和风冷两种。船用机多水冷
? 包括：
? (1)级间冷却 (inter-cooler)
? 这对降低排气温度和减少功耗有显著效果
? 一般要求冷却水首先通过级间冷却器。
? (2)气缸冷却
? 气缸和缸盖需冷却，以利于减少压缩功、降低排气温
度和避免滑油温度过高
? 过度冷却会使缸壁温度过低，壁面结露，润滑油乳化
? 缸壁温度一般比冷却水温度高 15— 20° C,通常气缸
冷却水温以不低于 30C为宜。
6-2-1 压缩机的冷却
? (3)后冷却
? 指最后一级排气的冷却，一般冷却至 60° C左
右
? 为减小排气比容
? 提高气瓶储量和减轻其气压降低程度
? 使排气中的油和水的蒸气冷凝而便于分离
? 有的船为减少设备，空压机不设后冷却器，这
时应注意及时泄放气瓶的油和水
6-2-1 压缩机的冷却
? (4)滑油冷却
? 保持润滑性能，冷却摩擦表面，减缓油氧化
变质
? 一般要求油温保持在 50° C左右。
? 本例采用水冷
? 水先进入壳管式级间冷却器和后冷却器
? 二者置于同一壳体，位于自由端
? 空气由上而下从管中流过，冷却水由下而
上流过管外
? 有两个防蚀锌棒的螺塞 11,15
? 设有安全膜 12
? 水路堵塞也可能会使安全膜破裂
? 从冷却器出来的水冷却气缸和气缸盖 /滑油冷
却器 (并联 )
6-2-1 压缩机的气液分离
? 排气会夹带细小油滴，
? 排气中水蒸气的分压力较高
? 冷却后会析出凝水
? 级间冷却后这些油和水可以
部分分离出来
? 积于级间冷却器和下一级缸进
气口之间的空气管路里
? 有泄放阀予以泄放
? 在后冷却器后设气液分离器
? 以提高充人气瓶的压缩空气品
质
6-2-1 压缩机的气液分离
? 气液分离器按工作原理分有：
? 惯性式 (利用液滴随气流运动
时惯性较大 )
? 过滤式 (利用液滴和气体分子
大小不同 )
? 吸附式 (利用液体的粘性 )
? 惯性式工作原理：
? 液滴质量大，运动惯性大
? 在多次改变流动方向的过程中，
撞击并附着在芯子壁上
? 聚集而流到壳体 6的下部空间
? 为避免停车时气流返回空压机，
分离器出口有止回球阀 4
6-2-1 压缩机的卸载机构
? 常用的卸载方法
? 使第一级吸气阀常开
? 开中冷器和分离器后泄放阀
? 提起偏心手柄 2
? 顶杆 3下移，通过活塞 5、弹
簧 6、导筒 7和顶爪 9等，强行
顶开一级吸气阀片
? 放下偏心手柄
? 顶爪 (弹簧作用 )向上，使空压
机正常工作
? 可用空气经管接头 1来控制活
塞，用电磁阀或其它方法控
制压缩机的有载或卸载运行，
3
6-2-2 活塞式空压机的自动控制
? 在进出港口、锚地或窄水道时
? 主机起、停和换向较频繁，消耗空气量较大
? 气瓶容积有限
? 需要及时起动补充
? 在船舶停泊或航行于开阔水面的大多数时间内
? 空气耗量要少
? 但忽略补充，也可能造成严重的后果
? 因此，目前船舶空压机一般都采用自动控制
? 有两台可以并联工作的空压机，或再添一台作为备用
6-2-2活塞式空压机的自动控制
6-2-2活塞式空压机的自动控制
(1)自动起、停
? 利用装压力继电器即可控制空压机起、停
? 两个压力继电器分别控制两台空压机
? 其接通和切断的整定压力值都相差一定数值
? 例如一台 2.5MPa起动,3.0MPa停车
? 另一台则 2.4MPa起动,2.9MPa停车
? 当前者单独工作不足以维持 2.5MPa压力时，
另一台加人工作
6-2-2活塞式空压机的自动控制
(2)自动卸载和泄放
? 压缩机设有定时器
? 它能控制卸载机构电磁阀的开启
? 停车时保持常开
? 转速正常后再关闭
? 运行期间定时开启，泄放油、水
? 停车时同时使泄放电磁阀开启，定时器也停止工
作
6-2-2活塞式空压机的自动控制
(3)冷却水自动控制
? 在供水管路上设电磁阀
? 与压缩机起、停同步接通和切断
? 也可在供水管路上设气动薄膜阀
? 起动后靠第一级排气使之开启
? 停车时排气泄放则气动阀自动关闭断水
? 还可以籍排气压力的升高对阀的开度作比例调节。
6-2-2活塞式空压机的自动控制
(4)自动保护
? 在高压缸排气管路上设温度继电器
? 排气温度过高时使压缩机停机
? 可设油压或曲轴箱油位继电器在油压或油位过低时停
车
? 有的还设有冷却水压力过低保护。
(5)自动供油
? 当低压缸吸气管设有滴油润滑时
? 可设供油电磁阀，和压缩机同步启、停
