压缩制冷范文

压缩制冷范文（精选10篇）

压缩制冷 第1篇

一、故障描述

正常情况下该船的低温冷库 (鱼库和肉库) 当库温降至设定值-20℃时, 温度开关动作, 供液电磁阀关闭, 停止供液, 当压缩机吸口压力P吸为0.05MPa时压力开关动作, 使其停车。当库温升至-15℃时, 温度开关动作, 供液电磁阀开启, 开始供液, 此时冷剂的蒸发温度为-20℃, 对应的蒸发压力为0.25MPa, 低压控制器动作, 压缩机切入运行。

2008年6月间低温库库温监测系统高温报警, 检查后发现两低温库内蒸发器严重结霜, 且制冷压缩机长时间运行而不停止, 初步确诊为低温库的融霜装置出现故障。检查冷库的融霜装置, 发现融霜用的电加热器的保险丝熔断。更换保险丝, 运行一段时间后, 结霜现象得以缓和, 但压缩机运行时间还是过长。彻底检查系统中其他部件, 最后确认NO.1压缩机本身也存在故障。于是随即将备用的NO.2压缩机及冷凝器切入系统中, 使各库恢复正常, 同时准备对NO.1压缩机进行解体检查。压缩机结构简图如图1所示。

1. 压缩机机体冷却后, 解体发现1、2号缸阀片磨损严重, 密封面闭合不严;1号缸缸套存在异常磨损且缸套内壁有严重划痕;2号缸活塞表面有划痕, 刮油环断裂, 压缩环粘着于环槽中;1号缸、3号缸刮油环粘着于环槽中。将所有4个缸的活塞环取下, 测量搭口间隙, 发现4号缸活塞环槽磨损严重。检查该压缩机的卸载机构, 发现压力开关触头松动。

2. 更换4号缸活塞、活塞环以及缸套, 更换1、3号缸活塞环, 将活塞环放在缸套内 (距缸头10mm处) 测其搭口间隙α (0.2mm<α<0.35mm) , 用工业酒精清除环槽积碳, 将活塞环放在环槽内量取天地间隙β (0.01mm<β<0.03mm) 。测量结束后, 将活塞环装在活塞上面, 然后在活塞、活塞环表面均匀涂上一层压缩机油, 将活塞小心装入缸套中。

3. 更换1、2号缸阀芯, 装阀芯之前, 清洁其密封面, 在垫片上涂压缩机油, 注意使垫片上的孔与夹紧螺栓孔相对应, 同时使阀片上的凸头方向与压缩机轴封端方向一致, 交叉上紧缸头螺栓。将卸载机构中的压力开关触头换新。

4. 开启吸、排气阀, 启动压缩机, 低负荷运转24h后, 停车再次上紧缸头夹紧螺栓。至此制冷装置又恢复正常。

二、故障诊断分析

压缩机不停机的根本原因在于装置的制冷量不足或冷库热负荷过大。

1. 吸、排气阀片, 活塞环严重泄漏, 使压缩机的排气量减少, 导致装置制冷量不足。阀片在长时间工作之后, 由于磨损和密封阀面闭合不严, 导致部分高压气体泄漏。R22制冷剂中的少许杂质, 也会加剧阀片的磨损。活塞在汽缸内做往复运动, 此时, 冷剂气体含有的金属杂质会使缸套及活塞表面产生划痕。活塞环在环槽内不断做往复运动 (即环上下运动) 、径向运动 (环涨缩运动) 、回转和扭曲 (环的搭口部分) 运动, 使环槽受到严重磨损产生大量的金属杂质, 这些杂质反过来又加剧了活塞环及环槽的磨损, 同时杂质与滑油相混合, 在高温冷剂气体的作用下, 在环槽下端面沉积。当沉积物较软时, 活塞环还可以保持有效的密封, 当沉积物变硬时, 活塞环就会粘着于环槽中, 严重的还可能使活塞在汽缸中做往复运动时, 使环受到其交变的弯曲作用力而断裂, 这样使得大量高压冷剂气体泄漏至曲柄箱中并污染滑油。压缩机的排气量也因此而显著减少, 导致制冷量的不足, 如2号缸情况。

2. 卸载机构。BFO-4型压缩机采用单电磁阀控制的油压启阀式卸载机构, 紧靠相邻的两缸 (1、2号缸和3、4号缸) 作为一个组合单位, 其中1、2号缸作为基本工作缸, 3、4号缸由一套卸载机构控制, 工作负荷分为50%和100%两种, 基本工作缸的卸载机构虽不能调节, 但直接与压缩机滑油泵的出口相连通, 故控制油路启动时, 由于油压一时尚未建立 (小于0.04MPa) , 油压活塞就被弹簧压至尽头, 工作缸 (1、2号缸) 与调节缸 (3、4号缸) 一样处于卸载状态, 数10秒之后, 滑油油压建立, 升高至0.35MPa, 压力油缸中活塞被压力油推至缸底, 实现空载启动后, 基本工作缸 (1、2号缸) 又自动投入工作。当油泵的油管破裂或其他原因使油压难以建立 (一直小于0.35MPa) , 压缩机始终处于卸载启动状态, 压力开关失灵, 以至于当吸入压力大于0.25MPa时, 开关不动作, 压缩机无法实现增载, 只能以50%负荷运行, 必然导致压缩机运行时间过长。

3. 液体制冷剂管路不畅通导致装置制冷量不足。液体制冷剂从贮液器出来, 须经截止阀、供液电磁阀、热力膨张阀, 有时还得经过干燥器, 最后至蒸发器。在这段管路上, 供液电磁阀、热力膨张阀前均设有阀前滤器。可能引起液体冷剂管路不畅通的因素有以下三种。

(1) 水分。水分随新冷剂或随滑油进入制冷系统。要么处于游离状态 (含水量过高的情况) , 要么溶于制冷剂R22中的。大部分游离水可在冷剂经干燥器循环时除去, 而溶于R22中的水分随着制冷剂液体流至膨胀阀等低温处所, 溶有的水分因温度降低而析出并形成冰晶。阀孔前后的流道极不规则, 阀前滤网又很密, 冰晶就会粘附于滤网或阀孔周围并逐渐长大, 结果就会阻塞管路或堵住阀孔, 使供给蒸发器的冷剂量减少, 蒸发器热负荷变大。

(2) 杂质。制冷剂R22化学性能较稳定, 但经长时间工作后, 与水分长期接触, 在金属氧化物的催化作用下, 会慢慢分解, 生成酸性物质, 腐蚀金属, 使阀、轴封、轴颈和缸壁等金属表面产生蚀痕, 同时还产生杂质。压缩机运动部件如活塞与汽缸、轴与轴承等也会因摩擦而产生一些杂质, 这些杂质会粘附在阀前滤网上, 形成“脏堵”, 使管路变窄, 冷剂难以通过, 同时还会污染滑油。

(3) 滑油。R22属条件性溶油冷剂, 即高温时, 溶油能力强, 可以完全溶解, 而在低温时则很小。压缩机的排气高温高压, 溶有的滑油量会很大, 经出口处的滑油分离器, 大部分滑油经它又回到曲柄箱, 冷剂中的滑油会有所减少。然而, 当它们到液体管路时, 如同水分一样, 会因为温度降低而析出, 且黏度变大, 更易被阀前的滤网吸附, 结果就会堵塞管路, 形成“油堵”。滑油不仅在液体管路中形成“油堵”, 使其不畅通外, 还会在随制冷剂R22进入蒸发器之后, 而大量析出并沉积在蒸发器底部, 使回油变得更加困难, 同时使蒸发器有效的吸热面积减小, 间接地增大了冷库的热负荷。

4. 船舶制冷设备长期处于振动环境中, 系统中有些管接头或法兰连接处难免会出现松动, 或因R22冷剂的腐蚀作用而出现裂纹。制冷剂就会从这些地方泄漏, 使系统中的冷剂量减少, 导致装置的制冷量不足。

5. 热力膨胀阀的过热度调整要合适, 温包处接触要良好, 不应出现松动, 否则会引起温度继电器、压力继电器或供液电磁阀等控制元件失灵, 以致库温随降至极限 (-20℃) , 压缩机却不能及时停车。

三、故障对策

1. 充剂、换油等操作应符合规范, 防止因为操作不规范而使水分、空气或其他杂质进入系统中。采用国产冷剂R22时, 因含水量较大, 充剂时要使其通过干燥器循环。

2. 定期检查系统冷剂量 (从贮液器的观察镜) 、滑油量 (从曲柄箱滑油观察镜) , 若发现缺少, 要及时补充。同时定期检查滑油质量, 必要时及时更换滑油。

3. 定期检查温度继电器、压力继电器、热力膨胀阀、融霜定时器等控制元件, 使其处于良好的工作状态。

4. 根据产品说明书和本船实际情况制定合理检修计划, 定期检查压缩机的阀芯、活塞组件、卸载机构、油泵。

小型、冰箱制冷压缩机研究热点 第2篇

压缩机是制冷系统的核心和心脏，它决定了制冷系统的能力和特征。本文不仅从高效节能、噪声和振动以及制冷剂等方面分析了小型制冷压缩机的技术性能，还解析了近年出现的新型、特种小型压缩机的主要特

点，为我们掌握小型制冷压缩机未来发展趋势奠定了技术基础。

众所周知，压缩机是制冷系统的核心和心脏。压缩机的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。某种意义上，制冷系统的设计与匹配就是将压缩机的能力体现出来。因此，世界各国制冷行业无不在制冷压缩机的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成果不断出现。压缩机的技术和性能水平日新月异。

本文将就近年来小型制冷压缩机的技术研究与发展作一综述性的探讨。压缩机的高效节能研究

压缩机是制冷系统的核心耗能部件，提高制冷系统效率的最直接有效手段是提高压缩机的效率，它将带来系统能耗的显著降低。同时这样还能避免仅在系统上采取措施（如一味加大换热器面积等）所造成的材料消耗的大量增加。近年来，随着世界上能源紧缺形势的日益严重，各个国家越来越重视节能工作、对耗能产品的效率提出了越来越高的要求。由于各种损失诸如摩擦、泄漏、有害传热、电机损失、流动阻力、噪声振动等的存在，压缩机工作时实际效率远低于理论效率。因此，从理论上讲，任何能够降低任意一种损失的措施都能够提高压缩机的效率。这一客观事实导致了对压缩机的节能研究范围广、方向宽，研究课

题与研究成果多种多样。

目前国际上对压缩机的节能研究工作主要集中在几个方面：研究润滑特性、压缩机轴承部位的摩擦特性以降低摩擦功耗、提高压缩机效率；降低泄漏损失以提高压缩机的效率；采用变频或变容技术通过制冷系统的出力与用户负荷的最佳匹配来实现节能，有关这方面的内容特别是变频技术目前已相对较为成熟且广为人知，在此不予赘述；气阀的研究是一个古老的课题但也是一个永恒的课题，改进气阀的设计以提高压缩机效率的研究永无止境也永有收获。这方面的研究非常之多，从气阀材料、运动规律、结构优化到适用理论、测试方法等包罗万象。总之，关于压缩机节能方面的研究已成为近年来制冷行业的一个首要热点

问题。限于篇幅，本文在此不作具体的专题讨论。

近年来国内的制冷压缩机行业对产品的节能研究也给予了极大的关注。进展较大的产品主要是冰箱压缩机行业。在UNDP/GEF中国节能冰箱项目的推动和支持下，无论是企业对节能产品的认识还是冰箱压缩机的性能都产生了质的飞跃。目前国内企业冰箱压缩机产品的最高能效已达到1.95 左右。国内的冰箱压缩机企业采取了大量的技术措施诸如高效电机甚至同步电机、凹形气阀、平面止推轴承、低粘度润滑油、新型吸气消音器、降低摩擦损失等，取得了巨大的效果。主要的问题在于目前国内企业缺乏自由技术、所采取的技术路线还以模仿为主，多数的企业对建立自己的技术基础还无意识、也无兴趣，制约了企业的技术

发展能力。

相对于冰箱压缩机行业，国内空调压缩机的节能研究还显得波澜不惊、多年来压缩机的效率没有质的变化，较大的市场需求使得大多数的空调压缩机企业将精力集中在扩大产能上。随着国家对空调器能效水平要求的进一步提高以及我国空调器出口各种隐患的逐步呈现，国内空调压缩机企业的这种短视将无法适

应节能形势发展的要求，也使企业的后续发展乏力。压缩机的噪音与振动研究

目前，噪声已被视为严重污染之一。作为家用制冷设备的动力源和心脏，制冷压缩机的噪声问题，以成为衡量其综合性能的一个重要指标。实际上对于一台压缩机来讲，大部分噪声都是由于壳体被某些噪声源激发所产生的（例如被弹簧、制冷剂压力脉动、排气管、润滑油量等激发）。但压缩机的噪声源和传递

途径复杂多样，这就给压缩机的消声降噪带来了很大困难。

关于压缩机的噪声、振动，各国学者已经进行了大量且长期的研究。这里将这方面的主要研究工作成果概括如下：

制冷压缩机的主要噪声源由进、排气辐射的空气动力噪声、机械运动部件产生的机械噪声和驱动电机

噪声三部分组成：

2.1 空气动力噪声

压缩机的进气噪声是由于气流在进气管内的压力脉动而产生的。进气噪声的基频与进气管里的气体脉动频率相同，与压缩机的转速有关。压缩机的排气噪声是由于气流在排气管内产生压力脉动所致。排气噪

声比进气噪声弱，所以，压缩机的空气动力性噪声一般以进气噪声为主。

2.2 机械噪声

压缩机的机械性噪声，一般包括构件的撞击、摩擦、活塞的振动、气阀的冲击噪声等，这些噪声带有

随机性，呈宽频带特性。

2.3 电磁噪声

压缩机的电磁噪声是由电动机产生的。电机噪声与空气动力性噪声和机械性噪声相比是较弱的。压缩机噪声源中进、排气空气动力性噪声最强，其次为机械性噪声和电磁噪声。通过深入研究，可以进一步认为压缩机噪声主要来自壳体振动（系由弹簧、制冷介质压力脉动和吸、排气管以及润滑油激励产生）并向周围空气介质传播而形成噪声。围绕降低压缩机辐射噪声，众多文献（略）提出了一系列的降噪减振措施

和方案：

①增加壳体结构整体刚性以提高共振频率且降低振动幅值；

②避免壳体曲率的突变，对于曲面而言，固有频率与曲率半径成反比，因此壳体形状应采用最小的曲

率半径；

③将悬挂弹簧支承移至具有较高刚性的位置；

④壳体应采用尽可能少的平面；弯曲应力与膜应力的耦合（只出现在曲面上）会使壳体本身具有较大的刚性，因此压缩机壳体应尽可能少地采用平面结构；

⑤避免排气管路和冷凝器的激励，优化排气气流脉动，采用在排气管路中引入附加容积的方法来消除

压力脉动谱中的高阶谐波量；

⑥采用非对称的壳体形状；具有对称结构意味着具有三维主轴，沿主轴应力最大且阻力最小。因此具

有不对称压缩机壳体结构意味着能够大大减小沿某一主轴方向作用力同时出现的几率；

⑦设置进、排气消声器，封闭式压缩机中的消声器一般为抗性消声器，它利用管道截面变化、共振腔引起声阻抗改变来反射或消耗声能，或利用声程差使声波相位相差180度来抵消消声器内的噪声。在压缩机壳体外侧封闭联通一个Helmholtz共鸣器，即：由Helmholtz共鸣器的腔室通过孔颈与压缩机壳体内部空腔相连成，以降低压缩机腔内受激声学模态的幅值。实验结果表明：将共鸣器共振频率调制到实际压缩机空腔的最大受激振动模式上，会大幅降低共振峰值和导致响应频谱的显著改变。但是这样会影响压缩机外

观和在冰箱中的布置，其研究结果尚未应用于产品中。

剩余润滑油量和电机端线圈绕组也会导致同种型号成批压缩机声级之间存在差异（偏离声级平均值）。通过改变壳体外部支承来增加扭转刚度，且减小振动面；噪声研究的复杂性要求研究者具有较强的理论素质、要求企业具有较好的技术基础、并且需要较大的投资和较长的时间。这方面是国内压缩机企业的薄弱

环节之一，目前基本上处于定性的实验研究阶段，伴随着很大的随意性和偶然性。新制冷剂的应用

基于环保要求的新制冷剂的应用也是制冷压缩机行业的一个热点问题，随着用于冰箱产品的R22制冷剂替代工作的结束，新制冷剂压缩机的研究近年来主要集中在空调行业。除了目前已比较成熟的R410A、R407C方面的研究外，近年来最大的热点问题是二氧化碳压缩机的研究。本文仅对这方面的问题作一介绍。目前关于CO2的研究和应用主要集中于三个方面：一方面是最急需替代制冷剂的应用场合，如汽车空调，由于制冷剂排放量大，对环境的危害也大，必须尽早采用对环境无危害的制冷剂；另一方面是考虑到CO2循环的特点，最利于采用这种循环的应用场合，如热泵热水器则是考虑到CO2在超临界条件下放热存在一个相当大的温度滑移有利于将热水加热到一个更高的温度的特点而倍受关注；再一方面是考虑到CO2的热物理性质和迁移性质特点，采用CO2作为制冷剂，如考虑到CO2良好的低温流动性能和换热特性，采用它作为复叠制冷循环低温级制冷剂。

压缩机作为跨临界二氧化碳空调系统效率及可靠性影响最大的部件，应当充分结合二氧化碳超临界循环具体特点重新进行设计。CO2和氨一样，其绝热指数K 值较高，达1.30，这可能会使压缩机排气温度偏高，但由于CO2需要的压缩机的压比小，因此不需要对压缩机本身进行冷却。正因为绝热指数高，压比小，可减小压缩机余隙容积的再膨胀损失，使压缩机容积效率较高。经过实验和理论研究，Jurgen SUB和Horst Kruse发现，往复式压缩机有良好的油膜滑动密封，成为CO2系统的首选。BOCK对其二氧化碳压缩机排

气阀进行了改进，排气改良后的二氧化碳压缩机效率提高了7%。

由于二氧化碳系统压力远远大于传统的压临界循环系统，压缩机的轴封设计要求比原有压缩机高得多，压缩机的轴封泄漏在一段时间内仍将是目前阻碍其实用化的主要原因。

Danfoss、Denso、ZEXEL等已进入二氧化碳压缩机小批量生产阶段。

IEA在1999年3月，联合日本、挪威、瑞典、英国和美国启动“Selected Issue on CO2 as working Fluid in

Compression Systems”的三年计划项目。

1994年起，BMW、DAIMLERBENZ、VOL O、德国大众、Danfoss、Valeo等欧洲著名公司发起了名为“RACE”的联合项目，联合欧洲著名高校、汽车空调制造商等研制CO2汽车空调系统。BENZ 汽车公司现已生产装备CO2汽车空调系统的轿车，德国KONVECTA 生产的以CO2为工质的空调公交客车从1996年运行至今。DANFOSS、奥地利的Obrist、英国均已研制出二氧化碳车用压缩机。日本的DENSO、ZEXEL的二氧化碳压缩机已进入批量生产阶段。

随着各大生产厂商的投入，CO2压缩机的型式也与普通车用压缩机的发展趋势相一致，主要以定排量

摇摆斜盘式、涡旋式和变排量为主。新型工作原理的制冷压缩机

近年来在全新工作原理和结构的制冷压缩机方面未见有更多的进展，主要有线形压缩机、椭圆压缩机、摆动式转子压缩机、螺旋叶片式压缩机等，作者在以往的文章中已有叙述，这里不予重复。

其中线形压缩机仍是国内冰箱压缩机行业关注的热点。在2004年国际压缩机工程会议中有5篇关于线形压缩机的文章。研究者仍以LG 和Sunpower 两家公司为主。最近两年，国内有数家冰箱压缩机企业在尝试线形压缩机的开发，但就企业所具有的技术基础、资金实力和国内科研机构的局限性而言，相信在短

时间内不可能进入产业化阶段。特种制冷压缩机

雪人股份:关注高效节能制冷压缩机 第3篇

本周晨会，安信证券推荐了雪人股份（002639），并看好公司的高效节能制冷压缩机项目。二级市场上，雪人股份此前横盘近两个月之久，在项目投资的消息发出后，当日涨停，本周五高开低走放出巨量。由于公司此前横盘已构筑较坚实基础，在目前价位上放量预示后市仍可看高一线。但市场整体环境低迷的背景下，投资者仍宜以波段操作为主。

雪人股份于6月13日披露将在福州市投资建设高效节能制冷压缩机组产业园项目，项目总投资5.5亿元，建设期1年9个月，将于2014年6月建成投产。据悉，雪人股份这一项目将新增年产高效节能制冷压缩机组6000台套，新增年销售收入10亿元；项目资金来源于企业自筹和银行贷款，分别为：企业自筹12350万元，利用超募资金22650万元，银行贷款2亿元。

安信证券了解到，制冷压缩机项目与高技术制冰机产业链紧密关联，雪人股份自产制冷压缩机，主要有以下几方面的考虑：（1）目前比较知名的下游厂商资金充足，更倾向于采购进口压缩机。但是进口的设备价格高，比如日本的产品比国内烟台冰轮大冷等高出好多倍。（2）国内压缩机与国外相比，质量有差距、运行不太稳定。（3）制冷压缩机目前用在制冰上还是有缺陷。（4）虽然小型的制冰机还用的是活塞机，但总体看来，螺杆机替代活塞机是个趋势。（5）高效节能制冷压缩机组的上游可为机械、电子等元部件企业提供机会，下游可为公司制冰、冷水设备和制冷行业提供所需要的高效节能制冷压缩机组，有利于高效节能制冷压缩机组产业的发展。

由于项目的产能将是一个逐渐释放的过程，投资者把握二级市场的股价变动节奏应注意结合项目的进展。该高效节能制冷压缩机组产品主要运用于工业制冷系统、商业冷冻冷藏、空调热泵等，并为公司的工业制冷系统产品配套，其中自用20％，国内销售44％，出口36％。该项目从2012年10月开始建设，2014年6月建成投产。生产期从2014年7月开始，当年生产负荷为35%；2015年生产负荷为85%；2016年为达产期，生产负荷为100%。安信证券测算显示，该项目达产后年利润总额约为2.2亿元，按所得税率25%计算，年税后利润约为1.65亿元。项目达产后预计约占螺杆式制冷压缩机市场2%份额。

另外，安信证券也了解到，目前雪人股份的募投项目进展顺利。公司的制冰系统生产基地和研发中心两个募投项目正在积极建设之中，预计今年10月前后可以投产使用。项目建成将大幅提升公司产能和研发力。

安信证券预计雪人股份将保持较快的业绩增长速度，预计2012—2014年公司营业收入增速分别为20%，27%，25%，净利润增速分别为16%、30%和24%，EPS分别为0.64元、0.83元、1.03元。

丙烯制冷压缩机的防喘振控制 第4篇

关键词：丙烯制冷压缩机,喘振,变极限,控制

1 引言

辽化烯烃厂裂解装置从120Kt/a扩能到200Kt/a后, 更换了一台丙烯制冷压缩机, 该机是一种单体、垂直分开、三段离心压缩机, 能够提供-40℃、-23℃、+6℃、+15℃四个级别的冷量, 共有15个工艺用户。使用PLC来实现其防喘振控制功能和机组联锁保护, 通过触摸屏来实现监视和操作功能, 直观方便, 事故原因明确。PLC及功能模块、通讯模块、电源模块均宂余设置, 可靠性高。一切生产中的数据均可上传到DCS系统, 实现集中管理。

2 防喘振控制方案

(1) 喘振现象及原因

喘振是离心式压缩机的固有现象, 产生喘振的主要原因是由于负荷降低、排气量小于当前转速下对应最大压缩比的体积流量[1]。喘振时气体周期性倒流和排出, 压力忽高忽低, 产生巨大的震动和噪音。运行极不稳定, 是必须要加以避免的。

(2) 喘振的控制原理

在不同的转速下, 离心式压缩机特性曲线的最高点的轨迹近似一条抛物线。这条抛物线叫做喘振极限线。将其处理成二折线函数。根据喘振产生的原因, 采用放空和打回流的办法防止喘振的发生。将喘振极限线纵坐标下移3%作为放空线。当实际工作点在放空线以下, 放空阀关闭否则打开放空阀。将放空线纵坐标下移5%作为做压缩机的安全响应线[2]。也即防喘振控制线。当实际的工作点进入安全响应线的左侧则防喘振控制系统即打开旁路回流阀, 增加入口流量, 防止喘振的发生。辽化200Kt/a丙烯制冷压缩机有三个段, 每个段均设置防喘振控制系统。防喘振控制器的设定值采用现场实时计算获得, 取入口差压变送器测量量程45%作为喘振线折点, 在其左右分别取两点做直线。如图1所示。在折点两侧各取一点即可获得相应折线的数学表达。

(3) 防喘振控制方案

根据喘振形成的原因, 在一定的压力下只要保证入口流量大于喘振的极限量就可避免喘振的发生, 而一旦失控或控制阀上的工作能源中断只有控制阀保持开着才能确保压缩机有较大的入口流量, 因此防喘振控制阀选择风关阀。控制器用的作用方式为正。

1) 入口流量测量值的修正

采用差压法测量气体流量时, 由于实际工况的温度、压力参数与设计条件的数值不一致, 需要进行一定的修正。

气体体积流量和节流装置压差之间的关系为:

K:节流装置的比例系数

ρ:气体介质的密度

设计条件下表达式:

∆ρn, Ρn为设计条件下的压差和密度

对定质量气体, 如果只考虑温度、压力的影响则有:

将 (1) 、 (2) 代入 (3)

对 (4) 两边平方得:

从 (5) 可以知道只要测得节流装置上游的温度、压力和当时的差压, 按 (5) 换算成设计条件下的压差, 就可获得校正后的真正流量。

2) 给定值的获得

判断经温度压力补偿后的入口差压其值在喘振折线的哪侧, 然后根据折线的数学表达计算出出口压力, 再乘以一定的系数 (8%-10%) 作为防喘振控制器的设定值。

3) 控制策略

采用开环与闭环结合的控制方式, 当实际工作点逼近喘振线时, 控制器直接输出一阶梯式操作信号, 如图2, 快速打开控制阀。其阶梯幅度的大小可根据实际情况现场进行调整。否则控制器根据输入偏差信号按照比例积分的控制规律输出去操纵控制阀。考虑到正常时入口的实际流量总是大于控制器的设置值, 采用积分的控制器很容易输出达上限, 若发生此种情况极易造成喘振时旁路阀打开不及时, 可能造成喘振的发生, 因此对该PI控制器的输出进行了信号上限的限幅。使用PI控制具有算法简单、鲁棒性好、可靠性高的特点。该控制将开环与闭环进行组合, 能有效地降低循环费用, 又可降低喘振的风险。

控制系统采用可编程控制器PLC实现, 具体的实现过程可用方框图表述如图3所示。

3 系统特点及运行状况

PLC、电源、通讯模块和通讯总线均冗余, 主机、从机可无扰动切换, 系统的可靠性高。上位机与PLC之间通过10Mb/S的高速以太网ETHERNET实现数据的采集和传输, 保证了数据传输的高速、可靠。系统具有强大的通讯功能, 支持多种通讯总线协议, 具有开放的网络结构, 与DCS实现了通讯。具有实时和历史数据处理功能, 操作状态及流程图画面、调速画面、机组喘振控制画面、实时趋势画面、历史趋势画面可随时显示调用。系统具有容错能力和强大的自诊断功能, 系统运行速度高, 能快速执行P I D算法, 并实时刷新计算输出。PLC具有功能强大的梯形图编程软件, 可实现防喘振算法和相关联锁逻辑功能系统。

4 结束语

丙烯制冷压缩机在乙烯装置中具有十分重要的地位, 其稳定、安全运行对整个生产过程的安、稳、优运行具有十分重要的影响, 采用开环与闭环结合的控制方式具有很好的特性, 系统投入至今一直运行比较平稳, 证明控制系统的设置是合理的, 满足了工艺生产的要求。

参考文献

[1]王树青.工业过程控制工程[M].北京:化学工业出版社, 2003.

压缩制冷 第5篇

经过本学期《制冷压缩机》的学习，我们清楚地了解到各类压缩机在制冷循环系统的工作过程以及它们各自的优缺点，对于制冷压缩这方面有了较为深刻地理解。在对课本知识的学习中，我们了解到涡旋式制冷压缩机的容积效率均在0.95以上，完胜于其它容积式制冷压缩机，加上其体积小、重量轻、效率高、振动低并且可靠性高的优点，深受到日立公司、三菱电气、大金、松下、美国的考普兰和特灵等大企业的青睐，成为汽车空调等小型制冷系统发展的一大趋势。

对于涡旋式压缩机来说，本身也存在着容量不够大、加工精度高、需要精确的装配技术等缺点，因此其今后的发展方向必然是从克服其自身缺点方向进行考虑，面向大容量、节能和环境保护方向发展。

在这三方面，日立、松下和三菱重工都推出了自己的改进方案并发展出了实物的涡旋压缩机。日立的新型式的涡旋式压缩机使用一台极高效的磁同步(MS)电动机以取代常规的感应电动机,从而在额定输出时减少了40%的电动机能耗。松下生产“escroll”系列的高效、环境友好的制冷量为318至910的小型涡旋式压缩机。三菱重工则展出了20hp(15kW), 3D涡旋式压缩机,工作噪声降低了55% ,重量减少了52%。涡旋技术持续发展改善压缩机性能及效益的例子日趋繁荣，从这些技术发展中，我们可以总结出涡旋式压缩机发展及改进的技术可以从以下几个方面考虑：(1)对于加工精度要求高而使加工技术困难增大了加工成本方面来看，寻找加工复杂但具有良好性能型线的简单方法、提高对涡旋式压所机的加工工艺, 保证压缩机性能和品质以增强涡旋式压缩机的市场竞争力实现大批量生产是解决之道。

(2)环境保护方面告已经是全球性关注的焦点，而制冷压缩机主要污染源在制冷剂这一块，因此研究新的环保型制冷剂也是其未来发展的一大趋势。

(3)目前涡旋式压缩机的主要发挥领域仍旧是小型制冷系统，它的高效率优点并不能在大制冷机组中体现，若能研究出大容量涡旋式压缩机，对于节约能效方面必定有的发展前景。因此增大涡旋压缩机的功率范围,拓宽其应用领域,特别是研究其变频特性对其发展存在着必要性。

(4)涡旋式压缩机的泄露主要有轴向泄露和周向泄露，通过学习我们知道轴向泄露是其主要泄露因素。提高涡旋式压缩机性能当然是要减少容积损失来提高容积效率，而改进压缩机的平衡机构,特别是轴向气体力的平衡就是我们的目的。气体的泄漏减少,机械摩擦损失减少,涡旋压缩机的工作效率和可靠性提高。

(5)加强对实际运行的实验研究, 建立起关于涡旋压缩机理论和实验相应发展的统一体系, 保证涡旋式压缩机在借鉴其他类型压缩机的基础上发展方向的准确性。

(6)建立系统的包括压缩机油冷却、供油、电机等外部系统在内的模块化数学模型, 使之具有通用性;并在原有基础上强化对压缩机内部热力学特性、动力学特性的研究, 更完善地分析压缩机各种运行工况下的工作过程。

(5)积极推行现下主流涡旋机组CO2涡旋式压缩机、喷气增焓涡旋压缩机、数码涡旋压缩机、变频节能技术的研究及改进衍变，寻求更节更高效的压缩机工作方式。

压缩制冷 第6篇

随着城市居民对住宅舒适性要求的提高, 空调耗电量急剧增加, 加剧了中国电力紧张的局面。利用溴化锂吸收式制冷可以有效地缓解中国夏季用电紧张的局面。

笔者通过对太原地区中央空调使用情况的调查统计, 得到各类制冷机组的运行价格 (见表1) 。

可见, 热水型溴化锂制冷机的运行费用相对较低, 因此, 其最有可能用于区域供冷。另外, 热源采用电厂一次网的热水也是很符合实际情况的, 特别是夏天利用电厂一次网的热水作为加热热源, 无疑是节能的。

目前, 单效溴化锂制冷机很难达到较高的热力系数, 一般为0.6～0.7, 三效循环系统由于直接或间接地三次利用驱动热能, 使其结构明显复杂化, 机体加大, 初投资也随之升高, 再加之由于三效吸收式制冷循环的高压发生器中溶液温度过高, 易引起机组腐蚀, 所以, 目前三效循环系统还处于试验研究阶段。由此可见, 双效循环系统普遍用于区域供冷是很有可能的。

基于以上分析, 在区域供冷中采用热水型双效溴化锂吸收式制冷机是符合实际情况的, 更利于广泛的普及。我们所面临的问题是应尽量提高热水型双效溴化锂吸收式制冷的热力系数。笔者提出在双效溴化锂吸收式制冷循环中加增压装置的设想。在同等条件下以双效并联式系统为例, 通过模拟计算, 比较加增压装置与不加增压装置2种不同循环系统热力系数 (COP值) 的差距。

1 2种制冷系统

1.1 基本的并联双效循环方式

图1给出基本的并联双效循环。其运行过程是吸收器内稀溶液经过高、低温热交换器后分别进入高、低压发生器, 在高压发生器中被热源加热后, 产生冷剂蒸汽, 冷剂蒸汽作为低压发生器的热源, 加热低压发生器内的稀溶液, 产生冷凝压力下的冷剂蒸汽。高、低压发生器的稀溶液由于冷剂蒸汽的产生而浓缩为浓溶液, 分别进入高、低温热交换器, 跟吸收器出来的稀溶液换热后回到吸收器中。高压发生器产生的冷剂蒸汽, 在加热低压发生器中的稀溶液后凝结成冷剂水, 经节流后闪发的蒸汽与低压发生器产生的蒸汽一同进入冷凝器内凝结成水。冷凝器中的冷剂水经节流后进入蒸发器, 在低压下进行蒸发, 带走冷冻水热量, 从而达到了制冷的目的。回到吸收器的浓溶液在吸收蒸发器中产生的低压蒸汽后成为稀溶液, 再次经溶液泵的提升分别进入高、低温热交换器重复上述循环。

Ⅰ—高压发生器;Ⅱ—低压发生器;Ⅲ—冷凝器;Ⅳ—蒸发器;Ⅴ—吸收器;Ⅵ—低温热交换器;Ⅶ—高温热交换器

这种基本的循环采用传统的热力系数表达方式为,

COP=Qe/Qh,

式中, Qe为制冷量, Qh为高压发生器消耗的热量, 即发生器从驱动热源获得的热量。

1.2 蒸气增压式双效并联循环系统的性能分析

图2表示的方式是基本的双效并联循环系统中蒸发器和吸收器之间加入增压装置, 称之为蒸汽增压式双效并联循环系统, 增压装置提升蒸发器中产生的低压蒸汽的压力。

Ⅰ—高压发生器;Ⅱ—低压发生器;Ⅲ—冷凝器;Ⅳ—蒸发器;Ⅴ—吸收器;Ⅵ—低温热交换器;Ⅶ—高温热交换器;Ⅷ—增压装置

因此, 在吸收器温度不变的情况下, 通过增压装置提高蒸发器产生蒸汽的压力, 使得吸收器压力升高, 保持吸收器与蒸发器有一定的压差, 这样吸收终了的溶液浓度降低, 从而扩大了溶液的放气范围, 提高了COP值。当然COP值提高的同时, 增压装置的能耗问题及浓溶液结晶问题也是必须要考虑的。

加增压装置后, 上文中已经提到, 增压装置的功耗也是不容忽视的, 故系统的热力系数也就不能再采用传统的表达方式, 必须考虑增压装置功耗对系统效率的影响, 参照文献[1]及[2], 系统热力系数的理论值表示为,

COP= (COPt×COPm) / (COPt+COPm) ,

COP=Qe/Qh,

COP=Qe/Wmin,

Wmin=k/ (k+1) P13[ (P25/P13) (k-1) /k-1]×10,

式中, Qe为制冷量, Qh为高压发生器消耗的热量, Wmin为增压装置理论轴功率, kJ/m3, k为制冷剂的绝热指数 (比热比) , P13为蒸气压缩前的压力, P25为蒸气压缩后的压力。

2 模拟程序

笔者采用Simulink进行动静态系统建模、仿真和综合分析。

2.1 几个基本假设

在计算比较之前, 需做如下的假设。

a) 发生器、交换器、冷凝器、蒸发器及吸收器的传热面积与传热系数为固定不变, 且换热器内流体视为逆流换热;

b) 系统中每一部件 (发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器) 均满足热力平衡;

c) 整个系统中只有高温发生器压力、冷凝压力、蒸发压力及吸收压力四种压力状态, 且冷凝压力与低温发生器压力相同;

d) 高压发生器产生的冷剂蒸汽在低压发生器的蒸汽管中冷凝成高压发生器压力下的饱和冷剂水。冷凝器出口制冷剂水处于饱和状态。蒸发器出口冷剂蒸汽处于饱和状态;

e) 忽略系统中的环境热损失及溶液泵耗功;

f) 同一系统中制冷剂与溶液在各点的状态参数和流量在各个时间都是固定不变的;

g) 蒸汽加压过程近似看为一定熵过程。

2.2 系统模型及模拟结果

图3是基于图2建立起来的系统模型界面。图3中显示的数据是设计高压发生器压力为40 kPa, 冷冻水供回水温度7 ℃/12 ℃, 压缩比为2, 冷却水入口温度为32 ℃, 热源温度依次为120 ℃, 125 ℃, 130 ℃, 135 ℃, 140 ℃, 145 ℃, 150 ℃时系统COP值、制冷量、压缩装置耗功以及通过压缩装置的冷剂蒸汽量。

图4为当压缩比为1时, 此时对应模型为常规双效并联流程。压缩装置不耗功, 加压装置不起作用, 可以看到系统COP值明显下降, 甚至余热源温度120～130℃时COP值几乎为0。

3 结语

由于增压装置的增加, 系统初投资会有所增加, 而且要想得到较高的效率高发的压力必须足够大, 但从长远看来, 它是节能的, 充分利用了当前集中供热一次管网的热水, 提高一次管网利用率, 同时区域供冷的普及成为可能, 对于国家、人民生活都有积极的意义。

参考文献

[1]杨昭, 焦永刚, 朱强, 等.三效压缩吸收式制冷循环的仿真分析[J].暖通空调, 2005, 35 (8) :122-128.

压缩制冷 第7篇

目前教学使用的蒸汽压缩式制冷循环实验台大多数仍停留在机械式实验仪器阶段[1]。各时刻温度、压力等测量值仍需实验人员对仪器仪表数据进行手工记录，该实验条件严重影响实验数据准确性和实验可重复性，不利于在教学过程中对实验结果进行理论对比分析。

针对目前存在的问题，在此研制了以自动数据采集和实时数据处理为目的的实验台。以蒸汽压缩式制冷循环性能分析功能为需求，建立计算机自动测量控制系统，实现包含工况设定、数据采集显示、曲线模拟以及历史记录查询等功能，大幅降低由人为数据记录而引起的实验数据紊乱，提高实验的真实性[2,3]。此外，为提高实验室的开放性和利用效率，采用Web技术，实验人员通过PC机浏览器访问实验台服务器数据库，进行远程实验。

1 系统的整体设计

系统整体工作流程如图1所示。实验台采用热平衡法测量其制冷性能[4]。待测温度、压力、流量等模拟量，分别由STM32采集板经信号调理、高精度A/D采集、温控仪表采集，利用RS 485总线将数据传输至上位机监控软件显示、绘制成曲线，并将数据存至数据库，供历史查询以及B/S网络教学访问使用。此外，上位机可通过RS 485对温控仪表进行实验工况设定。仪表根据冷凝、蒸发水箱温度，通过调整可控硅控制其中加热管输出功率[5]，使水箱温度与设定温度相等，达到热平衡目的。

2 系统硬件模块设计

系统温度、压力与流量采集功能结构如图2所示。其主要由STM32最小系统板、传感器模块电路、信号调理电路、485功能模块电路、A/D采样电路、电源以及复位等电路构成。

为提高实验数据的准确性与精度，系统温度传感器选用4线制Pt100，用于实验台水箱与冷媒温度测量；压力传感器选用横河FP201E，用于膨胀阀前后压力测量；涡轮流量计选用西格玛LWGY-25，用于冷凝水流量测量。

具体传感器具体参数如表1所示。

2.1 温度采集电路设计

系统温度采集选用高精度、高线性度的四线制Pt100传感器，其工作所需的恒流电源由功率放大器OP07和电源差动放大器INA132产生，产生恒定电流Iout=2.5 Vref R19，电路如图3所示。

四线制Pt100采用差分电压采集，通过AD623将其差分电压信号转换成相对地的模拟电压信号，并从AIN1+输出如图4所示，再由24位高精度AD芯片CS5550将其转换为数字信号供STM32解析处理。

2.2 压力与流量采集电路设计

冷媒的冷凝、蒸发压力与冷凝器水循环流量采集均选用4～20 mA标准信号输出变送器[6]，由精度为1%的100Ω电阻转换为0.4～2 V的电压信号，经过LM324四路运放完成电压跟随隔离，通过CS5550采集实现。

2.3 通信电路设计

采集板与上位机采用RS 485通信技术进行数据交互，电路如图5所示。

为使数字信号与通信信号不相互干扰，电路通过6N137和PC817光耦将STM32与MAX485信号进行光电隔离[7]；正反对接的TVS管保证485AB线上的通信电平在-7～15 V的范围内，对通信电路起保护作用。

采集板处理完成的数据经6N137光耦后将TX脚信号转换成对等信号，再通过MAX 485转生成差分信号输出至上位机数据接收端；同理，来自上位机的信号由MAX 485转换成TTL信号，通过6N137隔离后经RX脚传送至STM32接收端。其中MAX485为半双工传输[8]，收发状态由STM32的CTRL脚控制。

3 系统软件设计

软件系统主要分为上位机监控软件与网络教学模块软件2大部分。软件主要基于Visual Studio 2008平台，采用面向对象语言C#设计实现[9]。

3.1 上位机监控软件设计

根据实际教学的功能需求，结合面向对象编程思想，设计了上位机监控软件功能主界面如图6所示。

该上位机功能主要包括通信检测、数据库存储、调用显示、曲线绘制、历史查询、报表导出、运行参数记录、制冷动态性能分析、实验工况判稳等。再加上智能化数据采集分析，使实验误差降低，保证数据的真实性，提高了实验效率。在软件设计还中加入了多线程与委托等技术[10]，将数据采集传输功能安置于独立线程中，不同线程中的控件交叉调用采用委托处理，提高了软件操作流畅度。其上位机软件功能结构如图7所示。

3.2 网络教学设计

为提高实验设备开放性和利用效率，解决实验设备数量有限与学生数量庞大间的矛盾，在系统设计中添加了网络教学模块，同学可通过Web平台参与远程实验。

网络平台采用Web应用程序，由ASP.NET技术与C#语言进行开发，将本地电脑配置成服务器，网页由IIS发布供网络教学访问[11]，其Web数据界面如图8所示。

其中服务器作为网络教学功能中转站，主要完成本地与远程网络的数据信息交互，功能流程如图9所示。实验人员通过远程浏览器发出服务请求，由服务器获得请求后将其传递至ASP.NET并根据ASP.NET要求对SQL Server 2005数据服务器进行数据操作，操作完毕后将结果反馈回ASP.NET并通过服务器将结果回传到浏览器显示后完成远程实验。

4 实验不确定度分析

4.1 温度采集不确定度计算

热平衡法实验台压缩机性能测试中，温度测量采用的Pt100传感器，阻值与温度关系式采用上海市计量研究所推荐公式[12]:

式中：R0,RT,R100分别为0℃、T℃、100℃时Pt100的阻值，σ=1.507为常数。

根据不确定度原理得：

式中：u(R0),u(R100),u(RT)分别为R0,RT,R100的标准不确定度。实验台选用精度等级B的Pt100，最大误差为±±00..11ΩΩ，按正态分布置信区间9955%，则包含因子kk==11..9966[13]。

实验采用的STM32采集板，经过多次传感器与采集板标定，得其测试精度为0.1%，误差服从均匀分布，置信系数为，温度测量范围为0～60℃，根据不确定度计算方法，得：

4.2 流量采集不确定度计算

根据涡轮流量计产品规格书可知流量误为均匀分布，置信系数为，测量精度为0.5%，得传感器引入的相对不确定度为：

由采集板测量通道，引入的相对不确定度为：

所以该流量计的合成标准不确定度为：

4.3 温控表不确定度计算

蒸发器温控仪表选用YOKOGAWA的UT550，根据产品说明书得知其测量精度为0.1%，误差服从均匀分布，测量通道不确定度为：

将其代入u(T)表达式，即可得到温控仪表的测量不确定度。根据仪表增量式PID关系式及三者参数分别0.07,121.5,30.3可得知，仪表输出相对不确定度近似为：

4.4 制热量与制冷量不确定度

制热量为间接测量量，由热平衡法计算得出，其计算过程为：

根据间接测量不确定度原理有：

同理，根据系统制冷量计算方法Q冷=β⋅Q管，其中Q管蒸发器加热管总功率1 900 W，β为温控表输出，则有：

以冷凝水箱30℃、蒸发器水箱15℃的工况为例。其冷凝器出口水温T1为34.23℃，冷凝器进口水温T2为30.20℃，水流量L为0.106kg/s；蒸发器水箱温度14.94℃，温控仪表输出实际功率为65%，压缩机实际功率为Q压=405.1 W，得出：

式中，ε为系统的热平衡系数，制热量的相对不确定度为7.56%，制冷量相对不确定度为5.61%，满足系统精度要求。

5 结语

研制了以蒸汽压缩式制冷循环性能实验研究为目的的新型实验台，实现了实验过程数据采集与数据分析过程的实时性和自动化。采用ASP.NET技术满足了远程实验的功能要求。不确定度分析可知实验台可满足教学研究的需要，可为同类实验台的研制提供了参考。

摘要：为改进机械式实验仪器,即蒸汽压缩式制冷循环实验台的性能缺陷,设计了基于STM32F103的数据采集板卡,提高数据采集的精度和稳定性;采用基于C#语言的实验软件并结合ASP.NET技术实现实验过程自动化和远程实验教学功能。在此对上述功能的实现过程进行必要的阐述并对实验台的重要性能指标不确定度进行了详细的分析。结果表明实验台能满足现有教学实验要求,并对同类实验装置的研发具有一定的参考价值。

丙烷制冷螺杆压缩机内容积比的设定 第8篇

内压力比RA:压缩终了时基元容积中的气体压力pi (内压力) 与吸入压力ps之比, 即RA=ps (绝压) /pi (绝压) 。

外压力比RY:排气背压pd (外压力) 与吸入压力ps之比, 即RY=pd (绝压) /ps (绝压) 。

内容积比Vi:压缩终了时基元容积中的气体体积与吸气结束时的基元容积中的气体体积之比。绝热压缩过程时, 内容积比Vi与内压力比RA关系为RA=Vik (k为绝热指数) 。

由以上可知:螺杆式制冷压缩机具有内压缩特性, 在吸气压力一定的情况下压缩终了压力取决于压缩机内容积比, 而外压力比取决于运行工况。

二、不同的内容积比设置对功耗的影响

当螺杆式制冷压缩机内的压缩终了压力 (内压力) 不等于排气背压 (外压力) 时, 工作容积中的气体将进行定容压缩或定容膨胀, 在内压力与外压力趋于平衡的过程中会产生额外功耗损失, 下面分三种情况讨论。

1. 过压缩pi>pd

在内压力高于外压力的情况下, 气体在工作容积内由吸气压力压缩到内压缩终了压力 (内压力) , 再由定容膨胀到排气背压 (外压力) , 然后再进行排气过程。此时多耗的功相当图1中的阴影面积。

2. 欠压缩pi

在内压力低于外压力的情况下, 气体在齿间容积内由吸气压力压缩到压缩终了压力 (内压力) , 此坡口, 用丙酮洗去污物, 晾干待粘。将WD-1001型高性能丙烯酸酯结构AB双管胶粘剂取出, 根据待粘面积的大小, 以1∶1挤出所需的用量, 在调胶板上迅速调匀即可待用。

先将支耳断裂面涂胶, 再将加固镶块各面涂胶后, 放于加固部位, 再将加固螺钉涂胶后拧上, 最后将破口处的胶层涂均匀。

常温固化5～10min后, 再用电吹风加温10min即可固化。将粘接部位不平整的地方, 用锉刀进行修锉, 尤其是结合部位, 一定要按要求修锉平整, 确保结合平面密合不漏。粘后情况见图3。

二、修复C442型分电器盖固定支耳断裂

一台4kW中频发电机组的点火系统, C442型磁电机分电器盖 (胶木类材料) 固定支耳断裂 (图4) 。

决定采用粘接工艺修复, 粘接剂选用乐泰406瞬干胶, 该胶属通用型、低黏度胶, 适用于金属、塑料、胶木、橡胶、玻璃、陶瓷等制品的胶接, 固化速度15s初固化, 剪切强度可达10MPa, 24h

摘要：从丙烷制冷螺杆压缩机Vi值 (内容积比) 的角度, 阐述如何通过Vi值的设定来达到机组的经济运行。

压缩制冷 第9篇

1.振动波动过程

据统计从7月26日到8月10日上午, 压缩机两端的4个测点大约共有18次振动值较小的波动 (这些波动的最大振动值有42μm, 而正常稳定运行时是15～23μm) 。但在8月10日下午, 压缩机两端的4个测点振动同时出现较大程度增大, 其中VI6801及VI6804这两个测点的振动值达到100μm, 超过了振动联锁值, 造成机组跳车, 从振动开始上升到跳车整个过程持续了大约8s (图2, 图中每两点时间间隔为1s) , 而透平轴瓦两端的4个测点的振动及转速在跳车前基本上没有任何变化。

2.频谱特征

从8月10日跳车时的瀑布图 (图3) 来看, 压缩机两端的4个测点振动主要是68.2Hz处发生变化, 这个频谱成分在振动跳车前就已存在, 并忽高忽低, 在振动跳车时达到最大并远超其他频率成分 (图4) , 而其他频率成分如1倍频 (154.5Hz) 等保持不变。

3.振动分析

从瀑布图及频谱图来看, 造成压缩机振动波动及跳车的频谱成分主要是68.2Hz, 是1倍频154Hz的0.44倍。根据这个频谱特征, 压缩机发生油膜涡动或油膜振荡及旋转失速的可能性较大, 分析如下。

(1) 油膜涡动或油膜振荡。本机组所采用的是5块瓦的可倾瓦轴承, 不同于整体式或剖分式轴瓦, 抗油膜涡动的能力比较强, 而且油膜涡动都是比较温和的, 不至于引起机组跳车的剧烈振动。油膜振荡是当转子的转速升高到第一界临界转速的2倍以上时, 半速 (油膜) 涡动的频率有可能达到第一临界转速, 此时会发生共振, 造成振幅突然骤增, 这时才发生油膜振荡。由于本机组一直维持在额定转速下运转, 在整个过程转速未而任何变化, 所以机组没有发生油膜振荡的可能。

(2) 旋转失速。旋转失速是当进入叶轮的流量小于额定流量时, 气体进入叶轮的方向角与叶片的安装角不一致, 此时气体冲击叶片的工作面 (凸面) , 在叶片的凹面附近形成气流旋涡, 旋涡的增多使流道的有效流通面积减小, 迫使流道中的气流折向邻近的流道。由旋涡组成的气流堵塞团将沿叶轮旋转的相反方向在各个流道内出现, 这就是旋转失速。而据国外相关专家的研究表明, 旋转失速的工作频率是在转速频率的1/5～1/2, 随着压缩机级数的增加 (本机组为多级压缩) , 旋转失速区传播速度越接近转速的50% (此例是44%) 。从这里知道, 旋转失速是和介质的流量的变化有关, 而油膜涡动或油膜振荡对这些方面变化不敏感。事后通过调查相关工艺参数, 得知是由于返回压缩机第三段的泡点汽 (介质在沸点时冒出的汽体) 流量计存在故障, 不能对进入第三段的介质 (乙烯) 流量做出精确的控制。所以从这里进一步确认机组是因工艺参数的不稳定特别是压缩机的流量波动所引起的旋转失速故障, 而不是机组本身的机械故障。通过对泡点汽流量计量程扩至流量计精确度范围内的最大值, 泡点汽流量不得超过700m3/h, 返回到第三段的乙烯介质罐顶压力不得超过0.7MPa。采取这些处理措施后, 压缩机重新顺利开车, 压缩机振动平稳 (图5) , 运行正常, 68.2Hz处振动值下降 (图6) 。

不同的振动故障, 往往具有相同的频率特征, 这时除了要从每种振动故障的机理进行分析外, 也应综合其他因素进行分析, 特别是工艺参数对设备振动方面的影响及区分不同的振动故障具有重要作用, 这样才能找出真正的振动原因。

摘要：通过机组在线监测系统, 捕捉到机组振动波动的过程, 并对其进行了频谱分析及故障诊断, 指出振动的根源在于工艺参数方面波动, 并在工艺操作上实施相应的对策, 消除了机组振动波动现象, 及时恢复装置的平稳生产。

压缩制冷 第10篇

制冷压缩机外壳在采用磷化技术进行表面防腐处理前,清洁度是一项重要质量指标[1]。超声波清洗被国际公认为是当前效率最高、效果最好的清洗方式,但是清洗过程中夹杂油类物质去离子水水汽,乙醇等化学物质对操作工人的健康危害极大,所以整个超声波清洗生产线须安装在密闭、具有玻璃墙的小空间内[2]。密闭的空间存在着挥发的易燃易爆有机溶剂,如三氯乙烯等,电机操作存在火灾等隐患,鉴于目前的气动技术已很可靠及安全[3],所以这里研制一种由气动元件及PLC组成的压缩机外壳自动清洗系统,以达到无污染、无伤害、安全生产的目的。

1 控制要求及设备配置

1.1 控制要求

需要实现的控制要求:1)实现从进清洗槽到出清洗槽的全自动化操作,流水线作业;2)超声波振板随机自动控制,当料筐进入清洗槽后,超声波自动开启,料筐提出清洗槽时,超声波自动关闭;3)各储液槽均有低液位控制及报警系统,以提醒操作者及时补充槽液;4)可根据不同表面清洁度要求任意调节清洗时间;5)清洗筐的上下窜动也实行自动控制,料筐进入槽内后就开始上下窜动,提出槽后不再窜动但可在空中停滞片刻以控净槽液。

1.2 设备配置

该清洗线由机架、槽体、自控与报警系统、气动系统、超声波设备、过滤系统等组成。根据压缩机外壳所需达到清洁度,本生产线共设置了7个工位,流程依次为上料、超声波粗洗、超声波精洗、热水漂洗、去离子水漂洗、再无水乙醇脱水和自动下料,如图1所示,有六个清洗槽,每个槽内的清洗液不一样。6个起重气缸负责把6篮工件吊起及下放,水平滑板由气缸推动左右移动,负责把吊起的工件篮往右移一个清洗槽位,可实现多步同时清洗,效率得到提高。根据清洗步骤绘制气动运送吊钩工作流程图,如图2所示。

当装入工件的工件篮放到输送带上后,传感器得到信号,输送带自动运行,将工件篮传送至预备工位。吊钩从原位下降到下限位,勾起工件篮,上升到预定高度,工件篮向右平移到洗涤槽上方,然后把工件篮匀速下降至清洗槽,吊钩脱钩,回到初始位,准备运送下一个工件篮。因此吊钩每一次循环运作,就把工件篮送至下一个工位,实现整个系统的流水线作业。

2 气动系统的基本构成

空气压缩机产生压缩空气,经过滤器、干燥器等气源处理元件处理后进入方向控制阀内,再通过电磁阀换向进入调速阀,由调速阀调整气流的大小、速度再进入气缸,使其产生直线运动。气动系统的基本构成如图3所示。

3 控制系统组成

根据控制要求,同时考虑到PLC的性能、系统造价以及工程实践,选定三菱公司生产的FX2-48MR型PLC作为该系统的主体控制设备。PLC的所有输人输出均为开关量,输人信号为来自盘面操作开关以及现场执行机构的开关量反馈信号。输出信号经中间隔离继电器分别送往各执行机构的气动执行器。系统硬件主要包括PLC、报警系统、换向阀、对应各动作的气缸、以及用于进行监控和操作的人机界面,在编程调试和系统配置阶段,还需一台PC机辅助完成相应的工作。整个控制系统硬件模块组成如图4所示。

4 PLC功能设计

4.1 PLC I/O电气接口设置

根据清洗工位,我们设计的7个气缸(6个升降缸,1个水平推动缸),气缸与其控制阀一一对应,故可以将气缸与电磁阀用相同编号。这样一来,PLC的输出端口地址,到所控制的电磁阀,再到特定气缸,以及气缸所负责的动作皆一一对应了起来。PLC的输出地址的定义就可以直接与具体动作相联系,给接下来的程序编制提供便利。

综合系统的硬件组成,并分析各部分的控制特性,设计出整个系统的电气接口图如图5所示。该PLC是继电器输出,各个电磁阀属于直流感性负载,由输出继电器接点直接控制其开闭。SQ1～SQ9 9个行程开关,分别判断各个动作是否到位。有些时候需要人工操作,所以必须设置手动程序/自动程序选择健SB2。开关SB1～SB9分别接PLC X00,X01,X12～X19 9个输入,实现特殊情况下的人工操作,其中SB3接延时继电器控制端,由其间接控制洗涤时间。输出Y00～Y05分别接电磁阀K1～K5。Y06输出延时继电器开始计时信号,Y07控制超声波工作。

4.2 洗涤时间可调的实现

洗涤生产线为满足不同的清洁度要求,需要能够调节工作流程中的洗涤时间。通常修改PLC系统的某些参数往往需要修改内部程序,对于工厂来说,这样很发杂,不利于工人现场操作。故本系统巧用延迟继电器对时间的延迟实现了洗涤时间的控制,无需修改程序,只需简单调节延时时间,即实现控制调节。

时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。我们这里采用通电延时型。实现步骤为:当篮筐下降放置在清洗槽时,SQ3行程开关闭合,S25工序启动,吊钩上升,同时程序SET Y07使Y07置位,清洗开始,吊钩左行到原始位置等待,SQ6行程开关闭合,S27工序启动,程序SET Y06使Y06置位,延时继电器通电得到工作信号,开始计时。延时继电器达到预定时间后,输入X12,程序使用RST Y06、RST Y07等指令使Y06、Y07复位,超声波关闭,清洗结束,同时自身复位。每一个循环,延时继电器工作一次。调节清洗时间只需修改延时继电器工作时间,简单易操作。

5 软件设计

吊钩的动作过程是顺序动作,每一步工艺均是在前一部动作完成的基础上,再进行下一步的操作,所以控制程序采用了步进顺控指令编程方法。此外,系统的启动必须在原位状态下才能启动,故必须使气缸均回到原点状态,吊钩在原位。三菱公司为其P L C专门设计了一种步进梯形指令的编程语言(STL)。该指令是利用内部软元件状态S,在顺序控制程序上面进行工序步进形控制的指令,是用于设计顺序控制程序的专用指令,易于理解,使用方便,很适合本系统的多步程序设计[4]。FX2系列PLC还有一条使STL指令复位的RET指令,表示状态S流程的结束,用于返回主程序(母线)。利用这两条指令,可以编制顺序控制梯形图程序。程序运行原理图如图6所示。

根据顺序控制原理图编程采用三菱PLC附带软件SWOPC-FXGP/WIN-C。该软件是专为FX系列PLC设计的编程软件,其界面和帮助文件均已汉化。用梯形图、指令表来创建PLC的程序后,可以给编程元件和程序块加上注释,程序可以存盘或打印。完成基本程序后,可以通过计算机的串行口和编程电缆,将用户程序下载到PLC。

6 结论

本清洗生产线已在广东广州某工厂运行,从系统的运行状况来看,取得的效果良好:由于采用的是气动元件及PLC技术,控制系统性能稳定、运行安全可靠、易于操作。同时,由于实现了连续自动接轨迹编程时,运用此偏移量可以自动修正工件装卡中的位置偏移了。

参考文献

[1]凌传华,杨波.对压缩机壳体表面处理设备的调试改进[J].洗净技术,2004,2(7):19-23.

[2]宋占文,周东良.超声波清洗技术在制造业中的应用[J].清洗世界,2006,22(8):14-17.

[3]王海,李洪奎,刘晓东.基于PLC的多轴控制研究[J].中国机械工程学报,2008,6(4):470-473.