CN103939345A - 一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置及调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置及调节方法，该装置包括用以监测压缩机产生的轴向力的测力元件、前端放大器、逻辑控制器和控制电动调节阀；该方法通过测力元件对双螺杆压缩机产生的轴向力进行实时监测，其输出信号经前端放大器处理后，逻辑控制器将放大信号与设定值进行对比，并根据对比结果控制电动调节阀的动作，以增大或减小平衡活塞侧的供油压力，使得双螺杆压缩机的轴向力大小处于预设范围内，并保证轴向力方向始终是由排气指向吸气，从而避免了双螺杆压缩机的阳转子轴向力不至于过大或反向。本发明结构简单，使用方便，其应用于压缩机等旋转机械轴向力监测与测量领域。

Description

一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置及调节方法
【技术领域】
本发明属于测试测量领域，具体涉及一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置及调节方法。
【背景技术】
随着通用机械设计技术及机械加工能力的飞速发展，双螺杆压缩机以其稳定、高效的工作特点被广泛应用于冶金、动力、石油化工、机电、食品加工等领域。与此同时，双螺杆压缩机在受力、振动、噪声等方面的问题也受到了工程技术人员的关注。
在螺杆转子承受的各种力和力矩中，作用在转子上的轴向力影响最为重要。承受转子轴向力的轴承往往是影响压缩机可靠性的决定性因素。当转子轴向力较大时，通常在其上装设平衡活塞，以减小承受轴向力的轴承负荷。但是，在工程实际中，由于平衡活塞设计不当，可能导致平衡过头，出现反向轴向力；压缩机的低载位启动也有可能出现反向轴向力。因此，有必要对螺杆压缩机的轴向力进行监测。螺杆压缩的轴向力测量是在推力轴承与排气端座间直接安装测力传感器来完成的。但由于螺杆压缩机结构紧凑，传感器在轴承腔内其安装空间非常有限，要求传感器本身尺寸必须足够小；另外，压缩机的轴承在工作过程中有油润滑及摩擦生热，也直接影响传感器的性能。现有针对旋转机械的轴向力测量的测力环，其应变计粘贴往往用以感受测力环的轴向应变，但由于测力环变形量极小，使输出信号灵敏度极低，使用范围受限制。
为了避免螺杆压缩机工作时出现反向轴向力，就需要设计一种能自动调节平衡活塞油压的装置，其核心是监测轴向力变化情况的测力元件。该元件必须具有小尺寸、大量程、安装方便、测试灵敏等特点。该测力元件也可方便地应用到需对轴向力进行测量的其它旋转机械上。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置及调节方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置，包括用以监测压缩机产生的轴向力的测力元件、前端放大器、逻辑控制器和控制电动调节阀，其中，测力元件设置在双螺杆压缩机阳转子排气端的伸出轴上，其输出端与前端放大器的输入端相连，前端放大器的输出端与逻辑控制器的输入端相连，逻辑控制器对前端放大器的输出信号进行判断，并控制电动调节阀调整双螺杆压缩机阳转子吸气端的平衡活塞。
本发明进一步改进在于：测力元件包括本体，其为空心圆柱体，在本体的一个端面上均匀设置有四个凸台，在本体的周向上均匀开设有四个槽孔，且四个槽孔分别位于四个凸台的正下方，在本体设有凸台的端面以及凸台的一侧设有八个应变片，八个应变片连接成惠通斯全桥；测力元件的四个凸台与双螺杆压缩机阳转子排气端的伸出轴上的轴承相接触，测力元件1的阶梯孔10与双螺杆压缩机的排气座7接触。
本发明进一步改进在于：槽孔的周向宽度大于凸台的周向宽度。
本发明进一步改进在于：在本体上开设有径向的引线孔，其位于凸台与槽孔之间，且在本体轴向高度的中间位置。
本发明进一步改进在于：在本体的另一个端面上开设有阶梯孔。
本发明进一步改进在于：本体的高度为14mm，凸台的高度为本体高度的1/7～1/5，槽孔的高度为1～1.5mm。
本发明进一步改进在于：逻辑控制器采用PLC控制器。
本发明另外一个目的，一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节方法，包括以下步骤：测力元件对双螺杆压缩机产生的轴向力进行实时监测，其输出信号经前端放大器处理后，逻辑控制器将放大信号与设定值进行对比，并根据对比结果控制电动调节阀的动作，以增大或减小平衡活塞侧的供油压力，使得双螺杆压缩机的轴向力大小处于预设范围内，并保证轴向力方向始终是由排气指向吸气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置及调节方法，其通过在双螺杆压缩机阳转子排气端的伸出轴上设置测力元件，进而测力元件对双螺杆压缩机产生的轴向力进行实时监测，其输出信号经前端放大器处理后，逻辑控制器将放大信号与设定值进行对比，并根据对比结果控制电动调节阀的动作，以增大或减小平衡活塞侧的供油压力，使得双螺杆压缩机的轴向力大小处于预设范围内，并保证轴向力方向始终是由排气指向吸气，从而避免了双螺杆压缩机的阳转子轴向力不至于过大或反向；具体地说，本发明将测力元件受力后的轴向应变转变成沿周向的弯曲应变，提高了传感器的灵敏度，且测力元件所具有的圆环外形使得传感器受力均匀，安装方便。
【附图说明】
图1为螺杆压缩机轴向力调节装置示意图；
图2为测力元件用于螺杆压缩机轴向力监测的布置图；
图3为测力元件的轴测图；
图4为测力元件的二维剖视图。
其中：1是测力元件，2是前端放大器，3是逻辑控制器，4是电动调节阀，5是平衡活塞，6是轴承，7是排气座，101是本体，102是凸台，103是引线孔，104是槽孔，105是应变片，106是阶梯孔。
【具体实施方式】
下面将结合附图对本发明作进一步描述。
参见图1和图2，本发明一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置，包括用以监测压缩机产生的轴向力的测力元件1、前端放大器2、逻辑控制器3和控制电动调节阀4，其中，测力元件1设置在双螺杆压缩机阳转子排气端的伸出轴上，其输出端与前端放大器2的输入端相连，前端放大器2的输出端与逻辑控制器3的输入端相连，逻辑控制器3对前端放大器2的输出信号进行判断，并控制电动调节阀4调整双螺杆压缩机阳转子吸气端的平衡活塞5。
进一步地，逻辑控制器3采用PLC控制器。
参见图3和图4，测力元件1包括本体101，其为空心圆柱体，在本体101的一个端面上均匀设置有四个凸台102，其另一个端面上开设有阶梯孔106，在本体101的周向上均匀开设有四个槽孔104，且四个槽孔104分别位于四个凸台102的正下方，槽孔104的周向宽度大于凸台102的周向宽度；在本体101设有凸台102的端面以及凸台102的一侧设有八个应变片105，八个应变片105连接成惠通斯全桥；在本体101上开设有径向的引线孔103，其位于凸台102与槽孔104之间，且在本体101轴向高度的中间位置。
其中，本体101的高度为14mm，凸台102的高度为本体101高度的1/7～1/5，槽孔104的高度为1～1.5mm。
使用时，测力元件1装入双螺杆压缩机排气座7的轴承腔，测力元件1的周向与轴承腔内壁间隙配合。测力元件1的四个凸台102与双螺杆压缩机阳转子排气端的伸出轴上的轴承6外圈相接触，承受螺杆压缩机运行时产生的转子轴向力而产生变形，凸台102端面与轴承6外圈宽度相当；阶梯孔10与排气座7接触，起轴向和径向定位的作用。当凸台102受力时，在凸台102和槽孔104两端支撑部位之间会产生弯曲变形，将应变片105布置于两个凸台之间就可以感受此处的应变。
参见图1，本发明一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节方法，包括以下步骤：测力元件1对双螺杆压缩机产生的轴向力进行实时监测，其输出信号经前端放大器2处理后，逻辑控制器3将放大信号与设定值进行对比，并根据对比结果控制电动调节阀4的动作，以增大或减小平衡活塞5侧的供油压力，使得双螺杆压缩机的轴向力大小处于预设范围内，并保证轴向力方向始终是由排气指向吸气。
具体地说，双螺杆压缩机工作时，油泵将冷却后的润滑油泵入平衡活塞5左侧油室，平衡活塞5在油压的作用下产生与转子轴向力相反的作用力。当测力元件1监测到轴向力过小时，PLC控制器发出信号，控制电动调节阀4动作提高供油泵出口压力；当测力元件1监测到的轴向力过大时，PLC控制器发出信号，控制电动调节阀4动作以减小供油泵出口压力，最终维持轴向力大小和方向的稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置，其特征在于，包括用以监测压缩机产生的轴向力的测力元件（1）、前端放大器（2）、逻辑控制器（3）和控制电动调节阀（4），其中，测力元件（1）设置在双螺杆压缩机阳转子排气端的伸出轴上，其输出端与前端放大器（2）的输入端相连，前端放大器（2）的输出端与逻辑控制器（3）的输入端相连，逻辑控制器（3）对前端放大器（2）的输出信号进行判断，并控制电动调节阀（4）调整双螺杆压缩机阳转子吸气端的平衡活塞（5）。
2.如权利要求1所述的针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置，其特征在于：测力元件（1）包括本体（101），其为空心圆柱体，在本体（101）的一个端面上均匀设置有四个凸台（102），在本体（101）的周向上均匀开设有四个槽孔（104），且四个槽孔（104）分别位于四个凸台（102）的正下方，在本体（101）设有凸台（102）的端面以及凸台（102）的一侧设有八个应变片（105），八个应变片（105）连接成惠通斯全桥；测力元件（1）的四个凸台（102）与双螺杆压缩机阳转子排气端的伸出轴上的轴承（6）相接触，测力元件（1）的阶梯孔（10）与双螺杆压缩机的排气座（7）接触。
3.如权利要求2所述的针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置，其特征在于：槽孔（104）的周向宽度大于凸台（102）的周向宽度。
4.如权利要求2或3所述的针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置，其特征在于：在本体（101）上开设有径向的引线孔（103），其位于凸台（102）与槽孔（104）之间，且在本体（101）轴向高度的中间位置。
5.如权利要求2或3所述的针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置，其特征在于：在本体（101）的另一个端面上开设有阶梯孔（106）。
6.如权利要求2或3所述的针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置，其特征在于：本体（101）的高度为14mm，凸台（102）的高度为本体（101）高度的1/7～1/5，槽孔（104）的高度为1～1.5mm。
7.如权利要求1所述的针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置，其特征在于：逻辑控制器（3）采用PLC控制器。
8.一种针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节方法，其特征在于，该调节方法基于权利要求1至7任一项所述的针对双螺杆压缩机的轴向力自动调节装置，包括以下步骤：测力元件（1）对双螺杆压缩机产生的轴向力进行实时监测，其输出信号经前端放大器（2）处理后，逻辑控制器（3）将放大信号与设定值进行对比，并根据对比结果控制电动调节阀（4）的动作，以增大或减小平衡活塞（5）侧的供油压力，使得双螺杆压缩机的轴向力大小处于预设范围内，并保证轴向力方向始终是由排气指向吸气。
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