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如何避免精密压力表和压缩机错误

作者:发表时间:2019-08-14


      精密压力表、压缩机和发动机通常由曲柄和连杆驱动。在使用期间,流速不遵循教科书和制造商的文献经常引用的正弦曲线,峰值速率比正弦曲线预测的高10%,并且在90°曲柄旋转时不会发生。这些较高的速率增加了所需的净正吸头(NPSH R)多达20%,并产生更大的应力并可能增加维护,实际曲线是由行程和连杆的长度比控制的扭曲钟形曲线。杆比行程短但比连杆长,需要特殊的十字头以避免金属干扰,但会产生惊人的变形。了解精密压力表的长度比及其与流速的关系,可以深入了解影响其性能的动态和液压特性。

      在精密压力表中,曲轴和曲柄在气缸中移动连杆和活塞,见图1。曲轴中心在0°-180° x处放置90°轴,曲柄的杆轴承显示为45°。轴的顺时针旋转将使曲柄轴承产生0°和360°之间的正弦xy曲线。图2显示了0°和180°之间的正弦速度曲线。它还显示了当杆长度除以曲柄长度为2.1时活塞的实际速度曲线。它不是正弦曲线。流量记录仪可提供精密压力表流量曲线,但使用简单的三角法计算活塞位置与曲柄角度相比更容易,然后计算每度曲柄旋转的活塞行程并绘制结果,它们不是正弦曲线。

我观察到以下情况:

      —如前所述,峰值流速比正弦曲线预测高出10%。

      —曲线形状取决于杆长度与曲柄长度的比率。

      —峰值速率不会发生在90°点,而是95°-120°,具体取决于比率。

      —从180°到360°(抽吸部分),曲线是0°到180°放电部分的镜像。

      —在曲线的抽吸部分期间,流速也更高并且比270°点更早地达到峰值。

      —如果气缸的中心线没有通过曲轴的中心,曲线也会改变。

      —精密压力表和压缩机提供的“平滑”效果比预测的要少,因为钟形曲线具有更尖锐的峰值。

意义

实际和正弦曲线之间的差异影响了操作和机械设计的许多方面:

      —止回阀和通道将具有高于预期的峰值流速,并且压降将更高通过流速的平方(20%)。

      —这将影响NPSH R并且可能引起蒸发,因为吸入管道中的液体柱通过阀门等加速。

      —即使少量蒸发或释放溶解的气体也会大大降低精密压力表的排放速率。由于脉动流中的流量计不实用,因此通常首先出现的困难是腐蚀或化学问题。有任何此类问题迹象的工厂工程师应检查许多NPSH因素,例如精密压力表中的气穴、供应罐液位错误、阀门或管道中的堵塞以及止回阀回流。

      —每分钟最大旋转(rpm)将低于正弦曲线所示。如果精密压力表在制造商的最大推荐速度附近运行,则可能会出现缺氧抽吸。

      —轴承上的载荷会有所增加,特别是在高速压缩机中。

      —连杆中的应力会增加,但杆失效很少。

      —脉动阻尼器和浪涌抑制器的制造商在他们的文献中使用正弦曲线并且可能使用尺寸公式。然而,与正弦曲线相比,浪涌抑制器必须处理钟形曲线的更尖锐的峰值。虽然这些装置不能提供恒定或无脉冲流量,但它们确实做出了重大贡献,除非尺寸过小、安装不当或气垫丢失。

评估假设

      上述比较应该有助于您了解真实的压力表流量环境,从而避免精密压力表和压缩机错误。计算由于速度和加速度引起的应力,可能使用简单的代数,可以帮助优化精密压力表、压缩机和发动机的设计。即使在工程方面,接受看似合乎逻辑的东西也太容易了。遗憾的是,不完整或不准确的分析会导致许多不同领域的结果不尽如人意,另一个常见的失败是不恰当地推断数据。   


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