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天然气涡旋压缩机增压装置供油系统压力和流量的优化控制

成金贵  
【摘要】:涡旋压缩机是一种新型高效、低噪、高可靠性的容积式压缩机,相比其它形式的压缩机在很多方面有着较大的优势,特别是在小排气量、低压缩比的情况下,涡旋压缩机的性能更为突出。目前涡旋压缩机的应用领域日趋广泛,如制冷空调、动力工程、石油化工等领域。涡旋压缩机是天然气增压装置的主要部件之一,供油系统为涡旋压缩机提供了良好的密封、润滑、冷却和降噪声等作用,然而当机组内润滑油的量不足或过量时会产生副作用:润滑油过量就会产生搅拌、积存等副作用,会使压缩机的功耗增加,压缩性能降低;润滑油的流量不足,摩擦副产生的热量就不能被及时带走,就会产生热裂纹,从而引起泄漏。到目前为止,大部分的研究主要集中在喷油对涡旋压缩机性能的影响,而对润滑油的状态及供油系统的油量对涡旋压缩机的性能影响尚没有进行深入的研究。 本文整体考虑涡旋压缩机供油系统,应用流体力学和润滑理论,建立了涡旋压缩机供油系统流量分配模型,并运用等价电路法对分配模型进行了简化,具体步骤为:由伯努力方程得出油在管道中的流动压降数学模型,进而推导出电机转速与压降之间、电机转速与耗油量之间的数学模型及内部润滑系统的功耗计算公式。在所得结论的基础上对主要辅助设备的阻力损失进行了计算。最后对增压装置的电机选用和齿轮泵的选用进行了设计计算。 以机械密封动环与静环啮合面之间的摩擦副及密封机理为基础,对机械密封各主要参量给出了计算公式,建立了冲洗量与电机转速之间的数学模型,在转速较低的情况下,忽略密封件与流体搅拌产生和轴承侧传入的热量,可对模型进行简化。最后对机械密封产生的热量给出了不同的算法。 根据相关数学模型,应用simulink软件包模块图并将其封装成仿真模型,将这些子系统仿真模型按照工作过程及相关理论做了有机的连接,进行了仿真研究。由研究结果可知:第二循环油路的仿真结果和实验结果基本一致,从而验证了压降与电机转速之间的数学模型的正确性和可行性;第一循环回路耗油量与仿真结果相吻合。研究结果为涡旋压缩机的供油量的控制提供了一定的理论依据。 以仿真结果为理论依据,对供油系统设计了控制方案,实验方案,本文对后续工作提出展望,使得涡旋压缩机的工作性能进一步提高,在涡旋压缩机供油系统向着智能化发展方向的研究具有一定的参考价值。


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