往复压缩机压开吸气阀气量调节的理论与实验研究

摘要

往复压缩机部分行程压开吸气阀调节是一种调节范围大、操作简单且经济实用的排气量调节方法。通过一定装置延缓吸气阀关闭，使一部分气体在压缩前回流到进气腔，从而在减少排气量的同时降低了能耗。 本文从压缩机工作循环的热力学过程、调节工况下的阀片运动规律变化等方面对此种调节方式进行了详细分析，论证了其气量变化规律与节能效果，并分析了调节机构对压缩机气阀可能造成的影响，为具体调节机构的设计提供了依据，还对一种采用旋转式压力分配器控制压开时间的调节系统进行了实验研究。 论文的具体研究内容有： 1.对压缩机压开吸气阀调节的工作循环进行了合理简化，通过对简化循环的热力学分析，建立了排气量、指示功与吸气阀顶开时间的函数关系，并讨论了排气量变化的定性规律，验证了其节能效果； 2.建立了气阀中的气体流动微分方程与阀片运动微分方程，对不同调节工况下的气阀运动规律进行数值模拟，分析了阀片撞击阀座与升程限制器的速度变化，指出了避免出现过大撞击力的措施； 3.简单介绍了一种利用旋转式压力分配器来连续改变压开时间的调节装置，并对其中的转子速度控制与套筒位置控制系统作了浅析；后对该装置进行了原理性实验，结果表明：通过改变套筒位置，加压时间能够连续改变； 4.首次在一台小型压缩机上对机构进行实际调节试验，结果表明：该机构通过改变压开吸气阀的时间，可以使压缩机的排气量实现30％～90％之间的连续调节。研究中得出的排气量计算公式具有一定实用意义，为最终实现0～100％范围内的无级调节完成了第一阶段的研究工作。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章前言

1.1课题背景

1.2压开吸气阀气量调节概述

1.2.1压开吸气阀调节分类

1.2.2部分行程压开吸气阀调节的控制方法

1.2.3国内外主要研究动向

1.3气阀运动规律的建模理论

1.4本文研究的主要内容

第二章压开吸气阀调节的热力学分析

2.1压开吸气阀调节的工作循环

2.1.1调节的基本原理

2.1.2调节后的工作循环

2.2压开吸气阀调节的排气量

2.2.1调节后的排气量计算

2.2.2排气量调节规律

2.3压开吸气阀调节的指示功

2.3.1指示功的计算

2.3.2指示功与排气量的关系

2.3.3误差及讨论

第三章压开调节对气阀运动规律的影响

3.1气阀数学模型的建立

3.1.1气体流动微分方程

3.1.2吸气阀阀片压叉系统的运动微分方程

3.1.3排气阀阀片运动微分方程

3.1.4气阀运动微分方程组

3.2气阀相关参数的计算

3.2.1气阀流量系数

3.2.2有效通流面积

3.2.3推力系数

3.2.4气阀有效受力面积

3.3计算方法及结果分析

3.3.1初值及边界条件

3.3.2微分方程的数值解法

3.3.3计算结果及分析

第四章压开吸气阀调节的系统设计

4.1调节机构的机械设计

4.1.1旋转式压力分配器

4.1.2液压缸组件的设计

4.1.3密封结构的设计

4.2测控平台的设计

4.2.1基于LabView的数据采集

4.2.2步进电机控制系统

第五章压开吸气阀调节的实验研究

5.1分配器及执行机构的原理性实验

5.1.1实验装置与待测信号

5.1.2传感器与数采卡的设置

5.1.3实验结果及分析

5.1.4实验结论

5.2实际压缩机调节实验

5.2.1实验过程与结果分析

5.2.2实验结论

第六章结论与展望

参考文献

致谢