移动式双螺杆空气压缩机系统动态特性分析

吴万荣，梁向京，娄 磊



移动式双螺杆空气压缩机系统动态特性分析

吴万荣，梁向京※，娄 磊

（中南大学机电工程学院，长沙 410083）

在对移动式双螺杆空气压缩机系统组成及运行原理分析基础上，建立柴油发动机子系统、空气压缩机主机子系统和进气控制子系统数学模型，利用Matlab/Simulink平台构建空气压缩机系统仿真模型，对空气压缩机在加/卸载运行条件下的系统压力、流量和轴功率进行仿真分析，以研究双螺杆空气压缩机动态特性；并通过试验验证数学模型的有效性。仿真和试验结果表明：用气量对空气压缩机系统动态特性产生影响，用气量波动越大，空气压缩机系统轴功率越高，能量利用率越低，且压力波动越大；用气量越大，空气压缩机加卸载频率越低，系统能量利用率越高；仿真结果和试验结果最大相对误差小于5%，所建立的数学模型能反映空气压缩机动态加、卸载运行过程。该研究可为空气压缩机系统节能运行提供参考。

计算机仿真；模型；试验；双螺杆空气压缩机；热力学；能量损失

0 引 言

压缩空气作为一种重要动力源，因其具有生产简便、环保、安全、输送方便等优点而得到大规模使用[1-3]。空气压缩机（简称空压机）将机械能转化为气体压力能，是压缩空气系统中的“核心”。目前，常用的容积式空气压缩机有活塞式空气压缩机和双螺杆空气压缩机。其中，移动式双螺杆式空气压缩机具有结构简单、可靠性高、体积小以及维护方便等优点，目前已逐渐取代活塞式空气压缩机，广泛应用于水利水电、水井钻凿等领域[4-7]。

国内外专家对双螺杆式压缩机的结构优化、工作过程性能等进行了大量深入研究[8-11]。文献[12-15]研究了螺杆压缩机转子型线，并提出各种高效型线的设计方法和加工方法，为提高压缩机的效率和改善压缩机的性能提供依据。Rane等[16]提出了一种代数网格生成算法，并应用CFD研究了不同螺杆转子对压缩机性能的影响。Wu等[17-19]建立制冷螺杆压缩机工作过程数学模型，通过理论计算和试验测量压缩机在不同工况下的-图，研究螺杆压缩机的热力学过程。Li等[20]对喷水螺杆空气压缩机进行了理论和试验研究，分析了喷水量对空气压缩机性能的影响。Liu等[21]考虑运行条件和关键设计参数的影响，建立了制冷用螺杆压缩机模型，该模型可用于压缩机系统仿真和参数优化。Valenti等[22]研究了润滑油在容积式空气压缩机压缩过程中的热效应，其结果表明合理分布在压缩空气中的适量润滑油液能有效减小气体温升，并降低压缩功耗。Seshaiah等[23-24]通过试验确定了传热系数，并在此基础上对螺杆压缩机进行理论建模，分析了螺杆压缩机运行参数与设计参数对压缩机功率和容积效率的影响。孔德文等[25-26]对螺杆空气压缩机运行能耗进行分析，并提出了令螺杆空气压缩机在加卸载工况下能耗最小的最优控制方案。赵前程等[27]建立了螺杆空气压缩机供气系统数学模型，研究了电机变频调速控制和加、卸载控制工况下空气压缩机系统的动、静态特性。

目前对整个空气压缩机系统研究较少。本文将空气压缩机分为柴油发动机子系统、压缩机主机子系统、进气控制子系统，建立移动式双螺杆空气压缩机的数学模型。该模型不再单一研究螺杆空气压缩机主机的工作性能，而是在考虑空气压缩机关键设计参数与系统运行参数的基础上，对空气压缩机系统动态特性进行分析和研究，以期提高移动式空气压缩机工作效率，为降低空气压缩机系统能耗提供参考。

1 空气压缩机系统建模

图1为移动式双螺杆空气压缩机系统结构示意图。如图1所示，柴油发动机通过联轴器驱动空气压缩机转子高速旋转。随着转子的旋转，空气被不断的吸入空气压缩机中，经过压缩使空气压力上升后排出。同时，少量油液在压差作用下喷入空气压缩机工作腔中。这部分油液用于润滑空气压缩机转子和轴承等；并降低压缩过程中气体的温度。含油的压缩空气从空气压缩机排气口经管道进入油气分离器中，在离心力的作用下油液与压缩空气分离。经过分离之后的压缩空气经过最小压力阀，再由散热器进行冷却，通过排气阀进入用户空气管网。分离出来的油液沉降到油气分离器底部，流经温控阀和冷却器，在压差作用下再回到空气压缩机主机工作腔中进行循环。

1.1 柴油发动机子模型

柴油发动机通过联轴器与空气压缩机主机相连，忽略联轴器的影响，发动机与空气压缩机的转矩平衡，得到转矩方程如下

柴油发动机输出功率为

式中J和J分别是螺杆空气压缩机和柴油发动机的转动惯量，kg·m2；M是柴油发动机主轴输出转矩，N·m；M是螺杆空气压缩机转矩，N·m；M是摩擦转矩，N·m；是柴油发动机角加速度，rad/s2；n是柴油发动机转速,r/min；P是柴油发动机输出功率，kW；M是柴油发动机转矩，N·m。

研究表明，柴油发动机性能特性曲线是关于发动机转速n的函数[28-31]。根据康明斯6BTAA5.9-C180型柴油发动机外特性曲线，经过数据拟合，得到柴油发动机外特性方程为

柴油发动机在调速状态下运行时，其调速特性曲线可以由下列方程近似表示

柴油发动机主轴输出转矩M为

式中是柴油发动机油门开度；C是黏性阻尼系数。

调速状态下，柴油发动机输出转速是油门开度的函数

式中n是柴油发动机最高转速，r/min；n是柴油发动机怠速转速，r/min。

1.2 空气压缩机子模型

图2为双螺杆空气压缩机螺杆转子结构示意图。如图2所示，双螺杆空气压缩机中相互啮合的一对转子间形成几组特殊的几何形状（齿间容积），随着转子的旋转，空气压缩机中每对相互啮合的齿将相继完成工作循环。空气压缩机转子每转一圈的工作循环可分为吸气、压缩、排气3个过程。吸气过程中，齿间容积从0不断增大，空气从进气阀被吸入。在吸气过程结束之时，齿间容积达到最大值。在此之后，随着转子继续旋转，齿间容积与进气腔的连接断开，压缩过程开始。压缩过程中齿间容积不断变小，空气被连续压缩，当齿间容积变为最小值时，它将与排气腔连通，压缩空气由排气口排出。由于空气压缩机转子高速旋转，可将压缩机工作过程视为连续进行。

1.2.1 基本热力学过程

在实际工作环境中，空气中含有水蒸汽。将空气视为理想气体，根据理想气体状态方程，有

式中是气体压力，Pa；是气体体积，m3；是气体质量，kg；air是空气的气体常数，287J/(kg·K)；是气体温度，K。

在已知温度T和压力P条件下，湿空气密度ρ可以表示为干空气密度ρ,l和水蒸汽密度ρ,w之和

1.2.2 压缩过程建模

由于压缩过程中有油液进入空气压缩机与空气混合，因此实际压缩过程不是等熵绝热过程，而是多变过程。压缩过程结束之时与吸气过程结束时齿间容积中的空气压力有以下关系

实际压缩过程中，多变指数可用式（12）计算。

式中P和in分别是压缩过程结束与吸气过程结束之时齿间容积中空气压力，Pa；V和in分别是压缩过程结束时与吸气过程结束时齿间容积的体积，m3；是气体多变指数；T和in分别是压缩过程结束与吸气过程结束时的空气温度，K。

当压缩过程结束后，空气将进入油气分离器中。忽略空气流经管道的压力损失，则排气腔和油气分离器中的空气压力相等。当空气压缩机排气腔压力等于系统压力时，不会产生额外的能量损失。但通常情况下空气压缩机排气压力P会低于或者高于系统压力P，此时消耗的能量将比P=P时更多。空气压缩机每转单个工作容腔气体压缩所做的热力学功为

式中P是系统压力，MPa；W是热力学功，J。

当空气压缩机加载运行时，油气分离器中压力等于系统压力。因此，气体压缩的等熵绝热功率为

空气压缩机实际消耗的轴功率为

式中n是螺杆空气压缩机阳转子转速，r/min；是螺杆空气压缩机阳转子齿数；is是空气压缩机的绝热效率；P是空气压缩机等熵绝热功率，W；P是空气压缩机轴功率，W。

1.3 进气控制子模型

在实际生产中，由于种种原因需要控制空气压缩机的容积流量，用于适应负载对压缩空气的压力、流量需求，同时减少空气压缩机能耗，提高系统运行的安全性。

目前，螺杆空气压缩机常用加、卸载调节方式对空气压缩机的容积流量进行控制。空气压缩机启动后，排气压力很快达到设定系统加载压力，空气压缩机进入加载工况。当用气量Q（m3）等于空气压缩机排气量时，系统压力保持稳定。当用气量Q低于空气压缩机排气量时，系统压力会不断升高。当系统压力超过卸载压力时，控制系统将发出信号，使空气压缩机进入卸载工况。此时，进气阀将逐渐关闭，空气压缩机停止向外界供气。但有少量空气被吸入空气压缩机，使润滑油液喷入齿间容积中，以保持螺杆转子与轴承的润滑。同时为了减少空气压缩机能耗，发动机转速将下降至怠速。卸载工况下，随着用户继续使用压缩空气，系统压力将会降低。当压力下降到低于加载压力时，控制器发出信号使得进气阀完全打开，并且发动机全速运行，空气压缩机重新进入加载状态。

当进气阀完全打开时，空气流经进气阀口无压力损失，根据理想气体状态方程，空气压缩机吸入的空气质量air为

当进气阀没有完全打开时，空气流经阀口处会产生压力损失，且压力损失随进气阀的开启角度不同而发生变化。根据进气阀的流体动力学分析，空气流经阀口处的压力损失为

根据质量守恒定理，空气流经阀口后的质量流量不变，得到以下关系式

式中Q是进气阀口前的空气体积流量，m3/min；in是进气阀口后的空气体积流量，m3/min；是空气的质量流量，kg/min；T是进气阀口前的空气温度，K。

假设空气流经进气阀口的温升可以忽略，则进气阀口前的空气流速v可以表示为

式中A是进气阀口前的管道通流截面积，m2。

进气阀口后的空气流速可由式（20）表达。

把式（20）带入式（19），可得

2 仿真分析

2.1 模型建立与仿真参数确定

为了得到空气压缩机系统动态特性，根据空气压缩机系统数学模型构建了空气压缩机系统仿真模型。图3所示为空气压缩机简化模型，该模型由柴油发动机子模块、空气压缩机主机子模块和进气系统子模块组成。

螺杆空气压缩机系统主要参数如表1所示。仿真初始条件为：加载压力1=0.71 MPa，卸载压力2=0.76 MPa，仿真时间280 s，空气压缩机系统绝热效率78%，大气压力0.1 MPa，环境温度23.8 ℃，空气压缩机进气管直径为76 mm。

表1 空气压缩机主要参数

2.2 仿真结果分析

图4为设定的3种用气量Q曲线。其中：曲线1表示用气量Q在2.49~16.64 m3/min周期性变化；曲线2表示用气量恒定为11 m3/min；曲线3表示用气量恒定为8.16 m3/min，是曲线1所示用气量的平均值。3种用气量条件下得到的系统仿真结果如图5所示。

图5a为不同用气量条件下空气压缩机系统压力的变化曲线。由图5a可知，3种用气量条件下，空气压缩机系统压力均在设定的加载压力0.71 MPa与卸载压力0.76 MPa之间变化。随着用气量增大，空气压缩机加载卸载频率减小。用气量波动时，系统压力随之波动。

图5b为不同用气量条件下空气压缩机系统的流量变化曲线。从图5b可知，进入卸载状态后空气压缩机流量迅速下降至0，直到空气压缩机重新加载。在加载状态下，随着用气量变化，空气压缩机的流量改变很少。

图5c为不同用气量条件下的空气压缩机系统轴功率。如图5c所示，进入卸载状态后，空气压缩机系统的轴功率迅速下降，并且明显小于加载状态下系统的轴功率。当用气量Q=8.6 m3/min时，空气压缩机在一次加卸载时间内平均轴功率为96.2 kW，单位用气量的平均轴功率为11.18 kW/(m3/min)。用气量波动时空气压缩机平均轴功率为99.5 kW，单位用气量的平均轴功率为11.57 kW/(m3/min)。这说明当平均用气量不变时，用气量波动会导致空气压缩机的平均轴功率和单位用气量的轴功率都增大，空气压缩机能量利用率下降。用气量Q=11 m3/min时空气压缩机系统平均轴功率为112.2 kW，单位用气量的轴功率为10.2 kW/(m3/min)。这说明用气量大时，空气压缩机平均轴功率增大，但单位用气量的平均轴功率随之减小，空气压缩机能量利用率有所提高。

3 试验与分析

为了对仿真结果进行验证，搭建空气压缩机试验平台进行试验。试验系统主要由空气压缩机及有关传感器等组成，如图6所示。采用日本横河EJA110A压力传感器测量系统压力，测量范围为0～1.4 MPa，测量精度为±0.065%；采用日本横河YEWFLO涡街流量传感器测量空气压缩机流量，测量精度为±1%，采用北京新宇航JN338-A转矩转速传感器测量空气压缩机功率，测量精度为±0.2%，并利用台湾研华的PCI-1712数据采集卡将数据传递至计算机中进行数据处理。空气压缩机主要参数见表1。试验时设定空气压缩机加载压力、卸载压力与仿真时一致，用气量保持11 m3/min不变。

表2为空气压缩机加卸载运行时，空气压缩机最大最小功率以及对应的流量与系统压力实测值与计算值比较。从表中可以看出，仿真结果与实测数据基本吻合，最大相对误差小于5%，证实了数学模型的有效性。试验结果出现误差的原因是模型忽略了机械损失以及螺杆空气压缩机的内泄漏。

表2 螺杆空气压缩机加/卸载工况下性能试验结果与仿真结果对比

螺杆空气压缩机系统动态轴功率及压力计算值与试验值对比结果如图7所示。从图7可知螺杆空气压缩机系统加/卸载过程中轴功率与压力试验曲线与计算曲线的变化趋势一致，最大相对误差为4.75%，说明所建立螺杆空气压缩机动态特性的数学模型与实际符合。

4 结 论

1）在螺杆空气压缩机工作过程中，用气量会影响空气压缩机的系统压力。用气量波动时，系统压力产生明显波动；用气量越大，空气压缩机系统压力变化的速率越低，即空气压缩机加卸载频率越低。

2）用气量越大，空气压缩机系统平均轴功率越大，单位用气量的轴功率越小，系统能量利用率越高；用气量波动越大，空气压缩机系统平均轴功率越大，单位用气量的轴功率越大，系统能量利用率越低。

3）对空气压缩机加卸载过程进行了试验，试验结果与仿真结果最大相对误差小于5%，验证了所建模型的有效性。

[1] 邢子文. 螺杆压缩机－理论、设计及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2000：1－10.

[2] Vittorini D, Cipollone R. Energy saving potential in existing industrial compressors[J]. Energy, 2016, 102: 502－515.

[3] Zhao Z, Tian Y, Hou F, et al. Performance analysis of a refrigerant extracting twin screw compressor employed in multi-temperature heat pump systems[J]. International Journal of Refrigeration, 2016, 67: 383－394.

[4] Stosic N, Smith I, Kovacevic A. Screw Compressors- Mathematical Modeling and Performance Calculation[M]. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2005.

[5] 裴玲玲. 钻头自回转型气动潜孔锤的研究与设计[D]. 长春：吉林大学，2016.

Pei Lingling. Study and Design of Pneumatic DTH Hammer with Self-propeller Round Bit[D]. Changchun: Jilin University, 2016. (in Chinese with English abstract)

[6] 许刘万，王艳丽，左新明. 我国水井钻探装备的发展及应用[J]. 探矿工程：岩土钻掘工程，2012，39(4)：1－7.

Xu Liuwan, Wang Yanli, Zuo Xinming. Development and the application of water well drilling equipment in China[J]. Exploration Engineering: Rock & Soil Drilling and Tunneling, 2012, 39(4): 1－7. (in Chinese with English abstract)

[7] 葛林，李纯，李超. 多功能拖车水井钻机在抗旱灌溉中的应用[J]. 山东水利，2015(8)：55－56.

[8] 吴华根，唐昊，王养浩，等. 间隙对双螺杆制冷压缩机性能的影响[J]. 西安交通大学学报，2015(2)：130－134.

Wu Huagen, Tang Hao, Wang Yanghao, et al. Clearance effects on performance of twin screw refrigeration compressor[J]. Journal of Xi’ an Jiaotong University, 2015(2): 130－134. (in Chinese with English abstract)

[9] 董诚诚. 车载双螺杆压缩机流场分析及性能研究[D]. 长沙：中南大学，2014.

Dong Chengcheng. The Flow Field Analysis and Performance Research on Vehicle Twin-Screw Compressor[D]. Changsha: Central South University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[10] Wu Y R, Tran V T. Dynamic response prediction of a twin-screw compressor with gas-induced cyclic loads based on multi-body dynamics[J]. International Journal of Refrigeration, 2016, 65: 111－128.

[11] Arjeneh M, Kovacevic A, Rane S, et al. Numerical and experimental investigation of pressure losses at suction of a twin screw compressor[J]. British Food Journal, 2015, 90(1): 137－143.

[12] Wu Y, Hsu W. A general mathematical model for continuous generating machining of screw rotors with worm-shaped tools[J]. Applied Mathematical Modelling, 2014, 38(1): 28－37.

[13] Zaytsev D, Ferreira C A I. Profile generation method for twin screw compressor rotors based on the meshing line[J]. International Journal of Refrigeration, 2005, 28(5): 744－755.

[14] Wu Y R, Fong Z H. Improved rotor profiling based on the arbitrary sealing line for twin-screw compressors[J]. Mechanism & Machine Theory, 2008, 43(6): 695－711.

[15] 赵永强，赵升吨，魏伟锋，等. 螺杆转子磨削及计算机数控砂轮修整[J]. 西安交通大学学报，2016，50(8)：6－14.

Zhao Yongqiang, Zhao Shengdun, Wei Weifeng, et al. Screw rotor grinding and computer numerical control grinding wheel dressing[J]. Journal of Xi’ an Jiaotong University. 2016, 50(8): 6－14. (in Chinese with English abstract)

[16] Rane S, Kovacevic A, Stosic N, et al. Deforming grid generation and CFD analysis of variable geometry screw compressors[J]. Computers & Fluids, 2014, 99(7): 124－141.

[17] Wu H, Xing Z, Shu P. Theoretical and experimental study on indicator diagram of twin screw refrigeration compressor[J]. International Journal of Refrigeration, 2004, 27(4): 331－338.

[18] Wu H, Li J, Xing Z. Theoretical and experimental research on the working process of screw refrigeration compressor under superfeed condition[J]. International Journal of Refrigeration, 2007, 30(8): 1329－1335.

[19] Wu H, Xing Z, Peng X, et al. Simulation of discharge pressure pulsation within twin screw compressors[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, 2004, 218(4): 257－264.

[20] Li J, Wu H, Wang B, et al. Research on the performance of water-injection twin screw compressor[J]. Applied Thermal Engineering, 2009, 29(16): 3401－3408.

[21] Liu J, Li Q, Wang F, et al. A new model of screw compressor for refrigeration system simulation[J]. International Journal of Refrigeration, 2012, 35(4): 861－870.

[22] Valenti G, Colombo L, Murgia S, et al. Thermal effect of lubricating oil in positive-displacement air compressors[J]. Applied Thermal Engineering, 2013, 51(1/2): 1055－1066.

[23] Seshaiah N, Ghosh S K, Sahoo R K, et al. Mathematical modeling of the working cycle of oil injected rotary twin screw compressor[J]. Applied Thermal Engineering, 2007, 27(1): 145－155.

[24] Seshaiah N, Sahoo R K, Sarangi S K. Theoretical and experimental studies on oil injected twin-screw air compressor when compressing different light and heavy gases[J]. Applied Thermal Engineering, 2010, 30(4): 327－339.

[25] 孔德文，林惟锓，杜丙同. 螺杆空压机容积流量调节的能耗分析[J]. 液压与气动，2011(5)：91－93.

[26] 孔德文，林惟锓，蔡茂林，等. 螺杆空压机加卸载工况下节能运行分析[J]. 北京航空航天大学学报，2012，38(3)：405－409.

Kong Dewen, Lin Weiqin, Cai Maolin, et al. Analysis on energy-saving operation of screw compressor under load /unload operating conditions[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2012, 38(3): 405－409. (in Chinese with English abstract)

[27] 赵前程，戴巨川，覃业军. 空压机压力控制系统建模与动态特性研究[J]. 压缩机技术，2013(1)：23－28.

Zhao Qiancheng, Dai Juchuan, Qin Yejun, et al. Research on system modeling and dynamic characteristic of air compressor pressure control system[J]. Compressor Technology, 2013(1): 23－28. (in Chinese with English abstract)

[28] 常绿. 基于性能评价网状图的装载机发动机与液力变矩器匹配优化[J]. 农业工程学报，2012，28(1)：50－54.Chang Lü. Optimization of power matching on torque-converter with diesel engine for wheel loader based on performance evaluation mesh figure[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(1): 50－54. (in Chinese with English abstract)

[29] 李牧菲. 并联式混合动力装载机能量管理方法研究[D]. 长春：吉林大学，2014.

Li Mufei. Research on Energy Management Method for Parallel Hybrid Loader[D]. Changchun: Jilin University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[30] 徐礼超，侯学明. 基于典型工况的装载机发动机与液力变矩器匹配[J]. 农业工程学报，2015，31(7)：80－84.

Xu Lichao, Hou Xueming. Power matching on loader engine and hydraulic torque converter based on typical operating conditions[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(7): 80－84. (in Chinese with English abstract)

[31] 董岩. 并联式混合动力装载机能量管理策略及优化研究[D]. 长春：吉林大学，2015.

Dong Yan. Research on Strategy and Optimization of Energy Management for Parallel Hybrid Loader[D]. Changchun: Jilin University, 2015. (in Chinese with English abstract)

Dynamic characteristics analysis of portable twin screw air compressor system

Wu Wanrong, Liang Xiangjing※, Lou Lei

(410083,)

As the producer of compressed air, portable twin-screw air compressors are widely used in many industrial applications taking into account its reliability and compact feature.The compressor system is frequently operated under unload condition to achieve the air flow consumption. Under the unload condition, the air compressor still requires a lot of energy, but the air compressor stops supplying compressed air to the network. This is often ignored when studying the energy consumption of the compressor. It is important to research the dynamic performance of the portable twin-screw air compressor to reduce the energy consumption of compressor system. The system composition of portable twin-screw air compressor was described and the operating principle was analyzed. The twin-screw air compressor was divided into 3 subsystems: diesel engine, twin-screw compressor and intake valve control. For each subsystem a mathematical model was established and explained in detail. The dynamic simulation model of the portable twin-screw air compressor was implemented on the platform of MATLAB/Simulink. Three different air flow consumption loading patterns of compressor were simulated in order to understand the dynamic performance of the portable twin-screw air compressor with different air flow consumption. Some primary performance parameters of the screw compressor under load and unload conditions, such as system pressure, flow rate and shaft power, were analyzed by numerical simulations. Experimental investigation on a twin-screw air compressor under load and unload conditions was carried out to verify the integrated model. The performances of the compressor under load/unload conditions, such as system pressure and shaft power consumption, were measured with the experimental apparatus. The research results showed that the dynamic characteristics of twin-screw air compressor system under load/unload conditions were influenced by air flow consumption. According to the influence of air flow consumption on the screw compressor system, the system pressure had obvious fluctuation with the variable air flow demand pattern. The pressure change rate decreased with the increased air flow consumption. It meant that the load/unload frequency of screw compressor was reduced. When the air flow consumption was greater, the twin-screw air compressor had a greater average shaft power of system, a smaller shaft power of air flow consumption per unit and a higher energy utilization ratio. When the fluctuation range of air flow consumption was greater, the twin-screw air compressor had a greater average shaft power of system, a greater shaft power of air flow consumption per unit and a lower energy utilization ratio. Therefore, when the twin-screw air compressor runs under the load/unload conditions, it should reduce the fluctuation range of air flow consumption, and increase the air flow consumption to improve working efficiency. Simulation results are in good agreement with the experimental ones. It was shown that the error between the measured and calculated data was less than 5%. So the dynamic working process of twin-screw compressor under load/unload conditions can be predicted exactly by means of the mathematical models. Therefore, this research can be useful for energy-saving running of twin-screw air compressors.

computer simulation; models; experiments; twin screw air compressor; thermodynamics; energy losses

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.010

TH138

A

1002-6819(2017)-02-0073-07

2016-05-11

2016-11-21

国家高技术研究发展计划（863计划，2012AA041801）

吴万荣，湖南汉寿人，教授，博士生导师，主要从事机电液集成控制研究。长沙 中南大学机电工程学院，410083。Email：csuwwr@163.com

梁向京，湖南长沙人，博士生，主要从事机电液集成控制研究。长沙 中南大学机电工程学院，410083。Email：liangxiangjing@163.com

吴万荣，梁向京，娄 磊. 移动式双螺杆空气压缩机系统动态特性分析[J]. 农业工程学报，2017，33(2)：73－79. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.010 http://www.tcsae.org

Wu Wanrong, Liang Xiangjing, Lou Lei. Dynamic characteristics analysis of portable twin screw air compressor system[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(2): 73－79. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.010 http://www.tcsae.org