一 ZW-3/7无油压缩机
ZW-3/7无油压缩机是一种容积型单作用往复式空气压缩机,采用聚四氟乙烯作为自润滑材料,可在无油润滑气缸的条件下实现空气的压缩。由压缩机本体、Y225S-8型三相异步电动机、LF-3型高效冷却器、安全阀组、储罐、电源和其他附属设备组成。
电动机作为动力机,通过带传动与曲轴连接。当曲轴旋转时,通过连杆的传动,活塞便做往复运动,由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。曲轴旋转一周,活塞往复一次,气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程,即完成一个工作循环。
二 压缩机振动原因分析
一般地,压缩机吸气、排气间歇性和周期性,产生的气体脉动,机组本身动平衡性能差,安装不对中,基础支承不当以及气柱和管系产生共振等,均引起不同程度压缩机振动,并产生较大噪声。ZW-3/7无油压缩机转速为730r/min,计算转速频率为12?17Hz.采用加速度传感器、电荷放大器、振动数据采集卡和频谱分析软件对该压缩机进行振动测试。频谱分析得压缩机本体振动峰值频率为12?5Hz,与压缩机转速频率非常接近,说明压缩机主振频率与转速频率密切相关。同时,该压缩机本体与槽钢螺栓连接,并经地脚螺栓紧固在水泥基础上,螺栓松动、基础质量太轻及基础支承联接不当也是压缩机产生较大噪声的原因。
三 基础支承的隔振器设计步骤
隔振器设计大致按照如下步骤进行:
1)确定被隔设备的原始数据。包括压缩机与安装台座的尺寸、整机重量、重心位置及振动频率等。
2)隔振器刚度设计。计算隔振系统绝对传递率n4、隔振系统频率比!和系统固有频率wn,由此计算隔振器刚度。
3)基于主动隔振要求,计算设备传递给基础的力FT,验证是否符合隔振要求。
4)考虑隔振效果和起停过程中避过共振区等因素,确定隔振器阻尼,并对隔振器进行选型,展开隔振器尺寸计算和具体结构设计。
四 弹-金属橡胶组合刚度的隔振器设计
ZW-3/7无油压缩机与安装台的尺寸为2230×1150×1570mm,整机质量1860kg,重心位置在压缩机活塞杆中心,排气压力0.7MPa,振动频率为压缩机转速频率。根据组合和可变刚度设计思想,选择螺旋弹簧与耗能性能优越的弹性多孔金属橡胶材料组合作为隔振器弹性元件,借助Solidworks有限元软件进行具体参数设计,通过有限元仿真计算得隔振器弹性元件*大应力494MPa,*大压缩变形量为6mm,*小安全系数1.3,计算结果说明,上述设计符合强度、稳定性设计要求,且满足了ZW-3/7无油压缩机基础隔振需求。
五 结论与认识
(1)ZW-3/7无油压缩机本身为振源,系统隔振设计属于典型的主动隔振问题。可通过计算隔振系统绝对传递率和频率比来进行隔振器刚度设计。
(2)ZW-3/7无油压缩机转速频率是压缩机主要振动因素,是隔振器设计的主要依据。另外螺栓松动、基础质量太轻等引起的支承不当也是压缩机产生较大噪声的原因,必要时须在隔振器设计中加以考虑。
(3)压缩机类大型机械,振动原因复杂,振源与噪声信息丰富,隔振器设计过程中对弹性元件进行组合刚度设计是该类隔振问题求解的新趋势。
(4)金属橡胶是一种能量耗散能力强,适应性广的弹性多孔材料,在油田大型设备低温、腐蚀和野外等特殊工作环境下的隔振降噪领域有广泛的应用前景。
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