低压腔型涡旋压缩机润滑系统研究.pdf

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1、612化工机械2013年低压腔型涡旋压缩机润滑系统研究+李超”1李峥1刘兴旺1’2谢文君1(1．兰州理工大学石油化工学院；2．兰州理工大学温州泵阀工程研究院)摘要根据低压腔型涡旋压缩机供油润滑系统的特性，从能量守恒和质量守恒基本方程出发，建立低压腔型涡旋压缩机润滑系统数学模型。通过对该模型的分析讨论，得到了润滑系统结构参数和压缩机运行工况对润滑系统供油压力的影响关系。该模型可用来指导低压腔型涡旋压缩机润滑系统结构参数的选择和优化，为压缩机润滑系统设计提供一定的理论参考。关键词涡旋压缩机润滑系统数学模型中圈分类号

2、TQ051．21文献标识码A文章编号0254_6094(2013)05．0612旬5目前涡旋压缩机已在工业和民用领域得到广泛应用，它是一种新型回转式压缩机，具有高效、低噪、振动小及运行可靠等优点，发展潜力很大¨。。润滑系统在压缩机正常运转中起着降低运动零件的磨损量，减小摩擦功的作用。润滑油的循环流动可以带走摩擦产生的热量和磨屑口1，改善摩擦表面的工作状况；油膜还起着密封和吸声作用口】。良好的润滑条件是压缩机长期可靠运行的重要保证，对压缩机润滑系统进行深入研究有着重要的理论意义和工程实际价值。全封闭涡旋压缩机按壳

3、体内压力可分为高压腔型压缩机和低压腔型压缩机两类。高压腔型压缩机将气体直接排于壳体内，然后通过排气管排出，壳体内压力为排气压力；低压腔型压缩机将低压气体吸入壳体内压缩形成高压气体，高压气体经壳体上方的排气管直接排出，这样压缩机壳体内腔实际上被分割成高、低压两个空间。高压腔型压缩机的油池处于排气压力下，与背压腔中的压力形成压差，压缩机主要以压差方式供油，这种供油方式结构简单、运行可靠、润滑油循环容易控制。而低压腔型压缩机由于油池处于吸气压力下，无法依靠压差供油，只能靠泵提供压力或通过结构设计使润滑油在离心力的作用

4、下润滑各摩擦面，这种供油方式受压缩机运行状况和结构参数的影响较大，供油情况复杂，需要合理设计结构参数和转速，才能保证压缩机的可靠供油。从公开发表的文献看，对压缩机润滑系统的研究主要集中在转子式和往复活塞式压缩机方面，对涡旋压缩机润滑系统的研究则很少。在仅有的关于涡旋压缩机润滑系统研究的文献中，研究的方法主要集中在利用CFD软件对涡旋压缩机润滑系统进行的数值模拟研究，如LiuHR等H’51利用CFD软件对高压腔型涡旋压缩机的压差供油润滑系统进行了数值模拟研究，ChoH等哺1利用CFD软件对低压腔型涡旋压缩机的油泵

5、供油润滑系统进行了数值模拟研究。除此之外，也有用理论研究的方法对润滑系统进行研究的文献，但都集中在研究压差供油的涡旋压缩机上，如李超等o¨通过对涡旋压缩机润滑特性的研究，建立了压差供油方式润滑系统油量分配模型，赵兴艳和刘振全旧1也是针对压差供油方式的润滑系统建立了压缩机润滑性能分析模型。由以上可以看出，利用理论研究方法建立低压腔型涡旋压缩机油泵供油润滑系统数学模型的研究很少。笔者从能量守恒和质量守恒基本方程出发，建立了低压腔型油泵供油润滑系统的数学模型。1润滑系统低压腔型涡旋压缩机润滑系统如图1所示，}国家自然

6、科学基金项目(50975132)、(51265026)和浙江省自然科学基金项目(Y1080079)。}·李超，男，1958年3月生，教授，博士生导师。甘肃省兰州市，730050。第40卷第5期化工机械613润滑油由油池进入集油管(位置1)，在离心力作用下沿着集油管不断地向上攀升，压力不断升高，一部分润滑油通过径向供油泵供给副轴承，其余润滑油进入偏心径向离心泵(位置2)，润滑油的压力随油泵距主轴轴线距离的增大而增大，产生的压头必须大于润滑油的静压头和沿程阻力损失压头。在位置3，一部分润滑油通过径向供油泵润滑主轴承

7、，其余润滑油由位置3运动到位置5，然后进入动涡旋盘驱动轴承进行润滑，最后润滑油流出整个供油系统回到油池，完成润滑油的一次循环。图1涡旋压缩机润滑系统2润滑系统建模为了简化数学模型，进行以下假设：a．润滑系统中润滑油为不可压缩流体；b．压缩机主轴转速恒定；C．由于润滑油粘性大、流速小，因此，润滑油流动为管内层流运动；d．油池中液位保持不变；e．润滑油的粘度为常数。根据质量守恒定律，在润滑油流道汇合处的连续性方程为：；(viA．)；。=；(”一，)。。．(1)式中viA；——第i个进口流道中流体的体积流量；秽，A，

8、——第J个出口流道中流体的体积流量。根据能量守恒定律，在流线上任意两点(i和_『)之间的能量守恒可用伯努利方程表示为：!!i；；旦立+掣+(弓一气)+^，+∑^；：opgzg’(2)式中g——重力加速度；^，——摩擦损失压头o∑^；——局部损失压头；P——压力；移——管内平均流速；z．，z，——f√的标高；P——流体的密度。摩擦损失压头h，由哈根一泊苏勒定律确定，表示为：式中D——管道