一種旋轉壓縮機內部工質動態泄漏等效觀測實驗臺的設計

韋為等

【摘 要】本文介紹一種旋轉壓縮機內部工質動態泄漏等效觀測實驗臺的設計，利用實時控制系統通過對高壓活塞缸、低壓活塞缸、微控推桿電機和轉子電機的控制，從而實現動態壓差和動態泄漏間隙的等效模擬。該裝置較好的解決了在動態壓差、動態泄漏間隙的工況下測量與觀察壓縮機內部工質泄漏情況的難題，為進一步研究壓縮機的泄漏特性提供了方便。

【關鍵詞】旋轉壓縮機；內部工質；動態泄漏

【Abstract】This paper introduces the design of A kind of rotary compressor internal working fluid dynamic leakage equivalent observation experiment platform.It controls the high-pressure piston-cylinder， low pressure piston cylinder， push rod motor and micro-controlled rotor motor by the real-time control system to achieve the equivalent simulation of dynamic pressure and dynamic leakage gap .The device solves the problem in dynamic pressure， dynamic leakage gap measure and observation conditions inside the compressor refrigerant leak.It provides a convenient to further research leakage characteristics of the compressor.

【Key words】Rotary compressor； Internal working fluid； Dynamic leakage

0 引言

研究表明，葉片式壓縮機經由運動副配合間隙產生的內部工質泄漏對壓縮機性能的負面影響非常嚴重[1-2]。在采用實驗手段研究泄漏特性方面，天津大學的田華等人采用實驗法對以CO2為制冷劑的滾動活塞式壓縮機內部泄漏特性進行了研究，不過其試驗是在靜態間隙及靜態壓差的情況下做出的[3]。西安交通大學的辛電波等人也是在固定間隙和固定壓差的環境下完成的[4-5]。因為這些都不能真實的反映壓縮機在動態壓差、動態間隙、動態工質組份作用下，內部工質的泄漏特性，所以就很難了解在正常工作狀態下，壓縮機的真實泄漏量與各個參數的具體關系，使得在壓縮機防漏方面的研究遲滯不前。

針對現有技術的不足，本文提出了一種葉片式旋轉壓縮機內部工質動態泄漏測量裝置，它可以準確的測量在動態壓差、動態間隙、動態工質組份的狀態下，葉片式旋轉壓縮機內部工質的泄漏量與各個參數的具體關系，為進一步研究壓縮機的泄漏特性提供了方便。

1 結構和原理

1.1 基本結構

如圖1所示，本文設計的旋轉壓縮機內部工質動態泄漏等效觀測實驗臺，由高壓端推桿電機1、高壓活塞缸2、進氣閥3、進氣壓力傳感器4、高速攝影儀5、泄漏通道等效觀測裝置6、排氣壓力傳感器7、排氣閥8、低壓活塞缸9、低壓端推桿電機10、實時控制系統11組成，其中泄漏通道等效觀測裝置是實驗臺的核心裝置。

1.2 動態泄漏等效觀測裝置的結構

如圖2所示，動態泄漏等效觀測裝置6由定子6-1、轉子6-2、觀測窗6-3、轉子電機6-4、彈性聯軸器6-5、角接觸球軸承6-6、頂桿6-7、殼體6-8、微控推桿電機6-9組成。

1.3 工作原理

本文設計的旋轉壓縮機內部工質動態泄漏等效觀測實驗臺的工作原理及過程是：首先通過微控推桿電機完成等效泄漏間隙的調節，然后通過進氣閥和排氣閥分別往高壓腔、低壓腔分別注入高壓氣體和低壓氣體，關閉進氣閥和排氣閥，通過調節高壓端推桿電機和低壓端推桿電機，完成動態壓差的調節，啟動轉子電機，完成動態泄漏間隙的調節，最后通過實時控制系統，根據排氣壓力傳感器的壓力變化，進行氣體泄漏量的換算測量，獲得間隙、轉速、壓差動態變化下的工質泄漏量；于此同時，通過高速攝影儀，透過觀測窗對動態間隙的油氣混合云圖進行拍攝，從而完成旋轉壓縮機內部工質動態泄漏的觀測。

2 實驗臺的調試

2.1 總體測試

將裝配好的等效裝置與電機的控制器、轉速表、直流電源連線接好，然后將裝置上的進氣管與前述的壓縮機靜態樣機實驗中的供氣管路接通，排氣管與流量計、背壓管路聯通，檢查密封墊圈及活動部位的氣密性。

2.2 調試轉速

對于轉速的調試，將控制驅動電機的調速開關調到最小，開啟裝置，慢慢調節調速開關檢查裝置的平穩性、觀察轉速變是否能達到壓縮機工況的轉速。

2.3 調試間隙

對于間隙的調試，手動調節測微頭使轉子下端面與下腔體上端面接觸，然后鎖住測微頭，預通壓力氣體，檢查裝置氣密性良好后，清零設置好調節的起始位置。打開自鎖開關，旋轉微分筒，觀察測微頭的顯示數據，當數據達到預設的間隙值時鎖緊自鎖開關。此時，間隙大小已調好。轉子下端面和下腔體上端面間隙處可適當潤滑，以求更加接近壓縮機的工作狀態。

2.4 調試壓差

對于壓差的調試，先將管路兩側的儲氣罐充氣到預設值，打開裝置進氣管路上的前置調節閥，觀察進氣壓力表刻度的變化，待指針穩定后再打開排氣管路上的后置調節閥，觀察排氣壓力表刻度的變化。多次調試直至達到設定的壓差，保持壓力穩定。

3 結論

實驗表明，本文設計的旋轉壓縮機內部工質動態泄漏等效觀測實驗臺可以通過實時控制實現旋轉壓縮機內部工質動態泄漏的觀測，具有以下特點：

3.1 建立能動態測試壓縮機微小間隙泄漏流動的綜合實驗臺，通過高速攝影儀，透過觀測窗對動態間隙的油氣混合云圖進行拍攝，從而完成旋轉壓縮機內部工質動態泄漏的觀測，為進一步分析研究壓縮機在不同潤滑狀態下的泄漏問題提供數據基礎；

3.2 綜合實驗臺可以結合壓縮機的實際工況，通過對設計裝置的調節，最終可以實現不同轉速、不同間隙和不同壓差多工況下的泄漏測量，并進一步進行變工況下的等效測量。

【參考文獻】

[1]郁永章，孫嗣瑩，陳洪俊.容積式壓縮機技術手冊[S].機械工業出版社，2000.

[2]馬國遠，李紅旗.旋轉壓縮機[M].機械工業出版社，2001.

[3]孫銅生，楊會林，孔祥志.滑片式壓縮機泄漏分析及其計算模型的研究[J].機械設計與制造，2005（2）：32-33.

[4]李辛沫，耿愛農，耿葵花，等.滑片類旋轉壓縮機減摩技術與密封結構研究進展[J].流體機械，2006（1）：35-37.

[5]周惠，屈宗長，俞炳豐，等.同步回轉式空氣壓縮機泄漏研究[J].中國機械工程，2007（2）：205-208.

[責任編輯：湯靜]