活塞式压缩机旋转叶片气阀无级气量调节原理及方法

发布时间：2017-04-19 20:15

  本文关键词：活塞式压缩机旋转叶片气阀无级气量调节原理及方法，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气阀是活塞式压缩机的关键部件之一。自力式气阀因为其原理简单、无需外部控制的优点在压缩机领域已经得到了广泛使用,但由于该气阀同时具有故障率高、气阀效率低、开关过程不可控等诸多缺陷,严重制约了活塞压缩机运行效率和运转周期的提高。因此,改进气阀结构、实现压缩机气量的无级调节对于提高压缩机运行效率以及节能均具有重要意义。目前,活塞压缩机气量无级调节领域的产品主要是贺尔碧格公司的HydroCOM气量无级调节系统,适用最高转速可达1200rpm,其关键部件是一种快速响应、大流量、开关寿命可达10亿次以上的高性能电液阀,但由于市场上没有同类电液阀产品,目前国产化只能使用常规电磁阀替代,被迫降低适用转速指标。2009年化工大学“诊断与自愈工程研究中心”的研究人员提出了容积式压缩机气阀的主动控制理念以及主动式进气阀及其控制系统的设计方法。2011年该研究中心的博士生李大成设计出旋转叶片式主动控制型进气阀的实验样机,并在小型移动式活塞压缩机上实现了压缩气量100%～100%无级调节的功能性试验。本论文对于活塞压缩机气阀采用主动控制方式取代传统自力方式的可行性进行了探讨,然后对主动控制方式的优势和必备的技术条件进行了论述。依据以上研究结果,对上述第一台旋转叶片式进气阀实验样机结构进行了分析,找出了结构上的缺点和不足,进而做出了“改进型旋转叶片式进气阀”的结构设计。具体工作内容如下：(1)综合分析前人两种旋转叶片气阀结构特点,找出了结构上的缺点和不足,进而做出了“改进型旋转叶片式进气阀”的结构设计(2)理论分析由改进型旋转叶片式进气阀代替原有“自力式”气阀对活塞式压缩机的容积系数、压力系数、温度系数、泄漏系数、回流系数及调节系统下的排气量控制参数的影响,并使用ANSYS软件对旋转叶片式进气阀结构进行了静态及动态力学分析,并且得出结论：阀片与阀座之间的摩擦变形与摩擦损失是这种旋转叶片式结构走向实际应用的一大障碍。(3)鉴于以上结论,设计了一种全新的主动式气阀结构与控制系统：“椭圆球面旋塞式进气阀”。该进气阀的设计思想有两个关键点：其一,利用阀芯的偏心旋摆结构,一方面使得在开关过程的绝大部分行程中阀芯与阀座不接触,临近全关时的接触摩擦行程极短；另一方面在全关闭时偏心阀芯与阀座产生挠性密封力,提高了密封效果。其二,圆环式阀座上下各应用了一个始终工作在弹性范围内的弹性密封垫片,使得阀座在前后气体压差的作用下,在垂直方向上可以产生微小的弹性位移。该结构恰好可以借助压缩机吸气段和压缩段阀座前后压差方向的不同,进一步减小阀芯、阀座在接近全关闭状态时的摩擦力,并且进一步提高了密封性能。椭圆球面旋塞式进气阀具有更大的有效流通面积,控制关闭时间同样可以实现压缩流量的无级调节,有望成为一种有应用前景的活塞压缩机主动控制式进气阀。
【关键词】：活塞式压缩机 气阀 主动控制 优化设计
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH457
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-25
• 第一章 绪论25-39
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义25
• 1.2 活塞式压缩机节能技术的研究进展25-36
• 1.2.1 气量调节技术的研究比较25-35
• 1.2.1.1 作用于驱动机或驱动结构上的调节26-27
• 1.2.1.2 作用于管路上的调节27
• 1.2.1.3 作用于气阀上的调节27-30
• 1.2.1.4 作用于气缸的调节30-33
• 1.2.1.5 以上调节方法的比较33-35
• 1.2.2 其它形式的节能技术35-36
• 1.3 本文研究的主要内容36-39
• 第二章 旋转叶片气阀的结构设计及工作原理39-53
• 2.1 引言39-40
• 2.2 原旋转叶片式进气阀40-46
• 2.2.1 原旋转叶片式进气阀结构组成40-44
• 2.2.2 工作原理44-45
• 2.2.3 结构的缺陷45-46
• 2.3 改进型旋转叶片式进气阀46-51
• 2.3.1 结构组成46-51
• 2.4 改进型旋转叶片气阀的特点51-52
• 2.4.1 改进型旋转叶片气阀与传统气阀的比较51-52
• 2.4.2 改进型旋转叶片气阀与原旋转控制阀的比较52
• 2.5 本章小节52-53
• 第三章 改进型旋转叶片阀气量调节理论研究53-71
• 3.1 引言53
• 3.2 改进型旋转叶片气阀结构参数的理论推导53-56
• 3.2.1 转子阀片扇形孔个数与角度的确定53-55
• 3.2.2 部件受力分析55-56
• 3.3 改进型旋转叶片气阀气量调节系统下的压缩机排气量56-67
• 3.3.1 对容积系数的影响58-59
• 3.3.2 对压力系数的影响59-60
• 3.3.3 对温度系数的影响60
• 3.3.4 对泄漏系数的影响60-61
• 3.3.5 回流系数对排气量的影响61-65
• 3.3.6 调节系统下排气量控制参数65-67
• 3.4 改进型旋转叶片气阀的可行性模拟分析及优化设计67-70
• 3.4.1 可行性分析67
• 3.4.2 阀座的静力结构分析67-69
• 3.4.3 阀座与阀片间的运功学分析69
• 3.4.4 结构优化设计69-70
• 3.5 本章小节70-71
• 第四章 椭圆球面旋塞式进气阀调节系统71-79
• 4.1 引言71
• 4.2 “椭圆球面旋塞式进气阀”基本结构71-74
• 4.2.1 “椭圆球面旋塞式进气阀”的结构形式71-72
• 4.2.2 “椭圆球面旋塞式进气阀”的工作原理72-74
• 4.3 “椭圆球面旋塞式进气阀”的工业应用前景的分析74-77
• 4.4 本章小结77-79
• 第五章 结论与展望79-81
• 5.1 结论79
• 5.2 展望79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-87
• 研究成果及发表的学术论文87-89
• 作者与导师简介89-90
• 附件90-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 唐汇云;任智;;HydroCOM调节系统在新氢压缩机上的应用[J];石油化工设备技术;2006年01期

2 沈经颖;;Hydro Com气量无级调节系统在横河DCS中的实现[J];山西科技;2008年04期

3 呼秀山;钱利民;李迎春;;一种基于PLC开关量输入单元的转速信号测量方法[J];微计算机信息;2006年13期

4 孟凡彬;王东军;周磊;;Hydro COM气量无级调节系统[J];油气田地面工程;2013年01期

  本文关键词：活塞式压缩机旋转叶片气阀无级气量调节原理及方法，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：317052