活塞压缩机整机振动分析与试验研究

为验证新设计的活塞压缩机整机运转的可靠性,对压缩机进行有限元模态仿真分析和临界振动响应测试。首先建立活塞压缩机的三维模型,并对其进行合理优化,设置工作边界条件后,完成有限元模态仿真分析,获得压缩机在此条件下的整机临界振动响应频率理论分析结果。然后对压缩机整机进行临界振动响应测试,获得压缩机前六阶的实时工作模态。试验结果与有限元模态分析结果对比分析表明,二者存在一些误差,但规律一致,整机不会发生破坏性临界共振现象。

自由活塞发动机电动压气机优化及熵产分析

为了使设计工况下匹配的增压器性能更优从而提高系统能量利用率,针对自由活塞发动机匹配的电动压气机,采用遗传算法对原压气机进行了优化,研究了优化前、后压气机内部流场特性,以熵产分析的方法量化了3种不可逆因素导致的流动损失,并将优化前、后压气机熵产和涡度分布对比分析,进一步明确了压气机的优化策略.结果表明:叶轮和扩压器中湍流耗散、传热耗散和黏性耗散的比例近乎为6∶3∶1.不可逆损失主要集中在叶顶间隙和叶片压力面,损失来源为间隙泄漏流与部分主流掺混形成的反向涡团.压壳中湍流耗散占比超过85%,具体表现为局部损失和沿程损失.优化后压气机等熵效率提高了6%,流道内涡团的范围、幅值大幅减小,不可逆流动损失降低.上述工作揭示了压气机流场中不同耗散机制的不可逆因素对能量损失的影响机理,为压气机气动优化设计提供指导.

间隙密封高频往复运动活塞偏移特性研究

在间隙密封下的高频往复运动活塞组成的热力机械中,活塞平衡位置发生偏移的现象称为活塞偏移现象,这一现象普遍存在。对于线性压缩机和自由活塞斯特林发电机,活塞偏移将导致板簧容易断裂、输出效率下降甚至发生撞缸等严重后果。为研究间隙密封活塞偏移的内部机制以及其影响因素,建立间隙流场的流动泄漏模型,并通过数值模拟验证模型准确性。以百瓦级自由活塞斯特林发电机活塞的密封结构为研究对象,建立热力学和动力学耦合模型,分析间隙和外力对活塞偏移的影响规律。研究表明:一个周期内通过间隙的净泄漏量大于0是导致间隙密封活塞发生偏移的根本原因;在一定条件下,间隙和外力越大,活塞偏移越明显。

悬架用活塞一体式二级压缩机性能的研究

为了了解空气悬架用大、小活塞一体式二级往复空气压缩机的工作性能,为新机型设计、优化和物理样机实验提供依据。根据整体尺寸建立压缩机运动学数学模型,基于AMESim对空气压缩机整个系统充罐过程进行建模和仿真,仿真得到新型空气压缩机一二级缸充罐过程中压力变化特性;并与传统单级压缩机型进行对比,仿真结果表明;新型二级活塞一体式空气压缩机在充罐压力较高时能保持较高的充气效率,在设定17bar工况下,气体对活塞作用力以及阻力矩峰值为传统机型的56%和47%,并且曲线变化更平缓,说明采用新型二级压缩机型能有效提高容积系数,降低负载波动,提高压缩机运行稳定性。对两种机型进行了物理样机试验,试验结果表明:在储气罐3.7 L,压力由大气压充压至17 bar条件下,新机型升压时间相较传统机型用时少27.3 s,在高压段新机型充气性能优于传统机型,仿真充罐规律与试验结果相吻合。

火炬压缩机活塞磨损的机理研究与分析

某石化公司火炬压缩机几次检修都发现活塞出现了不同程度的磨损。对活塞进行观察与测量,发现其磨损均具有一定的特征。文章结合活塞材料、工况、组件运动等因素对其磨损特征进行了深入分析,找出了产生磨损的原因并提出了改进措施,保证了设备的安全平稳运行。

基于ANSYS Workbench活塞杆跳动故障分析

通过建立曲柄连杆机构故障模型和气缸压力模型,研究活塞与气缸内壁摩擦,利用有限元分析软件ANSYS对活塞杆进行耦合瞬态动力学分析。结果显示,当活塞杆受到跳动或振动的力量作用时,会产生应力。应力的大小与跳动量成正比,即跳动量越大,活塞杆的振动幅度就越大,应力也相应增加。在0℃~50℃的范围内,活塞杆表现良好;在低温-20℃~0℃和高温100℃~150℃时,活塞杆的应力变化出现剧烈波动。此外,可以观察到在活塞杆-活塞接头处,圆角处及活塞杆-十字头衔接处应力集中现象显著,容易出现断裂风险。研究结果为活塞杆的故障诊断和自愈调控提供了有价值的参考,为进一步提高往复式压缩机的可靠性和稳定性奠定了基础。

CO_(2)压缩机活塞环变形与制冷剂泄漏模拟

为研究活塞环在压缩机工作过程中运动及变形对制冷剂泄漏的影响,利用Solidworks软件建立活塞环三维模型,通过ANSYS软件对活塞环进行流固耦合数值模拟,进而研究活塞环在最大温度与压力载荷下的变形情况;建立制冷剂泄漏通道模型,并编写profile程序,获得活塞环位置改变及入口压力变化下通道内制冷剂泄漏速度的变化规律。结果表明:在压缩行程结束之际制冷剂泄漏量达到最大值,活塞环在膨胀行程及压缩行程下存在纵向位移,2个行程下,最下方的活塞环3速度最大,中间的活塞环2速度最小;与膨胀行程相比,压缩行程下3道活塞环的整体速度更大,其位移所需要的时间更短。研究结果对活塞环受力分析及制冷剂泄漏提供了理论依据。

微型滚动转子压缩机摩擦损失的分析

针对微型滚动转子压缩机,建立滑片、滚动转子等重要部件的运动与受力分析数学模型。根据主要摩擦副摩擦损失的计算式,分析微型滚动转子压缩机主要摩擦副摩擦损失的占比,并与常规空调用滚动转子压缩机的摩擦损失分布情况进行对比,探讨了排气压力和结构参数对压缩机主要摩擦副摩擦损失的影响规律。结果表明:相比于常规空调用滚动转子压缩机,微型滚动转子压缩机的转子自转速度更快,滑片与滑片槽的摩擦损失占比升高了9.5%,主副轴承的摩擦损失占比减小了16.1%。微型滚动转子压缩机排气压力从1070 kPa提高至1470 kPa,总摩擦功耗升高了13.5%。微型滚动转子压缩机滑片厚度从1 mm提高至3 mm,总摩擦功耗仅升高3.1%。微型滚动转子压缩机偏心率从0.08提高至0.18,总摩擦功耗升高了69.7%。微型滚动转子压缩机长径比从0.25提高至0.5,总摩擦功耗降低了10%。微型滚动转子压缩机的偏心率合适的取值范围在0.08~0.18。研究结果可为微型滚动转子压缩机的设计及结构参数优化提供参考。

多级无油活塞式压缩机多场耦合特性分析研究

为提升无油活塞式压缩机的可靠性,满足轨交车辆对压缩机可靠性要求,通过对新研制的无油活塞式压缩机开展热动力学多场耦合分析研究,明确了吸、排气过程中的压力分布特性、不同曲柄角对应的温度分布特性、压缩机工作过程中的气体速度分布和流量特性,呈现了压力和温度发生较明显变化的区域,展示了气体速度场中的涡流分布情况。结果表明,压力波动主要存在于吸、排气口附近,最大压力约为0.51 MPa,其余部分压力均布;压缩机排气时的内部温度均匀分布,在吸、排气口附近存在最大温度梯度约为50 K;运用分析结果对压缩机的设计、可靠性优化进行理论指导,对试制样机在排气压力在1.1 MPa的工况下进行了1000 h疲劳试验,试验全程中重点部位的振动峰值为9.2 mm/s、温度峰值为148℃,满足了规定工况下保证长时间稳定性能运行的要求。研究结果可为无油活塞式压缩机的优化设计提供参考。

微型无油滚动转子压缩机的动力特性与摩擦损失分析

微型滚动转子压缩机的无油化带来的摩擦损耗问题不容忽视,研究其摩擦损耗分布规律及其改进措施对提高压缩机效率至关重要,为此,对微型无油滚动转子压缩机主要摩擦副进行了变工况、变结构的摩擦功耗研究。首先,建立了微型无油滚动转子压缩机动力学分析的数学模型;然后,对微型无油滚动转子压缩机主要部件的受力进行了特性分析,并计算获得了主要摩擦副摩擦功耗随主轴转角的变化规律;最后,分析了排气压力、滑片厚度、偏心率和相对气缸长度对微型无油滚动转子压缩机主要摩擦副摩擦功耗及其占比的影响规律。研究结果表明:排气压力从1100 kPa提高至1800 kPa,压缩机总摩擦功耗升高了67.7%;滑片厚度从1 mm提高至3 mm,总摩擦功耗仅升高了32.8%;偏心率从0.06提高至0.2,总摩擦功耗升高了121.5%;相对气缸长度从0.25提高至0.6,总摩擦功耗升高了31.9%。根据分析结果可得出结论:微型无油滚动转子压缩机的偏心率的取值在0.14左右最为合适,优化偏心率对改善微型无油滚动转子压缩机的摩擦损失效果最明显,其次是改变滑片厚度,最后是改变相对气缸长度。

超高压活塞式压缩机填料密封失效机理分析

超高压活塞压缩机中的密封方式通常采用填料密封,但高压环境下填料密封的失效问题一直困扰着工程技术人员。根据长期从事压缩机填料密封的设计及试验积累的经验,首先对填料密封的结构及工作原理进行详细解读,对导致填料密封磨损、疲劳断裂等失效原因进行系统归纳分析,针对失效的成因提出解决措施,为更好地预防和处理高压环境下填料密封失效问题提供参考,供同行业借鉴。

隔膜压缩机液压驱动系统结构设计及活塞优化

隔膜压缩机因良好的密封性能而被广泛用于加氢站,但其以膜片往复压缩气体的特点使它不适合加氢站频繁启停的工况。基于隔膜压缩机的工作原理,提出一种以液压油直接驱动活塞压缩气体的新结构,并对液压系统进行设计,以适应加氢站频繁启停工况;为提高液驱系统性能,对液驱系统中活塞进行力学仿真与优化。结果表明:与传统隔膜压缩机的同种机型对比,液压驱动隔膜压缩机占地面积为原机型的四分之一,解决了传统机型因频繁启停造成隔膜片寿命降低的问题。该结构设计为解决加氢站隔膜压缩机技术问题提供了理论价值。

冰箱压缩机活塞轻量化优化分析

在对冰箱压缩机活塞参数进行计算,对活塞材料特性进行分析的基础上,对活塞进行轻量化优化。通过建模,对优化前后的冰箱压缩机活塞进行仿真分析,得到活塞受到的侧向力和曲轴受到的作用力。对装配优化后活塞的冰箱压缩机进行寿命试验,并对优化前后的活塞进行冰箱压缩机装机测试,确认活塞轻量化优化效果良好,可以为提高冰箱压缩机效率及降低成本提供参考。

提高往复式压缩机活塞装配质量与效率

往复式天然气压缩机的装配过程非常繁琐,活塞是往复式压缩机主机的重要组成部分,活塞的装配质量与效率是影响主机装配的重要因素。文章通过结合现场实际装配活塞的过程中产生的质量与效率问题,对此类问题进行原因分析,识别问题的要因并提出解决方案,为后期遇到同类型问题提供参考依据。

往复式压缩机一级缸活塞环和支撑环磨损分析

润滑油加氢装置新氢压缩机一级缸有异响,一级排气温度高故障,拆一级缸检修发现活塞环和支撑环出现大量磨损,通过对产品质量、安装数据分析、注油器注油量,入口过滤器破损程度,冷却水温度等可能造成活塞环和支撑环磨损的因素进行分析,最终发现导致此次一级缸活塞环和支撑环磨损过快的主要原因是压缩机一级缸缸套粗糙度过大造成。

活塞式压缩机非线性振动的动力学分析

往复活塞式压缩机周期振动系统的非线性扰动严重影响压缩机的工作性能。通过离散隐映射的方法来构造周期运动的映射结构,利用含非线性恢复力的二自由度系统近似系统的周期振动,分析了该非线性系统的稳定性,给出了周期轨道的稳定性及分岔特性的特征值条件。

消音器对车载冰箱压缩机吐油量的影响研究

不同于家用场景,车载冰箱压缩机在移动环境下运行会造成吐油量恶化,进而对系统产生不利影响。由于压缩机倾斜运行时冷冻油会通过消音器进入气缸,故进行了消音器对吐油量的影响研究。首先通过试验确定压缩机封油量为65 mL,再对不同结构消音器进行了水平及倾斜对比试验,并通过仿真获得消音器对吐油量的影响机理。研究结果表明:吸气过程消音器内部存在负压,当漏油孔接触油液面时,会迅速将油吸入气缸,导致吐油量达到25.8 mL/h,取消消音器漏油孔以后压缩机吐油量基本为零。最终为所研究的车载冰箱压缩机吐油问题找到最佳解决方案。

往复式压缩机支撑环活塞环磨损分析

为解决往复式压缩机一级气缸支撑环、活塞环磨损问题,多方查找问题根源,与同行对标对表,排除了设备安装、备件质量、工艺操作等问题,采取从设备入口安装过滤器净化气体介质;对缸体镜面进行绗磨修复,提高镜面光洁度较少摩擦;调节气缸注油量,保证润滑等多方面措施,提高支撑环、活塞环的使用时间。经过上述的改进,现压缩机一级支撑环、活塞环使用时间均能保证在70 d以上,设备的长周期运行既满足了工艺生产需要,又减少了倒机和维修成本。

重整增压氢压缩机GB302D活塞杆断裂原因分析及对策

针对重整氢压缩机活塞杆断裂的情况,分析其断裂原因,提出改进措施,对比改造前后压缩机组运行可靠性,说明压缩机活塞杆的改造取得了较好效果。

活塞式空气压缩机的动力学仿真与瞬态响应分析

为了得出活塞式空气压缩机曲轴结构整体受力变形的情况,利用ADAMS对活塞式空气压缩机的曲柄连杆机构进行动力学建模并进行动力学仿真。在将曲柄连杆机构视为刚体的情况下,对其进行了动力学仿真,得到活塞、连杆等部件的动力特性曲线及曲轴承受载荷的变化曲线,明确了曲柄连杆机构部件的动力学规律。然后利用ANSYS Workbench对曲轴进行了瞬态响应分析。结果表明,在一个工作周期内,曲轴产生的最大应力为99.19 MPa,应力集中主要出现在曲轴两端主轴颈处及第三主轴颈与曲柄臂的交接处,曲轴平衡重的变形较为严重,需要对其进行强度和结构上的优化。