燃料电池空压机气磁悬浮系统的协同控制研究

针对燃料电池空压机目前存在的驱动和支承问题,提出一种箔片动压轴承和动力磁轴承一体化的气磁悬浮型空压机。基于空压机的结构组成,建立空压机磁悬浮支承力、气悬浮支承力以及空压机转子动力学数学模型;基于燃料电池空压机转子系统动力学模型的状态空间方程,设计抗干扰强的协同控制器,并对它进行了转速、驱动转矩、转子悬浮位移以及电磁调节力等关键物理量的仿真分析。结果表明:协同控制在响应、抗干扰以及鲁棒性方面的控制优于PID控制。基于协同控制和PID控制建立了控制实验平台,并对空压机转子的气磁悬浮进行分析,进一步验证了协同控制具有优良的控制效果和良好的控制性能。

燃料电池涡电复合空压机系统建模与调控研究

配备具有排气能量回收功能的涡电复合空压机是大功率燃料电池空气管理系统的发展趋势,但涡电复合空压机在非设计工况下存在压比低、能量回收率低、设计需求工况无法满足等问题。以某款大功率燃料电池系统为研究对象,根据电堆进排气参数完成了涡轮膨胀机和空压机的3维气动设计,建立了包含燃料电池电堆与涡电复合空压机的电化学—流动传热耦合模型,搭建了涡电复合空压机实验台架,测试空压机与涡轮性能曲线,通过电堆、空压机与涡轮试验数据验证了该模型的准确性。基于该模型进一步研究涡轮流量特性、阀门调节方法对全工况系统排气能量回收率、电机功耗和阀门理论功率消耗的影响规律,分析了有无涡轮配置对燃料电池系统净输出功率的影响。结果表明,在中小负载工况下,涡轮流量系数每降低0.1,排气能量回收率提高5.26个百分点,但过小的流量系数导致设计点工况下电堆压力过高,需增加旁通阀泄压,导致系统过于复杂、排气能量损失大,选择涡轮流量系数为1时可获得较优的全工况能量回收率。此外,阀门前置方案优于后置方案,在非设计工况下阀门前置可使能量回收率提高6.25%。结合涡轮流量系数为1和阀门前置的方案,在设计流量点和50%设计流量点下,涡电复合空压机排气能量回收率分别为33.07%和27.31%。

医用制氧机工作原理及其空压机系统故障维保策略

随着我国医疗科技的发展速度不断加快,用于临床的医疗设备技术也日趋成熟。在制氧领域,医用制氧机的应用范围逐步扩大,为了使医用制氧机能够始终处于稳定可靠的运行状态,需要充分分析制氧机系统的工作原理,针对制氧机中的空压机系统故障制定切实可行的维修方案。本文就以上背景,提出医用制氧机基本概念,分析医用制氧机空压机系统的工作原理;针对医用制氧机空压机中的故障以及供氧机系统故障提出维修对策,以期达到在临床中安全、高效、便捷地使用医用制氧机的最终目标。

基于VMD-多尺度排列熵和SVM的船用空压机故障诊断方法

船用机械振动信号存在非线性、非平稳性问题,故障特征难提取,通过变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)多尺度排列熵(multiscale permutation entropy,MPE)与支持向量机(support vector machine,SVM)融合的故障诊断方法,对振动信号进行研究。以空压机为例,首先,模拟6种空压机工况,对各工况的热工参数进行测试,分析各工况热工参数的变化程度,并对采集的振动信号进行频域分析。然后通过VMD对振动信号进行分解,得到一系列固有模态分量,计算与原始信号的互相关系数筛选敏感固有模态分量。最后计算出敏感固有模态分量的多尺度排列熵,将其作为特征向量,输入到SVM中,进行故障辨识。实验结果表明:VMD多尺度排列熵与SVM融合的空压机故障辨识方法,能有效地识别故障类型,整体准确率可保持在98.6667%,将此方法与其他方法进行对比,证明此方法有效。

4DI110型空压机的技术改造与操作优化

文章通过介绍新引进的4DI110型离心式空压机(以下简称“空压机”)试运行阶段开始以来的运行情况和气温变化对空压机出口流量造成的影响,分析空压机出口流量随气温变化而变化的规律,指出空压机防喘阀V3004阀不能自动调节出口压力,影响空分装置工况的稳定。为实现空压机出口压力的稳定,对其防喘阀V3004阀采取增设自动旁路阀V3008阀的技术改造,同时优化和完善相关逻辑控制并阐述了空压机经技术改造后的操作优化和取得的实际效果。

阿特拉斯·科普柯全新G-VSD系列永磁变频喷油螺杆空压机今春首发

5月13日,阿特拉斯·科普柯发布了全新G7-22VSD系列永磁变频喷油螺杆空压机,本次推出的新品进一步丰富了阿特拉斯·科普柯小功率段变频空压机品类,以满足小型用气现场对于节能空压机的迫切需求。全新推出的G7-22VSD系列永磁变频空压机均采用阿特拉斯·科普柯专业级油冷永磁驱动链系统。

矿井空压机节能热回收整体方案设计

为解决当前煤矿空压机电能消耗过大且效率较低的问题,结合实践生产开展了空压机节能设计和余热回收系统设计方面的研究。其中,在空压机节能方面通过重新选型空压机以及采用变频节能启动达到目的;在余热回收系统方面,通过配置不同型号的余热回收系统实现对热能的回收利用。验证了空压机节能改造和余热回收系统的实际应用效果,并取得理想效果。

空压机在不锈钢管内壁喷丸强化处理生产线中的应用研究

本文介绍分析了设计改造不锈钢管内壁喷丸强化处理生产线的压缩空气系统的过程及应用成果。通过采用4台高压双螺杆式空压机,每2台空压机配1台冷冻式干燥机(包括前置过滤器、离心式气水分离器、后置精滤器、储气罐)为设备提供优质稳定压缩空气。并实现就地、远程监控,极大减少设备能耗,合理控制空压机温度,提高生产稳定性,降低工人劳动强度,提高产品质量和效率,解决了空压机供气不足、喷丸质量低等问题。

船舶主空压机损坏分析报告

船舶空压机是船舶上的一种重要设备,为船舶提供压缩空气,常用于推动船舶主机,驱动船用发动机的启动和停止,以及供应船舶其他系统所需的压缩空气。本文主要通过讲述某轮主空压机的故障,分析故障原因,总结出空压机维护保养的重要性。

空压机变频启动系统无法切换工频运行故障诊断

某公司为满足大型客机发动机零部件试验配套气源条件需求,建设了2套空压机系统,每套系统由E、F、I型3台空压机组组成。每套空压机系统均可持续提供1.1 MPa、14 kg/s,1.1 MPa、30 kg/s,5.5 MPa、30 kg/s的压缩空气。E、F、I型机组配套电动机额定电压均为10 kV,额定功率分别为5200 kW、10100 kW、6800 kW。空压机组的大功率电动机直接启动时,会产生较大的电流冲击和机械冲击.

离心空压机波箔气体轴承设计及实验研究

针对功率26 kW、主轴径22 mm的氢燃料电池离心空压机,设计波箔动压气体轴承;在搭建的实验台上进行轴承静动态特性实验和耐久性实验,得到轴承滞回曲线和静态刚度曲线,以及空压机轴系升降速振动三维频谱图、30 000~95 000 r/min下的时域图。实验结果表明:研发的波箔动压气体轴承静态刚度与轴承位移具有非线性特性;空压机启停100 000余次后,平箔表面仅有轻微磨损,波箔高度几乎无变化,表明轴承具有良好的耐久性;转子振动以基频为主,全转速范围内主振幅为1μm左右,无明显低频和高频振动;两级气浮轴承离心空压机实验最高工作转速可达95 000 r/min,并且表现出良好的热力性能。

耦合空压机通路的商用车进气噪声仿真分析

为了对商用车的进气管口噪声进行预测,提出了空压机通路一维仿真模型建立方法,建立空压机-发动机耦合仿真模型,在主要阶次噪声频率点处对噪声频率和噪声幅值进行准确预测,同时对来自空压机和发动机的阶次噪声进行识别。利用耦合模型研究了空压机通路的噪声特点以及在该通路上的降噪措施与效果。结果表明,空压机噪声有着典型的脉冲噪声特点,在处理该种类型的噪声时,不同种类消声器的布置顺序会对最终的消声效果产生明显影响。

风冷螺杆空压机测试系统及环境参数对性能影响研究

针对大型风冷螺杆空压机散热量大,会使周围环境温湿度迅速发生变化的特点,设计了一种局部排风的空压机性能测试系统,并探究环境参数变化对空压机容积流量和比功率的影响。结果表明:测试环境温度均匀性能达到0.5℃以内,空压机进气口温度波动度在±0.3℃以内,确保了测试环境的稳定性;空压机的容积流量受环境温度和相对湿度的耦合影响,空压机处于低环境湿度时,相对湿度影响更大,处于高环境湿度时,则相反;空压机的比功率随着测试环境温度和相对湿度的增加而增大,受环境温度的影响更大;在测试范围内,环境相对湿度为50%,温度为20℃时,空压机性能最好。研究结果可为根据实际运行环境选定空压机提供一定的理论指导。

高效双级喷油螺杆空压机的研究与开发

为了实现空压机设备的能效提升,开发了1台额定功率为250 kW的双级喷油螺杆空压机,空压机的低、高压级均采用新型螺杆转子型线,压缩机在结构上采用了一系列创新设计,对级间压力、喷油量等关键运行参数进行了优化,并通过试验测试对所开发双级喷油螺杆空压机样机的能效进行了评估。结果表明,在最佳转速为1330 r/min时,容积效率可达到95.6%,低压级和高压级压缩机的绝热效率则分别达到93.3%,88.6%;依据GB 19153—2019对样机能效进行评估,在100%,70%和40%负载下,样机均可达到定转速喷油回转空压机一级能效,考虑到空压机在额定负载与部分负载时的综合性能,其机组比功率可达到5.72 kW/(m^(3)·min),相较于一级能效限定值低了7.7%,达到了“双一级能效”,实现了同类螺杆空压机产品的能效升级。此外,通过试验研究了转速变化对双级喷油螺杆空压机低、高压级p-V指示曲线和效率的影响规律。经研究发现,低压级压缩过程p-V曲线低于等熵压缩过程,转速变化对其影响较小,而高压级压缩过程p-V曲线受气体泄漏影响显著,转速升高会导致高压级压缩过程曲线逐渐变缓;低压级和高压级压缩机效率随转速变化呈现出不同的变化规律,且高压级压缩机的容积效率和绝热效率均对转速变化非常敏感。研究结果可为螺杆空压机的能效升级提供参考价值。

氢燃料电池用气浮离心空压机实验与模拟研究

气浮轴承离心空压机具有无油、高效、低成本、轻量化和动态响应性好等优点,已成为车载氢燃料电池空压机的最佳选择。本文介绍了自主研发的额定压比2.8、质量流量130g/s、转速88000r/min、功率22kW的两级气浮轴承离心空压机,用于匹配电堆功率130kW的车载氢燃料电池。在离心空压机气动性能试验台上测试了空压机在60000~95000r/min范围内的气动性能,同时构建了离心空压机的泄漏通流模型并对其进行了数值模拟,最后将模拟结果与实验数据进行了对比分析。研究结果表明,该离心空压机在实验时最大转速达95000r/min,最大绝热效率可达77.04%。

双螺杆空压机消声器设计与性能分析

针对双螺杆空压机在工作过程中壳体产生较大噪声的问题,利用有限元分析技术,对空压机壳体进行噪声频谱研究,得到在100~1500 Hz时,双螺杆空压机壳体噪声频谱图。采用添加消声器的方法进行降噪处理,并对消声器进行了结构优化设计,消除了谐振现象;将所设计的消声器安装在双螺杆空压机吸气口处,对比发现该消声器具有较好的降噪效果。研究成果可对双螺杆空压机降噪起到一定的参考作用。

燃料电池用离心式空压机抗性消声器设计及其消声效果分析

基于计算流体力学耦合计算气动声学的方法,在不同空压机运行工况下分析了穿孔消声器的降噪效果,量化了消声器内的热声转化关系。结果表明,穿孔消声器的空腔厚度和穿孔率对高频组分声波的吸消声起着决定性作用。与低频声波相比,穿孔消声器对高频组分声波的消声效果更好;随转速的增加,穿孔消声器对高频组分声波的消声效果逐渐增强,而对低频组分声波的消声效果几乎无变化。对穿孔消声器内的热声转化分析表明,低转速运行工况下,消声器消声前后声振荡能量几乎全部转化为工质可用能,而在中高转速运行工况下,声振荡衰减的能量转化为工质可用能的比例较小。为设计出可以在宽运行工况下实现宽频降噪的消声器,高转速运行工况下低频组分声波的消声应该作为重点优化的目标,同时也要考虑低转速运行工况下消声器消声前后的热力学性能的改善。为降低离心式空压机的气动噪声提供了一种新的方法,为设计宽工况适应性的高效空压机消声器提供了理论基础。

关于车用空压机减振降噪改进的讨论

车用空压机为轻型卡车提供制动气源,由于空压机为曲柄连杆机构,在运行过程中,可能会导致汽车在怠速运行时,出现振动大,噪声大的问题。汽车的减振降噪是消除环境中的噪声污染,提高用户舒适度的重要途径。解决轻型卡车振动大,噪声大的问题一方面可以通过降低发动机工作时的噪声,尤其是怠速下的噪声来实现,另一方面就是通过对汽车上可能产生噪声的空压机进行改进优化。本文论述了配合发动机,在保障发动机动力和空压机自身基本性能、功耗不变的前提下,通过增加空压机曲轴配重,增大曲轴平衡率来达到预期效果。

基于PLC的空压机组智能联控监测技术改造

空压机作为工矿企业的重要设备,能为生产过程提供动力源,其正常运行对生产至关重要。为解决空压机故障导致的供气不足问题,降低现场巡检人员的劳动强度,以及优化空压机的频繁加卸载操作,本文设计了一套PLC控制柜,实现了对空压机组的联动控制和远程监控技术改造。改造后的现场应用结果表明,该方案能够精确监测空压机的运行参数,大幅降低人工巡检次数,有效实现稳压供风与保压启停等功能,对于提高工厂的整体自动化和智能化水平具有深远意义。

汽拖空压机在空分空压装置中的问题及对策

从某公司空分系统汽拖空压机设备安装、调试及运行角度出发,剖析期间存在的主要问题及难点,为其在空分空压装置中的应用提供更多经验和思路。