Study on effect analysis and parameter optimizing of stepless capacity control system on reciprocating compressors

An improved model of reciprocating compressor operation cycle with a stepless capacity control system is presented and influence of the key parameters of the system is evaluated. In the stepless capacity control system of a reciprocating compressor,mechanical unloaders are used to partially hold suction valves open for a certain time during the compression stroke. The typical working process of the reciprocating compressor is changed by capacity regulation apparatus. However,some critical parameters like the hydraulic force acting at the unloader have not been rigorously studied in previous researches. Here an improved numerical model of a double acting reciprocating compressor under the control stepless capacity is proposed and verified by experimental trials. Numerical simulations are carried out to select and evaluate the acting force which definitely has an influence on indicator diagrams of compressors. It is observed that the optimized range of 350 N to 380 N is preferable for the unloader force such that the intensity of opening and closing impacts are minimized.     

Research on gas leakage through suction valves of reciprocating compressor under varying load conditions

A research concerning the coupling conditions of gas leakage through suction valves and capacity regulation is performed in an industrial reciprocating compressor.Both internal flow and thermodynamic characteristic are discussed in detail.The results show that the capacity of compressor can be regulated steplessly by controlling suction valve closure moment.And then the quantitative relationship between the capacity load and the closing angle of suction valve is revealed.The capacity load and valve leakage rate show obvious different features in P-V diagrams,which makes it easier to define appropriate features for detecting cracked or broken reciprocating compressor valves under varying load conditions.A set of curves of compression work and discharge gas mass are obtained and a method for rating thermal performance of a compressor is presented using these curves.     

Modeling and Experimental Investigation of a Variable Speed Drive Water Source Heat Pump

Accurate variable speed characteristics are needed for water source heat pumps (WSHP) to design variable speed controls to adjust refrigerant flow rates in heat pumps and air conditioners. The system capacity can then be regulated to match the compressor loads to the heating or cooling needs to improve the energy efficiency and lower energy costs. The motor and compression characteristics of WSHP were modeled to include the coupling between the motor speed and the torque characteristics and compression characteristics. An analytical model is given for a variable speed hermetic scroll compressor that describes various factors, such as the drive frequency, suction pressure, and discharge pressure as a function of the compressor speed. The model was validated experimentally using R22 and R134a in an experimental WSHP with variable speed control using frequency conversion. The results show that the analytical model properly describes the variable speed characteristics and provides a control strategy for adjusting the capacity of scroll compressors to match the heat pump or air conditioner operating conditions.     

一种回转式活塞压缩机的产品化设计及实验

提出了一种新型双环结构的回转式活塞压缩机,将常规往复式活塞改为新型回转式活塞,同时活塞的往复运动转变为回转运动.在保持了往复式活塞压缩机压缩比范围广、制造工艺简单等特点的同时借鉴一些回转式压缩机的优点,消除了常规活塞式压缩机的活塞惯性力,取消了常规活塞式压缩机的吸、排气阀,提升了活塞式压缩机的应用优势.设计了首款产品样机并进行了实验,实验结果证实了回转式活塞压缩机工作原理的可行性,排气压力达到了设计指标,实际排气量则达到理论排气量的一半以上.     

基于S7-300控制器压缩机组的两级双通道PID控制

设计了一种针对化工流程用压缩机的两级双通道PID气量调节控制系统用以实现稳定的压缩机输出气量控制;采用两级设定PID调节,避免了单阀在气量变化幅度较大时因开度小而发生抖动,造成气阀的损坏.该系统由触摸屏和西门子S7-300PLC控制专用调节阀构成,在参数整定的基础上实现了全自动的PID气量控制.     

往复式制冷压缩机阀片振动特性测量系统设计

分析了制冷压缩机阀片振动产生的机理.以某型号冰箱压缩机的进气阀片为研究对象,对压缩机阀片振动特性的测量方案进行了研究,建立了冰箱压缩机阀片振动特性测量系统,确定采用声激励方式实现阀片的振动激励,采用激光测振仪测量阀片振动响应,最后对压缩机阀片振动特性进行了初步测量分析.     

三联式空调系统定吸气压力下的运行特性研究

对三联式空调系统在定吸气压力下的运行特性进行考察.当系统的运行工况发生变化时,利用压缩机转速的调节以保持吸气压力的一定.通过研究发现,即使在吸气压力保持一定下,三联式空调系统仍不能简单地视为各室内机的蒸发器面积和膨胀阀开度的简单叠加;若同时保持吸气过热度一定,则三联式系统内两单机的膨胀阀开度、制冷剂质流量、制冷量呈现出抛物线的依变关系;但是吸气压力的保持一定可起到杜绝系统中各单机之间的相互影响,能确保各单机实现独立调节.     

大型连续式跨声速风洞轴流压缩机故障分析与预测

大型连续式跨声速风洞是开展飞行器外形精确模拟、气动弹性评估和机体/推进一体化设计技术研究的重要地面试验设备,具备运行范围宽、动态指标要求高、系统组成复杂和投资规模巨大等特点。轴流压缩机是连续式跨声速风洞的动力源,被称为风洞的“心脏”,对风洞性能指标实现、安全稳定运行具有决定性作用。风洞轴流压缩机与工业轴流压缩机、航空压气机相比有其相似性,也有其独特性。系统分析工业轴流压缩机中常见的故障类型、诊断预警方法、故障处理方案和健康监测等,对大型连续式跨声速风洞轴流压缩机设计制造和运行维护具有重要的借鉴意义。通过分析国内典型轴流压缩机故障处理案例,结合大型连续式跨声速风洞轴流压缩机关键技术研究,为大型连续式跨声速风洞轴流压缩机研制提供了参考建议。     

Fault Diagnosis of Reciprocating Compressors Valve Based on Cyclostationary Method

The relationship between second-order cyclostationary method and time-frequency distribution is studied,and cyclic autocorrelation(CA) function is indicated to be one sort of special time-frequency distribution method.Furthermore,a fault diagnosis method for reciprocating compressors based on empirical mode decomposition (EMD) and CA function is proposed,and then it is applied to the fault diagnosis of reciprocating compressor valve.Firstly,the vibration signal of reciprocating compressor valve is decomposed by using EMD method,and several intrinsic mode functions (IMFs) are obtained.Secondly,the IMFs are evaluated by some denoising criterions to remove the noise and interfering ones.Finally,the CA functions of the remained IMFs are calculated,which will be used to reconstruct the CA function of the original vibration signal.Engineering application indicates that this method can sufficiently inhibit the cross-interference items of CA function.Therefore,more explicit working conditions of reciprocating compressor components can be achieved.     

高速开关阀在高频PWM控制下的比例功能

在现代汽车制动系统(如制动防抱死系统(ABS)、电子稳定程序(ESP))中,为了控制制动压力,一般采用电子控制单元(ECU)控制的二位二通的高速开关电磁阀来实现制动轮缸的压力增压、保压和减压的控制。由于传统高速开关阀只能实现开或关两种状态,为了提高系统的控制精度,对高速开关阀的开关比例功能也要求越来越高。该文在MATLAB的Simulink中建立了高速开关阀的脉冲宽度调制(PWM)控制仿真模型,研究了在2～4 kHz的调制频率下,通过改变PWM控制下的占空比,来实现高速开关阀的比例开关功能。并进一步分析了不同参数对高速开关阀PWM控制的比例开关功能的影响。通过本研究,拓宽了高速开关阀的功能应用范围,达到了精密控制制动压力的效果,对汽车ABS和ESP中的高速开关阀的控制提供了参考,从而使得制动压力的增加过程能够更加平稳有度。     

基于CFD的数字V型球阀特性研究

以数字v型球阀为研究对象,建立了阀门内流场几何模型与网格模型,运用CFD相关理论与软件,仿真分析了阀门内部的三维流场,得到了v型球阀恒压差、不同开度下的体积流量与相对流量等数据．研究了数字v型球阀相对体积流量与相对开度的关系、步进电机数字脉冲信号与阀门开度的关系及步进电机数字脉冲信号与阀门相对开度的关系．建立了数字v型球阀的理想流量特性曲线、位移曲线与静态特性曲线．     

文23储气库增压系统性能模拟及优化研究

文23储气库是目前中国已投运的最大储气库之一，主要负责华北地区市场季节调峰和应急供气任务。以文23储气库注气增压系统为研究对象，以实现增压系统节能降耗和提高工艺水平为目标，建立了增压系统往复式压缩机性能模拟计算模型，并利用Java语言开发了相应的模拟计算程序。在此基础之上，针对增压系统所采用的3种厂家压缩机设备，分别开展了相同工况下各厂家压缩机性能对比模拟计算和工况参数变化对压缩机性能影响模拟计算。模拟计算发现，相同工况下厂家A压缩机具有最高的容积流量和单位能耗。此外，在参数变化对压缩机性能影响方面，一级进气压力升高1 MPa将导致单位能耗降低75 ${\rm {kW \cdot h}}$/(${\times 10^4} {{\rm {Nm}}^3}$)，末级排气压力升高1 MPa将导致单位能耗升高17 ${\rm {kW \cdot h}}$/(${\times 10^4} {{\rm {Nm}}^3}$)，一级和二级进气温度的升高则都将导致单位能耗的小幅度升高。根据模拟分析结果提出了相应的压缩机开机方案优化措施和压缩机工况参数优化措施。研究充分结合了文23储气库增压系统的实际运行特点，所获得的研究结果对储气库现场运行工艺具有重要的指导意义。     

旋转式压缩机气阀故障的振动诊断机理分析

通过分析小型旋转式压缩机气阀的运动规律,着重研究阀片振动的机理,建立相应的振动力学模型,指出了在阀片以旋转转子频率为基频的各阶谐频成分和阀片卷绕升程限制器自由振动成分上可以发掘出阀片的故障信息,并结合实例进行阐述,为振动诊断压缩机气阀提供了理论依据.     

并联离心压缩机组运行方案的节能研究

为了实现天然气压气站并联运行的两台离心压缩机在工况条件变化时能够达到最佳运行状况,重点研究了如何速选取合理的机组运行方案。在分析了压缩机能耗与流量分配比例的关系,推导出输气能耗的理论计算公式,比较了两台均不回流、单台回流和两台回流等3种不同方案下能耗的基础上,得到更合理可行的方案,并通过实验验证;结合压缩机的防喘振控制和输气能耗,制定了方案选取的范围,为压气站的相关调节方法提供参考。     

基于逐级递推回流控制的压缩机负荷连续调节系统研究

针对石化工艺生产中产量变化时压缩机无法连续调节负荷造成的能量浪费问题,设计了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）控制的压缩机负荷连续调节电液系统,主要由S7-300 PLC、电液控制阀、液压驱动器和液压动力单元等组成。系统采用局部行程压开进气阀的控制原理,实现了压缩机负荷在0~100%范围的全量程连续调节,并根据实际工艺流程需求设计了逐级递推式的PID控制回路。该系统能够根据后端工艺的需求自动调节压缩机负荷,保证了工艺量的稳定,同时避免了原打回流方式造成的能量浪费。     

制冷空调用涡旋压缩机数学模型

为研究涡旋压缩机结构对制冷空调系统性能的影响,建立了适用于制冷空调仿真的涡旋压缩机的分布参数简化模型。推导出适宜于任意渐开线初始角的包含吸气、压缩和排气全过程的分段函数形式工作腔容积模型和泄漏面积模型;统一考虑工作过程中的泄漏和排气,建立了基于能量守恒、质量守恒和实际气体状态方程的涡旋压缩机模型,并用四阶Ronge-Kutta法求解。将模拟计算的压缩机功耗和质量流量与Winandy的试验结果进行对比,结果表明,该模型能够准确地描述涡旋压缩机的吸气预压缩、压缩泄漏以及排气过压缩等详细工作过程。该研究为涡旋压缩机及其制冷系统的性能研究提供了有效工具。     

变频转子式压缩机降低吸气干度对容积效率的影响

利用变频滚动转子式压缩机实验台测量了吸气干度x>0.9时压缩机的容积效率.结果表明,当0.90.95)和额定转速时,容积效率仅下降1%,因此,此类压缩机适合用于少量吸气带液的运行.     

环保型CO2跨临界制冷系统

自然工质CO2是一种不对臭氧层产生破坏,具有很小的温室效应系数的制冷剂,本文介绍了跨临界CO2制冷系统的构成和控制特点,分析了影响其性能的主要因素,设计了CO2制冷压缩机、换热器、节流机构的关键技术,影响CO2制冷压缩机性能的主要因素是泄漏,影响压缩机以及所有循环系统配件安全性的主要因素是其结构强度,CO2制冷系统换热器设计的趋势是采用高流量密度的小管径和微通道换热器,这有利于提高换系数和承受高压,节流阈把高压侧压力节流到蒸发压力,同时控制高压压力并使其随气体冷却器出口温度的变化而变化,CO2,制冷系统调节特性与传统制冷系统不同。     

基于差分进化算法的离心式压缩机建模

根据离心式压缩机的工作特性及流体力学、能量守恒和质量守恒等物理学原理,建立了单级压缩机的机理模型.将各级压缩机的模型串联得到了某钢厂CCPP煤气系统低压端三级离心式压缩机的机理模型,并把多级压缩机机理模型的参数辨识问题转化为优化问题,采用差分进化算法确定模型中的未知参数.模型验证结果表明,所建立的模型能够反映离心式压缩机的工作特性,为压缩机防喘控制奠定了模型基础.     

PLC在小型冷库压缩机控制系统中的应用

介绍了PLC在小型冷库压缩机控制系统中的应用,针对舟山地区小型冷库压缩机控制系统存在的问题,选用压力参数代替制冷温度参数作为检测信号,采用FX2-48MR PLC替代原来继电器逻辑电路组成的控制器对压缩机进行控制,使冷库的运行状态达到最佳效果,为实现无人值班冷库提供了方便.