CN108005905A - 一种双螺杆压缩机压力测试机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双螺杆压缩机压力测试机构，它涉及传感测试技术领域；它包括双螺杆压缩机主机、压力传感器、压力变送器、数据采集卡，双螺杆压缩机主机的机壳上设有圆孔，压力传感器安装在圆孔内且设置在靠近排气端面的阴转子或阳转子的轴线正上方，压力传感器的信号线与电源线均和压力变送器电连接，压力传感器采集的模拟信号经过压力变送器进行信号放大处理后输送到采集卡中，再通过采集卡将模拟信号转化成数字信号输送到电脑中进行数据处理；本发明可以简单快速地测得压缩机运转过程中的内部压力，避开了传统方法复杂的传感器安置难题，做到最小化的改造设计，方案执行简单方便，并能准确测取双螺杆压缩机内部工作压力。
Description
技术领域：
本发明涉及一种双螺杆压缩机压力测试机构，属于传感测试技术领域。
背景技术：
在科学研究和工程实践中，理论计算和模拟仿真作为一种研究手段可将模型的性能参数很好地进行预测与探究，但理论计算和模拟仿真结果的准确性与可靠性则需要通过实验测试数据来标定。
双螺杆压缩机结构复杂，对其工作过程中的压力变化进行测试是一项比较困难的工作，其工作时在工作腔内有多个基元容积做着相同的工作循环，每一个基元容积都经历吸气、压缩、排气过程，在进行压力测试时需要选择其中的一个基元容积进行测量。基元容积主要由三个部分形成，阴转子表面、阳转子表面和机壳内壁面，要测得基元容积内的压力则需将压力传感器安装到三个表面中的其中一个。
当前常用的双螺杆压缩机压力测试方案都考虑选择将压力传感器安装在阴转子或阳转子表面，而在转子表面安装压力传感器则通常需在其表面打孔，而为了打孔且不破换转子的齿廓型线，则需在转子直径最小的齿根处进行。但又由于阳转子的齿面外凸，齿根留有的间隙较小，而阴转子齿面内凹，齿根处空间较大，所以通常考虑将压力传感器安装在靠近排气口处的阴转子的一个齿槽的齿根处。在对螺杆转子进行具体改造时，首先是在阴转子的靠近出口处的齿根打一个过轴心的由多个台阶孔组成的通孔，方便将传感器放置到合适位置，其次是在最大孔的内壁攻螺纹利用紧固螺钉固定锁紧传感器保证转子在运转时不会松动，在紧固螺钉和传感器之间加一个橡胶柱，起到密封和防磨损的作用，最后是将传感器的信号线和电源线沿阴转子轴线打的孔引出并通过滑环装置实现差动连接。在传感器安装好其引线通过滑环差动装置实现连接后，再通过一个整体的信号采集与数据处理系统将传感器采集的信号进行处理。
上述双螺杆压缩机压力测试结构繁琐复杂，方案实施存在很多技术难点，一方面在螺杆转子上进行打孔容易破坏转子的完整性，其工艺复杂，后续不能保证转子啮合正常运行，且容易导致转子啮合运转时出现气体泄漏情形；另一方面在安装传感器过程中，为了保证气密性需要对传感器安装进行复杂的密封操作；再者为了采集传感信号，需要对信号线和电源线通过专用的滑环装置实现差动连接，方案执行不易操作，而且对压缩机装置进行复杂的改造设计需要对操作人员提出很高的操作技术要求，零件拆卸与安装十分费事。
发明内容：
为了解决双螺杆压缩机压力测试结构繁琐复杂、后续不能保证转子啮合正常运行且对操作人员的操作技术要求较高的问题，本发明提供一种双螺杆压缩机压力测试机构。
本发明的一种双螺杆压缩机压力测试机构，它包括双螺杆压缩机主机、压力传感器、压力变送器、数据采集卡，双螺杆压缩机主机的机壳上设有圆孔，压力传感器安装在圆孔内且设置在靠近排气端面的阴转子或阳转子的轴线正上方，压力传感器的信号线与电源线均和压力变送器电连接，压力传感器采集的模拟信号经过压力变送器进行信号放大处理后输送到采集卡中，再通过采集卡将模拟信号转化成数字信号输送到电脑中进行数据处理。
作为优选，所述圆孔为螺纹沉头孔。
作为优选，压力传感器的测试端面与双螺杆压缩机主机的机壳的内壁之间的距离为1～2mm。
作为优选，压力传感器与圆孔螺纹连接。
本发明的有益效果为：1、避免了复杂的机器改造设计，保护了螺杆转子的完整性，本方案可以完全做到不破坏转子，避开了在转子上二次加工；本方案只需要在机壳上开设螺纹沉头孔用来安装压力传感器，避免了现有技术在转子上进行复杂的打孔设计。
采用本方案压缩机主机在加工前后的强度变化如下表所示：
| 最大变形量/mm | 最大应力/MPa | |
| 打孔前 | 6.138×10-3 | 13.70 |
| 打孔后 | 6.160×10-3 | 13.78 |
| 增加 | 0.36％ | 0.58％ |
通过对比得出，双螺杆压缩机主机的机壳上开圆孔后，对机壳的强度性能影响较小。
2、本发明的压力传感器的信号线与电源线的布置，避免了多余的专用装置；现有技术在转子上开设圆孔安置传感器，需要滑环差动装置将电源线和信号线引出，而本方案在双螺杆压缩机主机的机壳上开圆孔，电源线和信号线直接可以与信号收集与处理系统连接，省去了滑环差动装置。
3、本发明可以简单快速地测得压缩机运转过程中的内部压力，避开了传统方法复杂的传感器安置难题，做到最小化的改造设计，方案执行简单方便，并能准确测取双螺杆压缩机内部工作压力。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为现有的双螺杆压缩机压力测试机构结构工作原理框图。
图2为现有的双螺杆压缩机压力测试机构的传感器安装示意图。
图3为本发明机构的结构工作原理框图。
图4为监测点处的仿真与实验值对比图，其中(a)图为压力随时间变化对比图，(b)图为压力随阳转子轴转角变化对比图。
具体实施方式：
图1所示为现有的双螺杆压缩机压力测试机构结构原理框图，包括双螺杆压缩机主机、滑环装置、压力传感器、信号放大器、数据采集卡等，图2 所示为压力传感器的安装示意图，其安装在阴转子靠近排气端的齿槽底部。现有压力测试方案需要二次加工螺杆转子，需要对转子进行高精加工，容易破坏转子齿形的完整性，降低转子的运行强度，转子在加工后的局部最大强度降低5％-10％，而且信号线和电源线需要通过专用的滑环装置实现差动连接，整个方案操作难度大。
本实施方式公开了一种双螺杆压缩机压力测试机构，如图3所示，它包括双螺杆压缩机主机1、压力传感器2、压力变送器3、数据采集卡4，双螺杆压缩机主机1的机壳上设有圆孔1-1，压力传感器2安装在圆孔1-1内且设置在靠近排气端面的阴转子5或阳转子6的轴线正上方，压力传感器2的信号线与电源线均和压力变送器3电连接，压力传感器2采集的模拟信号经过压力变送器3进行信号放大处理后输送到采集卡4中，再通过采集卡4将模拟信号转化成数字信号输送到电脑中进行数据处理。
进一步地，所述圆孔1-1为螺纹沉头孔，与压力传感器1螺纹连接，安装方便，保证压缩机内部气体不易泄漏。
进一步地，压力传感器2的测试端面与双螺杆压缩机主机1的机壳的内壁之间的距离为1-2mm，此距离保证不干扰转子的正常运转。
进一步地，压力传感器2与圆孔1-1螺纹连接，采用紧固螺纹连接将压力传感器安置在圆孔内，可以保证压缩机内部气体不易泄漏，方案简单易行，测试效果准确可靠。
采用本发明方案，其在监测点处的测量值与仿真对比图如图4所示，可以看到实验的数据采集点基本上与仿真值相匹配，压力大小的波动变化也都较好地符合，而且波动周期也很符合，误差的原因可能是传感器的装入对压缩机内部流场的微小干扰以及CFD仿真中一些理想化的假设处理不到位，介质与真实气体模型存在很大差别，不过整体上最大误差在5％以下，说明本压力测试方案正确可靠，实验数据可以用来与理论计算和仿真计算进行对比研究。
Claims (4)
1.一种双螺杆压缩机压力测试机构，其特征在于：它包括双螺杆压缩机主机(1)、压力传感器(2)、压力变送器(3)、数据采集卡(4)，双螺杆压缩机主机1的机壳上设有圆孔(1-1)，压力传感器(2)安装在圆孔(1-1)内且设置在靠近排气端面的阴转子(5)或阳转子(6)的轴线正上方，压力传感器(2)的信号线与电源线均和压力变送器(3)电连接，压力传感器(2)采集的模拟信号经过压力变送器(3)进行信号放大处理后输送到采集卡(4)中，再通过采集卡(4)将模拟信号转化成数字信号输送到电脑中进行数据处理。
2.根据权利要求1所述的一种双螺杆压缩机压力测试机构，其特征在于：所述圆孔(1-1)为螺纹沉头孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种双螺杆压缩机压力测试机构，其特征在于：压力传感器(2)的测试端面与双螺杆压缩机主机(1)的机壳的内壁之间的距离为1-2mm。
4.根据权利要求3所述的一种双螺杆压缩机压力测试机构，其特征在于：压力传感器(2)与圆孔(1-1)螺纹连接。
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