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喷油对变频螺杆压缩机性能影响的试验研究


   
?1 引言


??螺杆(Screw)压缩机(compressor)是一种容积式压缩机,具有可靠 性高、操作控制维护方便以及动力平衡性好等独特的 优点,被广泛应用于空调制冷、石油化工和空气动力等工业领域。金沙澳门官网工作时,空气经过自洁式空气过滤器被吸入,通过PLC自动清洗过滤器,空气在经过进口导叶自动调节后进入一级压缩,经一级压缩后的气体温度较高,然后进入中间冷却器进行冷却(水走管内,气走管外,中冷器的水流量要求为110m/h)之后进入二级压缩系统压缩机组中通过(tōng guò)植入变频器(Variable-frequency Drive)控 制电机转速的方式,可以实现对压缩机排气量的 调节,从而使螺杆压缩机性能更加优越。螺杆压缩机在运行时,向压缩腔中喷入适量的润滑油,可以在转子之间形成良好的油膜,及时有效降低转子之间的摩擦、冷却和密封(seal)压缩气体。但喷入的润滑油使压缩机腔摩擦增大、粘性剪切和搅拌耗功以及吸气预热等方面的损失,增加了压缩机的功耗,使压缩机性能受到影响(influence) 。因此从理论上分析(Analyse),压缩机应该具有最佳喷油量。另外,压缩气体的相对泄漏量随着压缩机运行转 速的变化而变化,同样影响压缩机的性能。国内外对变频螺杆压缩机的研究(research)主要集中在螺杆压缩机自身型线设计(design)、结构设计、性能改善、工作过程和压缩机系统研究中 。而对螺杆压缩机油路系统的研究也主要集中在内部泄漏、冷却 系统和喷油参数等对压缩机热力性能的影响 。本文通过改变喷入压缩机的油量以及喷油螺杆空气压缩机的运行频率(frequency),由试验得到了压缩机热力性能随之变化的规律,为压缩机更加高效(指效能高的)节能的运行提供研究基础。


??2 试验系统(system)


??喷油量对变频螺杆空压机性能影响的试验(test)系统(system)流程图如。昆山空压机是回转容积式压缩机,在其中水或其它液体当作活塞来压缩气体,然后将气体排出。空气通过吸气过滤器处理之后经过吸气截止阀进入压缩机,喷油孔喷入的润滑油与空气混合成油气混合物被压缩后,经过排气截止阀进入油气分离器;混合物分离后,气体经过气体冷却器后再通过标准(biāo zhǔn)喷嘴流量计后排入到大气中;而润滑油经油气分离器分离后通过油冷却器和油滤清器后再次喷入压缩机中循环使用。油气分离器二次回油则经过回油管直接引回压缩机吸气腔。压缩机采用压差喷油系统,喷油孔口处与排 气口之间的压力(pressure)差值是维持油路系统润滑油循环 的推动力,离心风机安装(installation)在油冷却器与空气冷却 器之间对润滑油和压缩空气进行强制风冷降温。通过主变频器可以对压缩机转速进行调节, 副变频器可以控制离心风机转速,而通过针型阀 门可以手动改变喷油量。排气口的传感器(transducer)可以监 测排气压力与排气温度,容积流量通过标准喷嘴 流量计测出,采用功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)测量仪可以测出压缩机输 入功率,所有数据(data)的采集处理最终通过组态王软 件
  (King View) 完成。试验用变频喷油螺杆空气(Basin air) 压缩机吸气压力为大气压力,额定排气压力为0.8 MPa,额定转速(Rotating speed)为3000 r/min,额定排气量为13.5 m3/min。


??3 试验结果与分析


??调节(adjust)油量调节阀,测量恒定转速和排气压力 下,喷油量不同时压缩(compression)机的热力性能(property)。金沙澳门官网工作时,空气经过自洁式空气过滤器被吸入,通过PLC自动清洗过滤器,空气在经过进口导叶自动调节后进入一级压缩,经一级压缩后的气体温度较高,然后进入中间冷却器进行冷却(水走管内,气走管外,中冷器的水流量要求为110m/h)之后进入二级压缩系统例如排气 压力为0.8 MPa,压缩机转速为2600 r/min时改变喷 油量,可以得到不同喷油量下压缩机的热力性能 参数,从而得到喷油量对压缩机热力性能的影响; 调节主变频器使压缩机分别运行在高、中、低3种不同转速下,测量喷油量恒定时压缩机的性能参数,即测量压缩机转速分别为 3000 r/min 与 2800 r/min
  (高转速)、2400 r/min与2200 r/min
  (中转速)、1200 r/min和1000 r/min
  (低转速) 时,额定排气压力下压缩机的容积流量和输入功率(指物体在单位时间内所做的功的多少),从而得到恒定喷油量下转速对压缩机热力性能的影响。昆山空压机是一种用以压缩气体的设备。空气压缩机与水泵构造类似。大多数空气压缩机是往复活塞式,旋转叶片或旋转螺杆。离心式压缩机是非常大的应用程序。


3.1 喷油量对热力性能的影响


? 排气(Exhaust)温度是衡量压缩机运行安全性的性能(property)指标,可知转速恒定时排气温度随喷油量的增大逐渐减小,转速越高,喷油降温(Cooling)效果越明显。昆山空压机是一种用以压缩气体的设备。空气压缩机与水泵构造类似。大多数空气压缩机是往复活塞式,旋转叶片或旋转螺杆。离心式压缩机是非常大的应用程序。这是因为随着喷油量的增大,润滑油与空气在压缩腔的换热量增大,进而降低了排气温度。转速越高,随着喷油量的增大,润滑油在压缩腔内所形成的换热油膜越均匀,换热效果越好。还可以看出,同一喷油量时,转速越高,压缩机的排气温度越高。这是因为压缩机转速越高,转子之间的摩擦越大,压缩空气与润滑油换热时间越短,在喷油温度不变的情况下,换热效果在低转速时相对更充分。


3.2 转速对热力性能的影响


? 喷油量恒定时压缩(compression)机(compressor)排气温度(temperature)随转速变化的关系。随着压缩机转子转速的增加(increase),转子之间的"啮合(niè hé) "摩擦逐渐增大,压缩空气(Basin air)与润滑油换热时间缩短,喷油量与喷油温度不变的情况下排气温度逐渐升高,喷油量越少,压缩机排气温度的均值也就越高。应该注意的是当喷油量为 27 L/min 时压缩机的排气温度最高已达 380 K(107℃),温度过高会降低润滑油的使用寿命,严重时会发生碳化现象;当喷油量为93 L/min时,排气温度最低已至310 K
  (37 ℃),温度(temperature)低于该工况露点温度时会出现冷凝水,使润滑(lubricating)油发生乳化现象。这两种极端工况,在压缩机运行时要尽量避 免。


??4 结论


(1) 通过搭建变频喷油螺杆(Screw)空压机(compressor)系统试验台,研究了压缩机(compressor)转速和喷油量对压缩机热力性 能的影响,得到了排气温度(temperature)、容积流量和比功率 随之变化的一般规律。


(2) 喷油量恒定时,排气温度随转速的增加线性增加,喷油量越小,排气温度的均值越高;
容积流量(单位:立方米每秒)和比功率均随转速的增加线性增大,二者变化速度不同导致比功率变化趋势也不相同。


(3) 转速恒定情况下,排气温度随喷油量增大逐渐下降(descend),转速越高,喷油降温效果(xiàoguǒ)越明显;
容积流量随喷油量增大逐渐增加,但是增大的速 度逐渐减小;输入功率在低转速工况下随喷油量 增大逐渐减小;比功率随喷油量增大逐渐减小, 转速越低,减小的速度越快。


(4) 根据试验结果,额定排气压力(pressure)下压缩机 在不同转速运行时最佳喷油量随转速变化的拟合 曲线;实际应用中应该在压缩机油路系统中安装油量调节装置(Apparatus)控制(control)压缩机的喷油量。



  
   


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