往复式压缩机无级气量调节的理论研究与系统研发

论文摘要

往复式压缩机在石油化工行业有广泛的应用。随着石油化工工艺的不断变化和世界能源的日益紧张,不仅要求往复式压缩机的排气量能够在更大的范围内连续调节,而且要求压缩机功耗随排气量降低而成比例下降,实现节能。在各种气量调节方式中,部分行程压开进气阀调节具有调节范围大、经济性好、可实现无级调节的优点,受到的企业的广泛欢迎。本文围绕部分行程压开进气阀气量调节方式展开研究,主要内容有(1)建立了往复式压缩机工作过程的数学模型,分析了压缩机在正常工况及气量调节工况下,缸内气体压力、进排气阀运动规律的变化情况；(2)对往复压缩机的气量调节工况作出适当简化,推导出排气量与进气阀压开时间的近似计算公式,具有一定的参考意义；(3)利用CFD软件对往复压缩机的工作过程进行了分析,求出了气量调节时进气阀所受的气体力,分析了影响气体力大小的因素；(4)分析了气量调节工况下进气阀片与阀座撞击速度的变化情况,结果表明气量调节时阀片的撞击速度显著增大,阀片寿命受到较大影响；(5)设计组建了往复压缩机无级气量调节系统,并针对部分行程压开进气阀气量调节方式的缺点,设计了一种新的执行方案：间隔循环压开进气阀,有效降低了对气阀寿命的影响程度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 往复式压缩机常见气量调节方式
• 1.2.1 转速调节
• 1.2.2 旁路调节
• 1.2.3 补助余隙调节
• 1.2.4 全行程顶开进气阀调节
• 1.2.5 部分行程顶开进气阀调节
• 1.3 往复式压缩机气量调节新方式
• 1.3.1 线性电机驱动
• 1.3.2 大余隙容积调节
• 1.3.3 相位压缩机
• 1.4 国内外气量调节技术的研究现状
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 部分行程压开进气阀气量调节的理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 部分行程压开进气阀气量调节的基本原理
• 2.3 气缸内压力的计算
• 2.3.1 膨胀过程方程
• 2.3.2 吸气过程流动微分方程
• 2.3.3 压缩过程方程
• 2.3.4 排气过程流动微分方程
• 2.3.5 回流过程流动微分方程
• 2.4 阀片运动微分方程
• 2.4.1 进气阀片运动微分方程
• 2.4.2 排气阀片运动微分方程
• 2.4.3 阀片运动的初始条件与边界条件
• 2.5 微分方程的求解与结果分析
• 2.6 排气量与进气阀压开时间之间的关系
• 2.6.1 调节后排气量的近似计算公式
• 2.6.2 调节后排气量的近似计算
• 2.7 本章小结
• 第三章 气量调节过程的CFD模拟
• 3.1 引言
• 3.2 分析软件介绍
• 3.3 CFD计算模型的建立
• 3.3.1 几何模型的建立
• 3.3.2 网格划分
• 3.3.3 动网格的设定
• 3.3.4 其它边界条件的设定
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 阀片所受气体力与开启高度的关系
• 3.4.2 阀片所受气体力与工作压力的关系
• 3.4.3 气阀运动规律的计算
• 3.4.4 排气量的计算
• 3.4.5 进气阀片撞击速度分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 无级气量调节系统的设计
• 4.1 引言
• 4.2 顶开装置
• 4.3 液压系统
• 4.4 执行方案的设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表的学术论文
• 作者与导师简介
• 北京化工大学