制冷設(shè)備轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)啟動工況下載荷激勵測試分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制冷設(shè)備轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)啟動工況下載荷激勵測試分析方法，用于該 工況下配管結(jié)構(gòu)的可靠性評估。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于使用轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的制冷設(shè)備，在專利號為CN102562568B的發(fā)明專利公開文 獻(xiàn)中記載了一種"制冷設(shè)備用轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)載荷測試分析方法"，該方法是針對穩(wěn)定工況下的 轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)載荷激勵測試分析；實際上，對于使用轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的制冷設(shè)備來說，其在啟動過 程中，會施加給與之相連接的配管等部件較強(qiáng)的瞬間沖擊載荷，使所述配管等部件產(chǎn)生微 裂紋甚至直接失效，迄今還沒有一種針對制冷設(shè)備在轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)啟動工況下的載荷測試分 析方法的公開報導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種制冷設(shè)備用轉(zhuǎn)子壓縮 機(jī)啟動工況下載荷測試分析方法，針對啟動工況下轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)載荷激勵特點(diǎn)，對啟動工況 下配管可靠性進(jìn)行更為準(zhǔn)確的分析評估。
[0004] 本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明制冷設(shè)備轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)啟動工況下載荷激勵測試分析方法的特點(diǎn)是按如下 步驟進(jìn)行：
[0006] 步驟1、針對采用轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的制冷設(shè)備，以所述制冷設(shè)備中的控制器、蒸發(fā)器、冷 凝器以及所述轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)采用軟管相連接共同組成轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的瞬態(tài)性能測試系統(tǒng)，所述 轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)包括有壓縮機(jī)本體和儲液桶，排氣口位于壓縮機(jī)本體的頂部，回氣口位于儲液 桶的頂部；
[0007] 步驟2、通過所述控制器調(diào)整轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)在啟動工況下的冷凝器和蒸發(fā)器的溫度 和壓力，使得所述排氣口和回氣口的壓力與制冷設(shè)備整機(jī)運(yùn)行負(fù)載等效工況下的排氣口和 回氣口的壓力相一致；
[0008] 步驟3、分別取所述排氣口為測點(diǎn)A、取所述回氣口為測點(diǎn)B，并以測點(diǎn)A為坐標(biāo)原 點(diǎn)0,以過原點(diǎn)0的豎直方向為Z軸方向，以垂直于Z軸的平面為XOY平面，測點(diǎn)A和測點(diǎn)B 的連線在XOY平面上的投影為X軸，Y軸垂直于XOZ平面，確立坐標(biāo)系OXYZ ;
[0009] 步驟4、分別測定瞬態(tài)性能測試系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)啟動工況下測點(diǎn)A和測點(diǎn)B在 X、Y及Z方向上的振幅響應(yīng)曲線，比較所有振幅響應(yīng)曲線上的峰值，記錄最大峰值對應(yīng)的時 刻T，并記錄T時刻測點(diǎn)A的X、Y和Z方向的振幅分別為a xl、ayjP a zl，測點(diǎn)B的X、Y和Z 方向的振幅分別為ax2、ayjP a z2，構(gòu)建位移矩陣W為：
[0010] ff= [axl ayl azl ax2 ay2 az2]T (1)
[0011] 所述啟動工況是指轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)自啟動時刻起達(dá)到轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行的工 況；
[0012] 步驟5、利用有限元分析的方法構(gòu)建轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)虛擬樣機(jī)模型，按如下方法分析所 述虛擬樣機(jī)模型在脈沖激勵載荷作用下的排氣口和回氣口的最大振幅響應(yīng)：
[0013] 第一，在轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)加載點(diǎn)施加繞Z軸的力矩為1N ?!!!和沿徑向的力為1N的載荷； 以單位毫秒為計算時間子步長，脈沖激勵載荷的峰值對應(yīng)的時刻為t，獲得測點(diǎn)A和測點(diǎn)B 在X、Y及Z方向的振幅響應(yīng)曲線，比較所有振幅響應(yīng)曲線的振幅峰值，記錄最大振幅峰值出 現(xiàn)的時刻，與脈沖激勵載荷峰值對應(yīng)的時刻t作差，得到時間差△ t ;對于轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)加載 點(diǎn)上施加的不同大小的脈沖激勵載荷，所述時間差A(yù)t為恒定值；
[0014] 所述加載點(diǎn)是指轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的載荷作用點(diǎn)，取所述加載點(diǎn)為壓縮機(jī)本體1/3高度 處圓截面與壓縮機(jī)軸線的交叉點(diǎn)；
[0015] 第二，在轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)加載點(diǎn)施加繞Z軸的力矩為1N 1的載荷，以單位毫秒為計算 時間子步長，脈沖激勵載荷的峰值時刻為（T- △ t)，獲得測點(diǎn)A和測點(diǎn)B在X、Y及Z方向的 振幅響應(yīng)曲線，記錄測點(diǎn)A的X、Y和Z方向的振幅峰值分別為bxl、b yl& b zl，測點(diǎn)B的X、Y 和Z方向的振幅峰值分別為bx2、\2及b z2;
[0016] 第三，在轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)加載點(diǎn)施加沿徑向的力為IN的載荷，以單位毫秒為計算時間 子步長，脈沖激勵載荷對應(yīng)的峰值時刻為（T- △ t)，獲得測點(diǎn)A和測點(diǎn)B在X、Y及Z方向的 振幅響應(yīng)曲線，記錄測點(diǎn)A的X、Y和Z方向的振幅峰值分別為cxl、c yl及c zl，測點(diǎn)B的X、Y 和Z方向的振幅峰值為cx2、4及c z2;
[0017] 第四，構(gòu)建傳遞矩陣G為：
【主權(quán)項】
1. 一種制冷設(shè)備轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)啟動工況下載荷激勵測試分析方法，其特征是按如下步驟 進(jìn)行： 步驟1、針對采用轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的制冷設(shè)備，W所述制冷設(shè)備中的控制器、蒸發(fā)器、冷凝器W及所述轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)采用軟管相連接共同組成轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的瞬態(tài)性能測試系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)子 壓縮機(jī)包括有壓縮機(jī)本體（1)和儲液桶（2)，排氣口（3)位于壓縮機(jī)本體（1)的頂部，回氣 口（4)位于儲液桶似的頂部； 步驟2、通過所述控制器調(diào)整轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)在啟動工況下的冷凝器和蒸發(fā)器的溫度和壓 力，使得所述排氣口（3)和回氣口（4)的壓力與制冷設(shè)備整機(jī)運(yùn)行負(fù)載等效工況下的排氣 口做和回氣口（4)的壓力相一致； 步驟3、分別取所述排氣口（3)為測點(diǎn)A、取所述回氣口（4)為測點(diǎn)B，并W測點(diǎn)A為坐 標(biāo)原點(diǎn)0,W過原點(diǎn)0的豎直方向為Z軸方向，W垂直于Z軸的平面為XOY平面，測點(diǎn)A和測 點(diǎn)B的連線在X0Y平面上的投影為X軸，Y軸垂直于X0Z平面，確立坐標(biāo)系0XYZ; 步驟4、分別測定瞬態(tài)性能測試系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)啟動工況下測點(diǎn)A和測點(diǎn)B在X、Y及Z方向上的振幅響應(yīng)曲線，比較所有振幅響應(yīng)曲線上的峰值，記錄最大峰值對應(yīng)的時刻T， 并記錄T時刻測點(diǎn)A的X、Y和Z方向的振幅分別為a,i、a,i和a,1，測點(diǎn)B的X、Y和Z方向 的振幅分別為3y2、ay2和a,2,構(gòu)建位移矩陣W為： W= [3x1azi3x2a巧az2]T(1) 所述啟動工況是指轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)自啟動時刻起達(dá)到轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行的工況； 步驟5、利用有限元分析的方法構(gòu)建轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)虛擬樣機(jī)模型，按如下方法分析所述虛 擬樣機(jī)模型在脈沖激勵載荷作用下的排氣口（3)和回氣口（4)的最大振幅響應(yīng)： 第一，在轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)加載點(diǎn)施加繞Z軸的力矩為IN-m和沿徑向的力為1N的載荷；W單位毫秒為計算時間子步長，脈沖激勵載荷的峰值對應(yīng)的時刻為t，獲得測點(diǎn)A和測點(diǎn)B在 X、Y及Z方向的振幅響應(yīng)曲線，比較所有振幅響應(yīng)曲線的振幅峰值，記錄最大振幅峰值出現(xiàn) 的時刻，與脈沖激勵載荷峰值對應(yīng)的時刻t作差，得到時間差A(yù)t;對于轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)加載點(diǎn) 上施加的不同大小的脈沖激勵載荷，所述時間差A(yù)t為恒定值； 所述加載點(diǎn)是指轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的載荷作用點(diǎn)，取所述加載點(diǎn)為壓縮機(jī)本體1/3高度處圓 截面與壓縮機(jī)軸線的交叉點(diǎn)； 第二，在轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)加載點(diǎn)施加繞Z軸的力矩為1N?m的載荷，W單位毫秒為計算時間 子步長，脈沖激勵載荷的峰值時刻為（T-At)，獲得測點(diǎn)A和測點(diǎn)B在X、Y及Z方向的振幅 響應(yīng)曲線，記錄測點(diǎn)A的X、Y和Z方向的振幅峰值分別為bd、byi及b,1，測點(diǎn)B的X、Y和Z 方向的振幅峰值分別為b。、by2及b 第=，在轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)加載點(diǎn)施加沿徑向的力為IN的載荷，W單位毫秒為計算時間子步 長，脈沖激勵載荷對應(yīng)的峰值時刻為（T-At)，獲得測點(diǎn)A和測點(diǎn)B在X、Y及Z方向的振幅 響應(yīng)曲線，記錄測點(diǎn)A的X、Y和Z方向的振幅峰值分別為Cd、Cyi及C,1，測點(diǎn)B的X、Y和Z 方向的振幅峰值為C,2、Cy2及c,2; 第四，構(gòu)建傳遞矩陣G為
步驟6、利用式（3)計算獲得啟動工況下轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子施加給壓縮機(jī)本體的的力 矩M和力F， [M円t=G_1xW(3)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制冷設(shè)備轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)啟動工況下載荷激勵測試分析方法，其特征是通過對制冷設(shè)備轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)啟動工況下的振動測試，獲得制冷設(shè)備轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)中各測點(diǎn)上的振幅響應(yīng)曲線，構(gòu)成位移矩陣；利用有限元分析的方法構(gòu)建轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)虛擬樣機(jī)模型，分析虛擬樣機(jī)模型在脈沖激勵載荷作用下各測點(diǎn)的振幅響應(yīng)，根據(jù)加載和引起的振幅響應(yīng)峰值時間差恒定的特點(diǎn)，由轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)啟動工況下各測點(diǎn)的振動測試結(jié)果反算獲得峰值載荷時間及大小。本發(fā)明方法有效提高了啟動工況下配管可靠性評估準(zhǔn)確度，減少配管失效的發(fā)生率。
【IPC分類】F04B51-00
【公開號】CN104791234
【申請?zhí)枴緾N201510221163
【發(fā)明人】盧劍偉, 胡潔義, 李曉陽, 祖玉建, 張炎, 劉向農(nóng), 高才, 吳祚云, 吳唯唯, 吳塵琛, 王馨梓
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年5月4日