压缩系统范文

压缩系统范文（精选12篇）

压缩系统 第1篇

关键词：JPEG2000,ADV202,跳像素,跳场

本文所述系统是某航空遥感系统的子系统,系统要求传输一路视频信号,带宽为0.48 Mb/s,视频信号的采集、压缩、下传、回放的延时控制在200 ms以内。通常的视频压缩方法,如MPEG-X、H.26X是利用视频图像的帧间相关性进行压缩,其解码时间长,对实时性要求较高的系统不适合。而JPEG2000是把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理,对每一帧图像单独压缩,图像恢复实时性较好。本系统采用ADV202芯片实现JPEG2000压缩。由于带宽仅有0.48 Mb/s,在25帧/s正常视频情况下压缩率就会非常高。为了提高视频还原质量,压缩前利用FPGA实现跳像素和通过配置ADV202寄存器实现跳场减少数据量,降低压缩率。解压缩通过补场补像素,在显示器上实时播放。

1 ADV202芯片介绍[1,2,3,4]

ADV202是AD公司的一款实现JPEG2000编解码的芯片。图1给出了ADV202结构框图。该芯片主要由像素接口、小波变换引擎、熵编解码器、嵌入式处理器、存储器系统和内部DMA引擎等组成。ADV202内嵌了一个32位的RISC处理器,作为整个系统的控制者。这个RISC处理器具有自己的程序和数据存储器所对应的ROM和RAM。ADV202集成了一个基于ADI专利的空间高效递归滤波小波技术(SURF技术)的小波核。可以支持高达6层分解的9/7和5/3小波变换。由于熵编码的复杂度,ADV202提供了3个专用的硬件熵编码器。ADV202的内部DMA引擎为内部存储器之间、内部存储器和各个功能模块之间提供高速传输数据能力。ADV202的视频接口支持CCIR656、SMPTE125M PAL NTSC、SMPTE293M(525p)、ITU.R-BT1358(625p),或者任何最大输入速率在非可逆模式下为65 MS/s、在可逆模式下为40 MS/s的视频格式。ADV202有编码和解码两种工作模式。在编码模式下,视频数据通过VDATA总线输入ADV202,由小波核对输入的数据进行小波变换,并把所有频率子带的小波系数存入ADV202内部的存储器。每一个子带根据ADV202编码参数的设置进一步分成编码子块,然后由熵编码器对编码子块执行内容建模和算术编码,运算结果存入内部存储器。随后由内部DMA传输到CODE FIFO,通过HDATA总线把压缩数据流从ADV202输出。在解码模式下,工作过程是编码模式的逆过程。视频接口(VDATA总线)支持单通道输入YCr Cb格式的8 bit、10 bit和12 bit数字视频信号,还支持双通道输入Y和Cr Cb分离的16 bit、20 bit和24 bit数字视频信号,但必须是4:2:2格式,这种视频信号可以伴随HVF(行场同步信号),也可以内嵌入EAV/SAV同步字节。主机接口(HDATA总线)提供有16 bit和32 bit初始化数据控制总线及8 bit、16 bit和32 bit数据输出总线,支持多种输出模式,包括正常主机模式、JDATA模式和DMA模式。其中JDATA模式是一种同步模式,8 bit输出数据宽度。

ADV202的延迟时间无法精确估算,通常情况下,ADV202的压缩和解压延迟均可控制在所输入的1.5场的时间内[5]。故本系统压缩和解压延迟为90 ms,加上信道传输延迟,系统总延迟控制在200 ms以内。

2 视频压缩系统实现

系统流程是模拟视频转换为数字视频、像素抽取、视频压缩、数据打包,最后接数传通道。系统框图如图2所示。

2.1 芯片简介

视频AD由SAA7115完成,能够自动检测50 Hz或60 Hz场频以及自动切换PAL制和NTSC制,行同步、场同步、奇偶同步和像素时钟信号均可由管脚引出,支持4:2:2(CCIR656 8位)YCb Cr等多种输出格式。以CCIR656格式输出时速率为25帧/s,每一帧由偶场和奇场组成,一帧的像素分辨率为720×576,表示每个像素平均需要2 B[6,7]。FPGA均采用Xilinx公司的Spartan3系列XC3S400,提供8 064个逻辑单元,16个18 Kbit的块状RAM。单片机采用高性能、低功耗的AVR 8 bit微处理器ATmega128,具有128 KB的系统内可编程Flash,支持在线编程和调试。

2.2 工作流程

当系统开始工作后,由摄像头将捕获到的模拟视频传送给SAA7115。SAA7115经过采样,量化后输出CCIR656格式的数字视频数据,并伴随输出相关的行场和时钟同步信号。通过XPD端口传送给FPGA1,完成像素的抽取,将一帧抽取为360×288,行场奇偶同步信号做相应变化。后通过VDATA端口传输给ADV202进行压缩,通过设定ADV202的寄存器可以实现跳场压缩,设定跳一场压缩,这样压缩前的数据量就减少为原来的1/8。如图3所示。

抽取后1s的平均视频数据量=360×288×2 B×8 bit×12.5帧/s=20.736 Mb/s。压缩率约为(20.736 Mb/s)/(0.48 Mb/s)=43.2。

压缩后数据通过JDATA端口传输给FPGA2,将压缩数据打包和并转串后,接入数传通道。为了便于FPGA2接收数据,ADV202主机总线采取JDATA的同步输出模式。单片机是系统的主控者,完成对ADV202和SAA7115的初始化。对SAA7115的初始化通过I2C总线进行。ADV202的初始化需要片选线、读写信号线、4根地址线和16 bit数据线来加载固件和设置寄存器参数。但是单片机是8 bit数据线,而且数据线和地址线复用,所以使用了两个锁存器74HC573来实现16 bit数据的读写。锁存器的读使能信号和ADV202的片选信号由单片机的高位地址线输入到FPGA1内部译码组合后输出。FPGA1主要完成像素抽取、视频数据结构调整和输出ADV202的控制信号,内部模块如图4所示。利用FPGA内部的块RAM,生成2个FIFO,乒乓处理数据,从而达到实时处理数据。

2.3 视频数据结构调整

CCIR656格式视频信号每行的数据结构如图5所示[6,7],每行数据包括水平控制信号和亮度色差信号(Y,Cb,Cr)。Cb YCr是指同址的亮度色差信号取样,后面Y对应于下一个亮度取样,比例是4:2:2。由于ADV202只接收4:2:2的YCb Cr格式视频信号,故采取图5所示的跳像素方法,HS也做相应变化。

由FPGA1完成跳像素和相应同步信号变化,使用Modelsim仿真所得波形如图6所示。为能看到同步信号的相关关系,缩减了帧的行数。

3 视频解压缩系统实现

解压缩系统是压缩系统的逆过程。信道为FPGA1提供同步时钟,在这个时钟下,FPGA1读取信道发送的数据,并进行数据串转并,如图7所示。在FPGA1内部同时完成补场,采取重复前一场的方法补齐每秒50场,以此实现ADV202图像解压的实时性。视频压缩数据通过JDATA端口发送给ADV202。解压缩后的数据通过VDATA总线发送给FPGA2完成补像素,把图像调整为标准的CCIR656数字视频格式;然后通过MP端口传送给视频编码器SAA7121,转换成模拟视频,并在显示器上显示。软件方面,对于SAA7121的配置仍采用I2C总线来完成,ADV202的初始化与压缩系统相同,只是加载的固件不同。

本文提出了一种基于ADV202的JPEG2000图像压缩及解压缩系统的设计方案,该系统具有很大的灵活性和扩展性。此视频压缩及解压缩系统应用到无线图像传输信道中,降低了传输延迟,适应窄信道的高要求。

参考文献

[1]余建宇,候颜平,李勇.JPEG2000编解码芯片ADV202的原理及应用.国外电子元器件,2005(7).

[2]张士强.基于ADV202的JPEG2000实时图像解压缩系统.工程实践及应用技术,2007,33.

[3]张佳延,白旭,周廷显.一种基于ADV202的视频压缩系统设计.电视技术,2007(6).

[4]朱梦宇,杨裕亮.基于JPEG2000的实时红外图像压缩系统设计.激光与红外,2005(4).

[5]Analog Devices.视频压缩产品ADV202/ADV212FAQ.2007.

[6]刘峰.视频图像编码技术及国际标准.北京:北京邮电大学出版社,2005.

Unix 备份与压缩Unix系统 第2篇

用户经常需要备份计算机系统中的数据，为了节省存储空间，常常将备份文件进行压缩。下面分别介绍备份与压缩的命令

用户经常需要备份计算机系统中的数据，为了节省存储空间，常常将备份文件进行压缩。下面分别介绍备份与压缩的命令。

tar命令

tar可以为文件和目录创建档案。利用tar，用户可以为某一特定文件创建档案(备份文件)，也可以在档案中改变文件，或者向档案中加入新的文件。tar最初被用来在磁带上创建档案，现在，用户可以在任何设备上创建档案，如软盘。利用tar命令，可以把一大堆的文件和目录全部打包成一个文件，这对于备份文件或将几个文件组合成为一个文件以便于网络传输是非常有用的。Linux上的tar是GNU版本的。

语法：tar [主选项+辅选项] 文件或者目录

使用该命令时，主选项是必须要有的，它告诉tar要做什么事情，辅选项是辅助使用的，可以选用。

主选项：

c 创建新的档案文件。如果用户想备份一个目录或是一些文件，就要选择这个选项。

r 把要存档的文件追加到档案文件的未尾。例如用户已经作好备份文件，又发现还有一个目录或是一些文件忘记备份了，这时可以使用该选项，将忘记的目录或文件追加到备份文件中。

t 列出档案文件的内容，查看已经备份了哪些文件。

u 更新文件。就是说，用新增的文件取代原备份文件，如果在备份文件中找不到要更新的文件，则把它追加到备份文件的最后。

x 从档案文件中释放文件。

辅助选项：

b 该选项是为磁带机设定的。其后跟一数字，用来说明区块的大小，系统预设值为20(20*512 bytes)。

f 使用档案文件或设备，这个选项通常是必选的。

k 保存已经存在的文件。例如我们把某个文件还原，在还原的过程中，遇到相同的文件，不会进行覆盖。

m 在还原文件时，把所有文件的修改时间设定为现在。

M 创建多卷的档案文件，以便在几个磁盘中存放。

v 详细报告tar处理的文件信息。如无此选项，tar不报告文件信息。

w 每一步都要求确认。

z 用gzip来压缩/解压缩文件，加上该选项后可以将档案文件进行压缩，但还原时也一定要使用该选项进行解压缩。

例1：把/home目录下包括它的子目录全部做备份文件，备份文件名为usr.tar。

$ tar cvf usr.tar /home

例2：把/home目录下包括它的子目录全部做备份文件，并进行压缩，备份文件名为usr.tar.gz 。

$ tar czvf usr.tar.gz /home

例3：把usr.tar.gz这个备份文件还原并解压缩。

$ tar xzvf usr.tar.gz

例4：查看usr.tar备份文件的内容，并以分屏方式显示在显示器上。

$ tar tvf usr.tar | more

要将文件备份到一个特定的设备，只需把设备名作为备份文件名。

例5：用户在/dev/fd0设备的软盘中创建一个备份文件，并将/home 目录中所有的文件都拷贝到备份文件中。

$ tar cf /dev/fd0 /home

要恢复设备磁盘中的文件，可使用xf选项：

$ tar xf /dev/fd0

如果用户备份的文件大小超过设备可用的存贮空间，如软盘，您可以创建一个多卷的tar备份文件。M选项指示tar命令提示您使用一个新的存贮设备，当使用M选项向一个软驱进行存档时，tar命令在一张软盘已满的时候会提醒您再放入一张新的软盘。这样您就可以把tar档案存入几张磁盘中。

$ tar cMf /dev/fd0 /home

要恢复几张盘中的档案，只要将第一张放入软驱，然后输入有x和M选项的tar命令。在必要时您会被提醒放入另外一张软盘。

$ tar xMf /dev/fd0

gzip命令

减少文件大小有两个明显的好处，一是可以减少存储空间，二是通过网络传输文件时，可以减少传输的时间，

gzip是在Linux系统中经常使用的一个对文件进行压缩和解压缩的命令，既方便又好用。

语法：gzip [选项] 压缩(解压缩)的文件名

各选项的含义：

-c 将输出写到标准输出上，并保留原有文件。

-d 将压缩文件解压。

-l 对每个压缩文件，显示下列字段：

压缩文件的大小

未压缩文件的大小

压缩比

未压缩文件的名字

-r 递归式地查找指定目录并压缩其中的所有文件或者是解压缩。

-t测试，检查压缩文件是否完整。

-v 对每一个压缩和解压的文件，显示文件名和压缩比。

-num 用指定的数字num调整压缩的速度，-1或--fast表示最快压缩方法(低压缩比)，-9或--best表示最慢压缩方法(高压缩比)。系统缺省值为6。

假设一个目录/home下有文件mm.txt、sort.txt、xx.com。

例1：把/home目录下的每个文件压缩成.gz文件。

$ cd /home

$ gzip *

$ ls

m.txt.gz sort.txt.gz xx.com.gz

例2：把例1中每个压缩的文件解压，并列出详细的信息。

$ gzip -dv *

mm.txt.gz 43.1%-----replaced with mm.txt

sort.txt.gz 43.1%-----replaced with sort.txt

xx.com.gz 43.1%-----replaced with xx.com

$ ls

mm.txt sort.txt xx.com

例3：详细显示例1中每个压缩的文件的信息，并不解压。

$ gzip -l *

compressed uncompr. ratio uncompressed_name

277 445 43.1% mm.txt

278 445 43.1% sort.txt

277 445 43.1% xx.com

$ ls

mm.txt.gz sort.txt.gz xx.com.gz

例4：压缩一个tar备份文件，如usr.tar，此时压缩文件的扩展名为.tar.gz

$ gzip usr.tar

$ ls

usr.tar.gz

unzip命令

用MSWindows下的压缩软件winzip压缩的文件如何在Linux系统下展开呢?可以用unzip命令，该命令用于解扩展名为.zip的压缩文件。

语法：unzip [选项] 压缩文件名.zip

各选项的含义分别为：

-x 文件列表 解压缩文件，但不包括指定的file文件。

-v 查看压缩文件目录，但不解压。

-t 测试文件有无损坏，但不解压。

-d 目录 把压缩文件解到指定目录下。

-z 只显示压缩文件的注解。

-n 不覆盖已经存在的文件。

-o 覆盖已存在的文件且不要求用户确认。

-j 不重建文档的目录结构，把所有文件解压到同一目录下。

例1：将压缩文件text.zip在当前目录下解压缩。

$ unzip text.zip

例2：将压缩文件text.zip在指定目录/tmp下解压缩，如果已有相同的文件存在，要求unzip命令不覆盖原先的文件。

$ unzip -n text.zip -d /tmp

例3：查看压缩文件目录，但不解压。

$ unzip -v text.zip

zgrep命令

这个命令的功能是在压缩文件中寻找匹配的正则表达式，用法和grep命令一样，只不过操作的对象是压缩文件。如果用户想看看在某个压缩文件中有没有某一句话，便可用zgrep命令。

关于压缩机控制系统应用的探讨 第3篇

[摘要]根据操作人员的操作经验和对现场操作步骤的归纳分析，并且结合设备实际情况和前期不同方案运行时所出现的问题，利用pLc+上位机对双螺杆压缩机控制系统进行改造升级。

[关键词]双螺杆压缩机；可编程控制器；开关量控制

[中图分类号]TB652 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0200-01

1 引言

螺杆制冷压缩机是一种容积型的、可以进行排气量调节的喷油回转机械，它利用置于机体内两个具有螺旋状齿槽的螺杆相互啮合旋转，造成齿间容积变化，从而完成氟利昂气体的吸入、压缩和排出三个过程。制冷机利用制冷剂（R22）在系统中的状态变化，即高压下放热冷凝，低压下吸热蒸发的特点，在蒸发器中吸热蒸发的过程中，带走冷冻盐水（25%乙二醇水溶液）的热量，从而使冷冻盐水温度降低，来供应合格的低温水，外送供工艺使用。

2 压缩机控制系统现状

早期的双螺杆压缩机上所安装的仪表全部在现场仪表箱内，无远传仪表，基本靠人工现场操作。通过现场的压力开关、差压开关和温度开关与电气控制柜相配合，来控制压缩机的启动、停车操作。而温度、压力、差压开关和电气的接触器、时间继电器相互配合来实现压缩机的自动保护联锁功能，保障压缩机平稳安全运行，开关动作联锁继电器动作，切断电机电源。压缩机负荷调节是用手动能量控制阀（四通阀）现场调节，并通过观察螺杆位置来判断压缩机负荷的大小，从而实现增减载操作，以满足工艺需求。此种控制状况缺陷是显而易见的。首先，操作人员无法详细了解压缩机的具体运行情况。其次，此类仪表稳定性较差，精度也较低，逐渐会成为设备安全运行的隐患。

3 控制系统设计

3.1 自控设计思路

确定的控制方案：现场采用远传仪表，用压力变送器、热电阻替换原来的压力、差压开关、温度开关和现场温度计，实现数据远传，提高测量精度；控制部分采用PLC+上位机，利用PLC强大的逻辑控制和上位机的记录分析功能，画面友好直观，实现数据集中显示操作，完善机组安全联锁保护功能，提高操作控制性能。既保障机组安全运行，又能够使操作人员详细了解机组的运行状况，改变以前摸不着、看不见的操作方式。同时，为了现场操作方便，增加现场操作盘并完善其操作功能，增加现场按钮和指示灯，实现现场手动/自动切换、现场手动增减载操作、现场屏蔽急停等多项功能。

3.2 自动/手动增减载的实现

压缩机滑阀的移动可以调节压缩机的吸气量从而调节排气量。滑阀的移动是靠专门设置的油缸、油活塞来推动的。原压缩机调整负载是靠四通阀实现，调整负载时须在现场扳动四通阀把柄进行增减载操作，现用4台电磁阀（电开式）替换原四通阀，连接方式及原理。

3.3 机组安全保护系统

机组安全为设计时首要考虑因素，为保证压缩机安全平稳运行，结合压缩机实际运行工艺要求，机组应设置以下安全保护系统和机组报警系统。

3.3.1 安全联锁保护系统

联锁设置的是否恰当，直接关系到设备能否长期安稳运行，既不能漏掉重要的联锁，也不能设置过多联锁，否则都会影响生产正常运行。排气压力高联锁。检测压缩机排气压力，当排气压力高于设定值时压缩机自动联锁停车。吸气压力低联锁。当压缩机吸气压力低于设定值时，联锁停车，以保护机组不受损坏。精滤器前喷油压差高联锁。当压差高于设定值时，表明精滤器阻力过大，油路不通畅，自动联锁停车，应清洗精滤器，保证油路清洁，以保护机组不受损坏。油水分离器最低允许开车温度必须高于设定值才允许开车，以保障机组能正常运行。冷冻盐水和循环水断水联锁，保护蒸发器和机组不受损坏。还有排气温度过高联锁；冷冻盐水出水温度过低联锁。

3.3.2 机组报警系统

机组报警系统设置了包含排气压力高、吸气压力低、油压差低、能级上下限保护等16项报警信息，必要时增加油泵电机和动力电机电流过流报警，对设备运行的主要参数能够做到及时的预报，提醒人员对存在问题及时处理，以防止设备故障停机和事故发生。

4 PLC及上位机设计

该控制系统对PLC，上位机和组态软件无特别要求，—般的PLC，上位机和组态软件基本都能胜任，但组态软件还是推荐性能稳定、功能较为丰富的软件。在PLC和上位机编程时应注意以下几点：其一，模拟量数据类型设置恰当。因涉及到差值计算，且该差值为联锁变量，防止差值瞬间出现负数而变成正数，则不会出现联锁停车。涉及到联锁编程时应把安全放在首位，考虑周全，以实现全部功能为原则，其次再追求程序的精炼，切勿本末倒置。

5 结束语

压缩机经过试运行基本正常，但在自动控制时出现自控不稳，能级波动较大，容易超调，最后对控制方案一修改为：能级控制阀开启1s，关闭120 s；控制方案二修改为：能级控制阀开启0.5s，关闭130 s，自动控制平稳，基本满足生产要求。

参考文献

[1]董天禄，离心式/螺杆式制冷机组及应用，北京：机械工业出版社，2005

[2]王骥程，祝和云，化工过程控制工程，北京：化学工业出版社，1991

压缩空气系统节能控制研究 第4篇

在工业生产中, 压缩空气是一类重要的动力来源, 在科学试验中, 压缩空气也是重要的模拟条件, 如广泛使用的风动机械, 飞机设计所需的风洞试验等。压缩空气系统原理和系统组成本身并不算复杂, 但在实际运用中存在着压力不稳定和能耗过高等问题, 控制水平也普遍不高。在满足实际生产、科研运用的条件下, 研究空气压缩系统的节能问题是这一领域内较为前沿的课题。国内外的学者在这一问题上已经进行了诸多探索, 实践和研究的结果表明, 对空气压缩系统的控制方式很大程度上决定了该系统的运行效率。智能控制技术也逐渐在空气压缩系统的节能方面得到深入的研究和应用。本文中将针对这一问题, 以空气压缩系统的节能为目标, 探索用智能控制方式来实现系统的节能。

2 压缩空气系统特性

从系统组成上看, 压缩空气系统一般由压缩空气的产生系统、消耗系统、冷却系统和干燥系统所组成。在上述4个基本的子系统中, 压缩空气消耗子系统是消耗能量的主要环节。在该子系统中, 涉及到控制元件比较多, 这些元件的工作效果对系统的总能耗具有重要影响。

其次, 压缩空气系统也具有自身一些独特的特性需要在研究之前引起注意。尽管压缩空气系统的气动装置结构简单, 可靠性和寿命也较高, 但气动元件的动作速度和负载变化关系紧密, 受其直接影响。此外, 气缸在低速运动时因为摩擦力的影响, 其稳定性会有所降低。

压缩空气系统的控制有别于普通控制系统方案, 主要体现在以下两个方面。一是压缩空气的产生具有一定的滞后性, 受进气阀的直接控制。在压缩机启动的前提下, 只有打开进气阀才会产生压缩空气, 而在交流异步电动机在运转时, 要停止压缩空气制造也只能等进气阀关闭后才行。因此压缩空气系统的控制对象存在着明显的滞后性, 这可能是压缩空气系统控制中最需要重视的问题。

3 压缩空气系统模糊控制方案设计

1) 总体设计

在压缩空气控制系统中, 主要考虑的参数为系统气体压力、温度、流量这三类主要的控制信号, 而主要的控制对象是气体压力。该系统中, 在确定系统状态时比较关心的量是压缩系统中的压力变化和相应的变化速率, 而在确定系统动作时主要是压缩机的启停状态。以U1表示压力上限、U2表示压力下限、EU表示压力的误差、EUC表示压力误差的变化率。

2) 输入量和输出量的模糊化

依据模糊控制要求, 需将控制系统输入量和输出量都进行模糊化处理, 使之成为可以进行模糊运算的量。按照模糊控制中的习惯, 取压缩空气系统压力差的基本论域为[-6, +6], 另取流量偏差的变化率论域为[-3, +3]。与之对应的模糊语言变量为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}, 对应于模糊语言变量的等级代码也按照模糊控制习惯取做{PB, PM, PS, O, NS, NM, NB}。控制输出量以U表示, 只有两种状态:“0”和“1”, 对应于压缩机的“关”和“开”。

3) 隶属度函数

从理论上看, 隶属度函数可以有多种选择, 如吊钟形、梯形等, 在实际运用中, 一般选择最为简洁的三角形隶属度函数来计算, 基本上也能够满足运算精度的需要。对于上述压力差和压力误差变化率, 采用三角形隶属度函数, 如图1、图2所示。

4) 模糊控制规则

由前文分析可见, 该模糊控制系统所采用的是双输入-单输出的控制模式, 即通过EU和EUC的输入来确定输出。而压缩空气控制系统中的输出, 对应于两种状态, 即压缩机的开关状态, 按通常习惯以“0”和“1”来表示压缩机的“关”和“开”。从推理形式上, 按照通常的IF A AND B THEN C的推理形式。而这些控制规则又是基于对实际控制经验的总结, 举例来说, 当压力误差为负大, 且压力误差变化为负大时, 就应当启动压缩机, 即可以写成如下的控制规则:IF EU=NB AND EUC=NBTHEN U=1。通过总结上述控制经验, 可得到49条模糊控制规则, 限于篇幅, 只列出前14条控制规则: (1) IF EU=NM ANDEUC=NB THEN U=1; (2) IF EU=NS AND EUC=NB THEN U=1; (3) IF EU=0 AND EUC=NB THEN U=0; (4) IF EU=PM AND EUC=NBTHEN U=0; (5) IF EU=PB AND EUC=NB THEN U=0; (6) IFEU=NB AND EUC=NM THEN U=1 (7) IF EU=NM AND EUC=NM THENU=1; (8) IF EU=NS AND EUC=NM THEN U=1; (9) IF EU=O ANDEUC=NM THEN U=0; (10) IF EU=PS AND EUC=NM THEN U=0; (11) IF EU=PM AND EUC=NM THEN U=0; (12) IF EU=PB AND EUC=NMTHEN U=0; (13) IF EU=NB AND EUC=NS THEN U=1; (14) IFEU=NM AND EUC=NS THEN U=1。

4 实例运用

用于实例验证的压缩机类型为2m3/min的压缩机, 另选两台压缩机作为辅机, 并以工频运转。在测试时以不同的供气压力和流量来进行测试, 测试方案为分别设定压力、设定流量, 并考察达到设定值的时间。此处只给出其中一组测试的数据:分别设定压力值为0.8MP、0.6MP、0.1MP, 设定流量为2m3/min, 测试达到设置值的时间分别为45s、40s和22s。系统响应时间符合设计要求。

在节能考核方面, 通过对同一台有压缩机以不采用模糊控制和采用模糊控制两种方式, 以达到相同的控制效果的能耗进行比较。实例采用前台11KW压缩机来进行比较, 原控制方式的电机电压为380V, 采用模糊控制后电压为320V, 节约率誉为16%, 原控制方式电机电流28.9A, 采用模糊控制后电流21.7A, 节约率约为25%, 总功率从11KW降到越7KW, 总功率节约率约为37%。由此可见采用模糊控制方式后, 压缩机能耗得到了大幅度的降低, 说明模糊控制方式在空气压缩系统节能方面具有可行性和良好的经济效益。

参考文献

[1]石征锦.压缩机节能控制系统的设计和应用[J].节能, 2008 (3) :33-34.

轴流压缩系统失速可恢复性的预测 第5篇

轴流压缩系统失速可恢复性的预测

基于描述轴流压气机及其系统的动态气动响应的一维非定常单元容积模型,通过数值求解并利用可视化的编程方法,模拟了单级、三级和九级压缩系统的失速可恢复性.单级压缩系统的数值模拟结果取得了实验结果的验证,九级压缩系统的数值模拟结果与该压缩系统在台架上的.实际工作情况符合得很好,数值模拟结果揭示出了影响压缩系统失速恢复性的一些因素.

作 者：吴艳辉 刘志伟 朱俊强 楚武利 作者单位：西北工业大学,航空动力与热力工程系,陕西,西安,710072刊 名：航空动力学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF AEROSPACE POWER年，卷(期)：17(3)分类号：V231.3关键词：轴流压缩系统 失速恢复性 数值模拟

压缩系统 第6篇

关键词： 滚动转子式压缩机； 润滑油； 两相流； 流型； 过热度

中图分类号： TB 652 文献标志码： A

Abstract： The flow of lubricant oil is important for refrigeration performance and reliability.The rolling piston compression test stand was established，and the twophase flow patterns of refrigerant/oil mixture at the exit of expansion valve and evaporator were investigated.The research showed that there are creeping oil spots，oil film string flow，oil film annular flow，and mist refrigerant flow at the outlet of the evaporator.There are the liquidvapor flow and the forthvapor flow at the outlet of the expansion valve.Under certain operating conditions，the smaller the positive suction superheat，the faster “oil film” flows and the easier the oil returns to the compressor.When the discharge temperature equals to the condensing temperature，the liquid refrigerant with high oil concentration will form forth flow after throttling with expansion valves，which makes the system performance worse and even damages the compressor.

Key words： rolling piston compressor； lubricant oil； twophase flow； flow pattern； suction superheat

润滑油在压缩机的金属部件之间形成液膜，用于润滑和冷却运动部件，并降低压缩过程中产生的噪音.在蒸汽压缩式制冷系统中，润滑油的存在是不可避免的，总有一部分润滑油随压缩机排气进入制冷系统，并影响换热器中的流型、传热和压降_[1].润滑油的两大属性与制冷剂有很大差异，即饱和温度和动力黏度.因此，制冷剂/油混合物的特性与纯制冷剂的特性有很大差异，尤其是在蒸发器末端（过热区），由于制冷剂沿程蒸发而使得混合物中油浓度逐渐增加.

润滑油对压缩机的运转主要有两个重要影响：① 叶片的旋转或制冷剂蒸汽的流动作用引起制冷剂/油混合物的泡沫现象_[2]；② 从压缩机排气口排出的润滑油量与压缩机的运转条件有关，排油量的多少又决定了系统的油循环率并影响到换热器的性能_[2-3].

滚动转子式压缩机，又称滚动活塞式压缩机，具有结构紧凑、性能好等特点，是房间空调器最常用的机型_[4-5].韩磊等_[5]

和陶宏等_[6]研究了滚动转子式压缩系统的性能和两相流型.结果表明，当大量制冷剂液体返回到压缩机时，将降低润滑油黏度并对压缩机造成损坏_[5].当压缩机排气温度等于冷凝温度时，在膨胀阀出口存在泡气分相流现象_[6]，但未找到流型发生变化的原因.润滑油的流动对于系统部件的性能有重要影响，并关系到压缩机运行的可靠性.本文研究了当压缩机吸气从过热状态变化到吸气带液状态时，滚动转子式制冷系统的蒸发器出口和膨胀阀出口处制冷剂/油混合物的流型，分析流型变化的原因，为此类系统的安全运行和设计提供参考.

1实验装置

实验装置示意图如图1所示.装置总体结构类似于一台水冷冷水机组.压缩机采用上海日立电气的FG720CG1UY滚动转子式压缩机，自带气液分离器.蒸发器和冷凝器均为水循环系统.制冷剂为R22，润滑油为SUNISO 4GS，两者的互溶性良好.采

用科氏力流量计测量制冷剂流量，精度为0.1%.流量计前安装过冷器，控制制冷剂的过冷度.采用内置式铂电阻测量蒸发器出口和压缩机排气口的温度，铂电阻型号为上海仪表自动化公司WZP系列，温度偏差为为测量的温度，单位为℃）.图2为可视管结构图.采用对夹法兰夹紧石英玻璃管，端面采用聚四氟乙烯垫片密封.石英玻璃管尺寸为Φ22 mm ×7 mm，长度为80 mm.

2滚动转子式压缩机的排油机制

压缩机的排油量决定了系统的油循环率，并间接影响了换热器性能.滚动转子式压缩机排油的主要来源为：从蒸发器出来的制冷剂携带部分润滑油，并通过集液器喷入压缩腔内；压缩机油池内的润滑油在压力差的作用下通过转动部件间隙进入压缩腔体.滚动转子式压缩机的排油机制如图3所示.

当压缩机排气过热时，润滑油将从气相制冷剂中分离.通常情况下，大部分油滴由于自重滴落到油池，也有一部分润滑油被电机腔反弹或吸收，只有少部分润滑油通过电机间隙被高速流动的制冷剂气体携带而进入系统循环_[3，7]，所以通常系统油循环率是较低的.但在异常工作状况下，也会出现润滑油较严重的泡沫现象_[1]或系统油循环率高的现象_[3].

3实验结果及分析

按照实验工况设定冷却水和冷冻水出口温度，手动调节电子膨胀阀开度，从25 K的过热度调节到压缩机排气温度等于冷凝温度，观察和拍摄膨胀阀出口可视管1和蒸发器出口可视管2的制冷剂/油混合物的流动状态，记录系统运行参数.

3.1蒸发器出口两相流

图4给出了蒸发器出口处制冷剂/润滑油混合物的两相流型.当系统制冷剂流量小且过热度大时，制冷剂气体携带润滑油的能力很弱，在管壁上仅有一些“油渍”蠕动，如图4（a）所示.此时返回压缩机的润滑油很少，但同时压缩机内制冷剂的流速也很低，压缩机的排油量也很小.因此，整个系统的润滑油流动仍是平衡的，表现为压缩机内油位恒定，压缩机排气温度稳定.

随着膨胀阀开度的增加，制冷剂流量增加，制冷剂携带润滑油的能力增强.在蒸发器出口的可视管2中形成了“油膜”线状流，并贴壁螺旋流动，如图4（b）所示.

当继续增加膨胀阀开度时，制冷剂携带更多的润滑油离开蒸发器，线状流逐渐汇集并发展成为环状流，并呈波纹状流动，如图4（c）、（d）所示.

在蒸发器出口可视管2中观察到的“油膜”都是无色透明的，而4GS润滑油本身是淡黄色的，这是因为润滑油中溶解了一定组分的液体制冷剂，此处的“油膜”实际上是高含油量的制冷剂和润滑油混合物.Zahn_[8]对干式蒸发器内制冷剂的两相流型进行的观测发现，在制冷剂完全蒸发区存在波纹状流动的高沸点液膜，但并未了解该物质的成分和形成原因.文献[1]和文献[2]显示了在蒸发器末端存在贴壁流动的油和制冷剂混合物.蒸发过程中，低沸点的制冷剂首先蒸发，但总有一部分制冷剂残留在润滑油中无法完全蒸发，残留的制冷剂稀释了润滑油使其看起来无色透明，但是混合物的黏度远高于纯制冷剂，所以贴壁流动.

当蒸发器出口过热度低于最小稳定过热度时，制冷剂过热度产生波动，“油膜”流动消失，形成雾状湿蒸汽和过热蒸汽交替流，即所谓的干式蒸发器振荡现象_[8-9].继续增加膨胀阀开度使制冷剂完全进入两相状态，润滑油则完全溶解在雾状湿蒸汽中，蒸发器出口为稳定的雾状湿蒸汽流，如图4（e）所示.

蒸发器出口“油膜”的流型与制冷剂流速和混合物黏度有关，而混合物的油浓度和黏度由蒸发器出口的压力和温度决定.

为了便于研究，当蒸发器出口为两相状态时，定义了一个负过热度TSH_[10]，即

式中：常数a₀和b₀仅由制冷剂类型决定，R22的这两个参数分别为-2 395和8.074；P_e的单位为MPa，T_e的单位为K.

当蒸发器出口制冷剂为两相状态时，无法计算油浓度，因为液体R22与4GS润滑油完全互溶.

图5为蒸发器出口流型变化趋势.从图5可看出，制冷剂流速随蒸发器出口过热度的降低而增加.这是因为过热度越低，吸排气压比越小，从而压缩机容积效率提升.随着蒸发器出口过热度的降低，“油膜”中的制冷剂含量增加.这是因为过热度越低越不利于制冷剂和油分离.

当蒸发器出口过热度很大时，管壁上仅有“油渍”蠕动.这一方面是由于制冷剂流速小，另一方面是由于油浓度高，混合物黏度大.当过热度减小时，制冷剂流速增大且混合物油浓度降低，故“油膜”流速越来越快，并发展为贴壁线状流和贴壁环状流.当蒸发器出口过热度接近于0时，制冷剂流速的增加并不是很快，但“油膜”流动速度却增加很快，这主要是因为混合物的油浓度降低导致黏度减小.由此可知，在制冷系统中，正过热度越小，越有利于蒸发器内的润滑油返回压缩机.

3.2膨胀阀出口两相流

制冷剂/油混合物经膨胀阀节流后产生闪发气体，在低流速时形成气相在上、液相在下的分层流，在高流速时形成液环气芯流_[2，6].当压缩机吸入大量液体制冷剂时，这些液体在压缩过程中不能完全蒸发，以致排气处于两相状态.这时压缩腔内的润滑油不能与液体制冷剂分离而被携带进入系统，使得系统油循环率大大增加.高含油量的制冷剂在膨胀阀后节流，油的黏滞作用造成闪发蒸汽脱离液相较慢，从而发生起泡现象_[2]，可视管中的流型从透明的液气分相流转变为泡气分相流.膨胀阀出口流型如图6所示.如果油循环率特别大，在可视管1处可看到呈浅黄色的泡状流.系统油循环率增加将使换热器的传热恶化_[1-2]，传热温差加大，蒸发器制冷量减小；同时大量的润滑油离开压缩机，且大量的制冷剂液滴滴落油池，将降低润滑油的黏度，增加压缩机磨损，因此应避免制冷系统在此工况下运行_[5].

4结论

制冷系统中润滑油的流动对于系统的安全运行和性能有重要影响.本文对滚动转子式压缩制冷系统的蒸发器和膨胀阀出口处的流型进行可视化观察，结果发现：

（1） 蒸发器出口存在“油渍”蠕动、“油膜”线状流、“油膜”环状流和雾状湿蒸汽流等流型.在一定运行工况下，蒸发器出口的正过热度越小，制冷剂流速越大且局部油浓度越低，蒸发器出口“油膜”流动速度越快，越有利于压缩机回油.当蒸发器出口处于两相状态时，润滑油完全溶解于液体制冷剂中，“油膜”流动消失.

（2） 当吸气带液严重以致压缩机排气为两相状态时，将有更多的润滑油进入系统循环.高含油量的混合物经膨胀阀节流后将形成泡状流，蒸发器传热效果恶化，系统性能降低，同时由于压缩机内润滑油被制冷剂稀释将加剧压缩机磨损.

参考文献：

[1]YOUBIIDRISSI M， BONJOUR J.The effect of oil in refrigeration： current research issues and critical review of thermodynamic aspects [J]. International Journal of Refrigeration， 2008， 31（2）： 165-179.

[2]FILHO E P B， CHENG L X， THOME J R. Flow boiling characteristics and flow pattern visualization of refrigerant/lubricant oil mixtures [J]. International Journal of Refrigeration， 2009，32（2）： 185-202.

[3]周易，肖园园，刘春慧，等.旋转压缩机内润滑油分布的模拟[J]. 流体机械， 2012， 40（3）： 32-36.

[4]吴业正，李红旗，张华，等.制冷压缩机[M]. 北京：机械工业出版社，2010.

[5]韩磊，陶乐仁，郑志皋，等.回气带液对滚动转子压缩制冷系统性能影响实验研究[J].制冷学报，2010， 31（4）：22-34.

[6]陶宏，陶乐仁，郑志皋，等.气液两相流流型振荡诱发制冷循环不稳定性的实验研究[J] .制冷学报，2009，30（2）：18-23.

[7]MIN K，HWANG I.Oil circulation rate in rotary compressor： its measurement and factors affecting the rate[C]∥Proceeding of the 15th International Compressor Engineering Conference.West Lafayette，IN，USA：Purdue University，2000：268-274.

[8]ZAHN W R.A visual study of twophase flow while evaporating in horizontal tubes[J].Journal of Heat Transfer，1964，86（3）：417-429.

[9]CHEN W，CHEN Z J，ZHU R Q，et al. Experimental investigation of a minimum stable superheat control system of an evaporator [J]. International Journal of Refrigeration， 2002，25（8）： 1137-1142.

浅析医用压缩空气系统供气安全 第7篇

医用压缩空气是中心供气系统中最为重要的医用气体之一,是唯一由医院现场生产制造的“药品”(有些医院使用制氧机除外)。《欧洲药典》中把压缩空气作为一种药品并对其成分做了详细规定。因此各个医院的供气设备管理者肩负的责任重大。下面以海军总医院新购的美国必康美德(Beacon Medaes)医用压缩空气设备系统为例,结合NFPA 99要求,对如何做到供气安全进行简单的分析。

医用压缩空气主要供给各病房、重症监护病房、抢救室、手术室等区域,用于患者呼吸的。例如许多对氧气敏感患者需要用医用空气来代替,还有许多患者需使用高精度呼吸机。那么,什么样的医用压缩空气对患者才是安全可靠的呢?

一、保证连续供气

换句话说,就是在任何情况下不能停气。要保证连续供气,就要对系统中的每一个零部件都要考虑备用或安全设计,包括电气控制部分。同时还要考虑断电恢复自启动,确保瞬间断电能持续供气。这个问题已经得到现有绝大多数医院管理者的认同,而且国内医院在这方面做得都比较完善。

二、保证气体质量

安全的医用压缩空气系统中,气体质量要符合患者安全使用的要求。而压缩空气中最令人头疼的问题是空气中的油和水。

(一)解决空气中含油的问题

外界空气经过老式含油空气压缩机处理后,往往会带有微量的油分子,含油的医用气体在与氧气对接供应到呼吸机内部会产生氧油结合引起局部爆炸燃烧,这是极其危险的。在西方发达国家明确规定医用气体中油含有量小于0.1mg/m。现在通常我们解决含油问题采用两种方式。一是采用无油压缩系统,另一种是用油过滤器滤除含有压缩机中的油。如果采用有油压缩系统,虽然采购成本较低,但对维护要求很高,维护保养复杂且成本大大提高,往往因为维护保养不及时,气体质量达不到要求而影响患者健康或损坏终端设备。特别是对设备管理还不完善的医院,建议应考虑选用无油供气系统,从根本上解决气体含油问题。如海军总医院新采购的机组就是无油涡旋压缩机组,全年只需极少的维护就可保证供气的连续性及可靠性。

(二)解决空气中的含水量问题

空气中的含水量是往往容易被忽视的问题。水分不像其他灰尘颗粒一样被筛除在空气过滤器外。它能透过过滤器进入供气管道、麻醉机、呼吸机及其他终端设备。液态水或在水汽与麻醉剂混合的作用下,能够造成麻醉喷雾器的机械故障。呼吸机浸水可能造成昂贵的维修费用甚至造成设备报废。在低温环境下,医用气体供气管道中的水可能会结冰而堵塞管道,影响气体流量。此外水还容易引起管道铜管氧化,造成管道中所含有害杂质数量成几何倍数急剧增加。这些都给医院带来较大的经济损失。有些医院采用小型便携式压缩机驱动呼吸机,这虽然解决了水的危害,但成本较高,特别是呼吸机较多的大型医院,其成本可能远远超过集中供气的成本,而且水还是细菌繁殖的媒介,容易造成患者交叉感染。特别提到小型压缩机的工作噪音还会给患者造成烦躁感。

1. 不推荐使用冷干机

美国NFPA 99规定“在任何流量下露点温度应为0℃以下”。目前大多数集中供气的医院采用两种不同的干燥技术,即冷冻式干机(下面简称冷干机)和吸附式干燥机(下面简称吸干机)。冷干机的露点温度一般在+3℃。总结海军总医院在过去使用冷干机的过程中发现最大问题是在低流速的情况下露点温度会急剧上升,造成水分子无法排除。后来研究发现这是因为流速低的情况下(额定流量20%),水分离器中的冷凝水不能及时排除而造成分离器内形成含有大量饱和水分子,并随气体带入后序设备及管道中积聚成液态水。故此,国外一般都不推荐医用空气系统中使用冷干机。

2. 吸干机的优点与缺点

吸干机是利用吸附粒子(三氧化二铝)与水分子间的范德华力吸附水分子而达到干燥的目的,因此吸干机不会存在低流速下冷干机的问题。工业用吸干机一般露点温度为-40℃,实际上患者根本不可能吸入太干燥的空气,而必须重新湿化后才能供给患者呼吸。所以医用空气并不需要太低的露点,况且露点越低,所消耗的电能也越多。因此建议医用空气中重点问题不是要达到多少露点,而是确保任何状态下终端不会出现液态水。海军总医院购买的医用空气机组均采用露点温度为-12℃的吸干机,在满足使用要求同时,也能得到较高性价比。

当然,切换阀门容易损坏是吸干机主要缺点,不仅增加维修成本且对系统连续供气要求带来安全隐患。对此,建议使用专门设计的专用切换阀。此次海军总医院选购的阀门采用耐磨的陶瓷材料作为阀芯,可保证8年以上免维护,彻底消除阀门带来的安全问题(见图1)。

三、一体式机组更加安全

最后值得一提的是,海军总医院这次采购的是一体式(撬装式)机组(见图2)。这不仅使得结构更加紧凑、安装更加简便,整体运行噪音低,更为重要的是,一体式机组每个零部件都是经过厂家进行设计、出厂前经过严格测试,保证系统的设计流量及防止泄漏,还避免现场拼凑或安装错误而造成安全隐患。这就好像组装式电脑和原装品牌电脑一样,看上去配置一样,但原装品牌机的运行稳定性及可靠性会更胜一筹。

四、结束语

随着国家医用气体规范即将出台,希望国内医用气体产品制造商及工程公司能及时转变观念,开发相应市场,借鉴国外优秀技术,尽快生产制造出符和最新医用标准的高品质供气产品,确保提供给患者更安全可靠的医用空气。

摘要：医用压缩空气作为生命支持系统中最为重要的气体之一,必须对系统中的每个环节都要做细致周密的考虑才能保证提供给患者安全的空气。本文结合医院新购买的美国必康美德(BeaconMedaes)医用无油压缩系统及美国NFPA 99医用气体标准,介绍如何选择安全的压缩空气系统。

压缩机外挂变频系统改造分析 第8篇

在自动化领域日益发展的今天, 压缩空气以其清洁、安全、应用方便等独特的优势, 被广泛应用于工业领域的各个环节, 成为名副其实的第二大动力源, 几乎所有的制造型工厂都或多或少的在使用着这一动力源。作为生产压缩空气的主要设备, 各种形式的空气压缩机被应用到各个工厂, 使用了巨大的能。在全世界能源使用量持续增长而可以提供的能源量正在不断下降的严峻态势下, 节约能耗减少排量已势在必行, 大部分工厂使用者也已在不断探索特有的可节能空间, 而高压空气系统内正是蕴含了庞大的能源可节省的空间。

空压机在煤炭行业的平均用能量占整个行业的30%以上, 部分行业的压缩机用电能量占总耗电能量的比例高达70%。从使用回报周期上看, 空压机的可实现节能重心在耗费电能上, 针对于电机驱动类型的压缩机, 能耗无限约等于电耗。相对于电机提供驱动动力的空压机而言, 可近似把它看成是一台电加热器, 因为其在压缩空气的过程中, 几乎将所有的电能将转换成热能, 这些热能的产生将影响空压机的正常运行, 所以, 为确保空压机的正常运行, 必须给空压机安装良好的散热系统, 来确保空压机的正常、安全运行。这些热能非但没有被利用, 而且还需要消耗额外的能源来帮助冷却。

可以提供完整而成熟的热回收系统, 通过对压缩机的改造, 以热水的形式回收利用压缩热。对空压机的热能进行回收, 将大大提高能源的综合利用, 可实现热/气联产。

2空压机节能意义简述

经过连续近二十年的经济高速增长, 中国已经成为全球制造业的中心, 大规模的产量提升, 造成巨大的资源消耗和能量需求, 过快的发展正逐步制约国家经济实力的进一步提升, 因此, 2005年《国务院关于加强节能工作的决定》明确目标指出:到“十一五”期末 (2010年) , 万元GDP能耗比“十五”期末降低20%左右, 平均年节能率为4.4%。重点行业主要产品单位能耗总体达到或接近本世纪初国际先进水平。

空压机房需要消耗大量电力, 所以也是可以改进的环节。根据我们的专业评估, 可以对空压机及相关设备进行节能改造, 帮助您降低运行成本, 并同时提高您的生产效率和产品竞争力。空压机作为制造行业的能耗大户, 受到越来越多的关注, 节能潜力巨大。

3外挂变频系统节能原理

外挂变频系统是由压力调节器、电动机、控制调节变频装置、空压机转子组成的环型控制单元。变频调节装置按照压力感应感应装置反馈的压力电源信号, 将系统内实际电源信号与设定的基准电源压力信号进行对比, PID控制电动机的运转速度, 保证压力控制在所需要的特定数值, 当客户的使用气量变大时, 当前压力低于设定的基准压力时, 变频器输出频率升高, 电机的转速提高;当用气量减小时, 实际压力高于设定的基准压力, 变频器输出频率下降, 电动机的运转速度也会调整下降。由于外挂变频装置的额定输出频率是根据实际负荷的调节而调节的, 这样可以减少空压机装置的空载时间, 降低电动机的空转耗能, 达到提高空压机性价比节能的效果。

4外挂变频系统节能预期和功能

节能预期如图1。

节能预期:一台90千瓦空压机每年预计电费21.06万, 一台90千瓦空压机每年预计电费21.06万, 共计节省费用8.17万。预计回收周期为18个月。可以在控制供气压力平稳的情况下改变空压机的产气量, 避免频繁加卸载导致的能源浪费, 提高空压机零部件的寿命, 根据经验和现场工况得出的节能预期在20~30%。

人机界面和LED显示:空压机变频节能控制柜面板上设置各种指示灯 (如电源指示、报警指示、运行指示、工频指示等) , 人机界面上可进行实时电流、电压、频率及电机功率的显示, 同时也可以接入变频器的信息, 实现对变频器输入电压、输出电流, 输出频率和各种工作状态的监视。

工频变频切换:当变频器出现故障停机时, 可直接切换到工频状态下运行, 避免给生产带来不利影响。

一套变频系统对二台空压机配置:单台变频系统可对二台空压机一拖二配置, 客户可任意指定其中一台机组变频运行, 另外一台则工频运行, 二台机组的切换快速而方便, 从而保证客户机组最大限度的平均运行状态。

变频电机:变频电机可避免低速变频造成的电机过热现象, 从而使设备处于良好的安全状态。

5工作内容

空压机变频系统的提供;压力变送器的安装 (需要在管道/储气罐预留接口) ;与空压机之间的电缆及控制线的连接 (现场施工完成) ;系统调试 (1~2天) .

6外挂变频的设备明细 (如图4)

7主要参数

8结束语

使用变频器对压风机进行节能改造, 技术上安全可行, 节能方面效果明显, 也减少了设备磨损, 延长了设备的使用寿命, 具有一定的推广应用价值。同时本变频控制装置, 再设一套带闭锁功能的切换电路, 即可实现1台变频主机带2台压风机 (1台工作, 1台备用) , 这样减少了1台变频器投入, 节省了经济成本、管理维护成本, 经济效益将会更加显著。

摘要：主要介绍变频技术在空压机行业的应用及分析, 论证变频在空压机使用上的节能空间及优点。

空气压缩及干燥系统的工程设计 第9篇

一、离心式空压机组设计

离心式空压机组主要由压缩机、电机、级间冷却器、油冷却器、油过滤器、进出口膨胀节等组成。

1. 结构和工作原理。

机组属整体齿轮增速离心式, 具有三级压缩装置和级间冷却器;压缩机、电机、润滑油系统、联轴器、中冷却器、就地控制盘及联结管路均放置在一个公用底座上。压缩机由一个大齿轮带动两个小齿轮, 其中一、二级叶轮对称安装在一个小齿轮上, 三级叶轮安装在另一个小齿轮上。空气经入口过滤器、入口膨胀节和导流叶片进入一级叶轮压缩;由一、二级间冷却器冷却后进入二级叶轮压缩;由二、三级间冷却器冷却后进入三级叶轮压缩;压缩后的空气进入后置空气处理系统, 除去其中大部分的水并降温至40℃。机组采用迷宫式气封和油封, 产品空气100%无油。润滑油系统包括辅助油泵、主油泵、水冷却器、电加热器和过滤器。

2. 机组特点。

机组主要特点:机组结构紧凑、实用, 占地面积小, 以排气量330Nm3/min的机组为例, 其设备尺寸约为5 000m m×2 200mm×2 700mm (长×宽×高) ;单机设备容量大, 耗电量低;控制方式先进, 采用自动双重改进式控制, 利用节流或卸载以维持系统压力使压缩机出气量符合系统需求, 确保系统压力不低于压力设定值, 从而降低压缩机运转功率, 降低放空损失, 减少管路泄漏损失, 为最高效率之控制方法;排气压力平稳, 排出空气无油, 净化度高;主轴驱动油泵, 正常运转时提供压缩机润滑, 辅助油泵开机和低油压时提供压缩机润滑, 停电时提供惯性保护。

3. 设备基础设计。

离心式压缩机在高速运转时能达到动力平衡, 不产生不平衡力, 但在设计基础时应考虑来自机器本身的不平衡力。机组产生的唯一的震动力来自驱动器与压缩机转子之间的微小偏差。这种震动能量不大, 但频率很高, 因此, 基础应满足以下要求:基础整体浇注, 并做箍筋处理。虽然机组具有抗喘振能力, 但瞬间喘振对机组基础危害很大, 因此必须做箍筋处理。基础下介质均匀, 即全部为岩石层或全部为硬土层。基础温度均匀, 采取措施使混凝土基础周围温度均匀。混凝土基础的最小厚度为450mm。基础的重量至少为设备全部重量的50%。基础竖直方向的高、宽比率不应超过0.85。在基础与建筑物基础之间要设置震动接头或空气间隙, 以避免外界震动传至设备, 极限震动值限定在0.012mm。采用防收缩灌浆, 确保灌浆连续均匀并防止产生水泡。灌浆后拆掉所有垫片, 均匀地上紧地脚螺栓, 垫片所留的空隙由水泥浆填充。

4. 机组进口系统设计。

(1) 进口过滤器。过滤器将空气中的固体颗粒清除, 避免引起空气动力元件磨损。其阻力必须控制在允许的范围以内。进口过滤器一般布置于室外, 必须考虑当地气候的影响。国内发生过因滤芯表层结霜, 阻力突然增大, 滤芯被卷入机器内毁坏叶轮的事故。设计中过滤器的选型流量约为离心空压机组额定流量的2倍, 不仅可以有效防止恶劣天气 (大雾、霜或沙尘暴等) 对空压机安全运行的威胁, 而且可大大延长滤芯更换周期, 使压缩机长周期安全运行。

(2) 进口膨胀节。进口管道在靠近压缩机的位置应装有膨胀节, 以补偿因热膨胀或管道移位而产生的应力。如果采用波纹膨胀节, 那么应安装衬里, 以防止气流不稳对管道产生空气动力扰动。

(3) 管道支撑。应采取有效措施减少压缩机入口法兰上的静荷载, 例如采用弹性支撑。管道支撑可以承受由接头施加的压力或冲击力, 以及由支撑位置和接头的轴心不重合而产生的位移。

(4) 进口管道。应有足够的强度以承受管道内可能引起的负压和结构应力。管道内气体流速设计为15m/s, 不得过大。进口管道应耐腐蚀, 可采用不锈钢材料, 在靠近压缩机入口的低点设置排凝液口。开机前应对管道严格检查, 磨平焊缝, 清理干净管道, 避免任何杂质对压缩机高速运转的叶轮可能造成的危害。

5. 机组出口系统设计。

(1) 出口管道。相对于进口管道, 出口管道温度高、压力高, 设计时需考虑更多的因素。出口管道的腐蚀问题也要有所考虑, 它会对仪表、气动工具或需要清洁压缩空气的工艺过程造成影响。在压缩机发生喘振时, 腐蚀的碎片可能会被吸入压缩机内。管道配制时应进行机械除锈, 安装后管道内要保持清洁, 不能有灰尘或杂物。

(2) 出口膨胀节。出口管道应安装膨胀节, 以防止管道和放空阀对压缩机法兰施加载荷。膨胀节的安装应尽量靠近机组出口处, 要有足够的强度, 能经受住压缩机喘振的压力。

(3) 放空控制阀/消音器。放空控制阀应尽可能靠近压缩机组出口, 放空管道尽可能短, 放空消音器应正确固定, 并做防雨处理, 放空管道低点设置排凝液口。

(4) 止回阀和安全阀。压缩机出口必须设置止回阀, 以防止停机时产生倒流, 同时也有减小喘振的作用。同时为防止误操作或堵塞等因素造成系统憋压, 产生危险, 止回阀后应设置安全阀。

二、压缩热再生式干燥机组设计

1. 机组工作原理。

高温、饱和的湿空气由压缩机二级冷却器排出后直接进入干燥机, 其中先进入干燥机的一塔对其进行加热, 后进入后冷却器, 再进入汽水分离器, 液态水分被分离后再进入另一塔进行干燥, 经过干燥的压缩空气由出口排出进入使用管网;一定时间后, 被加热的塔由旁通阀旁通, 高温、饱和的湿空气直接进入后冷却器冷却, 再经过汽水分离、干燥进入使用管网, 而由干燥机的出口引一部分气流经过节流孔, 完成对被加热的塔冷吹, 这一部分气流最后由再生排气口排出。冷吹结束, 开始升压, 待双塔压力均衡, 双塔切换, 干燥机进行另外一塔的再生。如干燥机处于露点监控状态, 在升压结束后, 干燥机根据出口露点情况切换。

2. 机组特点。

(1) 能耗少、运行费用低。高度节能是压缩热再生式干燥机组的最显著特点。该机组利用空压机高温排气的热量直接加热再生干燥剂, 不需要额外的电加热器。同时, 压缩空气将大部分热量直接传给干燥剂, 后冷却器负荷减小, 从而极大地减少了后冷却器循环冷却水的用量, 最大程度地节约了能量, 可以说从根本上解决了节能的问题。不同类型的干燥机能耗比较见表1。

(2) 结构紧凑、安装方便。该机组将干燥机与后冷却器融为一体, 既给用户安装提供了方便, 又让用户不需要在空压机的出口再配置后冷却器, 节约用户的投入, 减小了整个空压系统的故障率。

(3) 设计独特。机组空塔流速慢, 吸附接触时间少。内设增压系统, 使干燥机在切换前进行增压, 减少机器在切换时对干燥剂的磨耗和管网波动。采用双重泄压再生系统, 降低干燥剂磨耗率。

(4) 具有露点控制功能。在满足露点要求时, 延长干燥塔的吸附工作时间, 节约了再生气耗。同时加入了吸附工作时间极限控制, 延长了干燥剂的寿命和减少出口露点波动。

三、结论与建议

基于FPGA的星载图像压缩系统 第10篇

随着卫星遥感技术的飞速发展,星载相机的分辨力不断提高,获得的图像数据量越来越大,卫星与地面之间通信的带宽就成为难以克服的瓶颈,导致大量宝贵的原始图像数据无法被地面接收处理。考虑到星载设备的空间、重量、功率、成本等限制苛刻,在不影响人们需要的视觉效果前提下,大多数卫星图像允许略微失真[1]。因此,采用图像压缩技术来减小数据量,缓解信道传输压力。由于遥感图像信息量大,压缩技术要满足实时性强、重构质量高、压缩比大的要求,必须采用高效低复杂度的编码算法来优化多媒体通信所需的带宽。星载设备对处理器芯片的抗辐射与耐高温、稳定性、功耗、速度等指标要求较高,DSP、微处理器等芯片目前难以满足实际需要,而现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)能够有效解决星载设备的技术难题,逐渐成为星载实时图像处理器芯片的主流选择。

以高效、简洁、快速、稳定和高保真压缩编码算法为目标,通过综合分析国内外已有的视频压缩编码标准,本文以具体工程项目为背景,提出了基于JPEG算法框架的压缩编码解决方案[2],采用改进的离散余弦变换(DCT),以及低功耗设计技术,并进行了以FPGA为核心硬件平台的研究与实现。

2 图像压缩原理

该系统结构框图如图1所示,反映系统性能的重要指标包括峰值信噪比(PSNR)、功耗、压缩比等参数。星载CMOS相机图像压缩系统按照具体功能分为CMOS相机板卡、FLASH存储电路、电平转换电路、CMOS相机控制器模块、FLASH控制器模块、图像分割模块、DCT变换模块、量化器模块、熵编码器模块等部分,其主要元器件为CMOS相机、W78M64V-XSBS、DS26LV31和Actel公司的APA600芯片。图像压缩处理算法流程:首先把图像帧,如大小为640×512,其量化位数10 bit,分成8×8像素块,然后对每块做高保真DCT,DCT变模块把数据从空间域变换到频率域,从而去除数据的冗余度;量化器用加权模块产生对人眼优化的DCT系数;Z形扫描提取直流和低频分量有利于图像压缩;Huffman编码将量化的DCT系数的熵最小化,来完成图像的压缩,从而剔除数据冗余,删除极少视觉信息,利用空间特征进一步压缩数据,减少数字表示的数据量。

2.1 CMOS相机控制器

该系统采用具有CameraLink接口的CMOS相机,工作在其基本模式下。硬件系统上电后,CMOS相机控制器模块完成CMOS相机的帧分辨力、灰度级和曝光时间等初始化设置,若需要改变相机的参数,可通过串口命令来实现,当调节图像帧大小时,先设置窗口原点位置然后设置窗口宽度和高度。CMOS相机控制器把从图像传感器接收到的序列图像数据,根据缓冲区片选信号通过兵乓操作存入内部的双口RAM中,供下一步DCT处理,CMOS相机控制电路的原理图如图2所示。

2.2 离散余弦变换(DCT)模块

2D DCT变换具有可分离特性,可将它分解成一系列一维变换(行、列)进行计算。通常的8点的1D DCT并行运算需要22个乘法器,计算量较大,其蝶形算法流程如图3所示。

笔者采用改进的DCT变换,引入常数项k1=c2/c6,k2=c3/c1-1,k3=sqrt(2),对图3蝶形结构优化,把参数c1,c4,c6提出,与JPEG标准推荐的亮度和色度量化表相结合制成自定义量化表,以供量化步骤使用[3,4,5]。

改进的1D DCT快速算法结构简单,保真度高,减小了DCT系数量化误差带来的影响,能够实现无损变换,其性能优于整数DCT变换[6],并行运算仅需14个乘法器和24个加(减)法器,其数学关系表达式分别为

其硬件具体实现结构如图4所示,引入的8×8量化系数矩阵如表1所示。

图像分割模块把每帧图像数据按照8×8的像素块格式,通过乒乓操作从双口RAM缓冲区依次读出,不足部分用0填充,并送入DCT变换模块中的预处理8×8大小双口RAM缓冲区。对单色图像,分割后只有亮度(或灰度)图像块序列。而对彩色图像的处理,需要把RGB分量分别提取进行图像分割,把各个分量按照次序排放,分别为R成分图像块序列、G成分图像块序列和B成分图像块序列;或者从RGB转换成YCrCb空间,减少冗余度,提高压缩效率。对2D图像来说,DCT变换模块把接收到的8×8图像块通过2个1D DCT来实现,先根据行地址生成方式把每行8点从前级双口RAM缓冲区中取出送入1D DCT变换子模块中,待处理完成后将结果按列地址方式存入相应的双口RAM临时缓冲区,等每块内8行变换结束后,再按照行地址从临时缓冲区取出相应内容送入1D DCT变换子模块,待结束后将2D DCT变换系数送出,供Z形扫描和量化步骤处理,其具体电路原理图如图5所示。如果使用2个1D DCT变换子模块,虽然速度几乎提高1倍,但门数将迅速上升,同时还导致用于存放中间结果的RAM容量增大1倍,资源消耗较大。

2.3 量化和Z形扫描模块

DCT将8×8图像块从空域变换到频域,低频分量位于矩阵左上角,高频分量分布在右下角,F(0,0)代表直流DC系数,其他63个元素是交流AC系数,其中低频分量包含了图像的主要信息(如亮度),因此忽略高频分量,从而达到图像压缩的目的[9]。考虑用FPGA实现图像压缩算法时,而综合器一般不能对“/”和“%”运算符直接综合,故采用乘法运算来取代除法操作。该方案采用定点小数运算规则,JPEG标准中量化表为Q(u,v),本文选取量化矩阵Q赞(u,v)=round[2nP(u,v)./Q(u,v)],n=16,经2D DCT变换后的系数为F(u,v),量化后系数F赞(u,v)=F(u,v)./Q(u,v)=round[F(u,v).×Q赞(u,v)>>n],实际设计中根据数据要求的精度来对量化表修订。Z形扫描地址映射表如表2所示,量化矩阵如表3所示。如图5所示,每帧内8×8图像块的2D DCT变系数以每次8个系数共8次输出,在Z形扫描和量化模块中,以表2产生的地址方式和量化矩阵表3对系数进行扫描和量化,并把结果按照表2生成的地址方式存入后级双口RAM缓存中,同时纠正了2D DCT系数输出的转置格式,从而完成了2D图像数据转换为1D序列,供下级熵编码使用。

2.4 熵编码器设计

在Z形扫描之后,熵编码器模块从图5中后级双口RAM缓冲区中取出系数,对其进行编码,其熵编码电路的结构图如图6所示。熵编码器模块分别完成DC/AC系数查表,获得系数的范围AMP_SIZE与其反码AMP_VAL,以及Huffman码字HUFF_WORD和码长HUFF_SIZE,其中Huffman码表中码字的最大长度是16。DC系数有亮度和色度Huffman码表各1张,AC系数同样有2张Huffman码表[3]。这4张表存储在相应的查找表中,其地址线10根,由Y,DC,RUN_LEN和SIZE 4个端口控制,Y指示是亮度还是色度,DC指示是AC系数还是DC系数,RUN_LEN和SIZE合起来既是Huffman码表中的行程/尺寸。查找表的每个存储单元存一个21位的信息,高5位指示Huffman编码后码字的长度,与端口HUFF_SIZE_OUT相连;低16位是Huffman编码的码字,且从最高为开始有效,与HUFF_WORD_OUT相连。熵编码输出为码长LinkSIZE和码字LinkWORD,LinkSIZE的值是HUFF_SIZE与AMP_SIZE之和。而LinkWORD的值是先把AMP_VAL和HUFF_WORD末尾添零扩展为27位,然后AMP_VAL右移HUFF_SIZE个比特,再与HUFF_WORD相或。这样就实现了行程/尺度的Huffman码值与系数的反码连接。从LinkWORD最高位起LinkSIZE个比特是有效位,然后通过并串转换输出二进制流。

顶层模块JPEGTOP负责将所有低层模块连接起来构成系统,对外接口模块设计最外围输入输出信号的时序控制。串行输出由帧同步、行同步、位时钟同步、门控信号和串行数据流共同协调来实现。在解码端,编码的二进制位流被Huffman解码,量化的DCT系数的2D数组被恢复。把这个2D数组乘以对应的量化矩阵,则每个系数被反量化。对反量化的数组进行DCT逆变换,就得到了近似的原始图像块,然后重构一整帧图像。重构图像块的误差依赖于量化的度量,它受规格化矩阵控制以及受DCT变换中余弦系数精度的影响。

3 实验结果与分析

在实验中选取灰度图像和彩色图像、检测板卡和解压缩显示软件等测试平台对图像压缩系统进行仿真,该检测系统工作流程:在PC机上VC应用程序将CMOS相机拍摄的图像通过USB2.0接口下传到检测板卡,检测板卡将图像码流转换为预定义的接口形式,传送给JPEG图像压缩板卡,经过压缩后的图像码流再传回给检测板卡,而检测板卡将其转换为USB2.0接口相兼容的形式上传到PC机,经主机应用程序解压缩后实现图像显示,通过比较原始图像和压缩后恢复的图像以及计算客观评价指标来验证图像压缩系统的性能。在实验仿真中,采用某单位提供的多帧遥感地图图像进行测试,选取原始灰度图像area.bmp和彩色图像earth.bmp和经过本文方法压缩后的JPEG图像的效果对比,其压缩比(Compression Ratio,CR)分别为17.81和18.17。采用CMOS相机对多种典型场景拍摄的图像进行压缩,实际测量的压缩比远大于10.5,峰值信噪比大于36 dB,满足设计技术指标的要求,抽取部分实验结果如表4所示。

4 总结

笔者对CMOS相机图像压缩算法原理及实现进行了详细的论述,提出了基于FPGA平台的设计方案,并从软硬件联合优化的角度给出了具体解决办法。采用高保真DCT变换,有效地降低了计算复杂度,可实现图像高精度的重构。由于整型DCT变换的粗略近似性,同时增加了量化复杂性,本文中的高保真度快速DCT变换性能优于整数DCT变换,完全可以胜任H.264标准的要求[6]。量化步骤中除法运算由乘法和移位操作实现,Z形扫描通过查找表来完成。在实验中,用Verilog HDL语言进行RTL级描述在Actel公司芯片APA600经过测试验证该系统具有抗辐射、稳定性高、功耗低、高压缩比、效率高、速度快等优点,满足实时图像压缩处理的要求,在保证图像质量的前提下,减少了资源消耗和提高了处理速度。针对图像压缩算法的硬件实现,必须精心考虑逻辑结构和功能时序,结合FPGA内部资源的特征,设计出高性能、高可靠、低功耗的星载设备,是下一步的研究方向。

摘要：为了解决星地间的数据通信,阐述了基于FPGA平台的JPEG图像压缩系统的设计与实现。为提高数据吞吐量和降低结构复杂性,对JPEG标准算法进行了优化,减少了硬件资源开销,采用改进的快速DCT运算,量化由乘法替代除法操作,扫描用查找表以避免使用RAM资源,由熵编码经转换输出预定义的压缩码流。实验结果表明,该系统功耗低、可靠性高,满足星载图像压缩系统的预期指标要求。

关键词：现场可编程门阵列,离散余弦变换,熵编码,压缩比

参考文献

[1]文涛,黄俊伟.用ARM926EJ-S处理器实现JPEG图像软件解码[J].电视技术,2008,32(7):31-33.

[2]ISO/IEC10918-1,Informationtechnologydigital compressionand coding of continuous-tone still image-requirements and guidelines[S].[S.l].:CCITT,1993.

[3]AN S,WANG C.Recursive algorithm,architectures and FPGA imple-mentation of the two-dimensional discrete cosine transform[J].IET Image Processing,2008,2(6):286-294.

[4]RIZK M R M,AMMAR M.Low power small area high performance 2D-DCT architecture[C]//International Design and Test Workshop,Cairo,Egypt:[s.n].,2007:120-125.

[5]WAHID K A,DIMITROV V S,BADAWY W,et al.Error-free arithmetic and architecture for H.264[C]//Asilomar Conference on Signals,Systems and Computers.Pacific Grove,CA:[s.n].,2005:703-707.

压缩系统 第11篇

关键词：双级离心压缩机；转子系统；动力学；传递矩阵法；有限元分析

中图分类号：TH452 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）15-0023-02

目前，在实际应用中双级压缩离心式中央空调会出现噪声超出设计值的情况。为了解决这个问题，决定使用有限元软件对离心式中央空调压缩机转子系统进行仿真分析进而对其进行设计优化，使离心式中央空调整体性能达到设计要求。

1 建模分析

ANSYS软件是目前国际上最著名的大型通用有限元分析软件，接下来本文将利用ANSYS软件对离心式压缩机转子进行建模并进行有限元分析。

1.1 简化模型

在建立离心式压缩机转子系统有限元模型的时候，必须对三维模型进行简化处理。

①将叶轮模型上一些过渡圆角和一些装配用的圆孔去除，因为它们对计算结果的影响微乎其微。

②圆柱滚子轴承只保留内圈结构，因为圆柱滚子轴承的结构特性决定了其只有内圈会随着转子系统转动，会对计算结果产生影响。

③将一些不必要的旋转零件去除，例如固定用的端板、轴套等。

这样，一方面可以使有限元分析不会复杂化，另一方面也避免了这些因素会对实际结果产生影响，使结果产生异常的可能性。

1.2 网格划分

在有限元分析中网格划分应遵循以下原则：

①在满足计算精度要求的前提下，网格划分不宜过细，以节省计算成本。

②重点关注部位、应力集中以及几何尺寸突变处网格划分宜细化，但是最小与最大单元尺寸比值不宜过大。

③几何、材料、载荷分界处，应选为节点。

④单元边长近似相等以提高精度。

根据以上原则，离心式压缩机转子模型采用BEAM188、MASS21和COMBI214这3个单元进行网格划分，分别对应转子系统的轴段、叶轮和轴承。

1.3 参数设定

对转子系统施加载荷，由于转子系统是周期旋转件，所以只有在Z方向上设定载荷，如图1所示。

离心式压缩机转子系统是依靠2个轴承支点来固定和支撑，因此约束施加在2个轴承支点上。

1.4 计算分析

由ANSYS得到坎贝尔，如图2所示，可得到该离心式压缩机转子系统的8阶临界转速，具体数值，见表1。已知离心式压缩机的工作转速为8 000 r/min。

表1中，BW代表反转，FW代表正转，第5阶至第8阶临界转速显示NONE是因为在ANSYS计算前设置了最高转速20 000 r，第5阶至第8阶的临界转速超过了20 000 r，所以显示为NONE。另外，由于反转的临界转速并不适用于本转子系统，所以，11 037 rpm是本离心压缩机转子系统的临界转速，并且其大于工作转速的37.9%，所以此转子系统的设计还是较为合理的。

1.5 ANSYS与传递矩阵法计算临界转速的比较

将ANSYS的计算结果，见表2，与传统的传递矩阵法理论计算结果相比较，可以看到随着阶数升高两种计算结果的差异性也逐渐变大。

2 优化和改进

2.1 提出方案

我们对测试数据进行分析和讨论，得出离心压缩机转子系统主要提出2种方案。

2.1.1 优化方案1

对转子系统的优化具体如下：

①减小叶轮进口处的端盖前端厚度和叶轮出口处的端盖前端厚度。

②减少主轴的重量。

③对装配零部件进行优化，得到相应的装配精度。

2.1.2 优化方案2

重新对转子系统进行布局，对叶轮，主轴，轴承等零部件都会进行优化设计，使整个转子系统能够互相配合。保留原有轴承配置，只对轴承的支承位置进行改变。

2.2 方案对比

根据有限元分析方法对以上2个优化方案进行了有限元分析，得到相应8阶临界转速，见表3、表4。

优化方案1的临界转速为9 588.3 rpm，没有达到工作转速的120%，说明优化方案1在运行时会产生共振。究其原因，应该是在优化叶轮和主轴时，为了减小主轴的振动，改变了叶轮和主轴的某些参数，而导致了改变了叶轮和主轴的结构，从而降低了转子系统的临界转速，使之没有达到设计要求。

优化方案2的临界转速虽然超过了工作转速的120%，但和原设计的数据（见表1）相比有所降低。分析其原因应该是由于对转子系统重新进行了设计，轴承支承位置、各个零部件结构都进行了相应的优化修改，临界转速受此影响而有所降低。尽管如此，优化方案2仍然是一个比较合理的设计方案。

2.3 测试数据分析及比较

根据ANSYS分析结果，我们选择方案2为最终优化方案，并制造组装成测试机组。通过测试得出测试数据，见表5。

空调工况：10 k0 V-3 ph-50 Hz。

如上表所示，噪声测试数据有了明显的改善，并且这次的测试大部分性能指标也都有了些许提高，但有些测试数据比原先有了些许下降（表中加黑数据），这有可能是因为机组制造和装配精度的原因。

3 结 语

本文系统地分析了原有转子系统模型，并建立动力学模型。基于转子动力学及有限元基本理论，利用ANSYS有限元分析软件，对双级离心式压缩机转子系统进行了模拟计算，对2套不同的优化设计方案进行分析和模拟，之后进行了机组整机测试，得到了满意的测试结果。

参考文献：

裂化气压缩机油烟排放系统改造 第12篇

关键词：压缩机,润滑油,油烟分离器,改造

乙炔车间裂化气压缩装置采用两套日本神钢集团生产的KS63EXA-40LAZ型两段式螺杆压缩机。压缩机由蒸汽透平驱动, 高压段直接驱动, 低压段经传动齿轮带动。压缩机润滑油系统是压缩机正常运转的关键, 润滑油具有润滑、冷却、密封、驱动油压缸等功能。

一、润滑系统工作原理

润滑供油系统油箱里的润滑油由泵驱动, 经过冷却器降温和过滤器除杂以后, 送入蒸汽透平和螺杆压缩机的各轴承、部件及齿轮传送装置等相关部位进行强制润滑, 并带走热量, 见图1。为使到达各润滑点的油不外渗、漏气, 润滑后能快速回流至油箱, 油箱内需要保持轻微的负压状态。因此在油箱外设置了1台功率1.1 k W, 额定抽气量420 m3/h的风机向外抽气, 通过调整油箱顶上加油漏气滤网的开度, 使油箱内保持100~300 Pa的负压。

二、问题

润滑系统产生的油烟随润滑油回流至油箱, 被风机抽排出去。油烟没有经过分离处理, 因而在排风管道内部冷凝集结, 并随气流从排风口流出。溢出的润滑油污染了装置现场的清洁, 造成了安全隐患, 同时也造成了润滑油的浪费和空气污染。

三、原因分析

原有的排烟系统造成油烟在排烟管末端冷凝滴落的原因主要有: (1) 未设置有效的油烟分离设备, 排出气中含油量较高; (2) 排烟管内烟气流速过大, 管内冷凝的油滴也会被气流带出; (3) 未设置润滑油回收管线, 使得排烟管内的油累积后被气流带出。

四、改造方法和措施

1. 增设油烟分离器

在排烟管路中增设一台立式重力油烟分离器。抽烟风机抽出的含油烟气体进入分离器后流速瞬间降低, 沿导向挡板流动, 形成局部涡流。在离心力和重力的作用下, 润滑油从工质气体中分离出来, 沿筒体内壁和导向片流至分离器底部排出, 起到分离油烟的作用。

要达到预想的分离效果, 分离器内的气体流速应小于液滴Ue的自由沉降速度Vt。浮动液滴的沉降速度计算见公式 (1) 。

式中Vt——滴液沉降速率

d*———滴液当量直径

ρL——滴液密度

ρG———空气密度

CW———阻力系数

液滴在空气中自由沉降时的雷诺数, 见公式 (2) 。

式中Re———液滴在空气中自由沉降时的雷诺系数

由公式 (1) 、 (2) 和Re与CW的关系图, 可计算出Vt的值。取Ue≤Vt, 即容器中的气体流速需小于悬浮液滴的沉降速度, 则分离器的设计直径D的计算, 见公式 (3) 。

式中D———分离器设计直径

VG———气体体积流量

根据装置的实际工况和计算结果, 油烟分离器直径设计值为0.5 m, 高1.5 m, 见图2。

2. 排烟管改造

原排烟管管径过小, 当管内油烟流速较高时, 烟气在排烟系统中的停留时间不足, 凝结的油滴也会被高速的气流带出排烟口, 污染装置现场。现将排烟管道的管径从80 mm增加至150mm。在抽风量不变的情况下, 管内风速降低为改造前的28.4%, 大幅提高了烟气在系统中的停留时间, 提高了油烟分离效果。

3. 设置回收油管

排烟系统中凝结的润滑油在油烟分离器底部聚集, 需要及时排出。在分离器底部设置回收管道, 将回收油送回油箱。为避免分离器内的气体通过回收油管道被负压回抽至油箱, 在回收油管道上设置U形液封, 见图2。

五、改造效果