首页资源分类应用技术测试测量 > 压缩机转速测量

压缩机转速测量

已有 445117个资源

下载专区

上传者其他资源

文档信息举报收藏

标    签:转速压缩机

分    享:

文档简介

通过对小型往复式制冷压缩机封闭壳体的振动分析,指出了壳体振动的基频即为电机的转动频率;提供了通过测量振动基频来间接浏全电机转速的方法

文档预览

含封 阎履匆机转逗 鲍酗晕 浙江 工 业大 学 ) 沈 希 王烈 鑫 席 珠 赵 国军 计时 鸣( 司内容提要 ) 本文 通 过对 小 型 往 复 式制 冷 压 缩机 封 闭壳体 的 振 动分 析 , 指 出 了壳体振 动 的 基 频 即 为 电机 的 转 动 预 率 ; 提 供 了通 过 测 1 抓 动 基 预 来 间接 浏 全 电机 转 速 的 方 法 。 通 过 对 各 种 可 能 干 扰 的 分 析 , 研 制 了质价 比 很 高的 浏 速 装 主 并 通 过 省 级 计 1 部 门 的 鉴 定 。 关扭 词 转速 浏 全 全 封 闭压缩 机 振 动 一、 前言 对于 制冷 设 备 , 效 能 比 是衡 i 产 品品 质 的重 要指 标 , 因 此众 多学 者和 厂 家 正 在 通 过 对 制 冷 设 备 的 优 化 设 计 来提 高 制 冷 设 备 的 效 能 比 。 在 优化 设 计 过 程 中 , 需 要 对 影响 效 能 比的 各种 因素 进行检 测和 相 关 分 析 . 其 中压 缩机转速 和效能比有 密切 的关 系 , 直接影 响压缩机排气 最和 制 冷 设 备 的 制 冷最 , 因 此必 须 对转 速 进 行 测 量 。 另 外 , 对于 压 缩 机 本 身 , 转 速 还 影 响 其 基 础 的 振 动 、 吸 排 气 流道的 脉 动 、 气 阀 寿 命 以 及 热 交换 等 , 在 压 缩 机 性 能 测 试时 , 转 速 是一 项 重 要 的 被 测 项 目 。 由于 目前 小 型 制 冷压 缩 机 已采 用 全 封 闭 型 , 传 统 的 接触 式 或 非 接 触 式 直 接 测 速 方 法 已无 能 为 力 , 必 须 采 用 间接 测 量 法。 间 接测 t 法有两 种 基本 方法 : 漏磁 法 和 测 振法 。 由 于全 封 闭 压 缩 机的 外 壳 较 厚 . 电 磁 屏 蔽 作 用 很 强 , 晶 磁 法 测 转 速 效 果 不 好 lt1 ; 测 振 法 的 使 用 也 有 局 限 性 , 需要 对 实 际 使 用 场 合 进 行 分 析 和 实 验 。 本 文 将 对 用 测振法 间 接测盘全封 闭 往 复 式压 缩 机 的 转 速作 理 论上 的分 析 和具 体 的 实 现 。 二 、 测振 法的理 论 荃础 图 1 为往复式压缩 机封 闭 壳 体 内曲柄连杆 示 意 图 。 电机 主 轴 以 O 为旋 转 中心 , A 为 曲柄 销 中心 , B 为 活 塞销 中尹心 , C 为 活 塞 外 止 点 , D 为内 止 点 , r 为 曲 柄 半 径 , L 为 连 杆 长 沐 = r/ L , e 为 曲 柄 与 中 心 线 的 夹 角 , 甲 为 连 杆 与 中心 线 的 夹 角 。 制冷压缩机在正常运行时 , 从曲柄连 杆机构的动 力 学 可 知 , 运 动 机械 受 三种 力 的 作 用 : 气 体 力 、 摩 擦 力和 惯 性 力 . 其 中 气 体 力 和 摩擦 力 为 内 力 , 在 壳 体 内得 到 平 衡 , 不 会传至 壳休导 致振动 ; 曲柄 连 杆机构中 存在 两 种运动 方式 : 旋 转 运 动和 往 复 运 动 , 有 旋 转 惯 性 力 和 往 复 力 存 在 . 为 了 分 析 方 便 ,把运 动 部 件 按 它 们的 运 动 方 式 进 行 质 量转 化 。 所 有 作旋 转 运 动 的 部 件 的 质 量 沂 算 到 A 点 , 形成旋转 质量 M r ; 所 有作往 复运动 的 部件的质 量折 算 到 B 点 , 形 成 往 复 质量 M 川 : 。 . 为曲 柄 角速 度 . 掀 旋 转惯 性 力 : , I = X r 丫扩 ( l) 在 实 际 压 缩 机 设 计 中 , 旋 转惯 性 力是 被加 在 曲 柄 相 反 方 向上的 平衡重予 以平 衡 , 不会 引起壳 体服动 , 因此不 是 我们 研 究 的 重 点 。 往 复惯 性 力 却 很 难 平 衡 , 如 在 E 点 加 平衡 重 M . , 由 平 衡 重 M . 引起 的 离 心 力的 水 平 分 里和 一 阶 往复 力平衡 , 但同时 产生垂 直分量 , 因此一阶 往复 力 无 法 简 单 平 衡 , 二 阶 往 复 力的 平 衡 更 为 困 难 。 压 缩 机 壳 体 就 是 在 往 复 力的 激 励 下 作强 迫振 动 , 其 振 动 频 率 与 激 振力的频率一致。 往 复愤性 力 : I , = 一 从 x X (2) — 式 中 X 活 塞 的 运 动 加 速 度 众 X = L + r 一 ( 0 5尹 + cr o s s ) 寸 二 , ( 1 一 ` os , ) + 乙 ( 1 一 . i 一 ; , : i二 , /乙` ) (3) 将 式 中 根 号 内 的 内 容 展 开 成 无 穷级 数 : 了 1 一 尸is 矛 、 / L , 叫 r 盆5 1刀 名 2 2L 2 耐 尸 5 1, `月 SL ` 砚 i r ` s n 6 1 6’L (4) 因 为小 型 制 冷 压 缩 机 的 入= l 6/ 左 右 , 故 略 去 4 阶 以 上高 阶项 ,得 : X = r ( 1 一 e os 四 ) + 尸 si 时 n 含 2L 图1 一 = r 〔 cos 。 + 丹( 1 一 cos Z四 ) 〕 ( 5) 啥j J l6 《机 电 工程 》 1 9 9 5 年 第 4 期 全 “ X 一 r` (c ` 0 5 + oc , , (6) 从 . 1 = 一 r 创 , ( co J 四 + 奄 。 5 2砚 ) (7) 由 式 ( 7) 可 得 , 往 复 惯 性 力主 要 包 含 两 个 频 率 成 份 , 其 基 频 就是 电机转动 频率 , 二次谐波 的 幅 值 只 是基 频 幅 值 的 沃 倍 。 图 2 为 式 (7 ) L 的 波 形 和 由 加 速 度 传 感 器 测 得 经 电 荷放 大 器放 大的 实际 压缩 机壳 体 的振 动波 形闭 。 因 此只 要测 得壳体 的振 动位 移或 加速 度 , 经 过适 当滤波 , 就可 采 用 在一定时 间 内 累计 位移 或加速度 的 换向 次数 , 换 向 次 数 除 以时 间 即 为 电机 转 动 频 率 ( 频 率 法 ) , 或 测 定 振动 波的周 期 (周期法 ) , 从而测得 电机转速 。 图 4 为我 们 采 用 频 率 法 测 量 转 速 的 电 路 框图 。 被测 压 缩 机 和 支 撑 面 良好 隔 振 , 以 减 少 外 界 对 压 缩 机 振 动 的 影 响 ; 由于 压 缩 机在设 计 和制 造时 尽 垦 减 小 不平 衡 力及 力 矩 , 所 以 机 壳 上 的 振 级 较 低 , 我 们 选 用 Y D 3G 型 高 灵 敏度压 电晶体加速度传感器将振动信 号转换成 电信号 ; 传 感 器 输 出的 电 信 号 , 需 经 过 由 电 荷 放 大 、 归 一 化 电压 , 放 大 组成的放 大 器 , 放大 成 峰 峰值 为 4 V 左 右 的信 号 ; 该 信 号经过 截止 频率 为 5 5H 2 的低 通滤 波 器滤 掉高 次谐 波 , 然 后通 过 比 较 器 , 使 正 半 周 变 成 高 电 平 , 负半 周 变 成 低 电 平 形 成脉 冲 信 号 ; 由 于 我们 测 量 压 缩 机 一 定 时 间 内 的 平 均 转 速 , 所 以 增 加 了 8 位 计 数 暂 存 器 和标 准 时 钟 , 污“ / \ 八 \ 匕入又今冲 , 叹浏 凡洲 \ 计 数暂存 器用于 累 计和暂存由 比较 器产 生 的脉 冲 信 号 , 标准 时钟每隔 4 . 555 5 输 出 一个 高电 平 . 封 锁 计 数 暂 存 器 , 软 件 中 计 算机 每 隔 0 . 5 5 从 I 口 读 一 次 标 准 时 钟 的 输 出状 态 , 如 高电 平 , 则 计 算 机 通 过 8 位 数 据 口 从 计 数 暂 存器 读人脉冲 个 数 . 读人后 , 计 算机 重新启 动标 准时钟 同 时对 计数暂存 器 清零 后 释放计数暂 存器 , 开 始 第 二 次 图2 三 、 频 率法 测 t 转速 的实现 方法 及 实现电 路 计数 , 这样完成一个工作周期 。 转速 由计算机 计算脉 冲 个 数 / 标 准 时 间 x 60 后 得 出 。 的抗扰 分析 周期法 是通 过测 t 振动 波 形的 2 个过 零点位置 之 间的时 间来 测 t 转 速的 , 由于压缩 机 工 作时 , 工况 和环 境 条 件 的 改 变 , 有 时 会因 机 械 系统 的 共 振 而 引 发基 频 以 外 的 各种 其 它 模 态 的 振 动 , 会使 振 动 波 形 过 零 点位 置 发 生移 动 , 因此周 期 法 虽 然测 t 时 间短 , 但抗 干扰的 能力 放大 毖 】四 加速度传感 器 压缩机 嘶 很 差 , 我 们曾对硬 件和软 件 进行 了大 t 的试 验 , 虽 然最 后 测 量 结 果 令人 满 意 , 但 感 到 代 价 过 大 。 实 际 上 , 研 究 压 缩 机转 速对 制 冷 设 备效 能比的 影 响 时 , 转速 没 有必 要 一 定 是 瞬 时 转 速 , 可 以 用 一 定 时 间 内 ( 数 秒 ) 的 平 均转 速 来 代 替 , 只要 这个时间 比 制冷 系统的热平 衡过 程 (数 分种 ) 短 得 多 , 这 时 可 采 用 频 率法 测 t 转 速 。 频 率 法 硬 件 和 软 件 实 现 简单 抗 , 干 扰 能 力强 。 图 3 表 示 领 率 法 搞 干 扰 的 一 个 例 子 , 当壳 体 受 到 假 尔 冲 击 , 振 动 波 亚 加 低 频 干 扰 时 , 过零 点发生漂移 , 但振动波的过 零次数没有 变 , 所测 得 的 转速 没 有变 , 所 以测 振 法 有 良 好 的 抗扰能 为 图4 在 实 际研 制 过 程 中 , 为了 和 加 速 度 传感 器 的 高 灵敏 度 、 输 出信号微弱和 大输 出阻抗 相匹配 , 必 须使 用电荷 放 大 器作 为前 置 放 大 器 。 由 于 电荷 放 大 器的 高增 益 和 高 输 人阻抗 , 各种噪 声都会进 人 放 大 器被 放大 , 导 致测 速 不 正 确 , 测 量过 程 中 出现 的 异常 现 象 绝 大 多 数 都由 噪 声 、 引 起 , 因 此 抑 制 各 种噪 声 是整 个 测 速 装 置 的 关 键 . ( l ) 本机噪 声 由 传感 器、 电缆 和 放大 器 本 身 产 生 的 噪 声 。 传感器 耳哥{ 的固 有 电容、 电缆的等效电容和放大 器的漂移是产生本 机噪 声 的 主 要原 因 , 为 减少 本 机噪 声 , 放 大 器 的 开 环 输 人 阻 抗 和 电 缆 和 绝 缘 电 阻 要 高 , 电缆 的 长度 尽 可 能 短 , 要保 持电缆连 接 端的清 洁 ,在 满 足低 频下 限 的基础上 , 选择较大的电容和电阻。 图3 ( 2 ) 外部噪 声 外 部噪 声 源 通 过 C 和 M 藕 合进 人 放大 器 , 造 成 很 《机 电工程 》 19 9 5 年 第 4 期 l7 大 的 干 扰信 号 , 因 此不 但要 对 放 大 器 的 输人 脚 进 行 良 好 速 准 确 度 达 0 . 5 级 , 检 定 方 法 见文 献 川 , 检 定 数据 如 表 1 的 防护 , 还要将整个放 大器置于 屏蔽 罩内 , 并正 确接地 , 不 。 这一点至关重要 。 表1 (3 ) 模 数 共 地 产 生 的 噪 声 模 拟 电路 和 数 字 电 路 的 共地 , 数 字 电路 的“ ’0 和 “ 1 ” 的不断跳变会对 放大 器产生影 响 , 需 用光电权合 器将模 拟 电 路 和数 字 电 路 隔离 。 (4 ) 电 源 变 压 琴 产 生 的 嗓 声 S OH : 交 流 电通 过 电 源 变 压 器 揭 合 到放 大 器 的 输 人 端 , 会 引起 很大 的 干扰 信 号 , 又 由 于压 缩 机 电 机转 速 为 29 o or p m 左 右 , 低 通 薄 波 器 有 能 把 5 0H Z 左 右 的 干 扰 信 号完全滤掉 , 因此必须采 用 隔离变压器 。 采取 了以上几个 抑制噪声 的手段后 , 低通滤波 器输 出的 信 号 形 态 良好 , 经 过 和 玻 璃 盖 式 实 验 压 缩 机 的 对 比 实 验 , 输 出 信 号 频 率 和 电机 转 动 频 率 完 全 一 致 , 这 样 为 准确 计数读数提供 了 保证 。 计数 、 标准时 钟等 电路 均 为 数 字 电路 , 不 易 受 到 干 扰 。 四 、 鉴定 结果 及结 论 本测速装置 经浙江省 计盆测试技术研 究所鉴定 , 测 标 准 读数 ( rP m ) 测 速装 置测 t 值 ( rp m ) 24 00. 0 26 94. 6 . 29 95 8 31 19. 4 240 0. 6 26 97. 0 30 02. 4 31 22. 4 本 测 速 装 置 经 使 用 , 证 明 测 速 准 确 , 抗 扰 能 力强 , 适 振 范 围大 , 质价 比 高 。 其 测 速 方 法 对 其 他 封 闭或 不 易 直 接 测 速 的 旋 转 机 械 均 可 适 用 , 有很 大 的 实 用价 值 ` 参 考文献 1 刘 东. 小 型全 封 闭 制冷压 缩 机 . 北 京 : 科学出版 社 , 1990 : 56一 73 ’ 2 施乐平 . 全 封 闭压 缩机 转 速 浏 童仪 的研 制 . 计 贵 学报 , 1 9 9 1. 1 2 : 2 0 6 ~ 2 0 9 3 徐 黎 , 沈 希. 压 缩机 转速测 蚤仪 的检 定实现 . 标准计 全质 监 , 199 . 3 59 : 61 ~ 63 暮 丽袄葫蔓漏潺蕊蕃荀 竭诚提供一一为 一。匕山 口芭 L万 已J j 已口 已 〔 茹已匕 已口 已 Lj 己 t j 己 口 〔 〕〕 乙 仁勺匕 L力 匕 t乃 心 J 二 创 口 已 口 七」力 口 匕 已 匕 乙 匕 亡 1二 已匕 已 匕 。 ō叫 巴 口四 司口川 吕以曰川ó片刊己叫巴口 川 国 剐洲戮司城叨项 口 门é训mé四 耐úū明巴ù叫. 一 、 L D Z 型 电磁 流 t 计 该 仪 表 广泛 用 于 化 工 、 轻 纷 、 冶 金 、 矿 山 、 医 药 、 造 纸 、 给 排水 、 食品 、 制糖 、 酸 造 、 环保 等工 业 技 术 部 门 的 液 流 , 液 固 两 相 流 、 高拈 度 液 流 及 盆 类、 强 酸 、 强 城 液 流 的 体 积 流 全 。 二 、 L U G B 一 ZI A 型涡 街 流 t 计 主 要技 术参数 测 童 介 质 : 蒸汽 ( 饱 和 蒸 汽 和 过 热 蒸汽 ) 、 天 然 气 、 一 般 气体 和 液 体 。 测 1 范 围 : 雷 诺数 为 20 0 00~ 7 0 00 000 准 确 度 : 液休 指 标值 的 士 1. 0 % (流 速 . 0 5~ 7%m / s ) 气体 指 示 值的 士 1 . 0 % (流 速 3 ~ 3 5m / s ) 蒸汽 指 示 值 的 士 1 . 5 % ( 流 速 7 ~ 70 m / s ) 重 复 性 : 指示 值 的 . 0 。 2% 输 出信号 : 三线 制 电压脉冲。 低电平 : O一IV ; 高电压: 大 于 4V ; 占 空 比 : 约 50 。 % 电 源 电压 : 1 2 V 士 4 V L犯 。 流体温度 : 一4 0~ 3o 0O C ;流 体压 力 : 0. 1~ . 2 SMP a 防爆 等级 : ( ib ) I C T S 规格 ( 管径 ) : 25 , 40 , 50 , 80 , 100 , 150 , 20 0 m m 。 0 25~ 0 10 0 , . (0 1~ . 4 OM P a 。 ) 邑 奄 言而赢 玩 一 法天亘 吕少严 2 - __ 一 _ __ __ _____ , 习 注 习 卫三兀 班或2 曰 2 9 宝匹玉2 三〔 七 诬烈刁住呀工到曰 已三 」卫三 工习去习 2 三 】三性J 卫三 J 已三 】烈曰 己三 」己 三l 三」习 蓝 U 习 压U 习 己 三J 已三】盔达刁 曰 ` 百习 月习 月 网 ` 翻习 ` 布口 月 18 《机 电工程 》199 5 年 第 4 期

Top_arrow
回到顶部
EEWORLD下载中心所有资源均来自网友分享,如有侵权,请发送举报邮件到客服邮箱bbs_service@eeworld.com.cn 或通过站内短信息或QQ:273568022联系管理员 高进,我们会尽快处理。