高壓壓縮機+氣閥+設(shè)計計算

1、合肥通用機械研究院 （安徽 230031） 李蔚蔚 譚躍進 高相家【摘 要】介紹了新型高壓壓縮機氣閥的設(shè)計計算，通過試驗給出了性能參數(shù)的實測結(jié)果?！娟P(guān)鍵詞】 高壓壓縮機 氣閥 設(shè)計計算一、前言新型的“螺桿-活塞串聯(lián)空壓機組”系列產(chǎn)品，已應(yīng)用于陸地、海上石油勘探及海岸空壓機站等多個領(lǐng)域?，F(xiàn)將該機組后段高壓活塞壓縮機的氣閥結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算參數(shù)和試驗結(jié)果作一介紹。二、氣閥工作條件氣閥是高壓活塞壓縮機中最為關(guān)鍵的一個組件。壓縮機運行的可靠性與經(jīng)濟性都與氣閥設(shè)計得好壞有關(guān)。機組氣閥需滿足后段兩級高壓活塞壓縮機的正常運轉(zhuǎn)，壓縮機主要技術(shù)參數(shù)見表1。三、氣閥的設(shè)計與計算氣閥的設(shè)計合理與否，直接響到排氣量、排氣

2、溫度及整機效率；氣閥的主要特性參數(shù)，可參照有關(guān)文獻規(guī)定。根據(jù)表1要求，所設(shè)計的氣閥必須滿足排氣量大，并且排氣壓力高的活塞壓縮機運行。因此進行氣閥結(jié)構(gòu)設(shè)計時確定為環(huán)狀閥（如圖1）1，保證足夠的流通截面。為了減少氣體流經(jīng)氣閥的壓力損失，考慮了盡可能在有限的氣缸閥室上獲得最大的安裝截面，即獲得最大的氣閥有效流通截面。閥隙流通面積，按文獻2有：Fr = FCm/CvZv式中 F 活塞工作面積；Cm活塞平均速度；Cv閥隙流速；Zv同名氣閥個數(shù)。式中閥隙流速Cv不能選取過高，否則閥隙馬赫數(shù)Mv增大，使平均相對壓力損失增加。該機閥隙馬赫數(shù)三級進氣閥為0.15，排氣閥為0.13，四級進氣閥為0.11，排氣閥為

3、0.1，在推薦值0.080.25范圍內(nèi)。閥片升程為1.11.3mm，彈簧力的選取與升程、閥隙馬赫數(shù)的關(guān)系滿足0< <1。 為氣閥全開時彈簧力和曲柄轉(zhuǎn)角=90°時的氣體推力之比。按文獻3有：式中 z 彈簧個數(shù)；k每個彈簧的剛性系數(shù)；H氣閥升程；H0閥彈簧預(yù)壓縮量；推力系數(shù)；ap閥座出口處通流面積。如果 >1，彈簧力將超過閥片全開時可能產(chǎn)生的最大氣體推力，閥片不能充分開啟或在開啟時發(fā)生顫振，增加能量損失，降低壓縮機效率。當(dāng) =0或接近0時，氣閥無彈簧力或彈力太小，閥片將延遲關(guān)閉，還會使得氣體“回流”。在確定m 值以后，計算閥片在彈簧力的作用下3，從全開位置降落到閥座上所

4、需時間對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角1、閥片開始脫離升程限制器直到活塞到達止點所持續(xù)時間對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角2、閥片到達升程限制器直到活塞到達止點這段時間內(nèi)所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角3，檢驗2/2/1>2時，表明該氣閥有合理的運動規(guī)律。氣閥主要計算參數(shù)見表2。四、氣量與功率的估算與測定圖2表示了樣機與螺桿壓縮機串聯(lián)為一系統(tǒng)，當(dāng)壓力達滿負荷（總壓力比25.1/2.5）時，在不同的轉(zhuǎn)速下，實測容積流量Q0、排氣量Qd，軸功率Nz、比功率q的實測曲線。當(dāng)轉(zhuǎn)速達1200r/min，實測容積流量Q0為0.852m3/min，換算到螺桿壓縮機一級進氣狀態(tài)下，排氣量Qd達20.9m3/min，軸功率Nz為146.3kW，比功率q 為7kW/m3·min-1。五、結(jié)論1）實測樣機的性能指標與理論設(shè)計要求基本符合，即該機的主要參數(shù)選取和結(jié)構(gòu)設(shè)計是比較合理的。2）氣閥的設(shè)計按本文的方法是可行的，經(jīng)驗公式2/3<0.7，2/1>2用于校驗氣閥彈簧，可以得到較合理可靠的閥片運動規(guī)律。參考文獻1郁永章.容積式壓縮機技術(shù)手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2005.2活塞