[發(fā)明專利]壓縮機(jī)及其管系減振節(jié)能裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410073111.5
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN104989622B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉友宏
• 申請（專利權(quán)）人: 劉友宏
• 主分類號(hào): F04B39/00
• 分類號(hào): F04B39/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源、石油、化工、冶金、礦山、醫(yī)藥等行業(yè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓縮機(jī)及其管系減振節(jié)能裝置。

此外，本發(fā)明涉及一種具有衰減壓力脈動(dòng)、速度脈動(dòng)的諧振內(nèi)件。

此外，本發(fā)明涉及一種用于能源、石化、化肥等行業(yè)的往復(fù)壓縮機(jī)及其管系減振節(jié)能裝置。

此外，本發(fā)明涉及一種用于能源、石化、化肥、礦山、鋼鐵、醫(yī)藥、航空航天等行業(yè)的壓縮機(jī)進(jìn)、出口緩沖罐或緩沖器或減振器。

背景技術(shù)

壓縮機(jī)的吸、排氣過程，具有脈動(dòng)特征，會(huì)使相連的管系中的氣體發(fā)生不穩(wěn)定流動(dòng)，而管系中充滿的氣柱則是一個(gè)具有振動(dòng)能力的彈性體。氣柱振動(dòng)，會(huì)在很大程度上以壓力波、速度波的形式影響到壓縮機(jī)、管路的工作，而壓縮機(jī)本身又是這種壓力波、速度波的激發(fā)器，會(huì)給管系中的氣柱以強(qiáng)迫振動(dòng)。如果所激發(fā)的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與氣柱的固有頻率一致或處于一個(gè)共振范圍內(nèi)，則管系中氣柱的壓力波動(dòng)、速度波動(dòng)就非常強(qiáng)烈，將帶來嚴(yán)重的不利后果。

氣流脈動(dòng)是氣流的流動(dòng)參數(shù)(如壓力、速度)隨位置和時(shí)間呈周期性的變化，脈動(dòng)壓力和脈動(dòng)速度均能引起激振力。氣流脈動(dòng)激發(fā)管路作機(jī)械振動(dòng)，管路振動(dòng)反過來又強(qiáng)化壓縮機(jī)機(jī)振動(dòng)。壓縮機(jī)氣流脈動(dòng)會(huì)顯著影響壓縮機(jī)的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，其危害主要有：1)脈動(dòng)氣流造成管路、缸體及附件振動(dòng)，影響其正常工作；2)脈動(dòng)氣流嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成管路、缸體等疲勞破壞，從而引發(fā)安全事故；3)壓力脈動(dòng)、速度脈動(dòng)使氣閥開啟和關(guān)閉不及時(shí)，引發(fā)壓縮機(jī)內(nèi)泄漏增加，降低機(jī)組效率；4)壓力脈動(dòng)、速度脈動(dòng)影響氣閥的開啟和關(guān)閉時(shí)間，如果氣閥提前關(guān)閉，由于氣流的脈動(dòng)可以使氣閥重新開啟，造成嚴(yán)重內(nèi)泄漏，并在反相位氣流壓差下再關(guān)閉，導(dǎo)致閥片以較大速度沖向閥座，使閥片過早破壞；5)脈動(dòng)使氣流通過氣閥時(shí)的壓力損失增加；6)引起壓縮機(jī)排氣量的不穩(wěn)定和壓縮機(jī)消耗功率的不穩(wěn)定。總之，過大的氣流脈動(dòng)會(huì)明顯降低壓縮機(jī)效率，引起壓縮機(jī)功率消耗、內(nèi)泄漏的增加，氣閥工作可靠性下降，造成壓縮機(jī)、管路及附件的振動(dòng)。氣流脈動(dòng)強(qiáng)度愈大，強(qiáng)迫振動(dòng)效應(yīng)愈明顯，壓縮機(jī)本體、管路的振幅和應(yīng)力愈大。

為了消減壓縮機(jī)氣流的脈動(dòng)特性，現(xiàn)在大量使用的是壓縮機(jī)緩沖罐(緩沖器)和/或孔板。緩沖罐為中空的壓力容器，它能使緩沖罐后面管道內(nèi)的氣流脈動(dòng)變得比較緩和，降低氣流沖擊所造成的損失，設(shè)計(jì)的緩沖罐容積一般為氣缸工作容積的20-35倍。理想孔板是將管段內(nèi)的壓力駐波轉(zhuǎn)變?yōu)樾胁ǎ瑥亩档凸芏蝺?nèi)的壓力不均勻度，但是因?yàn)閷?shí)際工況千差萬別，按給定條件設(shè)計(jì)的孔板因?yàn)榘惭b位置的限制，以及對(duì)工況變化的敏感性，所以有時(shí)孔板有一定的效果，但絕大多數(shù)效果不顯著，而成為一個(gè)純粹的阻力原件，白白浪費(fèi)大量的高級(jí)機(jī)械能。

因?yàn)閴嚎s機(jī)氣流脈動(dòng)特性，及其產(chǎn)生、傳播過程受多種重要因素影響，國內(nèi)外一直沒有找到有效解決氣流脈動(dòng)的方法，同時(shí)因?yàn)闅饬髅}動(dòng)的機(jī)理復(fù)雜，其理論和設(shè)計(jì)方法等目前尚不完善。

在現(xiàn)有技術(shù)中，專利號(hào)為ZL200420074775.5的專利公開了一種脈動(dòng)氣流消振裝置，其基于擴(kuò)壓器原理，發(fā)明了一種流動(dòng)截面積不斷擴(kuò)大的擴(kuò)壓器，將脈動(dòng)氣流脈動(dòng)動(dòng)能盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，同時(shí)利用復(fù)雜的渦系耗散結(jié)構(gòu)，消減脈動(dòng)速度和脈動(dòng)壓力，將脈動(dòng)氣流變?yōu)檩^穩(wěn)定的氣流。

專利號(hào)為ZL200620123855.4的專利公開了一種往復(fù)壓縮機(jī)消振節(jié)能裝置，其基于擴(kuò)壓器原理和理想孔板原理，發(fā)明了一種異型噴嘴結(jié)構(gòu)，與裝置殼體等結(jié)構(gòu)相互配合，自適應(yīng)地形成無反射條件，引導(dǎo)或控制壓力波、膨脹波的傳遞，達(dá)到降低進(jìn)、出往復(fù)壓縮機(jī)氣流的脈動(dòng)特性，減振節(jié)能的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，基于赫姆霍茲(Helmholtz)諧振原理發(fā)明了一種壓縮機(jī)及其管系的減振節(jié)能裝置，從機(jī)理上阻斷或抑制脈動(dòng)氣流的流動(dòng)和傳輸形態(tài)。赫姆霍茲諧振器是一個(gè)帶有頸管的大容積空間，一般把它安裝在存在脈動(dòng)氣流的主管道上。對(duì)理想赫姆霍茲諧振器，當(dāng)諧振器的諧振頻率(c為介質(zhì)中音速，S_b為頸管的通流面積，l為頸管的有效長度，v為諧振器的容積)與壓縮機(jī)脈動(dòng)某頻率相等時(shí)，諧振器頸管中就會(huì)出現(xiàn)大的速度振蕩，吸收上游對(duì)應(yīng)頻率的、入射脈動(dòng)壓力波、速度波的全部能量，然后返回主管道，反射給聲源，在主管道的下游，再不出現(xiàn)對(duì)應(yīng)頻率脈動(dòng)波。根據(jù)赫姆霍茲諧振原理發(fā)明的減振節(jié)能裝置，諧振內(nèi)件內(nèi)的諧振頻率等于或近似等于脈動(dòng)主頻率，從而使壓縮機(jī)的主頻氣流脈動(dòng)有效地被壓縮機(jī)及其管系減振節(jié)能裝置阻斷或衰減，主頻脈動(dòng)壓力波不再或減弱反射給壓縮機(jī)本體，降低壓縮機(jī)本體、管路的振動(dòng)烈度、能量損失。