气阀对往复压缩机排气量的影响研究.pdf
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1、全面分析了气阀对往复压缩机排气量的影响机理。气阀的余隙容积影响压缩机容积系数;气阀弹簧力影响压缩机压力系数;气阀气密性及延迟关闭影响压缩机泄漏系数;气阀的功耗影响压缩机温度系数。通过 氮氢气压缩机一级气阀改造实例表明,气阀对压缩机排气量存在较大影响。压缩机设计及运行过程中,要充分考虑气阀对压缩机排气量的影响。关键词:气阀;排气量;容积系数;压力系数;泄漏系数;温度系数中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:,(,;,):,:;引言在石化、化工与化肥等流程工业中,往往需要压缩机。往复压缩机具有效率高同时适用介质、工作压力及排气量范围广等优点,因此在流程工业中被广泛应用 。在许多流程工业企
2、业生产工艺中,从原料到成品必须经过一个气体压缩流程,这种情况下,压缩机的排气量直接影响企业的产量与经济效益。当压缩机排气量不足时,传统的应对办法包括:对压缩机活塞环与填料等密封件进行检修或技设 计 研 究 年 期(总第 期)术改造、减小压缩机余隙容积或扩缸、改变压缩机运行工况等 ,较少考虑气阀对压缩机排气量的影响并对气阀进行技术改造。近年来,随着压缩机领域技术人员对气阀的研究不断深入,发现气阀影响往复压缩机排气量。当排气量低于设计值时,分析气阀存在的问题,通过对气阀进行技术改造,从而有效提升压缩机的排气量 。压缩机排气量等于容积系数、压力系数、温度系数、泄漏系数、行程容积及转速的乘积 。气阀对
3、压缩机排气量的影响体现为:气阀影响压缩机的容积系数、压力系数、温度系数及泄漏系数 ,本文对此进行系统阐述,并通过实例表明,气阀对压缩机排气量存在较大影响。气阀对压缩机容积系数的影响气阀的余隙容积计入压缩机的余隙容积,从定性角度看,气阀存在余隙容积使压缩机容积系数和排气量下降,这点为压缩机领域技术人员所公认,但实践中更多的时候需要定量计算气阀余隙容积对压缩机排气量的影响。压缩机工作介质为理想气体时,压缩机容积系数计算公式如下 ()()式中 容积系数 相对余隙容积 名义压力比 膨胀过程指数取 ,随 、变化关系如表 。从表中可以看出,当压比为 ,相对余隙容积由 下降 到 时,容 积 系 数 由 提
4、升 至 ,容积系数提升了约 。当压比为 ,相对余隙容积由 下降到 时,容积系数由 提 升 至 ,容 积 系 数 提 升 了 约 。表 随 、变化关系 对大型压缩机而言,一级的压比、相对余隙容积较小,通过降低一级气阀余隙容积来提升容积系数与排气量的效果不明显。相对而言,当微型、小型压缩机一级的压比、余隙容积较大时,通过降低一级气阀余隙容积来提升容积系数与排气量的效果较为明显。气阀对压缩机压力系数的影响压力系数为吸气终了压力与名义吸气压力之比。假设吸气阀在接近活塞止点时关闭,阀片与阀座密封边完全贴合,活塞达到止点位置时阀片两侧压差力正好等于所受弹簧力,则 ()()式中 压力系数 压在阀片上弹簧总刚
5、度,弹簧预压缩量,阀座各流道中径之和,阀座通道宽度,阀座密封边宽度,为名义吸气压力,由式()可知,压力系数与压在阀片上的弹簧力有关。当弹簧力变大时,压力系数变小。压缩机设计时,通常先凭经验选取压力系数,计算所需的行程容积,而后进行气阀设计,因此常有选取的压力系数与实际压力系数不符的情况出现。某 二氧化碳压缩机一级吸气压力为 (),吸气阀压在阀片上弹簧总刚度为 ,弹簧预压缩量为 ,阀座有个流道,各流道中径之和为 ,阀座通道宽度为 ,阀座密封边宽为 ,由式()计算得该压缩机一级压力系数实际仅为 。由于该压缩机设计时,一级压力系数选为 ,这导致压缩机实际排气量低于设计值。气阀对压缩机泄漏系数的影响气
6、阀对压缩机泄漏系数的影响主要体现为气阀的气密性对泄漏系数的影响以及气阀运动规律对泄设 计 研 究 年 期(总第 期)漏系数的影响 。由于阀片与阀座密封面存在平面度公差,关闭状态下阀片与阀座密封面之间存在微小间隙,产生泄漏从而影响压缩机排气量。在有油压缩机内,润滑油粘附在阀片表面、阀座密封面,使泄漏面积减小,压缩机泄漏系数增大。近年来,随着特种工程塑料 的广泛应用,压缩机气阀越来越多采用 材料阀片。塑料阀片的平面度公差较金属阀片大,刚装入压缩机时泄漏较大,经过一段时间跑合后,气阀气密性可得到较大幅度提升,使压缩机排气量增大。良好的气阀运动规律要求气阀及时关闭,当气阀弹簧力过小时,气阀出现延迟关闭
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