一种旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台的设计

韦为等

【摘 要】本文介绍一种旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台的设计，利用实时控制系统通过对高压活塞缸、低压活塞缸、微控推杆电机和转子电机的控制，从而实现动态压差和动态泄漏间隙的等效模拟。该装置较好的解决了在动态压差、动态泄漏间隙的工况下测量与观察压缩机内部工质泄漏情况的难题，为进一步研究压缩机的泄漏特性提供了方便。

【关键词】旋转压缩机；内部工质；动态泄漏

【Abstract】This paper introduces the design of A kind of rotary compressor internal working fluid dynamic leakage equivalent observation experiment platform.It controls the high-pressure piston-cylinder， low pressure piston cylinder， push rod motor and micro-controlled rotor motor by the real-time control system to achieve the equivalent simulation of dynamic pressure and dynamic leakage gap .The device solves the problem in dynamic pressure， dynamic leakage gap measure and observation conditions inside the compressor refrigerant leak.It provides a convenient to further research leakage characteristics of the compressor.

【Key words】Rotary compressor； Internal working fluid； Dynamic leakage

0 引言

研究表明，叶片式压缩机经由运动副配合间隙产生的内部工质泄漏对压缩机性能的负面影响非常严重[1-2]。在采用实验手段研究泄漏特性方面，天津大学的田华等人采用实验法对以CO2为制冷剂的滚动活塞式压缩机内部泄漏特性进行了研究，不过其试验是在静态间隙及静态压差的情况下做出的[3]。西安交通大学的辛电波等人也是在固定间隙和固定压差的环境下完成的[4-5]。因为这些都不能真实的反映压缩机在动态压差、动态间隙、动态工质组份作用下，内部工质的泄漏特性，所以就很难了解在正常工作状态下，压缩机的真实泄漏量与各个参数的具体关系，使得在压缩机防漏方面的研究迟滞不前。

针对现有技术的不足，本文提出了一种叶片式旋转压缩机内部工质动态泄漏测量装置，它可以准确的测量在动态压差、动态间隙、动态工质组份的状态下，叶片式旋转压缩机内部工质的泄漏量与各个参数的具体关系，为进一步研究压缩机的泄漏特性提供了方便。

1 结构和原理

1.1 基本结构

如图1所示，本文设计的旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台，由高压端推杆电机1、高压活塞缸2、进气阀3、进气压力传感器4、高速摄影仪5、泄漏通道等效观测装置6、排气压力传感器7、排气阀8、低压活塞缸9、低压端推杆电机10、实时控制系统11组成，其中泄漏通道等效观测装置是实验台的核心装置。

1.2 动态泄漏等效观测装置的结构

如图2所示，动态泄漏等效观测装置6由定子6-1、转子6-2、观测窗6-3、转子电机6-4、弹性联轴器6-5、角接触球轴承6-6、顶杆6-7、壳体6-8、微控推杆电机6-9组成。

1.3 工作原理

本文设计的旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台的工作原理及过程是：首先通过微控推杆电机完成等效泄漏间隙的调节，然后通过进气阀和排气阀分别往高压腔、低压腔分别注入高压气体和低压气体，关闭进气阀和排气阀，通过调节高压端推杆电机和低压端推杆电机，完成动态压差的调节，启动转子电机，完成动态泄漏间隙的调节，最后通过实时控制系统，根据排气压力传感器的压力变化，进行气体泄漏量的换算测量，获得间隙、转速、压差动态变化下的工质泄漏量；于此同时，通过高速摄影仪，透过观测窗对动态间隙的油气混合云图进行拍摄，从而完成旋转压缩机内部工质动态泄漏的观测。

2 实验台的调试

2.1 总体测试

将装配好的等效装置与电机的控制器、转速表、直流电源连线接好，然后将装置上的进气管与前述的压缩机静态样机实验中的供气管路接通，排气管与流量计、背压管路联通，检查密封垫圈及活动部位的气密性。

2.2 调试转速

对于转速的调试，将控制驱动电机的调速开关调到最小，开启装置，慢慢调节调速开关检查装置的平稳性、观察转速变是否能达到压缩机工况的转速。

2.3 调试间隙

对于间隙的调试，手动调节测微头使转子下端面与下腔体上端面接触，然后锁住测微头，预通压力气体，检查装置气密性良好后，清零设置好调节的起始位置。打开自锁开关，旋转微分筒，观察测微头的显示数据，当数据达到预设的间隙值时锁紧自锁开关。此时，间隙大小已调好。转子下端面和下腔体上端面间隙处可适当润滑，以求更加接近压缩机的工作状态。

2.4 调试压差

对于压差的调试，先将管路两侧的储气罐充气到预设值，打开装置进气管路上的前置调节阀，观察进气压力表刻度的变化，待指针稳定后再打开排气管路上的后置调节阀，观察排气压力表刻度的变化。多次调试直至达到设定的压差，保持压力稳定。

3 结论

实验表明，本文设计的旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台可以通过实时控制实现旋转压缩机内部工质动态泄漏的观测，具有以下特点：

3.1 建立能动态测试压缩机微小间隙泄漏流动的综合实验台，通过高速摄影仪，透过观测窗对动态间隙的油气混合云图进行拍摄，从而完成旋转压缩机内部工质动态泄漏的观测，为进一步分析研究压缩机在不同润滑状态下的泄漏问题提供数据基础；

3.2 综合实验台可以结合压缩机的实际工况，通过对设计装置的调节，最终可以实现不同转速、不同间隙和不同压差多工况下的泄漏测量，并进一步进行变工况下的等效测量。

【参考文献】

[1]郁永章，孙嗣莹，陈洪俊.容积式压缩机技术手册[S].机械工业出版社，2000.

[2]马国远，李红旗.旋转压缩机[M].机械工业出版社，2001.

[3]孙铜生，杨会林，孔祥志.滑片式压缩机泄漏分析及其计算模型的研究[J].机械设计与制造，2005（2）：32-33.

[4]李辛沫，耿爱农，耿葵花，等.滑片类旋转压缩机减摩技术与密封结构研究进展[J].流体机械，2006（1）：35-37.

[5]周惠，屈宗长，俞炳丰，等.同步回转式空气压缩机泄漏研究[J].中国机械工程，2007（2）：205-208.

[责任编辑：汤静]