压气机分类

天津市高等教育自学考试

热工基础与应用--综合实验报告

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模具设计与制造专业

热 工 基 础 与 应 用

综合实验报告

（一）压气机性能实验

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第 2 页 共 13 页 一、活塞式压气机概述

1.活塞式压气机结构及工作原理

（1）活塞式压气机结构

压气机在现代工业以及现代人的生活中被越来越多的广泛应用，不论是汽车上的涡轮增压系统还是航空航天发动机中的涡喷应用，随着技术的不断革新，其结构、性能也在不断的优化、提高。本实验旨在通过对简单形式的压气机，进行结构、工作原理以及性能的实验，以达到验证并深刻理解、掌握热工学课程中所学得的知识并应用于实际生产实践中。

本次实验所用压气机为“活塞式压气机”，现就其结构及特点作简要说明。

活塞式压气机是通用的机械设备之一，是一种将机械能转化为气体势能的机械。

图1.1 活塞式压气机机构简图

图1-2 三维仿真示意图

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第 3 页 共 13 页 （2）活塞式压气机工作原理：

电机通过皮带带动曲柄转动，由连杆推动活塞作往复移动，压缩汽缸内的空气达到需要的压力。曲柄旋转一周，活塞往复移动一次，压气机的工作过程分为吸气、压缩、排气三步。

压气机分类

一、分类方法

常见的压气机分类方法有以下几种：

1. 按照工作原理分类：可以分为容积式压缩机和动力式压缩机。

3. 按照压缩比和排气压力分类：一般分为低压和高压两种。

4. 按照结构和用途分类：可以分为旋片式、螺杆式、涡旋式、栓杆式、活塞式、离心式、往复式、飞轮式等多种类型。

下面我们就来逐一介绍这些不同的分类方式和相应的压气机类型。

二、按照工作原理分类

1. 容积式压缩机

容积式压缩机又称为往复式（活塞式）压缩机，其原理是通过往复运动的活塞将气体压缩成高压气体。容积式压缩机适用于输送大量压缩空气的场合，一般用于压缩空气调节系统。

动力式压缩机又称为旋片式、螺杆式等，其原理是通过转子相对运动把气体压缩成高压气体。动力式压缩机适用于运输空气、气体、液体等供应。其性能优异、节能且污染少，得到广泛应用。

三、按照气体压缩方式分类

正压式压缩机是将气体通过机械作用推压在外，加压的废气能立即排放，有较高的效率。正压式压缩机适用于大流量的气体压缩。

负压式压缩机的工作原理是将气体从外面吸入，然后通过压缩将其加压。在压缩过程中产生的废气需要经过专门的装置进行处理，否则容易造成环境污染。负压式压缩机适用于中小流量的气体压缩。

低压压缩机主要用于压缩空气、气体输送等场合，通常压缩比在1.5以下，排气压力在0.7MPa以下。

2. 高压压缩机

五、按照结构和用途分类 旋片式压缩机主要由两个旋转的螺旋片和两个固定的螺旋片组成，当旋转时，气体被从吸气口处吸入，随着旋转将被压缩，最终由出口处排放。旋片式压缩机具有结构简单、噪音小等优点，适用于小型压缩设备。

螺杆式压缩机是由两个螺旋线圆柱体旋转而成，分别称为主轴和螺杆。当螺旋线圆柱体旋转时，压缩室内气体从吸气口进入，经过轴向压缩后，最终由出气口排出。螺杆式压缩机适用于大型压缩设备，其性能优异，压缩比大且排气量大。

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压气机失速信号分析

作者：姜椿阳

来源：《科技传播》2016年第11期

摘 要 以压气机失速信号分析为目标，选用MATLAB作为信号分析平台，采用时域分析法、频域分析法进行信号分析，并考虑在得到压气机叶片参数和转数等信息后，采用滤波的方法做更深入的分析。

关键词 压气机；失速信息；信号分析

中图分类号 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）164-0229-02

在本课题中，由于未给出压气机转子叶片数量、压气机转速等信息，所以，这些信息我们必须通过信号分析得到，此外，我们还需得到失速征兆以及由扰动产生到进入失速所经历的时间，同时，在可能的情况下，我们还应判断出失速的基本类型，包括辨析出是突变失速还是渐进失速、全展向失速还是部分展向失速等，以及失速团的个数。

为了得到以上信息，我选用MATLAB作为信号分析的平台，主要采用了时域分析法、频域分析法进行信号分析，并考虑在得到压气机叶片参数和转数等信息后，采用滤波的方法做更深入的分析。

1 信号分析

时域分析：

信号1：105800A.dat

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如图1所示，即为近设计点工况时域图，横坐标按采集点个数均分，由于采样频率恒定为12K，采样时间为5s，所以采集点个数也就表征了时间。由上图可以看出，近工况状态下，前缘、50%弦长和尾缘的压强信号基本保持稳定，只是在小范围内有脉动，将测得参数按按时间平均，并设前缘静压平均量为P1，50%弦长处P2，尾缘P3，则有P1=2.544，P3=3.013，于是得近设计点工况增压比n1=P1/P3=1.184。

如图2所示，压气机的近失速点实际即为压气机叶片气流分离点位于50%弦长处时，此时，微小扰动即可导致压气机进入失速状态。按上一数据的处理方法，我们得到近失速点压比为n2=1.156，较近设计点工况略小，这是由于流动的分离导致压气机效率降低造成的/但是当进入失速状态时（近失速状态），我们可以定性的分析出尾缘处静压与前缘处静压在数值上呈现近似的负相关关系，这是由失速团的性质决定的，并且，节流阀开启后，压气机增压绝对值突然上升又剧烈下降，最后，成周期性变化，由此可以初步判定该失速类型为突变型失速。

1 压气机排序

河海大学

摘要：在本文中我们针对压气机实际生产中的问题,试图找到满足题意的可行解,使压气机的叶片在这种排列组合下能够满足生产中规定的所组合在一起的叶片在重量和频率方面的要求，从而使其能够正常运作。

对第一个问题,我们主要采取理论分析的方法将24个叶片的按照重量大小进行排序,然后采取大小结合的办法，将重量大的和重量小的合为一组,依次进行下去,尽量保证组合后的12组叶片重量和相差不大（相等最好）,这样做得目的是为了使每两组数据之和与另外两组数据之和的差不超过8g，对于不满足要求的进行调整。这样做就能够保证这12组叶片任意两组组成一个象限均能满足质量要求了。

在满足质量要求后，我们就可以在这些组合中寻找满足频率要求的组合。具体方法与问题一方法相似，根据问题一中的排序依次写出频率值。比较每一组的频率之差，使差的绝对值不小于6。对于不能满足此要求的可以进行微调，微调时还要顾及质量要求。这样组成的12组叶片序对在根据频率要求进行排序，具体方法是：每组中的两个叶片相连，一组中频率小的叶片和另外一组频率大的叶片相连，使相连两点地频率差不下于6，不满足要求的继续微调。这样到最后就形成一条链，如果这条链首尾两点也满足频率要求，那么此链连接的点的顺序就是叶片排序的一组可行解。

根据上面提供的算法我们分别对试题中的两组叶片排序，通过较少的微调就可以得到满足题意的可行解（可行解不止一个，通过多次微调可以得到多个），第一象限依次是：10-2-4-9；第二象限依次是：13-8-18-11；第三象限依次是：16-20-1-7；第四象限依次是：5-12-17-22；第五象限依次是：3-23-14-24；第六象限依次是：21-6-19-15。

用同样的方法对第二组数据进行排序，得到结果如下：第一象限顺序：4-24-1-21；第二象限顺序：2-9-13-7；第三象限顺序：6-23-16-22；第四象限顺序：17-8-5-19；第五象限顺序：14-11-3-12；第六象限顺序：15-10-18-20。