[發(fā)明專利]一種平行軸齒式壓縮機(jī)臨界負(fù)荷計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410536423.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104405642A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江志農(nóng);張明;馮坤;馬波;高金吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): F04C28/28
• 分類號(hào): F04C28/28
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種平行軸齒式壓縮機(jī)臨界負(fù)荷計(jì)算方法。

背景技術(shù)

平行軸齒式壓縮機(jī)由于其運(yùn)行效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，在石油石化等流程工業(yè)中壓縮空氣和二氧化碳方面得到廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，平行軸齒式壓縮機(jī)在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行的狀態(tài)下由于調(diào)整氣動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生振動(dòng)過(guò)大的問(wèn)題，這種問(wèn)題引起的故障就是臨界負(fù)荷故障。我國(guó)設(shè)備故障診斷專家高金吉院士所著的機(jī)械故障診治與自愈化一書(shū)中針對(duì)臨界負(fù)荷故障進(jìn)行探討與研究，并成功的解決了一臺(tái)平行軸齒式壓縮機(jī)的臨界負(fù)荷故障。

臨界負(fù)荷故障是平行軸齒式壓縮機(jī)因運(yùn)行條件改變而引起的一種振動(dòng)過(guò)大的故障，由于壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉變化而導(dǎo)致氣動(dòng)負(fù)荷改變，從而影響了壓縮氣體做功轉(zhuǎn)子支撐軸承的剛度變化，而軸承剛度改變會(huì)影響轉(zhuǎn)子的各階臨界轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速改變，當(dāng)某一階臨界轉(zhuǎn)速在剛度變化的過(guò)程中與額定轉(zhuǎn)速重合時(shí)，就會(huì)引發(fā)共振，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)異常，一旦振動(dòng)過(guò)大就會(huì)引發(fā)跳車，導(dǎo)致生產(chǎn)被迫停止。

在平行軸齒式壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，并不是所有輸出軸都存在臨界負(fù)荷故障現(xiàn)象，通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)由于某些輸出軸正常工作轉(zhuǎn)速與各階臨界轉(zhuǎn)速偏差較大，平行軸齒式壓縮機(jī)在負(fù)荷變化范圍內(nèi)各階臨界轉(zhuǎn)速的變化并不會(huì)導(dǎo)致其與工作轉(zhuǎn)速重合，因此，這種平行軸齒式壓縮機(jī)的輸出軸并不存在發(fā)生臨界負(fù)荷的可能。本發(fā)明提出的一種平行軸齒式壓縮機(jī)臨界負(fù)荷計(jì)算方法，根據(jù)平行軸齒式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)尺寸、個(gè)葉輪質(zhì)心位置、質(zhì)量、直徑轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和極轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，各個(gè)齒輪軸的正常運(yùn)行工作轉(zhuǎn)速，各齒輪的安裝角度、齒輪的安裝位置、節(jié)圓直徑、螺旋角及壓力角以及額定運(yùn)轉(zhuǎn)功率計(jì)算輸出軸是否存在臨界負(fù)荷，指導(dǎo)平行軸齒式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，校驗(yàn)各個(gè)輸出軸臨界負(fù)荷問(wèn)題，從而在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)避各個(gè)輸出軸發(fā)生臨界負(fù)荷故障的可能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于根據(jù)平行軸齒式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)尺寸、個(gè)葉輪質(zhì)心位置、質(zhì)量、直徑轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和極轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，各個(gè)齒輪軸的正常運(yùn)行工作轉(zhuǎn)速，各齒輪的安裝角度、齒輪的安裝位置、節(jié)圓直徑、螺旋角及壓力角以及額定運(yùn)轉(zhuǎn)功率等信息，對(duì)平行軸齒式壓縮機(jī)各個(gè)輸出軸臨界負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果校驗(yàn)輸出軸是否在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生臨界負(fù)荷故障，從而在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)避臨界負(fù)荷發(fā)生的可能，為平行軸齒式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)增加了設(shè)計(jì)依據(jù)，保證了該類壓縮機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

一種平行軸齒式壓縮機(jī)臨界負(fù)荷計(jì)算方法，其特征在于，包括：

1)輸入計(jì)算平行軸齒式壓縮機(jī)臨界負(fù)荷所需要的信息，包括：平行軸齒式壓縮機(jī)各個(gè)轉(zhuǎn)軸的基本結(jié)構(gòu)尺寸，各個(gè)葉輪質(zhì)心位置、質(zhì)量、直徑轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和極轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，各個(gè)齒輪軸的正常運(yùn)行工作轉(zhuǎn)速，各齒輪的安裝角度、齒輪的安裝位置信息、節(jié)圓直徑、螺旋角及壓力角以及額定運(yùn)轉(zhuǎn)功率。

2)計(jì)算平行軸齒式壓縮機(jī)各個(gè)齒輪輸出軸軸承在正常運(yùn)行工作轉(zhuǎn)速條件下不同功率的動(dòng)特性參數(shù)，包括剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)。

3)計(jì)算平行軸齒式壓縮機(jī)各個(gè)齒輪輸出軸在正常運(yùn)行工作轉(zhuǎn)速條件下不同功率的1、2和3階臨界轉(zhuǎn)速。

4)使用二次多項(xiàng)式擬合算法擬合平行軸齒式壓縮機(jī)各個(gè)輸出軸正常運(yùn)行工作轉(zhuǎn)速下不同功率的1、2和3階臨界轉(zhuǎn)速，得到各個(gè)輸出軸工作轉(zhuǎn)速下不同功率1階臨界轉(zhuǎn)速擬合函數(shù)f_C1(p)、2階臨界轉(zhuǎn)速擬合函數(shù)f_C2(p)、3階臨界轉(zhuǎn)速擬合函數(shù)f_C3(p)，p的取值范圍為：0％≤p≤100％。