基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，屬于壓縮機泄漏特性測試技術領域，包括旋轉壓縮機，旋轉壓縮機包括通過壓縮機葉片連接壓縮機轉子分隔而成的高壓腔和低壓腔，高壓腔依次連通有壓力比例調配閥、配液裝置、溫度控制儀和高壓氣罐，高壓氣罐再通過背壓罐與低壓腔連接；還包括氣源壓縮機、中央控制器、轉速及相位傳感器、頻閃觸發器和照相機；氣源壓縮機與高壓氣罐連接；中央控制器分別與轉速及相位傳感器和頻閃觸發器連接；照相機位于壓縮機轉子靠近壓縮機外殼一側，其鏡頭朝向壓縮機端蓋；壓縮機端蓋采用透明材質制作。本實用新型采用“相位觸發式頻閃裝置”，能夠對壓縮機泄漏通道進行拍攝并記錄下泄漏細節。
【專利說明】
基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及壓縮機泄漏特性測試技術領域，特別涉及一種基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統。
【【背景技術】】
[0002]旋轉壓縮機是一種量大面廣和具有較深影響的典型容積式流體機械，被廣泛應用于各種氣體壓縮設備和制冷空調裝置。但是，長期以來，旋轉壓縮機一直存在容積效率低和冷量損失大的缺陷，其原因在于，旋轉壓縮機存在多個運動配合間隙，該運動配合間隙會增多壓縮機內部的泄漏通道，從而導致工質從高壓的壓縮腔竄逸至低壓的吸氣腔的泄漏量增多，進而使壓縮機的容積效率降低，因此，如何防止泄漏是葉片式壓縮機亟待解決的重要課題，同時也是節能降耗和建設節約型社會的需要。
[0003]為了提高旋轉壓縮機的容積效率和降低冷量損失，需設法控制其運動副的配合間隙，而要實現這一目標，則必須了解旋轉壓縮機的泄漏特性，即，需要了解不同壓力或者溫度下的工質是如何泄漏的，且泄漏量是多少。
[0004]實際上，旋轉壓縮機的泄漏特性與壓縮機運動副的間隙值大小、配合位姿、運動狀態、潤滑性質、流動形態、溫度等因素均有關，現有的泄漏特性測量方法主要采取模擬實驗測量法，即在靜態間隙及靜態壓差的情況下觀察泄漏特性，或是在固定間隙和固定壓差的環境下模擬壓縮機在實際工況下的運動情況進而觀察泄漏情況。但是，這些測量方法存在諸多缺點:1.在靜態間隙及靜態壓差的情況下，這種簡化使得模型與實際狀況存在較大的出入，不能全面考慮壓縮機轉速、氣壓力、潤滑狀況、溫度等因素，因而還無法精確描述壓縮機微小間隙內的非定常可壓縮流動;2.在固定間隙和固定壓差的環境下，模擬出的壓縮機的運動情況不能全面的囊括壓縮機在實際工況下間隙和壓差的變動情況，與實際差異較大。因此，泄漏特性測量技術的關鍵在于盡量使實驗工況與實際工況一致，即最好能在壓縮機本體上進行動態實驗。
【【實用新型內容】】
[0005]鑒于上述內容，有必要提供一種基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，該基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統是一種在壓縮機本體上整合動態壓差、動態間隙、動態工質條件下采集并處理壓縮機內部工質泄漏的方法，且采用“相位觸發式頻閃裝置”，能夠對壓縮機泄漏通道進行拍攝并記錄下泄漏細節，并能夠測量工質的泄漏量。
[0006]為達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，包括旋轉壓縮機，所述旋轉壓縮機包括通過壓縮機葉片連接壓縮機轉子分隔而成的高壓腔和低壓腔，所述高壓腔依次連通有壓力比例調配閥、配液裝置、溫度控制儀和高壓氣罐，所述高壓氣罐再通過背壓罐與所述低壓腔連接;還包括氣源壓縮機、中央控制器、轉速及相位傳感器、頻閃觸發器和照相機;所述氣源壓縮機與高壓氣罐連接;所述中央控制器分別與所述轉速及相位傳感器和頻閃觸發器連接;所述照相機位于所述壓縮機轉子靠近壓縮機外殼一側，其鏡頭朝向壓縮機端蓋，能夠在所述閃片觸發器的觸發下運行;所述壓縮機端蓋采用透明材質制作。
[0007]進一步地，所述基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統還包括設置在所述背壓罐和低壓腔之間的測量缸、止逆閥、所述溫度控制儀和調控閥；所述測量缸包括上腔室和下腔室，所述上腔室通過閥門連接所述背壓罐;所述下腔室依次通過所述止逆閥、溫度控制儀和調控閥連接所述低壓腔;所述下腔室和上腔室之間還設有活塞，所述活塞通過橫穿所述上腔室的連接軸連接所述上腔室外的位移傳感器。
[0008]進一步地，所述下腔室內設置有密封液，該密封液與所述配液裝置中的儲存液相同；所述止逆閥通過止逆管路與所述下腔室連接，該止逆管路與所述下腔室的連接端位于所述當封液中。
[0009]進一步地，所述下腔室設置有放氣閥；所述放氣閥與下腔室連通的放氣管路伸入所述下腔室內，且所述下腔室內的放氣管路開口端位于所述密封液上方。
[0010]進一步地，所述調控閥為三通調控閥，同時還連接有消聲消霧裝置;所述調控閥與中央控制器連接。
[0011 ] 進一步地，所述高壓氣罐通過調節閥與恒壓罐連接，所述恒壓罐再與所述溫度控制儀連接。
[0012]進一步地，所述中央控制器還與所述壓力比例調配閥和溫度控制儀連接。
[0013]進一步地，所述高壓氣罐與所述背壓罐及氣源壓縮機均通過閥門連接。
[0014]進一步地，所述照相機與壓縮機轉子軸線平行設置，其鏡頭正對著所述端蓋。
[0015]進一步地，所述高壓氣罐、恒壓罐、背壓罐、高壓腔入口、測量缸的上腔室和下腔室均連接有壓力表。
[0016]本實用新型具有以下有益效果:
[0017]1.本實用新型采用相位觸發式頻閃裝置，以通過設置的相位觸發器和高速攝影機記錄壓縮機內部泄漏通道中工質泄漏的連續運動過程，具有直觀性強、易于采集等特點。
[0018]2.本實用新型通過設置測量缸等部件測量壓縮機的泄漏量，使實驗不僅能夠獲得壓縮機泄漏通道工質泄漏的細節，還能夠測得工質的泄漏量，進而能夠更全面的測定壓縮機的泄漏特性。
[0019]3.本實用新型在真實的旋轉壓縮機上進行動態測量，并采用中央控制器對工質壓力、轉速、溫度、泄漏通道間隙等多因素進行全程動態調控，從而使實驗工況更貼近實際工況，進而能夠克服模擬實驗測量法模擬壓縮機工況和泄漏通道與實際誤差大等缺點;再者，通過中央控制器對實驗過程進行動態調控測定的壓縮機工質泄漏量及拍攝泄漏通道工質的泄漏過程，其測量誤差較小，影響因素變量的設定較為可靠，且測量和拍攝過程更全面、操作更便捷。
【【附圖說明】】
[0020]圖1是本實用新型基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統的原理示意圖。主要元件符號說明
[0021 ]圖中，1-氣源壓縮機、2-高壓氣罐、3-恒壓罐、4-背壓罐、5-測量缸、6_調節閥、7_平衡閥、8-連接閥、9-放氣閥、10-密封液、11-位移傳感器、12-壓力比例調配閥、13-三通調控閥、14-配油裝置、15-轉速及相位傳感器、16-頻閃觸發器、17-壓縮機轉子、18-壓縮機葉片、19-高壓腔、20-低壓腔、21-照相機、22-壓力表、23-溫度控制儀、24-逆止閥、25-消聲消霧裝置、26-中央控制器。
[0022]如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本實用新型。
【【具體實施方式】】
[0023]請參閱圖1，在本實用新型的一種較佳實施方式中，一基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，包括一旋轉壓縮機、一氣源壓縮機1、一高壓氣罐2、一恒壓罐3、一背壓罐4、兩溫度控制儀23、一配液裝置14、一壓力比例調配閥12、一測量缸5、一止逆閥24、一調控閥、一消聲消霧裝置25、一位移傳感器11、一中央控制器26、一轉速及相位傳感器15、一頻閃觸發器16和一照相機21。旋轉壓縮機包括主要由壓縮機葉片18連接壓縮機轉子17分隔而成的高壓腔19和低壓腔20，高壓腔19依次連通壓力比例調配閥12、配液裝置14、一溫度控制儀23、恒壓罐3和高壓氣罐2，高壓氣罐2再通過背壓罐4連接低壓腔20，高壓氣罐2還與氣源壓縮機I連接。背壓罐4和低壓腔20之間還通過測量缸5、止逆閥24、一溫度控制儀23和調控閥連接，其中，測量缸5包括上腔室和下腔室，上腔室通過一連接閥8連接背壓罐4 ；下腔室依次連接止逆閥24、溫度控制儀23和調控閥，后由調控閥連接低壓腔20;下腔室和上腔室之間還設有活塞，活塞通過連接軸連接位移傳感器11。中央控制器26分別與轉速及相位傳感器15和頻閃觸發器16連接，能夠接收轉速及相位傳感器15采集到的壓縮機轉子17轉速及轉動相位角信息，并根據該轉動相位角信息發出控制指令，進而通過控制頻閃觸發器16運行來促使照相機21運行。優選地，轉速及相位傳感器15安裝在旋轉壓縮機上，其檢測部位位于旋轉壓縮機內部，以便于測量實驗過程壓縮機轉子17的轉速及轉動相位角。
[0024]進一步地，請繼續參閱圖1，高壓氣罐2均通過調節閥6與恒壓罐3及氣源壓縮機I連接，以調節進入旋轉壓縮機的進氣量;高壓氣罐2與背壓罐4連接時通過一平衡閥7連接，用于維持實驗過程氣壓的穩定。實驗所使用的恒壓罐3是為了防止實驗過程出現脈動沖擊，進而影響實驗的準確性;氣源壓縮機I用于提供實驗所使用的氣體;背壓罐4則是為了使低壓腔20的壓力保持在一定值上，以形成背壓，該背壓略大于大氣壓力。
[0025]進一步地，測量缸5的下腔室與止逆閥24之間設置有止逆管路，止逆管路一端與止逆閥24連通，另一端與下腔室連接，并伸入下腔室內。下腔室內設置有密封液10，密封液10用以防止下腔室內的氣體泄漏，優選地，密封液10與配液裝置14中的儲存液相同。進一步地，止逆管路伸入下腔室內的連接端位于密封液10中，以防止下腔室內的氣體倒流入止逆管路中，進而影響工質泄漏量測量的準確性。再者，為了防止下腔室內氣體和密封液10倒流入止逆管路，進而進入旋轉壓縮機，影響實驗的正常進行，本實用新型在測量缸5與低壓腔20之間設置了止逆閥24，以保證實驗的穩定性。
[0026]下腔室還設置有放氣閥9，放氣閥9用于清除下腔室內的氣體，以保證實驗初始時，下腔室內無氣體，位移傳感器11清零，進而保證實驗測量的準確性。優選地，放氣閥9與下腔室之間設置有伸入下腔室內的放氣管路，該放氣管路與下腔室連通的開口端位于密封液10上方，以保證下腔室內的氣體能夠通過該放氣管路排出測量缸5。
[0027]上腔室設置的連接軸橫穿上腔室，一端與活塞連接，另一端伸出上腔室，并與位于上腔室室外的位移傳感器11連接。位移傳感器11用于測量活塞移動的距離，進而可測得實驗過程工質的泄漏量。
[0028]進一步地，請繼續參閱圖1，調控閥為三通調控閥13，分別與低壓腔20、消聲消霧裝置25和溫度控制儀23連接，以使從低壓腔20中流出的氣液混合物能夠先經消聲消霧裝置25消除氣霧后流至溫度控制儀23，進而提高工質泄漏量的準確性。優選地，三通調控閥13與中央控制器26連接，能夠在中央控制器26的控制下開合。
[0029]進一步地，照相機21位于壓縮機轉子17靠近壓縮機外殼一側，其鏡頭朝向壓縮機端蓋，優選地，照相機21與壓縮機轉子17軸線平行設置，其鏡頭正對著端蓋，以便于更好的拍攝到泄漏通道處工質泄漏情況。進一步地，壓縮機端蓋采用透明材質制作，以利于照相機21能夠拍攝到旋轉壓縮機內部。
[0030]進一步地，請繼續參閱圖1，中央控制器26還與壓力比例調配閥12和兩溫度控制儀23連接，能夠實時精確的動態調節進入高壓腔19氣液混合物的壓力和溫度。本實用新型設置兩溫度控制儀23，能夠更好的控制實驗過程的整體溫度，防止因溫度影響旋轉壓縮機的泄漏情況;壓力比例調配閥12能夠調節進入高壓腔19氣液混合物的比例及壓力，以模擬旋轉壓縮機運行時的實際工況。
[0031]進一步地，高壓氣罐2、恒壓罐3、背壓罐4、高壓腔19入口、測量缸5的上腔室和下腔室均連接有壓力表22，以便于監測各設備的壓力情況。
[0032]所述基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統的工作流程為:氣源壓縮機I提供實驗所需的氣體，氣體依次流經高壓氣罐2、恒壓罐3和溫度控制儀23，后與配液裝置14中部分儲存液混合后，通過壓力比例調配閥12進入旋轉壓縮機的高壓腔19，并推動壓縮機轉子17轉動；部分氣液混合物從旋轉壓縮機內部的泄漏通道流入低壓腔20，再經三通調控閥13連接的消聲消霧裝置25后流至溫度控制儀23、止逆閥24，最后流入測量缸5的下腔室內，并推動測量缸5的活塞上移，活塞再帶動連接軸移動，進而使位移傳感器11采集到活塞的運動位移；因活塞上移，使得測量缸5的上腔室內的氣體通過調節閥6進入背壓罐4中，后通過背壓罐4流至高壓氣罐2，即完成一次循環過程。
[0033]氣液混合物推動壓縮機轉子17轉動時，轉速及相位傳感器15能夠采集壓縮機轉子17轉動的相位角，當壓縮機轉子17轉動至中央控制器26預先設定的相位角時，轉速及相位傳感器15將采集信號反饋至中央控制器26，中央控制器26再向頻閃觸發器16發出控制信號，以通過頻閃觸發器16的觸發使得照相機21運行，進而使照相機21拍攝并記錄該相位角下旋轉壓縮機泄漏通道處工質的泄漏過程。
[0034]所述基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統的工作原理及實驗過程:
[0035]I)實驗前，設定試驗初始值及調整實驗設備。首先，中央控制器26預先設定實驗溫度、相位角、實驗氣液混合物的壓力比；然后，根據預先設定數據調節配液裝置14;最后，打開放氣閥9，使測量缸5活塞下移至最下端并位于密封液10上方，且將位移傳感器11清零。
[0036]2)實驗時，首先，打開氣源壓縮機I并使其運行一段時間，氣體通過對應調節閥6進入高壓氣罐2及恒壓罐3，恒壓罐3能夠保持輸入的高壓氣體壓力恒定，待氣體溫度達到預設值，中央控制器26按照預設壓力值打開壓力比例調配閥12，使氣液混合物進入壓縮機高壓腔19并推動壓縮機轉子17運轉，當壓縮機轉子17運行至設定相位角時，轉速及相位傳感器15將信息反饋給中央控制器26，中央控制器26再控制頻閃觸發器16進而促使照相機21拍攝并記錄該相位角下旋轉壓縮機內部泄漏通道處工質的泄漏過程;泄漏的工質經泄漏通道進入低壓腔20后進入三通調控閥13，再經與三通調控閥13連接的消聲消霧裝置25消聲消霧后通過逆止閥進入測量缸5下腔室，并推動測量缸5活塞上移，待多個循環后位移傳感器11具有可觀示數，此時即可測定工質泄漏量。
[0037]3)重復上述過程，改變指定間隙數值，中央控制器26設定不同壓力、溫度、即可分別觀察在不同間隙、溫度、壓力等條件下的泄漏過程及測量泄漏量，完成受測壓縮機泄漏特性測試。
[0038]本實用新型是一種在壓縮機本體上整合動態壓差、動態間隙、動態工質條件下采集并處理壓縮機內部工質泄漏的方法，并采用“相位觸發式頻閃裝置”和位移傳感器11，實現旋轉壓縮機內部泄漏通道工質泄漏過程的拍攝及工質泄漏量的測量;本實用新型將實驗設備與中央控制器26連接，可對實驗過程工質壓力、溫度、壓縮機轉子17轉速、泄漏通道間隙等多因素進行全程動態調控，從而使實驗工況更貼近實際工況，進而克服模擬實驗測量法模擬壓縮機工況和泄漏通道與實際誤差大等缺點;再者，中央控制器26能夠對影響旋轉壓縮機泄漏的多個因素變量進行設定，進而能夠觀察旋轉壓縮機在不同間隙、溫度、壓力等條件下的泄漏過程及測量泄漏量，拍攝和測量較為全面，且拍攝泄漏通道工質的泄漏過程較為詳細，測定的壓縮機工質泄漏量的測量誤差較小，實驗較為可靠，操作較為簡單。
[0039]上述說明是針對本實用新型較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本實用新型的專利申請范圍，凡本實用新型所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬于本實用新型所涵蓋專利范圍。
【主權項】
1.基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，包括旋轉壓縮機，所述旋轉壓縮機包括通過壓縮機葉片連接壓縮機轉子分隔而成的高壓腔和低壓腔，其特征在于:所述高壓腔依次連通有壓力比例調配閥、配液裝置、溫度控制儀和高壓氣罐，所述高壓氣罐再通過背壓罐與所述低壓腔連接； 還包括氣源壓縮機、中央控制器、轉速及相位傳感器、頻閃觸發器和照相機;所述氣源壓縮機與高壓氣罐連接;所述中央控制器分別與所述轉速及相位傳感器和頻閃觸發器連接;所述照相機位于所述壓縮機轉子靠近壓縮機外殼一側，其鏡頭朝向壓縮機端蓋，能夠在所述頻閃觸發器的觸發下運行;所述壓縮機端蓋采用透明材質制作。2.如權利要求1所述的基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，其特征在于:還包括設置在所述背壓罐和低壓腔之間的測量缸、止逆閥、所述溫度控制儀和調控閥；所述測量缸包括上腔室和下腔室，所述上腔室通過閥門連接所述背壓罐;所述下腔室依次通過所述止逆閥、溫度控制儀和調控閥連接所述低壓腔;所述下腔室和上腔室之間還設有活塞，所述活塞通過橫穿所述上腔室的連接軸連接所述上腔室外的位移傳感器。3.如權利要求2所述的基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，其特征在于:所述下腔室內設置有密封液，該密封液與所述配液裝置中的儲存液相同;所述止逆閥通過止逆管路與所述下腔室連接，該止逆管路與所述下腔室的連接端位于所述密封液中。4.如權利要求3所述的基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，其特征在于:所述下腔室設置有放氣閥;所述放氣閥與下腔室連通的放氣管路伸入所述下腔室內，且所述下腔室內的放氣管路開口端位于所述密封液上方。5.如權利要求2所述的基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，其特征在于:所述調控閥為三通調控閥，同時還連接有消聲消霧裝置;所述調控閥與中央控制器連接。6.如權利要求2所述的基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，其特征在于:所述高壓氣罐通過調節閥與恒壓罐連接，所述恒壓罐再與所述溫度控制儀連接。7.如權利要求2所述的基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，其特征在于:所述中央控制器還與所述壓力比例調配閥和溫度控制儀連接。8.如權利要求2所述的基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，其特征在于:所述高壓氣罐與所述背壓罐及氣源壓縮機均通過閥門連接。9.如權利要求2所述的基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，其特征在于:所述照相機與壓縮機轉子軸線平行設置，其鏡頭正對著所述端蓋。10.如權利要求6所述的基于相位觸發頻閃法的旋轉壓縮機泄漏特性測試系統，其特征在于:所述高壓氣罐、恒壓罐、背壓罐、高壓腔入口、測量缸的上腔室和下腔室均連接有壓力表。
【文檔編號】F04B51/00GK205654540SQ201620384140
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年4月29日 公開號201620384140.8, CN 201620384140, CN 205654540 U, CN 205654540U, CN-U-205654540, CN201620384140, CN201620384140.8, CN205654540 U, CN205654540U
【發明人】耿葵花, 何洋, 韋為, 黃江, 馬小波, 韋信立
【申請人】廣西大學