閥片頂開位移對往復壓縮機氣量調節效果影響研究

孫 旭，程貴健，李 強，于鐵男，張進杰

（1.北京化工大學 高端機械裝備健康監控與自愈化北京市重點實驗室，北京 100029；2.中國石油大慶石化分公司煉油廠，黑龍江大慶 163711；3.北京化工大學 壓縮機技術國家重點實驗室壓縮機健康智能監控中心，北京 100029）

符號說明：

k ——絕熱指數；

φ——氣體壓力比；

Vh——氣缸行程容積，m3；

ω ——旋轉角速度，rad/s；

λ——曲柄連桿比；

V0——余隙容積，m3；

rcy——氣缸半徑，m；

rcrk——曲柄旋轉半徑，m；

h ——氣閥閥片位移，m；

v ——氣閥閥片速度，m/s；

Mv——氣閥閥片質量，kg；

β ——推力系數；

ps——吸氣壓力，Pa；

pd——排氣壓力，Pa；

pcy——氣缸內氣體壓力，Pa；

Vcy——氣缸容積，m3；

Ap——氣閥閥片受力面積，m2；

K ——氣閥彈簧剛度，N/m；

αsvAsv——吸氣閥瞬時有效閥隙面積，m2；

αdvAdv——排氣閥瞬時有效閥隙面積，m2；

ka——調節系數；

Z ——氣閥彈簧數量；

Ts——吸氣溫度，℃；

Td——排氣溫度，℃；

F ——強制作用力，N；

H0——氣閥彈簧的預壓縮位移，m；

B ——換熱系數，跟冷卻水的流率和溫度有關，J/（m2·s）；

θ ——曲柄轉角，（°）。

0 引言

采用部分行程頂開進氣閥的氣量調節方式，相對于變頻調節和余隙調節具有調控范圍寬、調控精度高、節能效果好等優點，是目前往復壓縮機主流的排氣量調節方式。MACHU等在20世紀90年代就已經做過相關研究，并探討了這種調節方式的可行性［1］，奧地利的賀爾碧格和國內的西安交通大學、浙江大學以及合肥通用機械研究院等單位均開展了相關技術研究，并相繼開發了不同的氣量調節系統。

目前，奧地利賀爾碧格公司研發的HydroCOM無級氣量調節系統，以及浙江環天公司的環瑞HRCS無級氣量調節系統應用最為廣泛。往復壓縮機在安裝了這種調節系統后，需要進行結構改造并增加機械執行機構，從而精確控制氣閥的工作方式。……