螺杆压缩机设计理论与关键技术的研究和开发

基于螺杆压缩机热、动力学的理论研究，建立了螺杆压缩机工作过程中热力学、动力学计算的数学模型，并在螺杆压缩机工作过程指示图录取、压力脉动测试、转子轴向力测量、油分布的可视化等实验研究基础上，揭示了螺杆压缩机热、动力性能与转子型线等设计参数之间的内在规律，建立了完整的螺杆压缩机设计理论．在设计理论的指导下，开发了转子型线设计、刀具刃形设计、SCCAD设计等技术和软件，与本行业知名企业合作开发系列产品，并实现大批量生产，使新产品广泛应用于制冷空调、空气动力和石油化工等领域，实现了我国螺杆压缩机产品的更新换代，推动了我国压缩机行业的技术进步和产业结构优化．     

带经济器的涡旋压缩机制冷循环热力学分析

为了研究带经济器的涡旋压缩机制冷循环,从压缩机的实际工作过程出发,结合制冷系统的部件特点建立了带经济器的涡旋压缩机制冷循环的数学模型,分析了辅助回路使用热力膨胀阀系统的各种情况下的动态特性。仿真结果表明:最合理的开孔位置在吸气腔刚刚闭合处,此时可以最大限度保证系统在低温工况时的实际制热性能,同时较好兼顾系统的经济性。开孔位置在一定范围内变化对于系统的经济性、安全性影响并不明显,但系统在低温工况下的制热量将有明显变化。该研究对于带经济器的螺杆压缩的准二级系统同样适用。     

间隙对双螺杆制冷压缩机性能的影响

为清楚解析间隙对螺杆制冷压缩机性能的影响及提高压缩机性能,针对双螺杆制冷压缩机中的啮合间隙和排气端面间隙对压缩机性能的影响程度进行了理论计算和实验研究,结果表明:在相同间隙值下,啮合间隙对螺杆制冷压缩机的容积效率和绝热效率等的影响数倍于排气端面间隙的影响,每增加0.01mm的啮合间隙,会减少0.4%左右的容积效率,而每增加0.01mm的排气端面间隙,会减少0.13%左右的容积效率;在较大啮合间隙工况下,排气端面间隙的改变基本不影响压缩机的容积效率、绝热效率以及系统性能系数(COP)等,但是同时增加啮合间隙和排气端面间隙,会引起压缩机性能参数、制冷量及系统性能系数的下降。因此,在螺杆制冷压缩机的设计中更应注重啮合间隙分布设计,从而有效提高双螺杆制冷压缩机的性能。     

部分负荷下螺杆制冷压缩机几何特性研究

基于螺杆压缩机的工作特点,确定部分负荷下各工作过程的特征角度,建立了有效旁通面积和有效径向排气面积的计算模型,从而可以准确得到不同负荷下任一转角所对应的流通面积,为部分负荷下螺杆制冷压缩机工作特性研究奠定了基础.考察了固定块长度以及滑阀相对气缸端面的安装位置等关键设计参数对压缩机部分负荷下内容积比、有效旁通面积和有效径向排气面积的影响.研究表明,若运行工况压力比单一,固定块应选择固定式,其长度取转子长度的20%～25%为宜,若运行工况压力比多变,应选择可调式固定块,而滑阀相对气缸端面的安装角度应在安装空间允许范围内尽可能大,以提高螺杆制冷压缩机在部分负荷时的性能.     

双螺杆压缩机的动力学性能研究

为了探究双螺杆压缩机内部阴、阳螺杆转子在实际运转中的动力学性能,利用虚拟样机技术对某型号螺杆压缩机的工作情况进行动力学仿真研究。在SolidWorks中建立螺杆压缩机模型,借助ADAMS软件进行动力学特性分析,模拟螺杆压缩机真实运动状况。以阳转子为驱动源带动阴转子运动,得到阴转子在0.5 s内的速度、加速度曲线和阴、阳转子之间的啮合力曲线。结果发现阴、阳转子开始工作时有较大冲击,之后逐渐趋于平稳且与其预期理论计算结果相符,研究结果可为搭建真实螺杆压缩机样机提供参考。     

螺杆压缩机组状态监测系统的研究

在深入研究机器状态监测发展与应用的基础上,以螺杆压缩机组为研究对象,分析、总结和归纳该机组的基本结构、工作原理,在此基础上设计该机组状态监测总体方案.建立机组状态监测试验装置,编制了控制处理程序,对压缩机的起动、运行、停车3个过程进行状态监测,通过反复测试和数据回归,初步把握螺杆压缩机中振动指标的变化规律,而且所获得的结果与机组中配套设置的监控系统中所反映的数据基本一致.最后对测试结果和未来趋势进行了分析,成为指导实践进行预知性维修的重要依据,具有工程实际意义.     

制冷工业用螺杆式压缩机的构造及其可靠性操作分析

主要从构造方面阐述了制冷作业用螺杆压缩机的工作原理及其可靠性操作，并讨论了此种压缩机的经济优势。     

直线双缸压缩机的特性计算

为了提高制冷设备如空调、冰箱等的制冷效率,设计了一种直线双缸压缩机,介绍了其主要结构和工作原理。用LAWSON法对直线双缸压缩机的磁路数学模型和活塞运动数学模型进行了计算求解。计算结果表明:压缩机排气量能够满足所设定的制冷量的要求,效率较高,理论上运行会比较平稳。还分析了压缩机各个参数,如动子质量、频率等对其工作性能的影响,发现压缩机处于共振状态时具有最高工作效率。计算结果为压缩机的参数确定提供了参考依据。     

二氧化碳跨临界制冷压缩机性能测试实验教学平台设计

设计并搭建了二氧化碳跨临界压缩机性能测试实验教学平台,平台包括系统测试平台和压缩机制冷系统两大部分,设计为多变量性能测试的综合实验台。对平台进行了热力学参数数据计算分析,并以吸气过热度对压缩机性能影响为例做实验,测试了该平台的运行性能。结果显示:设计的实验台操作简单,工况控制稳定性良好,计算机直接显示实验曲线和结果。该平台的以上运行特性有利于用于制冷专业本科实验教学,测试不同参数对压缩机及制冷循环性能的影响、掌握测试方法、对测试平台的熟练操作,有助于学生深入理解理论课程和提高工程实践能力。     

制冷压缩机性能试验台的改造及应用

介绍了制冷压缩机性能试验台的工作原理和基本的改造过程,对实验台的保温措施,压缩机的安装方式,温度、流量、压力等的测量方面进行了改造,使得改造后的实验台应用范围更加广泛.并对改造后的制冷压缩机性能实验台进行性能测试与分析,测试结果表明改造后的实验台的测试精度有明显提高.     

螺杆式压缩机容积效率计算方法的探讨

影响螺杆式压缩机排气量的主要因素有两个：压缩过程中制冷剂泄漏和制冷剂被预热。这两个因互直接与螺杆的形状和加工精度、压缩过程中螺杆被冷却的程度等有关，由于各厂家的螺杆设计和加工技术千差万别，因此难以用计算方法确定螺杆式压缩机的容积效率，笔者通过对螺杆式压缩机容积效率的主要影响因素的分析，推导出容积效率的计算方法，经验证此方法可用于工程设计。     

煤矿冻结站螺杆压缩机组变频节能控制

煤矿冻结法凿井施工中,由于积极冻结期和消极冻结期对制冷量的需求是不同的,需要对制冷量进行调节控制。冻结站内的螺杆压缩机组是制冷的核心设备,目前对其的控制是采用手动调节阀门的方法,造成了大量的电能浪费。本文提出采用变频调速技术控制压缩机组拖动电机的转速来构建节能系统,并介绍了该节能系统控制流程。     

制冷系统的综合优化控制模型

建立了制冷系统的多输入多输出模型，系统模型中包含了用集总参数和相移动边界法建立的热交换器动态模型，以及压缩机和膨胀阀的稳态流动模型，在以模型为基础的各种智能控制方式中，所建立的系统模型对制冷机控制具有通用性，它能完整地反映制冷系统的多输入多输出关系，并能从模型仿真中获得系统参数之间的动态关联，从而根据分析结果采取相应的控制对策，因此它不仅是进行整个系统综合优化控制的基础，也可以针对所选定的受控参数和控制方式对制冷系统实施最佳控制。     

R290/CO2蒸气压缩复叠式制冷系统实验

通过建立R290／CO2复叠式制冷系统实验台，对R290／CO2蒸气压缩复叠式制冷循环进行了实验研究，结果表明，CO2循环在较低温度下运行，黏性对CO2经过压缩机的性能影响较大，对流过管路的影响较小，CO2压缩机的压力比高于11290压缩机的压力比，但由于CO2压缩机由吸入的较低温度的工质冷却，CO2压缩机的排气温度低于11290压缩机的排气温度；CO2循环的能量损失较大，使得CO2循环的性能系数低于11290循环的性能系数．在CO2循环中可利用无吸排气阀的回转式压缩机，用膨胀机代替节流阀，以提高R290／CO2复叠式制冷循环的性能系数．     

螺杆压缩机性能的试验分析

对压缩机在变工况条件下进行较为全面的性能试验,分析了主轴转速、排气压力以及环境温度等因素对压缩机性能的影响,绘制了有关曲线,提出了合理使用压缩机的建议,同时也为压缩机组选配和性能优化提供了参考依据.     

动力设备综合实验平台的计算机模拟

设计了动力设备综合实验平台，该平台含制冷压缩机性能实验、冷凝器传热性能实验、制冷系统循环性能实验、风机和水泵性能实验，并对其计算机模拟系统的关键技术进行了研究、分析，该模拟软件采用Mi-crosoft SQL Server数据库，利用VB6.0开发，具有良好的运行效果。     

CO2混合物用于复叠制冷系统的性能

为了使R744在复叠式制冷系统中运行的最低温度突破三相点的限制，用R744与自然工质（如R170或R1150）混合组成二元混合物，使其突破R744的三相点温度，完全使用自然工质混合物替代R13，在复叠式制冷系统的低温环路中运行．通过建立固液平衡和气液平衡的模型，得到保证R744在200K不结晶的摩尔分数，并针对固定组分的二元混合物进行循环性能计算．计算结果表明，R744／R170的一种混合物在相同的冷凝和蒸发温度下与R13相比，压缩比相同，压力曲线非常接近，单位容积制冷量、单位质量制冷量和制冷系数相差不大，具有与R13相近的循环性能．质量比为2：8的R744／R170混合物是R13的理想的自然工质替代物．     

斜盘式压缩机运用经济器循环的节能分析

通过研究系统循环的制冷剂流量比、中间压力、系统制冷量及制冷效率之间的变化关系，分析了带经济器的斜盘式压缩机制冷循环的节能效果．结果表明，带经济器的斜盘式压缩机制冷循环的节能效果明显，并且还可适当降低压缩机的排气温度．