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气氦制冷系统螺杆压缩机的研制

2016-02-27 09:55:03中国亚博体育可以提现吗招标网

  出口氦气含油率:<0.003mg/m3 k.压缩机在运行与停机中,不得有润滑油漏出:工作参数全部采用电气仪表、数字显示,配有报警和工作自动保护停车的监控系m.能在主控制台上或在远程总控室里实施机器开停和连锁的监控操作。

  3设计工作31整体设计方案氦气是一种稀有的贵重气体,它的运动粘度仅是空气的1/7左右,它的渗透性极强,其绝热指数为1.667,远远高于空气的绝热指数1.4.以往经验证明,采用往复式活塞压缩机氦气很容易泄漏。尤其在大压力比的条件下,需要采用更多的级数;否则,压缩机的排气温度将会很高。为此,决定采用喷油润滑和冷却的方案。这种螺杆压缩机在气密性和降低排气温度方面比往复式活塞压缩机有更大的优越性。特别是在运行的可靠性方面比往复式机器更好。至于在压缩后气体中含有的大量油液,则可以通过多级过滤及净化,来达到设计要求。

  3.2主机断设计的主体是单级喷油螺杆式氦气压缩机。要求排气量大于或等于900Nm3/h.由于氦气高于空气的绝热指数,所以在压力比同样为10时,氦气绝热压缩后的温度是空气绝热压缩后的1.3倍。然而,如果喷油螺杆压缩机排出温度超过10(TC,系统中的润滑油就会变质,使压缩机的转子和轴承出现热故障,压缩机便难以正常运行。

  另外,氦气另一个特性是分子量小,比热容也小,在热交换中容易降温。所以,要设法提高油的冷却效果。降低油温,增加喷油量,提高喷油的雾化程度,使压缩机油气排温尽可能降低。

  基于上述设计考虑,对其主要部件,如:端板和齿轮箱,轴端密封器等,均进行了专门的设计。

  在设计草图初步完成之后,由北京卫星环境工程研究所进行了校审,并提出了一些重要的修改意见:改变了一些静密封的结构;增加了压缩机的抽空结构;1.5mm密封板的厚度,又增加限位槽;改变了低压进气阀的压力选择,因为停机后,高低压是平衡的:33密封设计由于整机的泄漏率,会对全系统的总体指标与运行性能产生重大影响。所以,对密封的设计非常慎重。

  压缩机的功率输入轴是一套动密封装置,也是氦压机密封的关键。为了实现零漏率的密封,在设计中,创新地提出了用高压油来密封氦气。其办法是:在密封腔内充满循环的高压油液,使动密封环与静密封环之间用高压油液来密封。在此同时,循环的油液对密封摩擦面,还有冷却和润滑作用。当压缩机运行时,这种高压的油液能对传动轴进行密封。

  但是在停机情况下,输油管不再有油液送来,密封腔内的油液会排到齿轮箱内,密封腔内将充满氦气。由于硬质合金和石墨分别制成的动密封环是靠弹簧压紧的,这时仍会有泄漏气体的可能。为此,采用密封端盖的外侧设计成由螺钉调节的静密封装置,用以密封可能泄漏的气体。当开机时,先将此套机构与密封端盖脱开,整个螺钉调节密封与连轴节固定在一起。随轴转动,不起密封作用。

  相对而言,压缩机上各处法兰接头等静密封的问题,较容易解决。为了防止机器运转中的微震、热应力及材料变质等问题,选择较好的密封结构,并选用不易老化的复合橡胶垫及配合精良的氟橡胶型圈。

  3.4过S系绞的设计氦气压缩机输出的气体最终要送到冷箱内进行制冷,氦气要经历20K以下的低温,如果氦气中含有油或其它杂质,将会产生冰堵给系统正常运转带来巨大的危害,为此,我们设计与选择了:选用了分离效果好、抗泡性好、对油气分离器无聚结剂阻塞的回转压缩机油,以确保分离器的良好效果。

  粗分离器采用机械分离的方法,气体沿切线方向进入分离器,在离心力的作用下,油液沿壁面内侧旋转后被分离下来。

  气体由粗分离器出来后,进入精过滤器。精过滤器的滤芯为多孔塑料材料(德国进口),其工作原理是:设计一种油气混合物隔离和导流机构,使油气进入滤芯表面之前,先有更多的油在离心和析流的作用下得到分离,而后,再通过滤芯。

  设计和选用高效过滤器该高效分离器分为三级:三种过滤器的工作特性如表1所列。

  表1三ft过WR的工作将性过滤器类型压差Pa)精度(一效率(》)含油量(mg/m3)35监控系统的设计压缩机的监控分三个部分:在压缩机现场可用电控柜启动与停机,其显示参数有:电机电流、电压、正常运行指示灯、各过滤器的差压表。

  在压缩机控制室内,可用控制台启动与停机,其所有参数均有显示。包括:电机电流、电压、进气阀开关、排气阀开关、正常运转指示、进气温度、进气压力、主机排气温度、主机排气压力、系统排气温度、系统排气压力、报警自动停机显示。

  在压缩机控制室内显示的参数,在总控室内均有显示,并可以通过计算机进行显示、记录、打印。

  4调试情况该压缩机自安装后,进行过氮气运行和氦气运行,均为正常。

  1999年6月,气氦制冷系统在参加某型号的大型热真空试验中,该压缩机运行正常,气量大,进入冷箱的氦气纯度满足要求。仅用一台氦气螺杆压缩机及一台氦气透平膨胀机,同时为2块氦板提供冷量,使氦板的温度低于20K,使主模拟室的真空度提高了一个数量级。

  5结束语氦气螺杆压缩机的研制成功,为气氦制冷系统提供了关键的动力设备,具有重大的科学价值和工程价值。同时,由于它创新点多,多项关键技术指标先进,也使我国的氦气压缩机技术提高到一个新的水平。

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