往复式压缩机变工况性能研究

发布时间：2017-05-19 20:26

  本文关键词：往复式压缩机变工况性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：往复压缩机广泛应用于石化、石油等工业领域,随着企业生产弹性的增大,对压缩机气量调节的要求也越来越高。顶开进气阀的调节方法,能实现往复压缩机全程无级气量调节的同时等比降低功耗,是一种理想的调节方法。全面分析气量调节系统对压缩机综合性能的影响,对这种高效调节方法的广泛推广十分必要。本文从热力学、运动学和动力学三个方面,对往复压缩机的变工况性能进行了深入的研究,全面分析压缩机在气调工况下的稳定性,为调节方案的设计提供理论支持,保证压缩机在全量程无级气量调节下的安全运行。具体的研究可以概括为以下几个方面：1)通过变工况下的热力计算,在对比分析了现有流量计算式的基础上,确定了一种相对精确的排气量计算式。并基于MATLAB,设计了针对被动式调节方法的用户界面,为快速准确的完成气阀顶开力设计提供一种可行的方法。2)通过绘制变工况下的综合活塞力曲线,分析了气调工况下反向角的变化规律,研究了变工况对反向角的影响。对于设计工况下反向角较为理想的压缩机,顶开进气阀调节方法可以保证反向角的安全范围。3)研究了往复式压缩机在气调工况下的运动学和动力学特性,利用数值计算和工程仿真的方法,对压缩机运动学及动力学参数进行计算和对比分析。结果表明,变工况下压缩机运动学参数基本不变；若不改变气缸作用方式且各级等比调节,变工况运动件载荷均小于设计工况,不需要进行安全校核；若通过单侧顶开的方式进行气量调节,运动件载荷会有所增加,需要针对工况对受力元件进行强度校核。4)对气量调节下压缩机可能存在的故障,做了详细的分析和评估,并对应提出了故障的避免方法。
【关键词】：往复压缩机 气量调节 变工况 热力学与动力学计算 动力学仿真 故障预估
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 符号表14-16
• 1 绪论16-24
• 1.1 课题背景16
• 1.2 往复压缩机气量调节方法16-18
• 1.2.1 常用压缩机流量调节方法16-17
• 1.2.2 往复压缩机无级气量调节技术研究现状17-18
• 1.3 顶开进气阀气量调节方法概述18-21
• 1.3.1 顶开进气阀气量调节原理18-19
• 1.3.2 主动式卸荷调节—DHR系统19-20
• 1.3.3 被动式顶开调节20-21
• 1.4 压缩机变工况动力学分析方法研究21-22
• 1.4.1 往复压缩机动力学研究现状21
• 1.4.2 动力学仿真技术研究21-22
• 1.4.3 往复压缩机变工况下的动力学问题22
• 1.5 本课题主要研究内容22-24
• 2 变工况热力学分析24-31
• 2.1 变工况热力循环模型24-27
• 2.2 变工况流量确定27-30
• 2.2.1. 理论分析27-28
• 2.2.2. 计算实例的对比分析28-29
• 2.2.3. 主动调节下流量值的实验测定29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 被动式气量调节方案设计31-35
• 3.1 气量调节比例与被动式顶开力关系拟合31-32
• 3.3 多气阀组合调节32-33
• 3.4 用户界面设计33-34
• 3.4.1 GUI开发环境介绍33
• 3.4.2 被动式调节方案设计用户界面33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 变工况反向角分析35-45
• 4.1 反向角的理论分析35-37
• 4.1.1 反向角的概念35-36
• 4.1.2 综合活塞力的计算36-37
• 4.2 变工况气体力的计算37-39
• 4.2.1 变工况气体力计算中气调比例η的引入37-38
• 4.2.2 MW-260/0.2-17-X型压缩机变工况气体力计算38-39
• 4.3 变工况反向角计算分析39-44
• 4.3.1 双作用气缸反向角分析39-42
• 4.3.2 单作用气缸反向角分析42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5. 变工况运动学与动力学分析45-69
• 5.1 变工况运动学计算分析45-47
• 5.1.1 机构运动Simulink模型建立45-46
• 5.1.2 模型求解与分析46-47
• 5.2 变工况动力学计算分析47-54
• 5.2.1 连杆力计算分析48-49
• 5.2.2 切向力计算与曲轴旋转不均匀度分析49-53
• 5.2.3 曲轴径向力计算分析53-54
• 5.3 压缩机变工况运动学及动力学仿真分析54-62
• 5.3.1 压缩机虚拟样机设计54-56
• 5.3.2 运动学仿真分析56-58
• 5.3.3 动力学仿真分析58-62
• 5.4 强度分析62-67
• 5.4.1 曲轴强度有限元分析62-65
• 5.4.2 连杆强度有限元分析65-67
• 5.5 本章小结67-69
• 6 变工况故障分析与评估69-77
• 6.1 振动故障分析69-74
• 6.1.1 振动原因分析70-73
• 6.1.2 减振措施73-74
• 6.2 摩擦副润滑故障分析74-75
• 6.2.1 活塞环磨损分析74-75
• 6.2.2 十字头销和轴承磨损分析75
• 6.3 回流气阀温升分析75-76
• 6.4 本章小结76-77
• 7 总结与展望77-79
• 7.1 总结77-78
• 7.2 展望78-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间论文发表情况82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 赵海洋;纪彦东;王金东;刘耀芳;;基于间隙运动副的往复压缩机传动机构动力学分析[J];流体机械;2013年03期

2 余小玲;余宾宴;冯全科;;大型活塞压缩机曲轴振动分析(一)——模态分析[J];压缩机技术;2011年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 金江明;活塞式压缩机排气量无级调节系统关键技术的研究[D];浙江大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

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2 迟志伟;曲轴系静动强度及扭振仿真分析[D];大连理工大学;2008年

3 阳舟;大型压缩机曲轴的疲劳寿命分析[D];华东理工大学;2014年

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本文编号：379791