变频调节空压机气阀低频运行特性分析

《变频调节空压机气阀低频运行特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、活塞式空压机低频调速时的气阀运行特性分析张宗珍（辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000）摘要：针对应用变频调节的空压机气阀工作状况可能产生的问题，本文对空压机在低频运行时的气阀进行工作特性的数学分析与模拟，确定了使压缩机气阀正常工作及不发生延迟关闭的频率下限，对变频调节压缩机频率范围选择有一定参考作用。关键词：频率下限；空压机；仿真；中图分类号:文献标识码：AnalysisonairvalvemovementcharacteristicoflowfrequencyvelocitymodulationinpistonaircompressorZhangZongzhen

2、(MechanicalEngineeringInstitute,LiaoningTechnicalUniversity123000,Fuxin,China)Abstract:Inviewofthepossibleproblemoffrequencyconversionadjustmentaircompressorairvalveworkingcondition,thisarticlecarriesonthemathematicalanalysisandthesimulationtoairvalvewhenlowfrequencyworking,thelowerfrequenc

3、ylimitcausesthecompressorairvalvenormalworkanddoesnothavethedetentionclosurehadbeendetermined.Ithascertainreferencefunctiontofrequencyrangeselectionofthefrequencyconversionadjustmentcompressor.Keywords:lowerfrequencylimit;aircompressor;simulation;1、前言空气压缩机是矿山生产的重要设备之一,它产生压缩空气,用以带动风动凿岩机、风动装岩

4、机等设备以及其它风动工具,其耗电量约占全矿总电耗的8%－11%[1],随着矿井的延深,耗电量还将进一步增加。变频器的出现，引发了空压机节能新的革命，变频压缩机依据使用气量实际情况，通过变频器调整电机的转速，按需提供实际所需的空气量，同时可以保持压缩空气的恒定压力，变频调节范围宽，能量损失小，控制方法简单[2]，变频技术在压缩机上的应用越来越广泛。空压机的实际用气量一般小于额定排气量，所以一般是在工频以下调节，它的频率下限可以调到多少受压缩机本身性能的影响，如转速太低会影响压缩机的润滑以及气阀正常工作和压缩机的启动等等，所以变频调节只能接近而不能达到理想曲线，其频率下限不可能太

5、低，对于已经应用变频调节的压缩机，其调节下限一般根据实验获得，关于这方面的理论计算很少，本文以气阀低频运行时的特性为主要内容，进而从气阀运动特性方面确定压缩机变频调节的频率下限，为压缩机实现变频调节频率范围的选取起到参考作用。2、气阀阀片运动与转速的关系在压缩机进排气过程中，气阀阀片的开启和关闭不是瞬时的；气阀阀片的位移随曲柄转角而变化，阀片位移取决于气缸中和进排气腔中的气体压力、气阀弹性元件的刚性、气阀运动元件的质量以及曲轴旋转速度等。阀片位移与时间的函数关系为式中，运动元件的质量；气体力；弹簧力；运动元件的重力；阻尼力；油黏着力。忽略质量力、气体阻尼力、油黏着力的单质点单

6、自由度振动系统的阀片运动微分方程为[3]阀片开启时，气体压差，当和一定后，为求最大推力，令，得到，当时，求得或时的值最大，当考虑的影响时，值偏离或，但的最大值相差不大[4]。定义等于气阀全开时的弹簧力和时的气体推力之比，则，式中：每个弹簧的刚性系数；气阀升程；阀弹簧预压缩量；推力系数；弹簧个数；阀座出口处通流面积；阀隙马赫数，；吸气压力；活塞面积；气缸同侧同名气阀的个数；每个气阀的有效通流面积；压缩机转速；活塞行程；气阀正常工作时，，因时，弹簧将超过阀片全开时可能产生的最大气体推力，阀片不能充分开启。时，气阀无弹簧力，阀片将延迟关闭。所以可以通过分析转速对值的影响来确定气阀的

7、工作状况。假定吸排气过程中缸内压力不变，以一台型压缩机的各参数为例代入，得，可见当压缩机及气阀结构给定时，与转速有关,即只与转速有关，继续把各参数值代入，求得，所以当，即时，弹簧力将超过阀片全开时可能产生的最大气体推力，阀片不能充分开启，产生颤振。在实际气阀设计中，为了气阀工作的稳定性，值一般最大值取到，所以应大于以保证气阀不发生颤振。图1　气阀运动模型图3、仿真复算下面对理论计算进行一下仿真复算，根据文献，气阀的数学模型其中，运用SIMULINK进行仿真[5]，取任意小于的转速，例如，输入，即，系统框