基础研究

• 基于1/(ZT_1)修正的五级丙烯压缩机带压启动过程建模研究及分析

  孙永瑞;曾鸣;黄世凯;张本权;陶琛;

  针对丙烯制冷压缩机带压启动过程的入口条件剧烈变化，采用传统建模方法计算压缩机性能不准确的问题，开展了压缩机特性模型研究和启动过程动态分析。在与试验台测试数据对比验证系统建模方法可靠的基础上（误差小于2%），通过理论推导，提出了基于1/（ZT_1）(Z为入口气体压缩因子，T_1为压缩机入口气体温度)修正的压缩机特性模型建模方法，压比和效率的计算误差均小于1%，解决了压缩机性能计算不准确的问题。根据实际运行条件，对五级丙烯压缩机带压启动过程初期进行动态仿真。结果表明，在39 s处达到了局部功率最大值，约为额定功率的90%，确定了此功率峰值是由于各级压力重新分配和转速升高共同作用形成；该峰值功率是判断电机能否满足带压启动需求的关键参数，根据计算结果可确定电机选型合理。研究可为准确预测压缩机性能及部件选型提供指导。

  2024年11期 v.52;No.629 2-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1471K]
  [下载次数：146 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：57 ]

• 仿生锯齿形壁面对压缩机排气噪声的影响

  董光才;李惠林;李家俊;

  针对活塞式压缩机在排气过程中，排气阀压紧块壁面产生涡流导致噪声过大的问题，以某活塞式压缩机为研究对象，基于Fluent对活塞式压缩机内部流场进行模拟，确定涡流产生的壁面位置，对压紧块壁面进行仿生锯齿形结构正交设计，得到16组正交试验方案，对16组方案进行流场分析与声学仿真，得到8号试验的降噪效果最为明显。结果表明，采用仿生锯齿形壁面设计的压紧块可以降低气体的湍流动能和速度，最大气体速度降低了8.314 m/s，最大湍流动能下降了25.413 m2/s2，最大压力减小了0.53 Pa，减少涡流的产生和对压缩机出口流域壁面的冲击；齿高为2.2 mm，齿宽为2.3 mm，齿距为1.0 mm的方案降噪效果最优，噪声降低3.92 dB，降噪率为4.5%。研究结果为压缩机排气噪声的降低提供了指导和参考。

  2024年11期 v.52;No.629 10-16+22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1452K]
  [下载次数：69 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：20 ]

• 转子式压缩机泵体压插管力与螺钉拧紧力矩关系的分析与验证

  伦成钢;武小娟;孙民;王澈;

  为了提升转子式压缩机产品能力与能效，本文通过理论分析，提出了一种转子式压缩机泵体压插管力与螺钉拧紧力矩的耦合设计方法，确保泵体的径向间隙设计参数在加工过程中不会发生变化。首先，通过调整过盈配合量为12.7～39.1μm和长度为9 mm来控制压插管力大小，满足联结处无工质泄漏且不会导致泵体产生横向位移；其次，考虑气缸螺钉拧紧力矩力为5 N·m，在保证其所产生摩擦力足以抵抗压入插管所产生的横向力以及泵体工作时的气体最大压差力前提下，螺钉拧紧力矩最小，以便相关零件之间产生的应力和变形最小。通过试验验证了理论方法的可行性，两者的误差在5%以内，实现了产品性能的提高。研究结果可为转子式压缩机的优化设计提供参考。

  2024年11期 v.52;No.629 17-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 932K]
  [下载次数：49 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ]

运行调控

• 无霜冰箱压缩机与风机运行特性研究

  张淑萍;杨昭;赵延峰;候召宁;贺红霞;舒悦;

  为了提高制冷系统的能源效率，通过优化压缩机与风机的匹配运行，建立了冰箱动态运行仿真模型，分析了压缩机转速和风机风量对冰箱运行特性的影响，包括冷却换热量、结霜换热量、功率。同时，研究了压缩机与风机的匹配方案对系统性能的影响。结果表明，在满足降温需求的前提下，提升压缩机运行率有助于降低能耗；在1 200～2 100 r/min转速范围内，增加压缩机转速可以显著提升换热量，当转速超过2 100 r/min时，压缩机的运行率随压缩机转速增加而下降，系统功率随压缩机转速增加而升高；增加风机风量可提高冷却换热量占总换热量的比重，与0.013 kg/s风量相比，0.023 kg/s风量下冷却换热量的比重提升了2.73%，然而，风机风量的增加也导致了系统运行功率的增加；在特定降温需求下，存在最佳的压缩机转速与风机风量的匹配方案，使得系统功率取得最小值，在68 W的降温需求下，冰箱功率最低的匹配方案为风机风量0.017 kg/s，压缩机的转速2 111 r/min，此时系统运行功率为54.28 W。研究揭示了结霜换热量、冷却换热量及功率的变化规律，并提出了风机风量与压缩机转速的低能耗匹配策略，为制冷系统中压缩机与风机的运行参数优化、能效提升提供了理论依据。

  2024年11期 v.52;No.629 23-29+38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1409K]
  [下载次数：97 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ]

• 补油参数对离子液体氢气压缩机的性能影响

  金漪;郭怡;唐宇明;曹峻豪;

  为了研究离子液体压缩机的热力性能，建立了离子液体压缩机的能耗分析模型，分析了离子液体压缩机中的能量转化机制，将整个系统的能量损耗分为液压损耗、油缸损耗和气缸损耗，再进一步根据损耗发生部件和原因细分为溢油损耗、补油损耗、管道损耗、缓冲损耗、摩擦损耗、进气阀损耗、排气阀损耗和换热节能等7个部分，对单级离子液体压缩机进行了仿真计算，并对仿真模型进行了试验验证。结果表明，在所有压损中，溢油损耗、补油损耗、缓冲损耗是最主要的3个部分，通过调节补油压力和补油泵流量可改变这3个损耗的大小并影响压缩机的绝热效率；补油压力的变化主要影响溢油损耗值，当补油压力从1 MPa增大到6 MPa，溢油损耗增大了20.6%，绝热效率降低了10.57%；补油泵流量变化主要影响补油损耗值，当补油泵流量从20 L/min增大到120 L/min，补油损耗增大了35.8%，绝热效率降低了21.84%。研究可为离子液体氢气压缩机的高效设计和运行提供理论依据。

  2024年11期 v.52;No.629 30-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K]
  [下载次数：39 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ]

• 往复式压缩机气流脉动抑制方法研究

  霍振;介鹏飞;李兆亭;刘建辉;张卫义;

  针对往复式压缩机管道系统中气流脉动的问题，建立了试验平台对缓冲罐容积、缓冲罐出口管路角度以及缓冲罐出口管路组合膨胀腔型滤波器对压力脉动影响进行了试验和模拟研究，并分析了缓冲罐长径比、压缩机与缓冲罐之间接管长径比对管路系统气流压力脉动的影响规律。结果表明，当缓冲罐容积由0.008 3 m3增加到0.094 m3时，压力脉动值降低了40%，增大缓冲罐的容积可以有效降低管路的气流压力脉动；当出口管路的角度为60°时，压力脉动值最大降低了44%，通过改变缓冲罐出口管路的角度可以降低管路的气流压力脉动；在缓冲罐后的出口管路上安装组合膨胀腔型滤波器也可以有效降低管路的气流压力脉动，压力脉动值降低了59%；增加缓冲罐的直径比增加长度对降低管路内压力脉动更有效，当缓冲罐的长径比介于1.5～2.0时，对管路内压力脉动抑制效果最佳，当接管长径比介于1.25～1.75时，对管路内气流脉动抑制效果最佳。研究结果可为解决实际工程管路振动的问题提供参考。

  2024年11期 v.52;No.629 39-46+64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1170K]
  [下载次数：100 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ]

优化设计

• 径向间隙与转速对滚动转子压缩机油膜密封角的影响

  陈梦婷;陈恩;王锴;刘浩;蔡德华;

  针对计算滚动转子压缩机内径向间隙泄漏时，将油膜长度视为恒定值而导致误差较大的问题，同时深入探讨油膜长度对压缩机性能的影响，基于实际微型滚动转子压缩机参数，采用VOF多相流模型模拟了压缩腔内制冷剂R290和润滑油PAG32的混合流动过程，重点揭示了油膜在径向间隙通道中动态变化的特性，研究分析了不同径向间隙和转速对油膜密封角的具体影响。结果表明，径向间隙从35μm减小至10μm时，油膜的最大密封角从14°增加至42°，较小的径向间隙有利于形成更大的油膜密封角，并且油膜能够保持较长时间，显著减少了气体泄漏量；转速从2 000 r/min提升至4 000 r/min时，油膜的最大密封角从31°增加至43°，较高的转速有助于压缩机在排气阶段形成更大的油膜密封角，但转子壁面速度的增加，显著加剧了由壁面剪切力引起的径向泄漏，导致总泄漏质量流量增大。研究结果可为滚动转子压缩机的设计开发提供参考。

  2024年11期 v.52;No.629 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1520K]
  [下载次数：61 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ]

• 适用于氢储能及运输的大流量离心压气机进口级优化设计及特性分析

  董兆一;樊岳;陈春刘;童志庭;

  为了提升氢气离心压气机进口级等熵效率，利用自主开发的氢气离心压气机进口级一维优化设计程序，结合BP神经网络与遗传算法，对进口级进行一维优化设计。基于优化结果，采用三维造型软件构建了叶轮模型，并通过NUMECA软件进行了设计工况及变工况下的性能与流场分析。结果表明，优化后的氢气离心压气机进口级在设计工况下压比达1.071，等熵效率高达86.34%，内部气流流动正常，没有明显的气流分离现象，有较大稳定工作范围，气动性能良好。研究结果可为离心压气机进口级的优化设计提供参考。

  2024年11期 v.52;No.629 55-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 2156K]
  [下载次数：90 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ]

• 一种变截面涡旋压缩机型线的构建与性能研究

  侯才生;丁鹏飞;虎晓春;

  针对传统变截面型线设计中因曲线类型不同和引入高次曲线而导致的设计过程复杂、加工难度大等问题，提出了一种利用加速螺旋线取代高次曲线的型线设计方法。基于该方法，构建了一种以加速螺旋线为主涡旋线的变截面型线，并建立了该型线的基本几何理论，研究了工作腔容积的变化规律，得到了轴向气体力与切向气体力随着主轴转角的动态变化历程。结果表明：采用相同类型曲线构建的变截面型线，不仅弥补了传统变截面型线的不足，而且在容积性能与力学性能方面更具优势。在相同设计参数条件下，与高次曲线构成的传统变截面型线相比，吸气容积和压缩比分别提高了39.51%和11.54%，最大轴向气体力与切向气体力分别降低了11.06%和8.58%。该研究成果对简化变截面型线设计及降低加工难度具有一定的参考作用。

  2024年11期 v.52;No.629 65-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1400K]
  [下载次数：105 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ]

诊断运维

• 基于MOMEDA与LMD的往复压缩机活塞杆沉降信号故障特征提取方法研究

  何明;方燚;孙瑞亮;李豪;刘世成;范文俊;闫慧敏;舒悦;

  针对传统经验模态分解（EMD）等方法在当前往复压缩机活塞杆故障诊断中故障特征提取能力不足的问题，本文通过电涡流传感器获得往复压缩机活塞杆的沉降信号，利用多点最优最小熵解卷积算法（MOMEDA）对信号周期进行自适应调整去干扰处理，再对其进行局部均值分解（LMD），得到信号所对应的多个乘积函数（PF）分量的特征参数因子，包括偏度系数gi、峭度系数qi和总能量比Ei/E。对比活塞杆正常和故障状态（支撑环磨损、紧固元件松动和早期裂纹）下的特征参数变化，结果显示：在活塞杆支撑环磨损情况下，g_1和q_3的值将分别达到-0.02和1.60，与正常值相差3～5倍；活塞杆紧固原件松动情况下，g_1,g_3,q_1,q_3均会出现大幅度偏差，甚至呈现出超过正常值10倍以上的差距；活塞杆早期裂纹情况下，低阶分量g_4和q_4会出现一些变化，分别达到-1.30和1.60;MOMEDA与LMD相结合的方法，能够准确、有效地对往复压缩机活塞杆沉降信号进行判断，相比于传统的EMD信号分析方法，该方法在活塞杆故障诊断领域展现出更高的实用性。

  2024年11期 v.52;No.629 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1214K]
  [下载次数：88 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ]

• 畸变来流下高转速叶片气弹失稳机理研究

  韦雪阳;陈富强;李芙东;蔡勤榕;王维民;

  为了探究先进压气机侧向进气诱发的进气畸变沿高速动叶（R1）的传递规律及耦合机制，基于弱流固耦合方法和畸变来流数据对动叶气弹稳定性进行了仿真研究。结果表明：压气机畸变来流含总压畸变和旋流畸变，复合畸变诱导R1叶尖处形成沿周向传播的分离涡，而叶尖分离涡导致全周叶片在同一时刻承受不同大小和频率的气动力。经对比，气动阻尼稳定后，得到均匀进气下的气动阻尼为0.14，而畸变来流下的气动阻尼为0.1，降幅达28.57%，进气畸变显著降低动叶气弹稳定性。此外，由叶尖分离涡造成的众多集中在3倍转频附近的气流激励频率，激发了叶片低模态共振。发生共振的叶片在叶尖分离涡消失后，振动幅值仍相较于均匀进气增大2.3倍。研究结果可为先进压气机抗畸变设计及提升动叶气弹稳定性提供重要参考。

  2024年11期 v.52;No.629 79-86+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2130K]
  [下载次数：76 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ]

• 基于KPCA的核电厂隔膜压缩机缸盖螺栓松动故障诊断研究

  万益恒;薛金山;张大勇;韩学杰;吕井;苗雯禹;

  针对核电厂隔膜压缩机容易发生缸盖螺栓松动的问题，通过分析螺栓松动的影响因素，搭建了隔膜压缩机缸盖螺栓松动故障诊断试验系统，掌握了螺栓松动前、后缸盖所有螺栓轴向力的差异变化、分布特征和影响规律，基于KPCA算法和故障重构贡献率构建了一种螺栓松动故障识别与定位方法。不同松动状态螺栓的训练与测试结果表明，轴向力是识别螺栓松动状态的关键特征，该方法依据缸盖螺栓轴向力载荷实时数据和变化规律，可以快速识别螺栓松动的故障行为，准确判断松动螺栓的故障位置，当轴向力衰减系数为5%和10%时，最低识别准确率分别为96%和98%。研究结果为隔膜压缩机螺栓早期松动预警和在线实时检测提供了新的方法，对确保核电厂隔膜压缩机安全稳定运行具有重要意义。

  2024年11期 v.52;No.629 87-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1439K]
  [下载次数：114 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ]

• 电动汽车补气式涡旋压缩机考虑内漏和传热的热力学研究

  胡家云;苗言明;谭明飞;张斌;李超;何其泽;王佳韵;李康;

  针对采用简化的等熵过程来计算压缩机的热力学工作过程与实际工作过程有差别的问题，提出了一种加入内漏和传热过程的一维模型，在低温工况下用短型线补气式涡旋压缩机进行验证。对比压缩机在不同转速下（5 000,6 000 r/min）的功率、制热COP、制热量及排气温度的仿真结果与试验结果，其间最大误差均在8%以内；对比在吸气、排气压力分别为0.16,0.90 MPa时，采用等熵模型和本文提出的仿真模型计算压缩机的工作过程的结果，发现考虑内漏和传热后，制热量和排气温度的计算值与试验值之间的差距从20%最低下降到4%；采用本文仿真模型的计算结果能更准确地反映压缩机的实际工作过程。研究结果可为补气式涡旋压缩机的设计和应用提供参考。

  2024年11期 v.52;No.629 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1701K]
  [下载次数：270 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ]

• 压缩机专刊特约主编寄语

  田旭东;

  <正>压缩机是用于提升流体压力、产生输送动力的通用装备，压缩机及系统是融合机械、热力学、流体力学、自动控制等多学科技术的复杂机电一体化装备，是工业生产和日常生活中不可或缺的重要装置，广泛应用于石油化工、建筑、国防、航空航天等诸多领域。我国压缩机行业经多年发展，已逐步形成完整的设计制造与运行维护技术体系，自主创新能力得到较大的提升。近年来，我国压缩机行业的高端设计与制造能力显著增强：千万吨炼油、百万吨乙烯、西气东输、大型煤化工等领域的高参数往复压缩机、离心压缩机国产化均取得突破；石化领域大型迷宫式压缩机、氢能领域的隔膜压缩机与液驱压缩机、航空航天领域的微型特殊压缩机、轨道交通中的无油压缩机等一大批压缩机产品均可实现自主可控；全部的制冷压缩机均实现了国内生产。我国能够自主设计制造的压缩机已涵盖近20种结构形式、30多种压缩气体介质、约500多种不同规格。

  2024年11期 v.52;No.629 1页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
  [下载次数：46 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ]
下载本期数据