大型往復(fù)式壓縮機(jī)無級(jí)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化分析.pdf

1、大型往復(fù)式壓縮機(jī)是流程工藝領(lǐng)域用來壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的通用機(jī)械，也是量大面廣的高耗能設(shè)備。部分行程頂開進(jìn)氣閥無級(jí)氣量調(diào)節(jié)方式具有節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)。但實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在氣量調(diào)節(jié)作用下，氣閥閥片由于存在壓叉力的作用，會(huì)出現(xiàn)氣閥閥片提早破裂損壞的情況。因此探討無級(jí)氣量調(diào)節(jié)工況下氣閥閥片結(jié)構(gòu)失效破壞原因，進(jìn)一步探討氣閥在此運(yùn)動(dòng)規(guī)律下，壓叉力對(duì)氣閥閥片的沖擊載荷作用的影響，并進(jìn)行疲勞壽命預(yù)估，開展氣量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究十分重要。

2、r>　　論文在國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“高效節(jié)能壓縮機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究”，以及鎮(zhèn)海煉化研發(fā)項(xiàng)目“歧化裝置C102往復(fù)式壓縮機(jī)氣量無級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研制”和中國石油烏魯木齊石化煉油廠“往復(fù)式壓縮機(jī)用無級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)”項(xiàng)目的支持下，對(duì)氣量調(diào)節(jié)工況下的壓縮機(jī)熱力循環(huán)過程和氣閥運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了更為深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究，建立了流線型氣閥模型，并進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明流線型氣閥的節(jié)能效果更為優(yōu)良。并以現(xiàn)有氣量調(diào)節(jié)裝置為基礎(chǔ)，建立了正交各向異性短纖維復(fù)合材

3、料閥片模型，分析壓叉力對(duì)氣閥閥片的沖擊碰撞作用。同時(shí)研究了閥片側(cè)傾對(duì)頂開進(jìn)氣閥的影響。通過耐久性疲勞分析軟件，研究對(duì)不同液壓頂開力和不同傾斜角度與閥片疲勞壽命之間的關(guān)系。為壓縮機(jī)頂開進(jìn)氣閥無級(jí)氣量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)優(yōu)化及其液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)了提供理論依據(jù)。
　　論文的主要研究內(nèi)容:
　　1)建立了氣量無級(jí)調(diào)節(jié)下流線型氣閥熱力循環(huán)數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)比分析了流線型氣閥和普通平閥片在氣量調(diào)節(jié)中的效果。通過數(shù)值計(jì)算，得出流線氣

4、閥在氣量調(diào)節(jié)工況下，對(duì)氣閥的氣流通道進(jìn)行流線型設(shè)計(jì)后，氣閥使用效率以及壓縮機(jī)功效有明顯提高。通過數(shù)值計(jì)算，得出流線型氣閥閥片切線角度取值為30°時(shí)，流線型氣閥能夠獲良好的節(jié)能效果。
　　2)建立了正交各向異性短纖維復(fù)合材料閥片模型，研究了氣量調(diào)節(jié)工況下壓叉對(duì)氣閥閥片的沖擊載荷作用的影響。分析了頂開進(jìn)氣閥閥片的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。并對(duì)此工況下閥片碰撞的疲勞壽命特性進(jìn)行了研究，初步描述出不同液壓頂開力與閥片疲勞壽命之間的關(guān)系

5、。詳細(xì)計(jì)算分析后，為了改善閥片的受力狀況，得出較為合理的液壓頂開力，最大的液壓頂開力取值范圍應(yīng)為4～6MPa。
　　3)研究了氣量無級(jí)調(diào)節(jié)工況下壓縮機(jī)氣閥側(cè)傾碰撞運(yùn)動(dòng)規(guī)律，分析在頂開進(jìn)氣閥氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓叉力作用下，閥片的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能;建立了不同傾斜角度下氣閥閥片有限元數(shù)值仿真模型，模擬了在側(cè)傾碰撞中閥片的損傷;對(duì)比分析有無側(cè)傾兩種狀態(tài)下閥片側(cè)傾對(duì)氣閥閥片及其壽命的影響。并對(duì)側(cè)傾閥片疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)估，初步建立了側(cè)傾角度與氣閥壽命