大型往复式压缩机无级气量调节系统优化分析

发布时间：2017-04-20 19:20

  本文关键词：大型往复式压缩机无级气量调节系统优化分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大型往复式压缩机是流程工艺领域用来压缩气体提高气体压力或输送气体的通用机械,也是量大面广的高耗能设备。部分行程顶开进气阀无级气量调节方式具有节能降耗的优点。但实际应用中发现,在气量调节作用下,气阀阀片由于存在压叉力的作用,会出现气阀阀片提早破裂损坏的情况。因此探讨无级气量调节工况下气阀阀片结构失效破坏原因,进一步探讨气阀在此运动规律下,压叉力对气阀阀片的冲击载荷作用的影响,并进行疲劳寿命预估,开展气量调节机构优化设计的研究十分重要。 论文在国家科技支撑计划项目“高效节能压缩机关键技术研究”,以及镇海炼化研发项目“歧化装置C102往复式压缩机气量无级调节系统的研制”和中国石油乌鲁木齐石化炼油厂“往复式压缩机用无级调节系统”项目的支持下,对气量调节工况下的压缩机热力循环过程和气阀运动规律进行了更为深入的理论和实验研究,建立了流线型气阀模型,并进行了动力学分析。数值计算结果表明流线型气阀的节能效果更为优良。并以现有气量调节装置为基础,建立了正交各向异性短纤维复合材料阀片模型,分析压叉力对气阀阀片的冲击碰撞作用。同时研究了阀片侧倾对顶开进气阀的影响。通过耐久性疲劳分析软件,研究对不同液压顶开力和不同倾斜角度与阀片疲劳寿命之间的关系。为压缩机顶开进气阀无级气量调节机构优化及其液压系统的设计和改进了提供理论依据。 论文的主要研究内容： 1)建立了气量无级调节下流线型气阀热力循环数学模型,并进行了动力学分析,对比分析了流线型气阀和普通平阀片在气量调节中的效果。通过数值计算,得出流线气阀在气量调节工况下,对气阀的气流通道进行流线型设计后,气阀使用效率以及压缩机功效有明显提高。通过数值计算,得出流线型气阀阀片切线角度取值为30°时,流线型气阀能够获良好的节能效果。 2)建立了正交各向异性短纤维复合材料阀片模型,研究了气量调节工况下压叉对气阀阀片的冲击载荷作用的影响。分析了顶开进气阀阀片的动态力学性能及其应力应变关系。并对此工况下阀片碰撞的疲劳寿命特性进行了研究,初步描述出不同液压顶开力与阀片疲劳寿命之间的关系。详细计算分析后,为了改善阀片的受力状况,得出较为合理的液压顶开力,最大的液压顶开力取值范围应为4～6MPa。 3)研究了气量无级调节工况下压缩机气阀侧倾碰撞运动规律,分析在顶开进气阀气量调节系统的压叉力作用下,阀片的动态力学性能；建立了不同倾斜角度下气阀阀片有限元数值仿真模型,模拟了在侧倾碰撞中阀片的损伤；对比分析有无侧倾两种状态下阀片侧倾对气阀阀片及其寿命的影响。并对侧倾阀片疲劳寿命进行了预估,初步建立了侧倾角度与气阀寿命的关系。
【关键词】：往复压缩机 无级气量调节 疲劳 流线型气阀 侧倾阀片
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH45
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 符号表10-12
• 目录12-14
• 第1章 绪论14-26
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 压缩机气量调节方式15-17
• 1.3 气阀动力学研究进展17-19
• 1.4 气阀碰撞有限元分析19-22
• 1.5 短纤维复合材料的研究进展22-25
• 1.5.1 短纤维复合材料的应用22-23
• 1.5.2 短纤维复合材料有限元分析23-24
• 1.5.3 微观研究24-25
• 1.6 本文研究的主要内容25-26
• 第2章 流线型气阀动力学分析26-44
• 2.1 流线型气阀26-28
• 2.2 顶开进气阀阀片运动方程28-35
• 2.2.1 工作容积随转角的变化规律29-30
• 2.2.2 流体流动微分方程30-31
• 2.2.3 阀片运动微分方程31-33
• 2.2.4 理想气体气阀运动微分方程33-35
• 2.3 运动方程参数35-39
• 2.3.1 流线型气阀有效流通面积35-37
• 2.3.2 流线型气阀流量系数37
• 2.3.3 流线型气阀推力系数37-38
• 2.3.4 初始条件与阀片反弹系数38-39
• 2.4 气阀运动方程数值求解39
• 2.5 计算结果比较39-43
• 2.6 本章小结43-44
• 第3章 阀片冲击有限元仿真及疲劳寿命预估44-64
• 3.1 有限元仿真44-49
• 3.1.1 气阀结构45-46
• 3.1.2 材料参数46-47
• 3.1.3 有限元计算模型47-49
• 3.2 不同液压顶开力数值仿真结果分析49-55
• 3.3 气量调节工况下阀片冲击疲劳寿命预估55-62
• 3.3.1 DesignLife参数设置55-58
• 3.3.2 阀片冲击疲劳仿真结果分析58-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第4章 阀片侧倾碰撞及其疲劳寿命分析64-72
• 4.1 阀片侧倾有限元模型64-65
• 4.2 不同阀片侧倾角度数值仿真结果分析65-68
• 4.3 侧倾阀片疲劳寿命预估68-70
• 4.4 本章小结70-72
• 第5章 结论和展望72-74
• 5.1 总结72
• 5.2 展望72-74
• 参考文献74-80
• 硕士期间发表的论文80
• 参与的科研项目80-81
• 作者简介81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：319383