膜式压缩机(diaphragm compressor)是一种利用膜片变形改变气缸容积实现气体压缩的无油润滑设备,通过液压驱动将气体与润滑系统完全隔离,压缩介质纯度可达99.9%以上。该设备采用立式、V型或卡箍式气缸结构,具备散热快、密封性强、防爆的特性,适用于氢气、稀有气体及有毒腐蚀性气体的压缩装瓶。
其主要部件包括缸盖、膜片和配油盘,压力范围覆盖0.1-300MPa,按压力等级分为低压、中压、高压和超高压机型。典型产品有GV/GZ/D130V等系列,排气量可达1000NM³/h,采用两级压缩设计及独立油泵系统维持油压稳定。国产机型已突破400MPa气缸压力试验,广泛应用于加氢站、军工及核工业领域;核心部件膜片采用双相不锈钢制造,可实现直径1200mm、厚度0.5mm的超薄加工。
膜式压缩机属于往复压缩机,依靠隔膜在气缸内往复运动压缩和输送气体。隔膜周边由两块限制板夹紧组成气缸,通过液压驱动实现往复运动,进而完成气体的压缩与输送,具有压缩比大、压力范围广、密封性好的优势。
因气腔无需任何润滑,可确保压缩气体纯度,特别适用于易燃易爆、有毒有害、高纯度气体(如氧气、氩气、氮气、乙炔、六氟化硫、二氧化碳等)的压缩、输送与装瓶,通常根据排气压力制成单级或两级机型。
作用原理与结构概述
G2V-5/200型膜式压缩机主要由曲轴箱、曲轴、主副连杆及V型排列的一、二级缸组成,每级气缸均包含缸盖、配油盘及缸体。缸盖与配油盘设有坐标一致的曲面,膜片夹于两者之间,缸盖装有进排气阀,配油盘钻有小孔,使膜片下方空间与油缸连通。
一级油缸活塞与主连杆连接,二级油缸活塞与十字头浮动连接,十字头再与副连杆相连。曲轴转动时,带动油缸活塞往复运动推动油液,周期性改变油缸油压;膜片在油压与气体压力差及自身弹性力作用下产生弹性振动,周期性改变气体压缩室容积,完成气体压缩。油缸活塞往复一次,膜片振动一次,在进排气阀控制下,完成一次吸气、压缩、排气、膨胀的循环。
油缸内部分油液会通过活塞环与缸壁、环槽的间隙泄漏至曲轴箱,为使膜片在压缩行程末期紧贴缸盖凹面、排净介质,设备配备补偿油泵。补偿油泵在吸气行程向油缸注油,油量略多于泄漏量,多余油液在压缩行程末期通过调压阀流回曲轴箱。
膜片将气缸与油缸完全隔离,自身兼具活塞作用,无需向气缸加注润滑剂,压缩介质仅与金属膜片接触,确保纯洁度;气缸由缸盖曲面与膜片组成封闭空腔,密封性能优良。此外,该压缩机气缸表面积与容积比值大,还具备散热快、动力平衡性好的特点。
主要部件
1. 一二级缸:均由缸盖、膜片、配油盘、缸体等组成,膜片通过螺栓夹紧于缸盖与配油盘之间。两者曲面坐标一致,缸盖曲面与膜片构成气缸,缸盖中心装有排气阀、侧边装有进气阀;配油盘钻有油孔,使油压均匀传递至膜片,还装有出气管用于油缸排气;缸体装有调压阀,可排出多余油液并维持油缸额定压力,多余油液经回油管返回曲轴箱。
2. 调压阀:一、二级调压阀均由阀座、阀杆、阀体、调节螺钉、弹簧等组成,通过螺栓与对应气缸连接,弹簧弹力控制油缸油压。油压过高时,逆时针拧动调节螺钉放松弹簧;油压过低时,顺时针拧紧弹簧,达标后用锁定螺母固定;油缸加放油时,转动操纵手柄使其与阀轴线垂直,即可分离阀杆与阀座。
3. 补偿油泵:由柱塞、弹簧、进油阀、止回阀等组成,曲轴末端偏心套带动柱塞往复运动,行程3毫米、次数400次/分。柱塞上行时,经进油阀吸入润滑油;下行时,经止回阀排出润滑油;活塞环泄漏的润滑油,经油泵上部回油孔返回曲轴箱。
4. 冷却器:采用套管式结构,一级冷却器外管为气管、内管为冷却水管,二级则相反。一、二级冷却器气管分别与分离器连通,分离器装有高压放气阀门。
故障处理
当压缩机低于额定排气压力工作时,需相应调整油缸排油压力,使膜片承受的压差适中,以延长其使用寿命,通常排油压力比排气压力高约20%。
油压过低时,需检查:①调压阀手柄位置是否正确;②曲轴箱油量是否充足;③曲轴箱油量是否过多;④调压阀工作是否正常;⑤补偿油泵工作是否正常;⑥油缸活塞环漏油量是否过大。
油压过高时,需检查:①调压阀阀杆是否卡死在关闭位置;②回油管路是否堵塞。
注意事项
压缩机故障停机时,按以下次序检查:①曲轴箱油面;②调压阀手柄位置;③油压是否达到额定值;④进排气阀;⑤调压阀;⑥补偿油泵;⑦膜片是否破裂。
拆卸与安装时,需严格清洁零件,细小砂粒或金属碎末可能损坏调压阀、补偿油泵,甚至导致膜片破裂。