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燃料电池用水润滑电动离心式空压机的研发-北京理工大学

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收稿日期:20150130

基金项目:国家 八六三 计划项目(S S 2012A A 110501

)作者简介:任天明(1988 ),男,博士生,E -m a i l :r a y _1107@163.c o m.通信作者:冯明(1967 ),男,教授,博士生导师,E -m a i l :m i n g f e n g

@m e .u s t b .e d u .c n .第36卷 第7期2016年7月

北京理工大学学报

T r a n s a c t i o n s o fB e i j i n g I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y

V o l .36 N o .7J u l .2016

燃料电池用水润滑电动离心式空压机的研发

任天明1, 冯明1, 倪淮生2

(1.北京科技大学机械工程学院,北京100083;2.上海燃料电池汽车动力系统有限公司,上海201804)摘 要:提出了一种以水润滑动静压轴承为支撑二永磁同步电机驱动的高速离心式空气压缩机解决方案.在结构上实现了水润滑与永磁电机的融合,满足了燃料电池系统对空压机无油二高效的要求.在对空压机转子系统进行动力学优化的基础上,研究了不同结构浅腔动静压轴承的水膜稳定性,进而研发出空压机原理样机,空压机样机在

6?104

r /m i n 时可提供350k g

/h ,压力比为1.52的压缩空气,整体效率接近80%,实现了高速稳定运行,验证了设计方案的可行性.

关键词:燃料电池;电动离心式空压机;水润滑;动静压轴承;转子动力学中图分类号:T H452 文献标志码:A 文章编号:1001-0645(2016)07-0679-05

D O I :10.15918/j

.t b i t 1001-0645.2016.07.004D e v e l o p m e n t o f t h eM o t o r i z e dC e n t r i f u g a lA i rC o m p

r e s s o r U s i n g W a t e r -L u b r i c a t e dB e a r i n g

s f o rF u e l C e l l s R E N T i a n -m i n g 1, F E N G M i n g 1, N IH u a i -

s h e n g 2

(1.S c h o o l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,B e i j i n g 1

00083,C h i n a ;2.S h a n g h a i F u e l C e l lV e h i c l eP o w e r -T r a i nC o m p a n y L t d ,S h a n g h a i 201804,C h i n a )A b s t r a c t :A d e s i g n p r o g r a mm i n g w a s p r e s e n t e df o ra h i g hs p e e dc e n t r i f u g a la i rc o m p

r e s s o r s u p p o r t e dw i t h w a t e r l u b r i c a t e db e a r i n g sa n dd r i v e nb yp e r m a n e n t m a g n e ts y

n c h r o n o u s m o t o r (P M S M ).I no r d e r t o s a t i s f y t h e o i l -

f r e e a n dh i

g he f f i c i e n c y r e q u i r e m e n t s o f t

h e f u e l c e l l s y s t e m ,t h e c o m p r e s s o rw a sd e s

i g n e ds t r u c t u r a l l y c o m b i n i n g w a t e rl u b r i c a t e db e a r i n g w

i t h P M S M.A d y n a m i c o p t i m i z a t i o n w a s f i r s t c o n d u c t e d o n t h e c o m p r e s s o r r o t o r ,t h e n t h e s t a b i l i t y

p e r f o r m a n c e s o f d i f f e r e n t k i n d s o f w a t e r l u b r i c a t e d s a l l o w m u l t i -p o c k e t b e a r i n g w e r e i n v e s t i g a t e d .F i n a l l y ,a p r o t o t y p e o f t h e c o m p r e s s o rw a s d e v e l o p

e d a n d t e s t e d .T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a i r c o m p r e s s o r p r o t o t y p e c a n p r o r i d e c o m p r e s s e d a i rw i t h 350k g

/h ,a r e s s u r e r a t i o a t 6?104

r /m i n .S t e a d y o p e r a t i o n sa th i g hr o t a t i n g s p e e d w e r eo b t a i n e d ,a n dt h ef e a s i b i l i t y o

ft h e d e s i g

nw a s v e r i f i e d .K e y w

o r d s :f u e lc e l l ;m o t o r i z e dc e n t r i f u g a lc o m p r e s s o r ;w a t e rl u b r i c a t i o n ;h y d r o d y n a m i ca n d h y d r o s t a t i c h y b r i db e a r i n g ;r o t o r d y

n a m i c s 随着燃料电池汽车行业的不断发展,

作为其核心部件之一的空压机也逐渐成为研究热点.离心式

空压机已在微型涡轮发电机[1]二微型涡轮空压机[

2]

二汽车电动涡轮增压器[3]

等领域得到了广泛应用,具

有效率高二结构紧凑和质量轻的优点,被认为是理想的燃料电池汽车空压机解决方案.但在燃料电池汽车中使用时,由于电堆中质子交换膜对油污十分敏感,使得传统空压机中的油润滑或油冷却方法不再

适用,需要开发燃料电池汽车专用的高效二无油空压机[4].国外对燃料电池专用空压机的研究起步较早,瑞士O p c o n二德国L i e b h e r r二美国H o n e y w e l l以及M i T i等公司均已推出了可实际使用的产品[56].目前,国内相关技术的研究仍处于起步阶段,与国外差距明显[79].

现有燃料电池专用电动离心式空压机都采用气体动压箔片轴承作为支撑,以满足无油的要求,但因此面临着气体轴承承载性能低二抗冲击振动能力差和易磨损等问题的挑战.水润滑动静压轴承能较好的避免这些问题,且在其它高速机械中已有成功应用的案例[1,10].

本文作者提出了一种以汽车冷却液(乙二醇)做介质的水润滑轴承电动离心式空压机技术方案,并对其在汽车燃料电池系统中应用的可行性进行了初步探讨.由于电动离心式空压机的研发涉及多个技术领域,如高速永磁同步电机及其驱动控制技术二叶轮设计等,文中从压缩机结构二转子系统动力学以及水润滑动静压轴承等方面进行分析讨论.

1空压机结构设计

空压机结构设计如图1所示.主要由叶轮二主轴二水润滑轴承二永磁同步电机二电机冷却水套及壳体等部分组成.空压机的最大特点是使用水作为轴承润滑剂,不仅满足无油的使用要求,还提高了轴承的承载力二抗冲击能力和稳定性

.

图1电动离心式压缩机结构

F i g.1 C o n f i g u r a t i o no f t h em o t o r i z e d c e n t r i f u g a l a i r c o m p r e s s o r

离心式空压机的工作转速越高,其效率越高.为保证转子在高速下的稳定性,电机位于转子中间,两个水润滑动静压径向轴承分别位于电机两侧,两个止推轴承位于转子后端,叶轮位于最前端,使得整个转子的质心尽量靠近中心.为缩短转子支撑跨距,减轻质量,两个径向轴承的一部分伸入到电机端部线圈内,有效地利用了电机两侧端部绕组的空间.

空压机转子的C a m p b e l l图如图2所示,其一阶弯曲临界转速约1400H z,在8万r/m i n转速以下工作时可认为是刚性转子,具有较好的稳定性

.

图2空压机转子C a m p b e l l图

F i g.2 C a m p b e l l d i a g r a mo f t h e r o t o r

由于采用水或乙二醇作为润滑剂,在磁钢二止推轴承外圆等处不可避免地存在搅水现象.其中磁钢的直径较大,线速度高,搅水损耗势必较大.为降低这一损耗,在前后径向轴承与磁钢之间设计了特殊的非接触式密封环(如图1所示)和回水通路,以尽量减少轴承润滑回水向磁钢处的泄漏,降低搅水损耗,提高空压机的效率.

2水润滑轴承

2.1稳定性分析

在高速滑动轴承中,线式供水阶梯腔轴承和小孔供水阶梯腔轴承是两种常见的结构,如图3所示

.

图3两种不同的轴承结构

F i g.3S t r u c t u r e s o f t w od i f f e r e n t b e a r i n g s

两种结构均采用阶梯型腔.线式结构在轴承中间开有较深的环槽,润滑水由小孔供入后,由环槽向两侧的阶梯腔供给.在小孔结构中,润滑水由小孔

086北京理工大学学报第36卷

供入阶梯腔中.

水润滑轴承不仅起支承作用,更是压缩机转子

轴承系统的重要部分.轴承水膜的动力特性对整个转子系统有很大的影响,尤其是在压缩机工作转速很高的情况下,对轴承水膜稳定性的分析十分必要.这里使用失稳转速法对轴承稳定性进行分析.由于水黏度低,密度大,水膜极易处于紊流状态,轴承稳定性分析时必须考虑紊流的影响.考虑紊流的水润滑径向轴承的静态雷诺方程为

?r ?θh 3K θμ?P r ??è???÷θ+??Z h 3

K Z μ?P r

??è???÷

Z =

U 2?h r ?θ,(1)式中:K θ=12+0.0136R e 0.9

;K Z =12+0.0043

R e 0.98;θ二Z 分别为轴承圆周方向和轴向坐标;r 为轴承半径;h 为膜厚;P 为压力;μ为水的动力黏度;ρ为水的密度;U 为轴承线速度;K θ二K Z 为紊流修正

因子(采用N g -

P a n 模型);R e 为雷诺数.R e =U ρh /μ.

轴承量纲一的等效刚度K e q 为

K e q =

K x x c y y +K y y c x x -K x y c y x -K y x c x y

c x x +c y y

,(2)界限涡动比γ为

γ2=

(K e q -K x x )(K e q -K y y )-K x y

K y x U 2

(c x x c y y -c x y c y

x ),(3)轴承的失稳角速度Ωs t 为

Ωs t =μl m ψ3K e q γ

2.(4)式中:l 为轴承宽度;m 为转子质量;ψ=h

0/r ;h 0为轴承的半径间隙;K i j 二c i j (i ,j =x ,y )为轴承的刚度和阻尼系数

.

图4 两种轴承的等效刚度与界限涡动比

F i g .4 E q u i v a l e n t s t i f f n e s s a n dw h i r l -

f r e q u e n c y r a t i oo f t h e b e a r i n

g s 为比较两种轴承的稳定性,在参数相同的条件下,计算得到轴承的量纲一的等效刚度二界限涡动比和失稳转速.轴承的等效刚度和界限涡动比如图

4所示.小孔结构的等效刚度约为线式结构的

2.7倍.两种结构的界限涡动比相差不大,低转速时线式结构较小,高转速时小孔结构较小在不同转速下计算轴承水膜的失稳转速,如图5所示.由图可见,

线式结构轴承的水膜失稳转速约5.2?104

r /m i n

,而小孔结构轴承的水膜失稳转速与等速线在20?104

r /m i n 以内无交点,

表明小孔结构阶梯浅腔轴承的稳定性更好

.

图5 两种轴承的失稳转速

F i g .5 S t a b i l i t y t h r e s h o l d s p e e do f b e a r i n g

s

2.2 实验验证

为验证理论分析的正确性,对两种结构的轴承分别进行了实验研究.通过测量空压机外部轴承处的振动加速度,得到振动瀑布图,如图6所示

.

图6 两种结构轴承的振动瀑布图

F i g .6 W a t e r f a l l s o fm e a s u r e db e a r i n g v

i b r a t i o n s

由图可知,线式结构轴承在5.5?104

r /m i n 突

然出现幅值远大于基频的半频涡动,此后随转速升

高,半频涡动的幅值持续增大,显现出水膜失稳的特征.出现水膜失稳的转速与理论计算值仅相差

1

86第7期

任天明等:燃料电池用水润滑电动离心式空压机的研发

3000r/m i n左右(误差5.8%);而小孔供水阶梯浅腔轴承到实验最高转速8?104r/m i n仍无半频涡动现象出现,与预测结果保持一致,验证了理论计算的可靠性.

除具有良好的稳定性外,小孔供水阶梯浅腔轴承还具有结构简单二易加工等特点,是高速水润滑轴承结构的理想选择.

3空压机性能实验

对研发成功的空压机样机的功耗二效率及温升等特性进行了测试.

3.1压缩机功耗

在不安装叶轮的情况下进行空载实验,此时空压机对外不做功,通过测量电流和反生电动势大小可以计算出电机的电磁功率.电磁功率主要被轴承摩擦和转子搅水所消耗(极小部分为电机铁损).

为验证磁钢两侧非接触密封的有效性,还进行了有无密封的对比实验.

图7给出了压缩机机械损耗与转速之间的理论和实验关系.由图可见,在有密封条件下空压机功耗大幅下降,这表明了磁钢两侧非接触密封设计的有效性.此外,轴承功耗计算值与有密封条件下实验值相差不大.在8?104r/m i n时实测机械损耗约为1.28k W,轴承功耗计算所得轴承功耗为1.09k W,相差17%.差值主要是因为计算时没有考虑转子其它部位的搅水损耗造成的

.

图7压缩机机械功耗

F i g.7 F r i c t i o n l o s s o f t h e c o m p r e s s o r

3.2空压机特性

在采用?86叶轮进行的带载实验中,测试了空压机的工作特性.受限于电机驱动器输出电流的限制,带载实验最高工作转速为6?104r/m i n.

图8给出了压缩机在不同转速下的做功及效率曲线.总功率为实测电机输入功率,有效功用电机的电磁输出功率近似(忽略了电机铁损部分).由图可知,随着转速的升高,压缩机工作效率逐渐升高,在6?104r/m i n时,压缩机可输出约5.2k W的有效功率,总效率接近80%,高于国外同类采用气体箔片轴承空压缩机60%的总效率[5]

.

图8压缩机效率曲线

F i g.8 E f f i c i e n c y o f t h e c o m p r e s s o r

压缩机工作特性曲线如图9所示.可以看出,压缩空气质量流量及压力比随着转速升高而增大.在6?104r/m i n时,压缩机可提供350k g/h,压力比1.52的压缩空气,可以满足汽车燃料电池系统的需求

.

图9压缩机工作特性曲线

F i g.9 O p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c o m p r e s s o r

图10压缩机温升曲线

F i g.10 T e m p e r a t u r e s o f t h e c o m p r e s s o r

空压机在工作时,压缩气体和电机是两个主要热源.为降低空压机的温升,在结构上设计了水冷系统(见图1),主要用于冷却电机定子.空气在压缩过程中产生的热使涡壳温度升高,这部分热量会传到空压机内部,因此,电机的工作温度也受压缩气体温度的影响.图10所示为实测涡壳和电机定子绕

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组内部温度与转速的关系.实验环境温度为24?,在每个转速下均长时间运行到热平衡.由图可知,涡壳和电机定子的温度都随转速而升高,但电机定子的温升随转速的升高快于涡壳的温升,表明转速越高,电机定子的发热主要来源于绕组铜损和定子叠片的涡流损耗.此外,对于有水冷的高速电机,转子磁钢处的温度会略高于定子绕组温度5~10?,据此可以推算出转子磁钢的工作温度.

4结论

提出了面向车用燃料电池系统的水润滑动静压轴承电动离心式空气压缩机解决方案,实现了水润滑与永磁电机的有机融合,开发出原型机并通过实验验证了设计方案的可行性.

对线式和小孔供水两种阶梯浅腔动静压轴承进行了理论分析和实验对比研究.实验结果与理论分析相吻合,表明小孔供水阶梯浅腔轴承具有更好的稳定性.

空压机样机在6?104r/m i n工作时可提供350k g/h,压力比为1.52的压缩空气,可满足汽车燃料电池系统的需求.整体效率接近80%,高于既有报道的气体箔片轴承空压机的效率.

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d i n g so fA S M E T u r b o E x p o.B

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(责任编辑:孙竹凤)

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第7期任天明等:燃料电池用水润滑电动离心式空压机的研发

微生物燃料电池的意义

1.研究目的 微生物燃料电池是一种利用微生物作为催化剂,将燃料中的化学能直接转化为电能的生物反应器。 本文通过一定室型MFC反应器,选择最优的电极材料,并对电极间距,电极面积进行参数调整,进一步对反应器构型,循环流速,膜结构和反应条件进行优化,提高微生物燃料电池的输出功率。 2.研究意义 微生物燃料电池(Microbial fuel cell, MFC)是基于传统的燃料电池(Fuel cell, FC)与微生物相结合发展起来的由阴阳两极及外电路构成的装置。在MFC系统内,微生物通过新陈代谢氧化有机物后将电子胞外传递给阳极,电子再通过外电路到达阴极从而产生电能。从MFC的构成来看,阳极作为产电微生物附着的载体,不仅影响产电微生物的附着量,而且影响电子从微生物向阳极的传递,对提高MFC产电性能有至关重要的影响。因此,从提高MFC的产电能力出发,选择具有潜力的阳极材料开展研究,解析阳极材质和表面特性对微生物产电特性的影响,对提高MFC的产电能力具有十分重要的意义。在MFC中,高性能的阳极要易于产电微生物附着生长,易于电子从微生物体内向阳极传递,同时要求阳极内部电阻小、导电性强、电势稳定、生物相容性和化学稳定性好。目前有多种材料可以作为阳极,但是各种材料之间的差异,性对电池性能的影响并没有得到深入的研究。以及各种阳极特 阳极厚度对填料型微生物燃料电池产电性能的影响(清华,钟登杰,小论文) 作为一种新型的清洁能源生产技术,MFC在产电的同时还能处理废水、去除硫化氢、产氢和修复地下水。与传统的废水处理工艺相比,MFC产泥量少、不产生甲烷,从而节省污泥和气体处理费用。但MFC的产电功率密度低,与氢氧燃料电池相比,差3~4个数量级。为了提高MFC的产电功率和处理废水的效率,目前的研究主要集中在产电微生物筛选和MFC结构优化两个方面。对于优化MFC结构,可以通过优化阳极、阴极和质子膜材料,提出新型的MFC结构和运行方式等来实现。 微生物燃料电池处理有机废水过程中的产电特性研究(哈工,尤世界,博士论文) MFC是一个新生事物,该项技术具有废水处理和电能回收的双重功能,它的出现是对传统有机废水处理技术和观念的重大革新,目前正在引起世界范围内的广泛关注,日渐成为环境科学与工程和电化学领域一个新的研究热点。尤其是在能源供需矛盾日益突出,环境污染日益严重的今天,MFC更显示出其它技术无法比拟的优越性。MFC技术一旦实现产业化,将会使废水处理技术发生一次新的革命,产生不可估量的社会、环境和经济效益。但是由于受到技术和经济方面等众多因素的限制,MFC离实际工程应用的距离还很遥远,相关研究刚刚起步,目前正处于可行性探索和基础研究阶段。本课题正是在这一背景下提出的。由于功率密度低,材料造价昂贵,反应器型式的不确定,有关MFC的研究目前主要停留在实验室的规模和水平上,很难实现商业化应用。因此,为了进一步提高MFC的产电功率密度,降低系统的基础和运行费用,研发适合废水处理工艺特点的MFC结构型式,为进一步的研究提供切实可行的依据与支撑,促进该项技术早日应用于有机废水处理的工程实践,需要在现有研究水平的基础上充分把握MFC研究中多学科交叉的特点,开展MFC的电化学特性和有机物降解特性的基础研究;弄清阳极特性对MFC性能的影响及阴极电子受体在MFC功率密度提高中起到的重 1

空气压缩机常见故障分析报告及处理方法

1、故障原因:缺油 维修方法:首先对空气消声器进行检查,并对其进行清洗,然后观察油位,发现油位低于1/3油标位,马上加注了相同牌号的机油,再启动电源开关,试开,还是有敲击声。后来将运动机构部件的曲轴、连杆、活塞、汽缸一一拆开进行检查,发现是曲轴产生了裂纹,看得出快折断了,想必缺油已经有一段时间了。由于缺油,运动部件发生干摩擦,超负荷运行使各部件不同程度地受到损伤。我们对损伤的各运动部件进行清洗、研磨,严重的更换,再重新安装、试机,敲缸声消失了,排气量也正常了。可见机油是绝对不能缺少的,否则后患无穷。2、故障原因:空气消声滤清器及气阀严密性不好维修方法:排气量的降低还与空气消声滤清器及气阀的严密性有关。必须对空气消声滤清器勤清冼。对气阀板、阀片上的污垢进行清洗是有利于空压机保证正常排气量的。常规下每200小时就应清洗一次滤清器,每500~800小时应清洗一次气阀。 2、故障原因:润滑油质量不好 维修方法:润滑油质量不好会造成活塞环被吸住,从而降低排气量。因此,应选择高质量的润滑油。长期工作后,润滑油会含有杂质、灰尘等,因此还要进行过滤。一般来说,每500~800小时应更换一次机油,并对前一次使用的机油进行过滤。 3、故障原因:排气温度超高 维修方法:排气温度超高也会造成活塞环被吸住,导致排气量降低。只要降低温度,便可以解决问题。这里要注意两点:(1)环境温度不宜偏高,一般不超过40℃。(2)若气阀漏气,排出的高温气体又会返回汽缸。这时我们应仔细检查气阀,研磨阀板或更换阀片,排除漏气现象,这样才有可能解决温度超高问题。压缩机一旦发生故障,对压缩机原理和结构有比较熟悉的了解,那么对故障原因的分析及排除是不困难的。对故障的分析应从最容易、最方便的地方着手。以下介绍几种常见故障的分析及处理方法。 压缩机不加载: 1) 气管路上压力超过额定负荷压力,压力调节器断开。不必采取措施,气管路上的压力低于压力调节器加载(位)压力时,压缩机会自动加载;

微生物燃料电池应用现状及发展前景

微生物燃料电池应用现状及发展前景 佚名 【摘要】简述了微生物燃料电池(MFCs) 的基本结构及运行原理,介绍了微生物燃料电池(MFCs )的技术发展现状与研究热点,并指出了未来燃料电池的发展趋势。 【关键字】微生物燃料电池,生物传感器,水处理 Abstract The microbial fuel cell ( MFCs ) of the basic structure and operation principle, describes microbial fuel cell ( MFCs ) technology development and research, and points out the future of fuel cell the development trend of. Keywords microbial fuel cells, biological sensors, water treatment 1 引言 微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs),是一种以微生物为阳极催化剂,将有机物中的化学能直接转化为电能的装置。1911年,英国植物学家Potter便发现细菌培养液可产生电流,这是关于微生物燃料电池的最早报道。近年来,MFC技术因其诸多优点及应用范围的扩大,引起了世界各国研究者的高度关注。 毋庸置疑,微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs)是一种新兴的高效的生物质能利用方式,它利用细菌分解生物质产生生物电能,具有无污染、能量转化效率高、适用范围广泛等优点。因此MFCs逐渐成为现今社会的研究热点之一。 2 微生物燃料电池的工作原理

空气压缩机常见故障分析及解决措施(20200930091429)

空气压缩机常见故障分析及解决措施 一) 空压机有不正常的响声 二) 1、气缸内有响声 三) ① 气缸内掉入异物或破碎阀片,清除异物或破碎阀片; 四) ② 活塞顶部与气缸盖发生顶碰,应调整间隙; 五) ③ 连杆大头瓦、小头衬套及活塞横孔磨损过度,应更换之; 六) ④ 活塞环过分磨损,工作时在环槽内发生冲击,更换活塞环; 七) ⑤ 气缸内有水。 八) 2、阀内有响声 九) ① 进,排气阀组未压紧,应拧紧阀室方盖紧固螺母:; 十) ② 阀片弹簧损坏,及时更换; 十一) ③ 气阀结合螺栓、螺母松动,拧紧螺母; 十二) ④阀片与阀盖之间间隙过大,调整间隙,必要时更换阀片 十三) 3、曲轴箱内有响声 十四) ① 连杆瓦磨损过度,换新瓦, 十五) ② 连杆螺栓未拧紧,紧固之; 十六) ③ 飞轮未装紧或键配合过松,应装紧, 十七) ④ 主轴承损坏,更换轴承; 十八) ⑤ 曲轴上之挡油圈松脱,换新挡油圈。 十九) ( 二) 润滑系统的故障 二十) 1、击油针折断,应更换; 二十一) 2、油位过高或过低,调整油位至规定范围 二十二) 3、油牌号不对,应按说明书要求换油: 二十三) 4、润滑油太脏,应换洁净的润滑油。 二十四) ( 三) 、各级压力不正常(偏低或偏高) 二十五) 1、进、排气阀的阀片或弹簧损坏,漏气,应更换; 二十六) 2、进、排气阀的阀座上夹有脏物,漏气,清除脏物; 二十七) 3、空气滤清器堵塞严重,应清洗; 二十八)4、气管路有漏气或冷却器漏气,修理之;

二十九)5、活塞环,气缸磨损严重,漏气,应更换。 三十)(四)排气温度或冷却水排水温度过高(指水冷式) 三^一) 1、气缸拉毛使气缸过热,修理气缸,活塞; 三十二)2、排气阀漏气或阀弹簧,阀片损坏、更换损坏零件; 三十三)3、冷却水量不足,加大冷却水流量; 三十四)4、冷却水路堵塞,气缸、气缸盖,冷却器内积垢过厚或堵塞,清除水垢或堵塞物; 三十五)5、进、排气阀结炭,使气体通道不畅,清理结炭。 三十六)(五)排气压力表跳动 三十七)1、进、排气阀片或弹簧滞住,检修; 三十八)2、压力表损坏,更换之; 三十九)3、仪表管路有异物。清理吹除。 四十)(六)排气量减小 四^一) 1、气阀漏气,研磨修理或更换新件; 四十二)2、活塞环、刮油环、气缸磨损过度,更换磨损件; 四十三)3、空气滤清器堵塞,气管路漏气,清除滤网下粉尘,修理管路; 四十四)4、活塞上止点间隙过大,减少气缸垫、降低余隙容积, 四十五)5、空压机转速过低于额定转速,检查线路电压、频率检修或更换电机。 四十六)(七)机械故障 四十七)活塞环卡死,气缸发生干磨,曲轴连杆咬死,滚动轴承损坏、系装配间隙过小或润四十八)滑油太脏、油位过低,应调整装配间隙或更换添加润滑油。

氢燃料电池系统在通信系统备用电源中的应用

氢燃料电池系统在通信系统备用电源中的应用 一、通信备用电源系统简介 通信基站一般用市电供电,为保证基站正常工作,需要给基站配备备用电源系统如铅酸蓄电池组和移动油机,在断电时,备用电源系统为基站中的负载供电,保证设备的正常运行。 铅酸蓄电池的优点是比较安全且采购成本较低,其缺点是体积大、笨重、造成一次和二次环境污染、备电时间有限且有不确定性、对环境温度要求苛刻。 当铅酸蓄电池因放电时间较长将要退服或出现故障时,移动油机成为现实可用的备用电源,但移动油机后勤保障复杂,需有人值守,有噪声污染及废气污染。 鉴于铅酸蓄电池和移动油机的种种缺点,加之能源危机和人们环保意识的提高,寻求新的备用电源的呼声越来越高,氢燃料电池是最理想的替代者之一。 二、氢燃料电池的原理 氢燃料电池是一种高效电化学能量转换器,把氢气(燃料)和氧气(来自空气)中的化学能直接转化成电能。只要有燃料和空气不断输入,燃料电池就能源源不断地产生电能,因此,燃料电池兼具电池和油机的特点。 燃料在燃料电池的阳极被氧化,生成质子和电子;质子通过电解质迁移到阴极,电子通过外电路迁移到阴极为外界负载提供电能;迁移到阴极的质子、电子和阴极处来自空气中的氧气结合生成水。燃料电池的主要优点包括:高效率(不受“卡诺循环”的限制)、零或超低排放、机械结构简单、扩展容易、安静、安全、可靠、能用可再生能源为燃料、只要有燃料就可连续不断地发电。 三、氢燃料电池与现有备用电源的比较 1、与铅酸电池的比较 和铅酸电池相比,燃料电池的主要优点包括: 适应环境温度范围宽广,基站温度可设定在32℃或更高,这样每年可节约大量空调电费。 只要保证氢气的供应就可持续供电,在发生大的自然灾害时可以保持长时间的通信畅通,为此而保护的生命、财产是难以用金钱来衡量的。 按设定电压稳定输出电能,而不像铅酸电池在剩余电量达到最低值前,放电电压衰减很快且难以预测。 重量轻,不需特殊的承重处理。 占地面积小,安置位置灵活,既可安置在室外也可安置在室内。 寿命设计一般是累计使用时间1500小时、累计开关次数超过600次、储存寿命10年,而铅酸电池几年就要更换。 安全性高,燃料电池系统中有多种传感器,系统可自动采取应对措施,如:当氢气泄漏时,燃料电池控制系统会自动关闭气源,避免泄漏持续;可远程监控,及时发现问题。世界上还没有燃料电池发生氢气燃爆事故。 2、与移动油机的比较 与移动油机比较,氢燃料电池最大优点是: 自动控制,可实现无人值守,通过遥测、遥控手段来监控系统的运行状态及氢气的剩余量,实现远程管理。 低噪音、无废气排放。燃料电池系统机械运动部件较少,所以系统比较安静,其排放物为水,对环境友好。 四、通信备用氢燃料电池系统的应用 1、系统的接入 燃料电池系统可以布置于室内和室外,但作为通信备用电源系统,根据现有通信机房的

微生物燃料电池

微生物燃料电池 12级新能源材料,程妮,学号106 微生物燃料电池(microbial fuel cells ,MFCs)是一种利用微生物作为催化剂,将燃料中的化学能直接转化为电能的装置,是一种生物反应器。自1911年英国植物学家Potter 发现微生物可以产生电流开始,有关MFCs 的研究一直在进行,但进展缓慢。直到研究人员发现某些微生物能在无介体的条件下直接将体内产生的电子传递到电极,MFCs 的研究获得了突破性进展。目前,MFCs 研究的主要内容是无介体MFCs 产电性能的改善,体现在污水处理、生物传感器的应用和生物修复等方面。 一、原理 微生物燃料电池以附着于阳极的微生物作为催化剂,通过降解有机物(例如,葡萄糖、乳酸盐和醋酸盐等),产生电子和质子。产生的电子传递到阳极,经外电路到达阴极产生外电流。产生的质子通过分隔材料(通常为质子交换膜、盐桥),也可以直接通过电解液到达阴极。在阴极与电子、氧化物发生还原反应,从而完成电池内部电荷的传递。如图所示为 MFCs 的工作原理示意图。 典型反应如下:阳极:C 6H 1206+6H 20一 6C02+24H ++24e - 阴极:602+24H ++24e -一一12H 20 二、微生物燃料电池的结构 微生物燃料电池主要有三种结构类 型,即单室结构、双室结构和填料式结构。[1] (一)、单室结构的MFCs 单室MFCs 通常直接以空气中的氧气作为氧化剂,无需曝气,因而具有结构简单、成本低和适于规模化的优势。单室的功率密度为480~492mW /m 2,单室MFCs 无分隔材料和阴极液,内阻较双室小。但是单室MFCs 的库仑效率(CE)比双室低(单室库仑效率为10%,而双室则为42%~61%)。 (二)、双室结构的MFCs 典型的双室MFCs 包括阳极室和阴极室,中间由PEM 或盐桥连接。双室的功率密度为38~42mW /m 2。 MFCs 从外形上又分为平板型和管

《燃料电池发动机用离心式空气压缩机试验方法》编制说明

《燃料电池发动机用离心式空气压缩机试验方法》 编制说明 一、工作简况 1.1 任务来源 《燃料电池发动机用离心式空气压缩机试验方法》团体标准是由中国汽车工程学会批准立项。项目任务编号为:2018-11。本标准由中国汽车工程学会汽车测试技术分会提出,中国汽车技术研究中心有限公司、势加透博(上海)能源科技有限公司、广东广顺新能源科技有限公司、深圳市氢蓝时代动力科技有限公司、北京新能源汽车股份有限公司、北京新能源汽车技术创新中心联合起草。 1.2编制背景与目标 燃料电池电动汽车的能量转换装置燃料电池发动机利用氢气和氧气发生反应生成电、水、热。其中反应所需要的氧气来自环境大气,只要燃料电池发动机开始工作,就需要空气源源不断输送到燃料电池中。为了保证足够的氧气供应,就必须提供过量的空气,同时要求把空气进行压缩来产生一定的压力,一方面把新鲜的空气及时送到极板处供给化学反应,另一方面需要把反应产生的水和废气输送出去。这个产生适当高压的空气的装置就是空气压缩机。简单说燃料电池发动机是燃料电池电动汽车的核心动力部分,而燃料电池发动机的工作离不开空压机供应压缩空气,压缩机的性能直接影响着燃料电池发动机的效率、动态性能、噪声等关键性能指标,从而间接影响汽车性能,其主要工作要求如下: (1)无油。因为润滑油随着空气进入燃料电池堆中,会使得催化剂发生中毒,从而影响燃料电池寿命和性能。 (2)高效。由于空压机自身功耗较大,有些占到燃料电池发动机功率20%左右,这就直接影响燃料电池系统的整体性能。 (3)小型化和低成本。在汽车上安装,空压机的小型化和低成本是燃料电池电动汽车产业化的必然要求。 (4)低噪声。空压机是燃料电池电动汽车的最大噪声源,高速时噪声较大,且离心式空压机的转速高达10万rpm以上。 ( 5) 离心式空压机的喘振线在小流量区。这是燃料电池系统在小流量、高压比工况下高效运行的基本保障。

离心式空气压缩机运行故障分析及处理

离心式空气压缩机运行故障分析及处理 姓名:XXX 部门:XXX 日期:XXX

离心式空气压缩机运行故障分析及处理 国内工业生产已经步入机械自动化时代,机械控制系统是企业内部 生产调度的主要平台,满足了各类机械设备传动作业的控制需求。离心式空气压缩机是现代工业常见的一种设备,利用动能转换原理提升了设备内部的气体压力,维持着内外装置的稳定性运转。受到多方面因素的干扰,离心式空气压缩机故障率持续上升,对机械控制系统运行造成了诸多不便。本文分析了离心式空气压缩机工作原理,对其常见运行故障分析及处理方法进行总结,为机械自动化生产提供可靠的指导。 空气压缩机是能量转换的有效控制设备,通过把电动机运转产生的 机械能变为气体压力能,帮助机械设备内部系统正常地运转动作。伴随着我国空气压缩行业技术的快速发展,空气压缩机在结构布局及功能形式方面有了很大的改进,离心式空气压缩机成为了新一代空气压缩装备。由于石化工业生产对离心式压缩机原理掌握不足,实际生产控制存在着设备故障风险,详细分析离心式压缩机故障成因及处理方法,对机械设备自动化调度具有指导性作用。 1.离心式压缩机原理从不同的角度对压缩机进行划分,其可以划分的类别是多种多样的,如图1,常按照压缩机形式分为固定式、移动式、封闭式等类别,离心式压缩机是最为常用的设备之一。 1.1. 原理。离心式空气压缩机属于速度式压缩机,在用气负荷稳定时离心式空气压缩机工作稳定、可靠。离心式空气压缩机是由叶轮带动气体做高速旋转,使气体产生离心力,由于气体在叶轮里的扩压流动,从而使气体通过叶轮后的流速和压力得到提高,连续地生产出压缩空气。依据这一原理,离心式压缩机在机械传动系统中可提供足够的空气压力,促进

氢燃料电池电堆系统控制方案

AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2

WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图

表1 模块附件表:

表2 车载系统附件表:

2.1 模块 ●冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求,该热交换器的作用,一是压缩空气温度过高时降温(起中冷器作用),二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境,最好采用。 ●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整,由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成,通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路,将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组(manifold)上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效,而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器,用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用,要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环,一是使阳极的氢气的湿度均匀,二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫(排放)阀 氢气吹扫阀,是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。 要看电堆的阳极结构,因氢气回流后,多少会有一些液态水,若

不能及时吹扫掉,会影响水平较低段的节电池性能,也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力,采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压,比例阀为常开阀。 ●电堆高压输出正负极对结构接地(搭铁)绝缘电阻检测 电堆高压输出正负极对结构接地的绝缘电阻小时,会危害电堆的安全。在模块中需要加入检测单元。绝缘电阻的要求,单节电池为1200欧,150节为180千欧。 ●电机调速器的电源 因空压机的功率一般大于1kW,采用电堆的高压电源,在启动或停止的过程中需要外电源供电。启动和停止时由预充电电源PS-HV6供电。 氢气循环泵,因功率一般小于500W,且只在电堆工作时运行,采用外部24VDC单独供电。 ●节电池电压巡检单元 节电池电压巡检单元,与电堆的结构做到一起,自带MPU,与模块控制器采用通讯联系(CAN和RS485)。这样会使检测电缆最短,提高可靠性和美观。 ●模块控制器 控制器的MCU选用飞思卡尔的MC9S12CE,硬件和壳体,若能采购满足要求的现成控制器,则采购;实验调试完成后,沿用

压缩机常见故障分析及处理方案

一、对于活塞式压缩机,什么事余隙容积?由哪几部分组成? 二、活塞式压缩机排气量不足的原因有哪些 (1)气缸、活塞、活塞环磨损严重、超差、使有关间隙增大,泄漏量增大,影响到了排气量。属于正常磨时,需及时更换易损件,如活塞环等。 (2)填料函不严产生漏气使气量降低。其原因首先是填料函 本身制造时不合要求;其次可能是由于在安装时,活塞杆与填料函中心对中不好,产生磨损、拉伤等造成漏气。一般在填料函处加注润滑油,它起润滑、密封、冷却作用。 (3)压缩机吸排气阀的故障对排气量的影响。阀座与阀片间 掉入金属碎片或其它杂物,关闭不严,形成漏气。这不仅影响排气量,而且还影响间级压力和温度的变化。阀座与阀片接触不严形成漏气而影响了排气量,一是制造质量问题,如阀片翘曲等,二是由于阀座与阀片磨损严重而形成漏气。 (4)气阀弹簧力匹配不好。弹力过强会使阀片开启迟缓,弹

力太弱则阀片关闭不及时,这些不仅影响了气量,而且会影响到 功率的增加,以及气阀阀片和弹簧的寿命。同时,也会影响到气 体压力和温度的变化。 (5)压紧气阀的压紧力不当。压紧力小,则要漏气,当然太紧 也不行,会使阀罩变形损坏。一般压紧力p=kD2P2π/4,D 为阀腔直径,P2 为最大气体压力,k>1,一般取1.5~2.5,低压时k=1.5~2,高压时k=1.5~2.5。这样取k 值,实践证明是好的。气阀有故障,阀盖必然发热,同时压力也不正常。 三、活塞式压缩机排气温度高的原因有哪些?处理措施有哪些? 造成活塞压缩机机排气温度过高的原因如下: 1、一级吸气温度高。 2、级间冷却器冷却效率低,致使后一级的吸气温度高。 3、气阀有漏气现象,使排出的高温气体又漏回气缸,重新压缩后,排出温度就更高。 4、由于后一级漏气,本级的压缩比升高,致使排气温度升高。 5、活塞环磨损或质量不好,活塞两侧吸、排气之间相互窜气。 6、气缸水套及冷却水管上有水垢、水污,影响冷却效率。 故障解决方法: 1、在滤清器处搭阴棚或用淋水法降低一级吸气温度,夏天尤其就注意。当吸气温度超过额定值时,不能运转。 2、修理中间冷却器。

微生物燃料电池电极材料的研究进展.

微生物燃料电池电极材料的研究进展 作者:*** 北京化工大学化学工程学院,北京 *联系人,E-mail:********@https://www.doczj.com/doc/e114484624.html, 摘要微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)是将有机物转化为电能的装置,而电极材料对微生物燃料电池的产电性能起着重要作用。本文简单介绍了微生物燃料电池的发展历史及工作原理,详细说明了各种微生物燃料电池电极材料的结构特点、产电性能及应用情况。最后,对微生物燃料电池的应用前景做出展望。 关键词:微生物燃料电池,电极材料,产电性能 微生物燃料电池是一种利用微生物将废水中的有机物转化为电能的装置。早在1911年,英国杜伦大学植物学家M.C.Potter首先发现微生物具有产电功能,提出了微生物燃料电池这一概念。但是由于当时微生物燃料电池发展地十分缓慢。直到20世纪80年代,伦敦皇家学院的M.J.Allen和H.Peter Bennetto对最初的微生物燃料电池做出来一系列变革性的改进,最终形成了沿用至今的微生物燃料电池基本模型。到了20世纪90年代,燃料电池产生新的突破,韩国科学技术研究院的研究员B-H.kim发现某些物种的细菌具有电化学活性,这意味着微生物燃料电池将不用介质就能将电子转移到阳极。发展至今,微生物燃料电池越发受到科研工作者的重视,因为与其他有机产能技术相比,在操作和功能上,微生物燃料电池都具有明显的优势,比如说它既能保证能量转化的高效率,而且工作条件温和,因为产物大多数为Co2等无害气体,所以又不需要进行废气处理。但是微生物燃料电池由于产电量小,产电性能不够高等因素影响其进行大规模产业化,当我们能做到微生物燃料电池大规模产业化时,对能源短缺的形势会带来意想不到的福音。本文对微生物燃料电池电极材料进行了综述,尽量全面的介绍最新的有关燃料电池电极材料的研究。 1微生物燃料电池的基本工作原理 微生物燃料电池依据氧化还原反应原理。如图1所示,在阳极室,有机燃料被氧化失去电子并且产生质子,电子直接或间接到达阳极材料,然后通过外电路到达阴极形成电流,而质子通过质子交换膜到达阴极室,然后氧化剂在阴极的电子被还原。虽然只是简单的氧化还原反应,在其间存在较为复杂的电子转移问题,根据电子转移方式不同可把微生物燃料电池分为直接微生物燃料电池和间接微生物燃料电池。直接微生物燃料电池燃料在电极上氧化,电子从燃料分子直接到电极上,此时,生物催化剂催化在电极表面的反应,而间接微生物燃料电池是有机燃料在电解质溶液或者其他地方被氧化,通过一些介质的传递作用才使电子运输到电极上,这些有电子传递作用的介质叫做介体,在微生物燃料电池的研究中具有重要意义。

空气压缩机

第+六章概述 第一节空气压缩机的用途及类型 一、压缩空气的应用 自然界的空气是可以被压缩的,经压缩后压力升高的空气称为压缩空气。空气经压缩机压缩后,体积缩小,压力增高,消耗外界的功。一经膨胀,体积增大,压力降低,并对外做功。可以利用压缩空气膨胀对外做功的性质驱动各种风动工具和机械,从事生产活动,因此压缩空气被作为动力源得到广泛的应用。 在工业生产和建设中,压缩空气是一种重要的动力源,用于驱动各种风动机械和风动工具,如风钻、风动砂轮机、空气锤、喷砂、喷漆、溶液搅拌、粉状物料输送等;压缩空气也可用于控制仪表及自动化装置、科研试验、产品及零部件的气密性试验;压缩空气还可分离生产氧、氮、氢及其他稀有气体等。上述应用,都是以不同压力的压缩空气作为动力或作为原料。 二、空气压缩机 压缩机是一种使气体体积压缩、提高气体的压力并输送气体的机器。压缩机之所以能提高气体的压力,是借助机械作用增加单位容积内的气体分子数,使分子互相接近的方法来实现的。 工业上用得最广泛的压缩机按作用原理不同,可分为容积型和速度型两大类。 (一)容积型压缩机 容积型压缩机的原理是用可以移动的容器壁来减小气体所占据的封闭工作空间的容积,以达到使气体分子接近的目的,使气体压力升高。容积型压缩机在结构上又分往复式和回转式。 往复式压缩机主要有活塞式,它是靠活塞在气缸中作往复运动,通过吸、排气阀的控制,实现吸气、压缩、排气的周期变化。实现活塞往复运动的是曲柄连杆机构。 回转式压缩机主要有滑片式压缩机和螺杆式压缩机等。 (二)速度式空压机 速度式压缩机的原理是使气体分子在机械高速转动中得到一个很高的速度,然后又让它减速运动,使动能转化为压力能。速度式压缩机又分为离心式和轴流式两种。它们都是靠高速旋转的叶片对气体的动力作用,使气体获得较高的速度和压力,然后在蜗壳或导叶中扩压,得到高压气体。 用来压缩空气的压缩机,习惯上称为空气压缩机(简称空压机)。国产空压机有活塞式、滑片式、螺杆式、轴流式和离心式(或透平式)。目前,在一般空气压缩机站中,最广泛采用的是活塞式。螺杆式和滑片式空压机最近几年也在大力发展中。在大型空气压缩机站中,较多采用了离心式和轴流式空压机。 矿山生产中常用的空压机是活塞式和螺杆式。 三、空压机在矿山生产中的作用 在矿山生产中,除电能外,压缩空气是比较重要的动力源之一。目前矿山使用着各种风动机具,如凿岩机、风镐、锚喷机及气锤等,都是利用空压机产生的压缩空气来驱动机器做功。利用压缩空气作动力源比用电能有如下优点。 ( l )在有沼气的矿井中,使用压缩空气作动力源可避免产生电火花引起爆炸,比电力源安全; ( 2 )矿山使用的风动机具,如凿岩机、风镐等大部分是冲击式机械,往复速度高、冲击强,适宜切削尖硬的岩石; ( 3 )压缩空气本身具有良好的弹性和冲击性能,适应于变负载条件下作动力源,比电力有更大的过负荷能力;

离心式空气压缩机运行故障分析及处理详细版

文件编号:GD/FS-1032 (操作规程范本系列) 离心式空气压缩机运行故障分析及处理详细版 The Daily Operation Mode, It Includes All The Implementation Items, And Acts To Regulate Individual Actions, Regulate Or Limit All Their Behaviors, And Finally Simplify Management Process. 编辑:_________________ 单位:_________________ 日期:_________________

离心式空气压缩机运行故障分析及 处理详细版 提示语:本操作规程文件适合使用于日常的规则或运作模式中,包含所有的执行事项,并作用于规范个体行动,规范或限制其所有行为,最终实现简化管理过程,提高管理效率。,文档所展示内容即为所得,可在下载完成后直接进行编辑。 国内工业生产已经步入机械自动化时代,机械控制系统是企业内部生产调度的主要平台,满足了各类机械设备传动作业的控制需求。离心式空气压缩机是现代工业常见的一种设备,利用动能转换原理提升了设备内部的气体压力,维持着内外装置的稳定性运转。受到多方面因素的干扰,离心式空气压缩机故障率持续上升,对机械控制系统运行造成了诸多不便。本文分析了离心式空气压缩机工作原理,对其常见运行故障分析及处理方法进行总结,为机械自动化生产提供可靠的指导。

空气压缩机是能量转换的有效控制设备,通过把电动机运转产生的机械能变为气体压力能,帮助机械设备内部系统正常地运转动作。伴随着我国空气压缩行业技术的快速发展,空气压缩机在结构布局及功能形式方面有了很大的改进,离心式空气压缩机成为了新一代空气压缩装备。由于石化工业生产对离心式压缩机原理掌握不足,实际生产控制存在着设备故障风险,详细分析离心式压缩机故障成因及处理方法,对机械设备自动化调度具有指导性作用。 1.离心式压缩机原理 从不同的角度对压缩机进行划分,其可以划分的类别是多种多样的,如图1,常按照压缩机形式分为固定式、移动式、封闭式等类别,离心式压缩机是最为常用的设备之一。 1.1.原理。离心式空气压缩机属于速度式压缩

空压机常见故障原因分析与处理考试题

设备部培训考试题 (空压机常见故障原因分析与处理) 姓名:入厂时间:考试时间:评分:一:填空题(20分) 1:双螺杆式空气压缩机是新崛起的压缩机品种,近年来在国民经济各行业得到广泛的应用,双螺杆压缩机是工作部件作回转运动的容积式压缩机械,其工作原理是气体经吸气孔口分别进人阴阳螺杆的齿间容积,随着阴、阳转子的反向旋转,齿的侵入或脱开引起工作容积的变化,从而完成()、()、()的工作循环。 2、正常情况下螺杆主机的排气温度应在()之间,排气温度低于压力露点时会产生结露现象,使系统内出现较多的水分,润滑油乳化,影响润滑效果,排气温度过高,则会对许多元件造成损坏,严重的还会烧毁主机,螺杆式空压机都设计有超高温保护功能,一旦排气温度超过().,通过温度传感器指令温度开关动作,发出报警并自动停机,同时在仪表盘上可读得排气温度大于()。 3、在设备运行过程中,油位不能低于低油位标志L(或mix).如发现油是不足或观察不到油位时,应()。 4、螺杆式空压机的冷却方式有水冷和风冷式两种.对于风冷式机型则检查环境温度是否过高。冷却水的入口温度一般不应超过35℃,水压在0.15~0.3Mpa 之间,流量应不小于规定流量的90%。环境温度不应高于28℃。如果达不到上述要求、可通过()、()、加大机房空间等办法解决.还可()。如有故障应进行检修或更换。 二:判断题(对的打“○”错的打“×”)(15分) 1、螺杆机的润滑油一般均有较高要求,能随意代用,并以设备使用说明书中的要求为准。()。

2、在设备运行过程中,油位不能低于低油位标志L(或mix).如发现油是不足或观察不到油位时,应立即停车加油。() 3、油停止阀一般为两位三通常闭电磁阀,起动时开启,停机时关闭,以避免停机时油气桶内的油继续喷入机头,并从进气口喷出。若该元件失灵,主机会因缺油迅速升温严重者会造成螺杆总成烧毁。() 4、系统压力一般在出厂时都已调定,如确需调整时,应以设备铭牌标定的额定产气压力为准。若调整过低,则由于机器的负荷增加,会引发超温现象() 5、进气阀通过容调阀控制其动作,以调节吸气量,并通过电磁阀实现空载或负荷运转,从而达到节能的目的。() 三:选择题(25分) 1、空压机不能启动,电气故障报警灯亮的原因是() (A)进气阀卡死,带负荷启动(B)PLC未运行( C)紧停按钮触点接触不良或氧化(D)热保护继电器动作 2、运转电流高,压缩机自行跳闸并且电气故障报警灯亮的原因是()( A)排气压力太高(B)油细分离器堵塞(C)压缩机本体故障(D)电压太低 (E) (A 、B 、C 、D )都正确 3、运转电流低于正常值的原因是() (A)电源及马达接线松动(B)无负荷太久( C )空滤堵塞(D)进气阀动作不良 4、排气高温的原因() (A)隔音罩进风滤网太脏(B)油过滤器或油路堵塞(C)供油量太大(D)冷却风扇故障(风冷机型)(E)热控阀故障 5、空气中含油份高的原因() (A)油停止阀膜片老化(B)回油管堵塞或回油单向阀故障(C)油气分离器破损(D压力维持阀弹簧疲劳) (E)油面太低

燃料电池用水润滑电动离心式空压机的研发-北京理工大学

收稿日期:20150130 基金项目:国家 八六三 计划项目(S S 2012A A 110501 )作者简介:任天明(1988 ),男,博士生,E -m a i l :r a y _1107@163.c o m.通信作者:冯明(1967 ),男,教授,博士生导师,E -m a i l :m i n g f e n g @m e .u s t b .e d u .c n .第36卷 第7期2016年7月 北京理工大学学报 T r a n s a c t i o n s o fB e i j i n g I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y V o l .36 N o .7J u l .2016 燃料电池用水润滑电动离心式空压机的研发 任天明1, 冯明1, 倪淮生2 (1.北京科技大学机械工程学院,北京100083;2.上海燃料电池汽车动力系统有限公司,上海201804)摘 要:提出了一种以水润滑动静压轴承为支撑二永磁同步电机驱动的高速离心式空气压缩机解决方案.在结构上实现了水润滑与永磁电机的融合,满足了燃料电池系统对空压机无油二高效的要求.在对空压机转子系统进行动力学优化的基础上,研究了不同结构浅腔动静压轴承的水膜稳定性,进而研发出空压机原理样机,空压机样机在 6?104 r /m i n 时可提供350k g /h ,压力比为1.52的压缩空气,整体效率接近80%,实现了高速稳定运行,验证了设计方案的可行性. 关键词:燃料电池;电动离心式空压机;水润滑;动静压轴承;转子动力学中图分类号:T H452 文献标志码:A 文章编号:1001-0645(2016)07-0679-05 D O I :10.15918/j .t b i t 1001-0645.2016.07.004D e v e l o p m e n t o f t h eM o t o r i z e dC e n t r i f u g a lA i rC o m p r e s s o r U s i n g W a t e r -L u b r i c a t e dB e a r i n g s f o rF u e l C e l l s R E N T i a n -m i n g 1, F E N G M i n g 1, N IH u a i - s h e n g 2 (1.S c h o o l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,B e i j i n g 1 00083,C h i n a ;2.S h a n g h a i F u e l C e l lV e h i c l eP o w e r -T r a i nC o m p a n y L t d ,S h a n g h a i 201804,C h i n a )A b s t r a c t :A d e s i g n p r o g r a mm i n g w a s p r e s e n t e df o ra h i g hs p e e dc e n t r i f u g a la i rc o m p r e s s o r s u p p o r t e dw i t h w a t e r l u b r i c a t e db e a r i n g sa n dd r i v e nb yp e r m a n e n t m a g n e ts y n c h r o n o u s m o t o r (P M S M ).I no r d e r t o s a t i s f y t h e o i l - f r e e a n dh i g he f f i c i e n c y r e q u i r e m e n t s o f t h e f u e l c e l l s y s t e m ,t h e c o m p r e s s o rw a sd e s i g n e ds t r u c t u r a l l y c o m b i n i n g w a t e rl u b r i c a t e db e a r i n g w i t h P M S M.A d y n a m i c o p t i m i z a t i o n w a s f i r s t c o n d u c t e d o n t h e c o m p r e s s o r r o t o r ,t h e n t h e s t a b i l i t y p e r f o r m a n c e s o f d i f f e r e n t k i n d s o f w a t e r l u b r i c a t e d s a l l o w m u l t i -p o c k e t b e a r i n g w e r e i n v e s t i g a t e d .F i n a l l y ,a p r o t o t y p e o f t h e c o m p r e s s o rw a s d e v e l o p e d a n d t e s t e d .T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a i r c o m p r e s s o r p r o t o t y p e c a n p r o r i d e c o m p r e s s e d a i rw i t h 350k g /h ,a r e s s u r e r a t i o a t 6?104 r /m i n .S t e a d y o p e r a t i o n sa th i g hr o t a t i n g s p e e d w e r eo b t a i n e d ,a n dt h ef e a s i b i l i t y o ft h e d e s i g nw a s v e r i f i e d .K e y w o r d s :f u e lc e l l ;m o t o r i z e dc e n t r i f u g a lc o m p r e s s o r ;w a t e rl u b r i c a t i o n ;h y d r o d y n a m i ca n d h y d r o s t a t i c h y b r i db e a r i n g ;r o t o r d y n a m i c s 随着燃料电池汽车行业的不断发展, 作为其核心部件之一的空压机也逐渐成为研究热点.离心式 空压机已在微型涡轮发电机[1]二微型涡轮空压机[ 2] 二汽车电动涡轮增压器[3] 等领域得到了广泛应用,具 有效率高二结构紧凑和质量轻的优点,被认为是理想的燃料电池汽车空压机解决方案.但在燃料电池汽车中使用时,由于电堆中质子交换膜对油污十分敏感,使得传统空压机中的油润滑或油冷却方法不再

制冷系统中压缩机常见故障及原因分析

制冷系统中压缩机常见故障及原因分析 前言 在制冷系统中,压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械。从能量的观点来看,压缩机是属于将原动机的动力能转变为气体压力能的机器。随着科学技术的发展,压力能的应用日益广泛,使得压缩机在国民经济建设的许多部门中成为必不可少的关键设备之一。压缩机在运转过程中,难免会出现一些故障,甚至事故。故障是指压缩机在运行中出现的不正常情况,一经排除压缩机就能恢复正常工作,而事故则是指出现了破坏情况。两者往往是关联的,若碰到故障不及时排除便会造成重大事故。以下就压缩机常见故障及其发生原因进行了分析。一、排气量不足: 排气量不足是与压缩机的设计气量相比而言。主要可从下述几方面考虑: 1 进气滤清器的故障:积垢堵塞,使排气量减少;吸气管太长,管径太小,致使吸气阻力增大影响了气量,要定期清洗滤清器。 2 压缩机转速降低使排气量降低:空气压缩机使用不当,因空气压缩机的排气量是按一定的海拔高度、吸气温度、湿度设计的,当把它使用在超过上述标准的高原上时,吸气压力降低等,排气量必然降低。 3 气缸、活塞、活塞环磨损严重、超差、使有关间隙增大,泄漏量增大,影响到了排气量。属于正常磨时,需及时更换易损件,如活塞环等。属于安装不正确,间隙留得不合适时,应按图纸给予纠正,如无图纸时,可取经验资料,对于活塞与气缸之间沿圆周的间隙,如为铸铁活塞时,间隙值为气缸直径的0.06/100~0.09/100;对于铝合金活塞,间隙为气径直径的0.12/100~0.18/100;钢活塞可取铝合金活塞的较小值。 4 填料函不严产生漏气使气量降低。其原因首先是填料函本身制造时不合要求;其次可能是由于在安装时,活塞杆与填料函中心对中不好,产生磨损、拉伤等造成漏气;一般在填料函处加注润滑油,它起润滑、密封、冷却作用。 5 压缩机吸、排气阀的故障对排气量的影响。阀座与阀片间掉入金属碎片或其它杂物,关闭不严,形成漏气。这不仅影响排气量,而且还影响间级压力和温度的变化;阀座与阀片接触不严形成漏气而影响了排气量,一个是制造质量问题,如阀片翘曲等,第二是由于阀座与阀片磨损严重而形成漏气。 6 气阀弹簧力与气体力匹配的不好。弹力过强则使阀片开启迟缓,弹力太弱则阀片关闭不及时,这些不仅影响了气量,而且会影响到功率的增加,以及气阀阀片、弹簧的寿命。同时,也会影响到气体压力和温度的变化。 7 压紧气阀的压紧力不当。压紧力小,则要漏气,当然太紧也不行,会使阀罩变形、损坏,一般压紧力可用下式计算:p=kπ/4 D2P2,D为阀腔直径,P2

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