天然氣渦旋壓縮機(jī)增壓裝置供油系統(tǒng)的研究

【摘要】： 渦旋壓縮機(jī)是一種新型高效、低噪、高可靠性的容積式壓縮機(jī),相對(duì)其它形式的壓縮機(jī)在很多方面有著較大的優(yōu)勢(shì),特別是在小排氣量、低壓縮比的情況下,渦旋壓縮機(jī)的性能更為突出。目前渦旋壓縮機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛,如制冷空調(diào)、動(dòng)力工程、石油化工等領(lǐng)域,其研究也越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍重視。渦旋壓縮機(jī)在天然氣增壓裝置中是主要部件之一,供油系統(tǒng)的研究對(duì)于渦旋壓縮機(jī)的性能相當(dāng)重要,渦旋壓縮機(jī)的摩擦、泄漏、密封、機(jī)械密封都與供油系統(tǒng)有關(guān),進(jìn)而影響著整個(gè)增壓裝置的性能。 本文從動(dòng)力學(xué)分析的角度,分析了渦旋壓縮機(jī)的各摩擦副的組成和受力情況,并計(jì)算出了各摩擦副的功耗。針對(duì)功耗比較大的動(dòng)、靜渦盤(pán)嚙合齒頂面處的摩擦副,運(yùn)用平均雷諾方程求解,得出了油膜載荷和油膜剪力隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速變化的情況。 建立了渦旋壓縮機(jī)的泄漏模型,并給出判定依據(jù),來(lái)確定泄漏介質(zhì)的流態(tài)和狀態(tài),使泄漏模型更加符合實(shí)際,并推導(dǎo)出各泄漏量的計(jì)算公式。分析了渦旋壓縮機(jī)有油潤(rùn)滑的密封機(jī)理及影響密封效果的因素,為提高密封效果,減少泄漏提供了理論依據(jù)。 通過(guò)有限元分析和ANSYS軟件模擬,得出渦旋壓縮機(jī)的雙端面機(jī)械密封環(huán)溫度場(chǎng)的分布云圖,及其與供油系統(tǒng)油溫,轉(zhuǎn)速的關(guān)系。推導(dǎo)出機(jī)械密封動(dòng)、靜環(huán)的熱量分配計(jì)算式并定性分析了膜厚、轉(zhuǎn)速與密封端面摩擦熱的關(guān)系。 應(yīng)用流體力學(xué)和潤(rùn)滑理論,建立了渦旋壓縮機(jī)供油系統(tǒng)流量分配模型,運(yùn)用等價(jià)電路法對(duì)分配模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。推導(dǎo)出渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑系統(tǒng)的功耗計(jì)算公式。對(duì)主要輔助設(shè)備的阻力損失進(jìn)行了計(jì)算。對(duì)增壓裝置的電機(jī)選用和齒輪泵的選用進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。 通過(guò)試驗(yàn)樣機(jī)的性能測(cè)試和性能參數(shù)測(cè)量,驗(yàn)證了理論計(jì)算的正確性。為使裝置性能得到更大提高,提出了改進(jìn)措施和對(duì)后續(xù)工作的展望。 【關(guān)鍵詞】：渦旋壓縮機(jī) 潤(rùn)滑 摩擦 泄漏 機(jī)械密封 數(shù)學(xué)模型 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TH45
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-25
• 1.1 渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點(diǎn)及應(yīng)用12-15
• 1.1.1 渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.1.2 渦旋壓縮機(jī)的工作原理13
• 1.1.3 渦旋壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)13-14
• 1.1.4 渦旋壓縮機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域14-15
• 1.1.5 渦旋壓縮機(jī)與其它形式壓縮機(jī)的比較15
• 1.2 本課題的研究背景及現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 渦旋壓縮機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r15-16
• 1.2.2 渦旋壓縮機(jī)的理論研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 本課題研究的目的和意義19-21
• 1.3.1 研究的目的19-20
• 1.3.2 研究的意義20-21
• 1.4 天然氣渦旋壓縮機(jī)增壓裝置介紹21-23
• 1.4.1 增壓裝置的作用21
• 1.4.2 增壓裝置的組成21-22
• 1.4.3 增壓裝置供油油路的說(shuō)明22
• 1.4.4 渦旋壓縮機(jī)內(nèi)油路的說(shuō)明22-23
• 1.5 課題來(lái)源及研究的主要內(nèi)容23-24
• 1.5.1 課題來(lái)源23
• 1.5.2 研究的主要內(nèi)容23-24
• 1.6 本課題研究的創(chuàng)新點(diǎn)24
• 1.7 本章小結(jié)24-25
• 第2章 渦旋壓縮機(jī)的摩擦與潤(rùn)滑25-34
• 2.1 渦旋壓縮機(jī)的各摩擦副25-26
• 2.1.1 機(jī)頭和主軸處的摩擦副25
• 2.1.2 機(jī)械密封動(dòng)環(huán)與靜環(huán)嚙合面摩擦副25-26
• 2.2 動(dòng)盤(pán)上各摩擦副功耗計(jì)算26-29
• 2.2.1 動(dòng)渦盤(pán)受力分析26
• 2.2.2 動(dòng)、靜渦旋齒側(cè)面摩擦功耗計(jì)算26-27
• 2.2.3 動(dòng)、靜渦盤(pán)嚙合齒頂面處摩擦分析27-28
• 2.2.4 動(dòng)渦盤(pán)與十字環(huán)嚙合面摩擦功耗計(jì)算28-29
• 2.2.5 動(dòng)盤(pán)軸承與曲拐嚙合面摩擦功耗計(jì)算29
• 2.3 支架體與十字環(huán)嚙合面摩擦功耗計(jì)算29
• 2.4 曲軸上摩擦功耗計(jì)算29-31
• 2.4.1 曲軸的受力分析30
• 2.4.2 曲軸與主、副軸承嚙合面摩擦功耗計(jì)算30-31
• 2.5 渦旋壓縮機(jī)的潤(rùn)滑31-33
• 2.5.1 供油系統(tǒng)的重要性31
• 2.5.2 由摩擦功耗推倒出的潤(rùn)滑油量的計(jì)算31-32
• 2.5.3 噴油量與摩擦功耗之間的關(guān)系32
• 2.5.4 含油率與總效率之間的關(guān)系32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第3章 渦旋壓縮機(jī)的泄漏與潤(rùn)滑34-44
• 3.1 渦旋壓縮機(jī)的內(nèi)泄漏與外泄漏34
• 3.1.1 內(nèi)泄漏34
• 3.1.2 外泄漏34
• 3.2 渦旋壓縮機(jī)的切向泄漏與徑向泄漏34-35
• 3.2.1 切向泄漏和徑向泄漏34-35
• 3.2.2 切向泄漏模型35
• 3.2.3 徑向泄漏模型35
• 3.3 純油泄漏與氣液兩相流泄漏的判定35-39
• 3.3.1 兩個(gè)基本的泄漏模型35-37
• 3.3.2 流入泄漏通道中所補(bǔ)充部分的油量的確定37
• 3.3.3 臨界間隙值的確定37-39
• 3.3.4 判定依據(jù)39
• 3.4 層流運(yùn)動(dòng)與紊流運(yùn)動(dòng)的判定39-40
• 3.4.1 臨界雷諾數(shù)的確定39-40
• 3.4.2 判定依據(jù)40
• 3.5 渦旋壓縮機(jī)動(dòng)、靜盤(pán)的徑向密封分析40-41
• 3.5.1 油膜表面張力密封原理40
• 3.5.2 影響徑向密封工作穩(wěn)定性的因素40-41
• 3.6 渦旋壓縮機(jī)動(dòng)、靜盤(pán)的軸向密封分析41-42
• 3.6.1 軸向密封結(jié)構(gòu)41-42
• 3.6.2 邊界摩擦原理42
• 3.6.3 影響軸向密封工作穩(wěn)定性的因素42
• 3.7 本章小結(jié)42-44
• 第4章 渦旋壓縮機(jī)的機(jī)械密封與潤(rùn)滑44-57
• 4.1 有限元介紹44
• 4.2 ANSYS軟件介紹44-45
• 4.3 渦旋壓縮機(jī)機(jī)械密封環(huán)溫度場(chǎng)的ANSYS分析45-52
• 4.3.1 雙端面機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)及密封機(jī)理45-46
• 4.3.2 密封環(huán)熱分析模型46-48
• 4.3.3 ANSYS分析48-50
• 4.3.4 變參數(shù)分析50-52
• 4.3.5 計(jì)算結(jié)果分析52
• 4.3.6 結(jié)論52
• 4.4 機(jī)械密封潤(rùn)滑油量的計(jì)算52-55
• 4.4.1 機(jī)械密封摩擦熱的計(jì)算52-55
• 4.4.2 機(jī)械密封潤(rùn)滑油量的計(jì)算55
• 4.5 機(jī)械密封的功耗計(jì)算55-56
• 4.5.1 機(jī)械密封的接觸比壓的計(jì)算55-56
• 4.5.2 機(jī)械密封的功耗計(jì)算56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第5章 供油系統(tǒng)的計(jì)算57-65
• 5.1 供油系統(tǒng)第二循環(huán)油路流量分配模型57
• 5.2 供油系統(tǒng)第二循環(huán)油路模型方程57-58
• 5.2.1 基本假設(shè)57
• 5.2.2 連續(xù)性方程57
• 5.2.3 穩(wěn)態(tài)伯努利方程57-58
• 5.3 渦旋壓縮機(jī)內(nèi)油路等價(jià)電路法的計(jì)算58-59
• 5.4 渦旋壓縮機(jī)內(nèi)油路功耗計(jì)算59-60
• 5.4.1 沿程阻力損失和局部阻力損失59-60
• 5.4.2 主軸旋轉(zhuǎn)潤(rùn)滑油產(chǎn)生的阻力損失60
• 5.5 供油系統(tǒng)第二循環(huán)油路總功耗計(jì)算60-62
• 5.5.1 過(guò)濾器的阻力損失計(jì)算60
• 5.5.2 油氣分離器的阻力損失計(jì)算60-61
• 5.5.3 換熱器的阻力損失計(jì)算61-62
• 5.6 增壓裝置電機(jī)的選取62-63
• 5.6.1 動(dòng)渦盤(pán)外緣與油、氣混合物摩擦功耗62
• 5.6.2 平衡鐵摩擦功耗62-63
• 5.7 供油系統(tǒng)第一循環(huán)油路功耗計(jì)算63-64
• 5.7.1 渦旋壓縮機(jī)機(jī)械密封的功耗計(jì)算63
• 5.7.2 流動(dòng)阻力損失功耗計(jì)算63
• 5.7.3 輔助設(shè)備阻力損失功耗計(jì)算63-64
• 5.7.4 齒輪泵的選取64
• 5.8 本章小結(jié)64-65
• 第6章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析65-69
• 6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程圖65
• 6.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及樣機(jī)的結(jié)構(gòu)布局優(yōu)點(diǎn)65-66
• 6.3 實(shí)驗(yàn)參照標(biāo)準(zhǔn)66
• 6.4 試驗(yàn)介質(zhì)及工況66
• 6.5 空氣和天然氣性能參數(shù)換算66-67
• 6.6 性能參數(shù)的測(cè)試結(jié)果67-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-76
• 附錄 A: 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄76

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ZDRH-2000智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)及YP7035密封潤(rùn)滑脂在多元振幅振動(dòng)篩上的應(yīng)用    周東鋒;陳旋;朱全政;趙志安;王玉魁;佟立臣;

瓦錫蘭獲得汽缸脈沖潤(rùn)滑系統(tǒng)訂單    渝舟

柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)常見(jiàn)故障咋排除    自貢市水利農(nóng)機(jī)局 潘樹(shù)良

三菱重工加速拓展中國(guó)市場(chǎng)    世華

軋機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)水污染控制    楊雄飛

新鋼燒結(jié)廠堆取料機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)改造成功    甘志鴻

瓦錫蘭為21艘船提供汽缸潤(rùn)滑系統(tǒng)    茂馨

農(nóng)機(jī)備春耕四點(diǎn)需注意    

螺旋焊管成型機(jī)成型輥潤(rùn)滑系統(tǒng)的改造    張莉 于全明 作者單位 滄州市螺旋鋼管有限責(zé)任公司

全球最大壓縮機(jī)廠商看好中國(guó)    本報(bào)記者 趙紅

奏響藍(lán)天的樂(lè)章    信琦

提高變頻渦旋壓縮機(jī)壓縮性能的方法研究    劉興旺

驅(qū)動(dòng)軸承內(nèi)嵌式渦旋壓縮機(jī)特性研究    李超

通用渦旋型線集成設(shè)計(jì)理論與方法研究    王立存

多渦旋齒渦旋壓縮機(jī)嚙合型線理論研究    王君

關(guān)于內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)法設(shè)計(jì)理論和方法的研究    童寶宏

CO_2跨臨界循環(huán)滾動(dòng)活塞膨脹機(jī)和渦旋壓縮機(jī)的研究    曾憲陽(yáng)

帶噴射器的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)氣熱泵系統(tǒng)循環(huán)機(jī)理與特性研究    許樹(shù)學(xué)

磨損過(guò)程中的磨粒表面和磨損表面特征及其相互關(guān)系研究    袁成清

可傾瓦軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)分析與主動(dòng)控制    宮曉春

非對(duì)稱(chēng)雙電層對(duì)薄膜潤(rùn)滑性能影響的研究    左啟陽(yáng)

天然氣渦旋壓縮機(jī)增壓裝置供油系統(tǒng)壓力和流量的優(yōu)化控制    成金貴

渦旋壓縮機(jī)的摩擦與潤(rùn)滑研究    馬淑霞

變頻渦旋壓縮機(jī)振動(dòng)信號(hào)分析    李澤宇

基于信息熵的渦旋壓縮機(jī)的故障診斷研究    黃成東

某16缸柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化    孟令軍

基于振動(dòng)信號(hào)的渦旋壓縮機(jī)噪聲檢測(cè)系統(tǒng)研究    李燦杰

渦旋壓縮機(jī)微間隙泄漏及平衡重功率損耗的數(shù)值分析    梁秋立

變截面渦旋壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型的研究    孫迎

天然氣渦旋壓縮機(jī)增壓裝置供油系統(tǒng)的研究    余鵬飛

組合型線渦旋壓縮機(jī)型線設(shè)計(jì)與渦旋齒的有限元分析    杜文武