基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄露特性测试系统 |
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| 申请号 | CN201610280333.3 | 申请日 | 2016-04-29 | 公开(公告)号 | CN105805010A | 公开(公告)日 | 2016-07-27 |
| 申请人 | 广西大学; | 发明人 | 耿葵花; 何洋; 韦为; 黄江; 马小波; 韦信立; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种基于 相位 触发频闪法的旋转 压缩机 泄露特性测试系统，属于压缩机 泄漏 特性测试技术领域，包括旋转压缩机，旋转压缩机包括通过压缩机 叶片 连接压缩机 转子 分隔而成的高压腔和低压腔，高压腔依次连通有压 力 比例调配 阀 、配液装置、 温度 控制仪和高压气罐，高压气罐再通过背压罐与低压腔连接；还包括气源压缩机、中央 控制器 、转速及相位 传感器 、频闪触发器和 照相机 ；气源压缩机与高压气罐连接；中央控制器分别与转速及相位传感器和频闪触发器连接；照相机位于压缩机转子靠近压缩机 外壳 一侧，其镜头朝向压缩机端盖；压缩机端盖采用透明材质制作。本发明采用“相位触发式频闪装置”，能够对压缩机泄漏通道进行拍摄并记录下泄漏细节。 | ||||||
| 权利要求 | 1.基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄露特性测试系统，包括旋转压缩机，所述旋转压缩机包括通过压缩机叶片连接压缩机转子分隔而成的高压腔和低压腔，其特征在于：所述高压腔依次连通有压力比例调配阀、配液装置、温度控制仪和高压气罐，所述高压气罐再通过背压罐与所述低压腔连接； |
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| 说明书全文 | 基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄露特性测试系统【技术领域】 [0002] 旋转压缩机是一种量大面广和具有较深影响的典型容积式流体机械，被广泛应用于各种气体压缩设备和制冷空调装置。但是，长期以来，旋转压缩机一直存在容积效率低和冷量损失大的缺陷，其原因在于，旋转压缩机存在多个运动配合间隙，该运动配合间隙会增多压缩机内部的泄漏通道，从而导致工质从高压的压缩腔窜逸至低压的吸气腔的泄漏量增多，进而使压缩机的容积效率降低，因此，如何防止泄漏是叶片式压缩机亟待解决的重要课题，同时也是节能降耗和建设节约型社会的需要。 [0003] 为了提高旋转压缩机的容积效率和降低冷量损失，需设法控制其运动副的配合间隙，而要实现这一目标，则必须了解旋转压缩机的泄漏特性，即，需要了解不同压力或者温度下的工质是如何泄漏的，且泄漏量是多少。 [0004] 实际上，旋转压缩机的泄漏特性与压缩机运动副的间隙值大小、配合位姿、运动状态、润滑性质、流动形态、温度等因素均有关，现有的泄漏特性测量方法主要采取模拟实验测量法，即在静态间隙及静态压差的情况下观察泄漏特性，或是在固定间隙和固定压差的环境下模拟压缩机在实际工况下的运动情况进而观察泄漏情况。但是，这些测量方法存在诸多缺点：1.在静态间隙及静态压差的情况下，这种简化使得模型与实际状况存在较大的出入，不能全面考虑压缩机转速、气压力、润滑状况、温度等因素，因而还无法精确描述压缩机微小间隙内的非定常可压缩流动；2.在固定间隙和固定压差的环境下，模拟出的压缩机的运动情况不能全面的囊括压缩机在实际工况下间隙和压差的变动情况，与实际差异较大。因此，泄漏特性测量技术的关键在于尽量使实验工况与实际工况一致，即最好能在压缩机本体上进行动态实验。【发明内容】 [0005] 鉴于上述内容，有必要提供一种基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄漏特性测试系统，该基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄漏特性测试系统是一种在压缩机本体上整合动态压 差、动态间隙、动态工质条件下采集并处理压缩机内部工质泄漏的方法，且采用“相位触发式频闪装置”，能够对压缩机泄漏通道进行拍摄并记录下泄漏细节，并能够测量工质的泄漏量。 [0006] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄露特性测试系统，包括旋转压缩机，所述旋转压缩机包括通过压缩机叶片连接压缩机转子分隔而成的高压腔和低压腔，所述高压腔依次连通有压力比例调配阀、配液装置、温度控制仪和高压气罐，所述高压气罐再通过背压罐与所述低压腔连接；还包括气源压缩机、中央控制器、转速及相位传感器、频闪触发器和照相机；所述气源压缩机与高压气罐连接；所述中央控制器分别与所述转速及相位传感器和频闪触发器连接，能够接收所述转速及相位传感器采集到的压缩机转子转速及转动相位角信息，并根据该转动相位角信息发出控制指令，进而通过控制所述频闪触发器运行来促使所述照相机运行；所述照相机位于所述压缩机转子靠近压缩机外壳一侧，其镜头朝向压缩机端盖；所述压缩机端盖采用透明材质制作。 [0007] 进一步地，所述基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄露特性测试系统还包括设置在所述背压罐和低压腔之间的测量缸、止逆阀、所述温度控制仪和调控阀；所述测量缸包括上腔室和下腔室，所述上腔室通过阀门连接所述背压罐；所述下腔室依次通过所述止逆阀、温度控制仪和调控阀连接所述低压腔；所述下腔室和上腔室之间还设有活塞，所述活塞通过横穿所述上腔室的连接轴连接所述上腔室外的位移传感器。 [0008] 进一步地，所述下腔室内设置有密封液，该密封液与所述配液装置中的储存液相同；所述止逆阀通过止逆管路与所述下腔室连接，该止逆管路与所述下腔室的连接端位于所述密封液中。 [0009] 进一步地，所述下腔室设置有放气阀；所述放气阀与下腔室连通的放气管路伸入所述下腔室內，且所述下腔室内的放气管路开口端位于所述密封液上方。 [0010] 进一步地，所述调控阀为三通调控阀，同时还连接有消声消雾装置；所述调控阀与中央控制器连接。 [0011] 进一步地，所述高压气罐通过调节阀与恒压罐连接，所述恒压罐再与所述温度控制仪连接。 [0012] 进一步地，所述中央控制器还与所述压力比例调配阀和温度控制仪连接，能够控制进入所述高压腔气液混合物的压力和温度。 [0013] 进一步地，所述高压气罐与所述背压罐及气源压缩机均通过阀门连接。 [0014] 进一步地，所述照相机与压缩机转子轴线平行设置，其镜头正对着所述端盖。 [0015] 进一步地，所述高压气罐、恒压罐、背压罐、高压腔入口、测量缸的上腔室和下腔室均 连接有压力表。 [0016] 本发明具有以下有益效果： [0017] 1.本发明采用相位触发式频闪装置，以通过设置的相位触发器和高速摄影机记录压缩机内部泄漏通道中工质泄漏的连续运动过程，具有直观性强、易于采集等特点。 [0018] 2.本发明通过设置测量缸等部件测量压缩机的泄漏量，使实验不仅能够获得压缩机泄漏通道工质泄漏的细节，还能够测得工质的泄漏量，进而能够更全面的测定压缩机的泄漏特性。 [0019] 3.本发明在真实的旋转压缩机上进行动态测量，并采用中央控制器对工质压力、转速、温度、泄漏通道间隙等多因素进行全程动态调控，从而使实验工况更贴近实际工况，进而能够克服模拟实验测量法模拟压缩机工况和泄漏通道与实际误差大等缺点；再者，通过中央控制器对实验过程进行动态调控测定的压缩机工质泄漏量及拍摄泄漏通道工质的泄漏过程，其测量误差较小，影响因素变量的设定较为可靠，且测量和拍摄过程更全面、操作更便捷。【附图说明】 [0020] 图1是本发明基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄漏特性测试系统的原理示意图。 [0021] 主要元件符号说明 [0022] 图中，1-气源压缩机、2-高压气罐、3-恒压罐、4-背压罐、5-测量缸、6-调节阀、7-平衡阀、8-连接阀、9-放气阀、10-密封液、11-位移传感器、12-压力比例调配阀、13-三通调控阀、14-配油装置、15-转速及相位传感器、16-频闪触发器、17-压缩机转子、18-压缩机叶片、19-高压腔、20-低压腔、21-照相机、22-压力表、23-温度控制仪、24-逆止阀、25-消声消雾装置、26-中央控制器。 [0023] 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。【具体实施方式】 [0024] 请参阅图1，在本发明的一种较佳实施方式中，一基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄露特性测试系统，包括一旋转压缩机、一气源压缩机1、一高压气罐2、一恒压罐3、一背压罐4、两温度控制仪23、一配液装置14、一压力比例调配阀12、一测量缸5、一止逆阀24、一调控阀、一消声消雾装置25、一位移传感器11、一中央控制器26、一转速及相位传感器15、一频闪触发器16和一照相机21。旋转压缩机包括主要由压缩机叶片18连接压缩机转子17分隔而成的高压腔19和低压腔20，高压腔19依次连通压力比例调配阀12、配液装置14、一温度控制仪23、恒压罐3和高压气罐2，高压气罐2再通过背压罐4连接低压腔20，高压 气罐2还与气源压缩机1连接。背压罐4和低压腔20之间还通过测量缸5、止逆阀24、一温度控制仪23和调控阀连接，其中，测量缸5包括上腔室和下腔室，上腔室通过一连接阀8连接背压罐4；下腔室依次连接止逆阀24、温度控制仪23和调控阀，后由调控阀连接低压腔20；下腔室和上腔室之间还设有活塞，活塞通过连接轴连接位移传感器11。中央控制器26分别与转速及相位传感器15和频闪触发器16连接，能够接收转速及相位传感器15采集到的压缩机转子17转速及转动相位角信息，并根据该转动相位角信息发出控制指令，进而通过控制频闪触发器16运行来促使照相机21运行。优选地，转速及相位传感器15安装在旋转压缩机上，其检测部位位于旋转压缩机内部，以便于测量实验过程压缩机转子17的转速及转动相位角。 [0025] 进一步地，请继续参阅图1，高压气罐2均通过调节阀6与恒压罐3及气源压缩机1连接，以调节进入旋转压缩机的进气量；高压气罐2与背压罐4连接时通过一平衡阀7连接，用于维持实验过程气压的稳定。实验所使用的恒压罐3是为了防止实验过程出现脉动冲击，进而影响实验的准确性；气源压缩机1用于提供实验所使用的气体；背压罐4则是为了使低压腔20的压力保持在一定值上，以形成背压，该背压略大于大气压力。 [0026] 进一步地，测量缸5的下腔室与止逆阀24之间设置有止逆管路，止逆管路一端与止逆阀24连通，另一端与下腔室连接，并伸入下腔室内。下腔室内设置有密封液10，密封液10用以防止下腔室内的气体泄漏，优选地，密封液10与配液装置14中的储存液相同。进一步地，止逆管路伸入下腔室内的连接端位于密封液10中，以防止下腔室内的气体倒流入止逆管路中，进而影响工质泄漏量测量的准确性。再者，为了防止下腔室内气体和密封液10倒流入止逆管路，进而进入旋转压缩机，影响实验的正常进行，本发明在测量缸5与低压腔20之间设置了止逆阀24，以保证实验的稳定性。 [0027] 下腔室还设置有放气阀9，放气阀9用于清除下腔室内的气体，以保证实验初始时，下腔室内无气体，位移传感器11清零，进而保证实验测量的准确性。优选地，放气阀9与下腔室之间设置有伸入下腔室内的放气管路，该放气管路与下腔室连通的开口端位于密封液10上方，以保证下腔室内的气体能够通过该放气管路排出测量缸5。 [0028] 上腔室设置的连接轴横穿上腔室，一端与活塞连接，另一端伸出上腔室，并与位于上腔室室外的位移传感器11连接。位移传感器11用于测量活塞移动的距离，进而可测得实验过程工质的泄漏量。 [0029] 进一步地，请继续参阅图1，调控阀为三通调控阀13，分别与低压腔20、消声消雾装置25和温度控制仪23连接，以使从低压腔20中流出的气液混合物能够先经消声消雾装置25 消除气雾后流至温度控制仪23，进而提高工质泄漏量的准确性。优选地，三通调控阀13与中央控制器26连接，能够在中央控制器26的控制下开合。 [0030] 进一步地，照相机21位于压缩机转子17靠近压缩机外壳一侧，其镜头朝向压缩机端盖，优选地，照相机21与压缩机转子17轴线平行设置，其镜头正对着端盖，以便于更好的拍摄到泄漏通道处工质泄漏情况。进一步地，压缩机端盖采用透明材质制作，以利于照相机21能够拍摄到旋转压缩机内部。 [0031] 进一步地，请继续参阅图1，中央控制器26还与压力比例调配阀12和两温度控制仪23连接，能够实时精确的动态调节进入高压腔19气液混合物的压力和温度。本发明设置两温度控制仪23，能够更好的控制实验过程的整体温度，防止因温度影响旋转压缩机的泄漏情况；压力比例调配阀12能够调节进入高压腔19气液混合物的比例及压力，以模拟旋转压缩机运行时的实际工况。 [0032] 进一步地，高压气罐2、恒压罐3、背压罐4、高压腔19入口、测量缸5的上腔室和下腔室均连接有压力表22，以便于监测各设备的压力情况。 [0033] 所述基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄漏特性测试系统的工作流程为：气源压缩机1提供实验所需的气体，气体依次流经高压气罐2、恒压罐3和温度控制仪23，后与配液装置14中部分储存液混合后，通过压力比例调配阀12进入旋转压缩机的高压腔19，并推动压缩机转子17转动；部分气液混合物从旋转压缩机内部的泄漏通道流入低压腔20，再经三通调控阀13连接的消声消雾装置25后流至温度控制仪23、止逆阀24，最后流入测量缸5的下腔室内，并推动测量缸5的活塞上移，活塞再带动连接轴移动，进而使位移传感器11采集到活塞的运动位移；因活塞上移，使得测量缸5的上腔室内的气体通过调节阀6进入背压罐4中，后通过背压罐4流至高压气罐2，即完成一次循环过程。 [0034] 气液混合物推动压缩机转子17转动时，转速及相位传感器15能够采集压缩机转子17转动的相位角，当压缩机转子17转动至中央控制器26预先设定的相位角时，转速及相位传感器15将采集信号反馈至中央控制器26，中央控制器26再向频闪触发器16发出控制信号，以通过频闪触发器16的触发使得照相机21运行，进而使照相机21拍摄并记录该相位角下旋转压缩机泄漏通道处工质的泄漏过程。 [0035] 所述基于相位触发频闪法的旋转压缩机泄漏特性测试系统的工作原理及实验过程： [0036] 1)实验前，设定试验初始值及调整实验设备。首先，中央控制器26预先设定实验温度、相位角、实验气液混合物的压力比；然后，根据预先设定数据调节配液装置14；最后，打开放气阀9，使测量缸5活塞下移至最下端并位于密封液10上方，且将位移传感器11清零。 [0037] 2)实验时，首先，打开气源压缩机1并使其运行一段时间，气体通过对应调节阀6进入高压气罐2及恒压罐3，恒压罐3能够保持输入的高压气体压力恒定，待气体温度达到预设值，中央控制器26按照预设压力值打开压力比例调配阀12，使气液混合物进入压缩机高压腔19并推动压缩机转子17运转，当压缩机转子17运行至设定相位角时，转速及相位传感器15将信息反馈给中央控制器26，中央控制器26再控制频闪触发器16进而促使照相机21拍摄并记录该相位角下旋转压缩机内部泄漏通道处工质的泄漏过程；泄漏的工质经泄漏通道进入低压腔20后进入三通调控阀13，再经与三通调控阀13连接的消声消雾装置25消声消雾后通过逆止阀进入测量缸5下腔室，并推动测量缸5活塞上移，待多个循环后位移传感器11具有可观示数，此时即可测定工质泄漏量。 [0039] 本发明是一种在压缩机本体上整合动态压差、动态间隙、动态工质条件下采集并处理压缩机内部工质泄漏的方法，并采用“相位触发式频闪装置”和位移传感器，实现旋转压缩机内部泄漏通道工质泄漏过程的拍摄及工质泄漏量的测量；本发明将实验设备与中央控制器连接，可对实验过程工质压力、温度、压缩机转子转速、泄漏通道间隙等多因素进行全程动态调控，从而使实验工况更贴近实际工况，进而克服模拟实验测量法模拟压缩机工况和泄漏通道与实际误差大等缺点；再者，中央控制器能够对影响旋转压缩机泄漏的多个因素变量进行设定，进而能够观察旋转压缩机在不同间隙、温度、压力等条件下的泄漏过程及测量泄漏量，拍摄和测量较为全面，且拍摄泄漏通道工质的泄漏过程较为详细，测定的压缩机工质泄漏量的测量误差较小，实验较为可靠，操作较为简单。 |
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