往复压缩机气量调节及气阀泄漏故障工况下热力学性能研究
往复压缩机是实现气体压缩或输送的重要设备，在石油、化工、化肥、天然气输送等工业领域中应用广泛。当生产需求改变，生产工艺对压缩机排气量需求的改变或吸气源气量改变，都要求往复压缩机具备排气量调控功能。通过液压执行机构顶开吸气阀调节是一种典型的调节方法。目前，关于往复压缩机气量调节工况及耦合故障工况下的热力学行为分析较少。 本文中，我们针对往复压缩机进行气量调节时内部瞬时流场复杂多变的问题，提出了一种基于计算流体动力学(CFD)，通过编写用户自定义函数(UDF)对阀片运动进行控制，根据压缩机工作参数设定求解参数和流体物性参数进而对其内部瞬态流场进行数值仿真的方法。针对压缩机变排气压力、变转速及气阀弹簧劣化工况下进行了实验与仿真研究，分析了压缩机在变工况下的热力学性能。 我们进行了压缩机变负荷工况的研究。详细讨论了其内部流动和热力学特性。结果表明，通过控制吸气阀关闭角度可以无级调节压缩机的排气量。揭示了压缩机的容量负荷与吸气阀关闭角之间的定量关系。我们还进行了压缩机气量调节和气阀泄漏耦合工况的研究。结果表明，容量负荷和气阀泄漏率在p-V图中表现出明显不同的特征，这使得在变化的负荷条件下更容易定义合适的特征来检测破裂或损坏的往复压缩机气阀阀片。获得了一组压缩功和排气质量的关系曲线，并使用这些曲线提出了一种对压缩机的热性能进行标定的方法。对往复压缩机气阀泄漏故障诊断、能耗分析具有指导意义。 在此基础上，我们利用Amesim对液压执行机构进行建模分析，结合CFD方法探究液压执行机构的动作对气量调节工况下的调节效果及对压缩机热力学性能的影响。并进行优化往复压缩机气量调节工况下执行机构动作参数，也为液压系统调控参数设计提供参考。
往复压缩机;气量调节;顶开吸气阀;热力学性能
北京化工大学
硕士
机械工程
高金吉;王平
2020
中文
TH45
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）