往复压缩机无级气量调节关键技术与发动机试验台建设研究

作     者：马振涛 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：江志农;王平

授予年度：2018年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：往复压缩机 无级气量调节 RecurDyn 发动机试验台 总体设计 

摘      要：本论文由往复压缩机无级气量调节关键技术研究与发动机试验台建设研究两部分组成。往复式压缩机作为核心设备,广泛应用于石油、化工、机械、冶金等行业领域,同时也属于高耗能设备之一。伴随着生产需求的调整,压缩机往往不能满负荷工作,造成巨大能源浪费,因此压缩机的气量调节问题日渐成为关注焦点。以部分行程顶开进气阀的无级气量调节方式与现有其它方式相比,具有调节效率高、气量连续、效果明显的显著优势,本文针对无级气量调节系统的关键技术及系统对压缩机组的影响方面开展了研究。航空发动机转子具有转速高、结构复杂、负载大的特点,据统计70%的航空发动机故障因转子不平衡振动而起,现阶段国内外普遍采用支承结构简化的转子动平衡系统进行动平衡研究,而这种研究方法在面对高转速、多转子的薄壁机匣系统时,实际平衡效果不理想,维修厂针对发动机转子动平衡的实际问题,往往花费巨大成本对发动机进行多次拆解测试,又难以达到理想平衡效果。纵观发达国家航空发展进程,试验测试台是推动发动机技术进步和探究科研难题的重要基石,基于发动机技术现状和发展背景,本文搭建了一种抽真空全转速电驱发动机试验台。综合上述问题,本文主要研究内容如下:(1)针对无级气量调节系统组成原理和执行机构的调控动作需求,设计了稳定可靠的液压系统,通过AMESim模拟仿真的方法,对液压系统供油压力、管路长度、油站背压关键参数进行仿真分析,总结出最优的设计参数。通过液压系统性能试验,验证了动态响应模拟的正确性,得出供油压力与系统负载、齿轮泵流量、油温之间的变化关系,总结得出液压系统工作特性,为现场应用提供了明确指导。(2)针对无级气量调节系统在实施过程中给压缩机带来的可能影响,通过分析计算,总结出不同气量调节方式对压缩机反向角的影响规律。借助多体动力学仿真软件RecurDyn对压缩机运动机构进行模拟,分析了间隙运动机构、柔性体运动机构对建模的影响,总结不同调节负荷下压缩机运动机构受力规律,为无级气量调节系统在现场的应用推广提供技术支撑,为装载无级气量调节系统的往复压缩机故障诊断提供参考依据。(3)针对发动机动平衡问题研究,给出了抽真空全转速电驱发动机试验台原理和总体设计框架案,对试验台建设中包含的发动机改造、驱动系统、真空系统、滑油系统、试验台架等各部分工作内容展开析研究。完成了真空系统的设计、选型;完成了滑油系统的设计、选型与制造。对实验室整体布局进行规划设计,并推动建设工程的顺利实施,为发动机动平衡试验研究奠定了坚实基础。