中间冷却器对压缩机压比的影响

4444444444 作者简介： 唐仪军 （1973） ， 男， 工程师， 主要从事油气田压缩机设计制
造工作。 收稿日期： 2011-03-29
机械工程师
2011 年第 8 期
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压缩比 ε
情况，曲线 2 为不考
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
吸气压力/MPa
图 4 压缩比随吸气压力的 变化关系图
Pi+n Pi+n-1－ΔP
得，考虑级间压力损 失情况下的压缩比大 于未考虑中间冷却器 压力损失的压缩比 。 也就是说，在相同情 况下，随压缩机的压
2.20 2.18 2.16 2.14
TANG Yi-jun1,
（1.CNPC Ji Chai Power Equipment Company Chengdu Compressor Plant, Chengdu 610091, China; 2.Service for Equipment of Southwest Oil and Gas Field Company, Chengdu 610051, China）
作者简介： 冯春宏 （1983－ ） ， 女， 助理工程师， 从事机械加工工艺方面 的技术工作。 收稿日期： 2011－06－15
根据微小误差原理 （也就是仪器误差 1/3 原则 ） ， 该类
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机械工程师
2011 年第 8 期
解决方案
工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造
［参考文献］ ［1］ 郁永章 . 容积式压缩机技术手册 ［M］ . 北京： 机械工业出版社， 2000. ［2］ 林梅， 孙嗣莹 . 活塞式压缩机原理 ［M］ . 西安： 西安交通大学， 1996. ［3］ 陈永江 .容积式压缩机原理与结构设计 ［M］ . 西安： 西安交通大
图 2 三级以上压缩过程
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SOLUTION
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中间冷却器对压缩机压比的影响
唐仪军 1， 马科笃 2 （1．中油济柴集团 成都压缩机厂， 成都 610091； 2．西南油气田公司 装备处， 成都 610100 ）
摘
在简述中间冷却器原理和作用的基础上， 推导出压缩过程中的级间压力 Pi， 分析了中间冷却器压力降 ΔP 对压 要：
1
引
言
间冷却器时没有压力损失，则吸入和排出中间冷却器的 气体压力值无变化；但事实上气体经过中间冷却器总有 本文即探讨 ΔP 对压缩机 一个不为零的压力降 ΔP 存在， 压比的影响。 2 两级压缩中间冷却器的影响 假定气体通过中间冷却器时的压力损失 ΔP 为固定值。 对于通过中间冷却器的两级压缩过程， 如图 1 所示。 这里以满足功率最小的等压比规则为例，说明冷却 仪器的综合系统精度约 6μm，我公司原有刀具预调测量 仪采用光学设计、人眼瞄准得到测量结果和测量效率极 低，经过改进后的刀具预调测量仪测量的准确度和效率 均有所提高。 4 仪器的主要技术指标 轴向最大量程： 500mm； 径向最大量程： 400mm； 圆锥 结 语
在压缩机的多级压缩过程中，由于压缩机润滑油以 及压缩缸的活塞环、 支承环受排气温度的限制， 通常需要 在级间对排气气体进行冷却。 经过冷却后， 既可分离出气 体中所含有的水和油，又可降低下一级的吸气温度和压 有的中间冷 缩机所耗功率， 提高了机组效率。在实际中， 却器设计考虑不周， 影响对排出气体的冷却， 导致排气温 度升高， 严重影响压缩机的效率。 理想情况下气体通过中
［参考文献］ ［1］ 浦昭邦， 王宝光.测控仪器设计 ［M］ .北京： 机械工业出版社， 2007. （编辑 立 明 ）
=±2.4μm 对于一批同类仪器来说，未定系统误差的随机性大 大增加，因此误差合成时，未定系统误差按随机误差处 理， 则总误差为：
2 2 2 2 2 2 2 U总=± 姨Δ2 1 ＋Δ2 ＋Δ4 ＋Δ5 ＝± 姨1 ＋1.3 ＋0.5 +0.5 =±1.8 μ m
Abstract： Basis of outlining theory and action of inter -cooler, inter -stage pressure Pi is derived in compression process, and the effect of compressive ratio ΔP on inter-cooler is analyzed. A thought is advanced that can use ΔP to optimize design and has been gained good result on actual engineer. Key words ： inter-cooler; pressure loss; ratio of compression; effect
SOLUTION
ΔP Ps P1 P1-ΔP Pd
器压力降对整个 系统的影响 。 对 于等压比的情 况， 式 （1 ） 中的系 数 ψ=1。 εi=ψεi+1 （1 ） （2 ）
例， 针对不同吸、 排气压力情况， 就 ΔP 对压缩机系统性能 的影响做进一步的图例分析。 （1 ）图 3 中 曲 线 1 为考虑冷却器压力 为不考虑冷却器压力 损失的情况 。 由图 3 可知，随着排气压力 的增加， 压缩比增大， 曲线 1 的压缩比大于 曲线 2 的压缩比。 （2 ）曲 线 1 为 考 虑冷却器压力损失的 虑冷却器压力损失的 情况。由图 4 可知曲 线 1 的压缩比大于曲 线 2 的压缩比。 （3 ） 由图 5 可知， 曲线的压缩比随压力 损失的增加而增大。 4 结 论 由前述分析可
缩比的增大，压缩机 的级间排温也相应增
图5
压缩比随压力损失的 变化关系图
中间冷却器 三级压缩机
加； 再考虑到冷却器工作一段时间以后， 散热面进一步污 结垢及部分散热管因损坏而失效， 要求实际的散热面 染、 具体数值视计算方法 积应比理论计算值增大 15%～25%， 的精确度及环境要求而定。只有充分考虑中间冷却器压 力降的影响并结合现场实际， 才能合理、 正确地设计中间 冷却器的散热面积。
2 2 Δ2= 姨 （50×tan2" ） ＋ （100×tan2" ） ×103=±1.3μm
（3 ） 瞄准装置水平运动误差带来的局部误差 全行程范围内，要求瞄准装置在水平平面内的转角 不超过 10"。Δ3=-0.2 （1-cos10" ） ×103=-2.4×10-7μm 由于此项局部误差数值比较小， 所以可以忽略不计。 3.2 刀具预调测量仪的主要随机误差 （1 ） 主轴的轴向窜动误差为 Δ4=0.5μm。 （2 ） 主轴径向圆跳动引起的误差 主轴工作部分对其莫氏锥柄的径向圆跳动的公差为 0.5μm， 所以主轴径向圆跳动引起的误差为 Δ5=0.5μm。 将上述各项未定系统误差与随机误差综合得刀具预 调测量仪的仪器总误差为：
（11 ）
学， 1985. ［4］ 郁永章.活塞式压缩机 ［M］ .西安： 西安交通大学， 1997. （编辑 黄 荻 ）
在式 （11 ） 中， Ps、 Pd、 ΔP 的值是已知的， 而 Pi +1 和 Pi +2 的值可经过计算求得。将式 （11 ） 做系数分解和简化后得 下式：
3 2 Pi+1 -Δ P · Pi+1 -P· · Pi+1-P2 Pd=0 （12 ） s· s ΔP 利用式 （12 ） ， 以中间冷却器的压力损失 ΔP =5psi 为
（4 ）
由式 （4 ） 可得到结论： 在考虑中间冷却器压力降的两 级压缩系统中， 若设计时把值 ΔP/2 加到第一级压缩机的 出口上， 就可以调整使 ε1=ε2。 3 多级压缩中间冷却器的影响 对于串联多于两级压缩机时，可得到如下一系列公 式， 其中 Pi+n 为级间压力。 ε1＝ Pi+1 Ps ε2＝ εn＝ Pi+2 Pi+1－ΔP （5 ） （6 ） （7 ）
缩比的影响， 提出了利用 ΔP 优化设计的技术思路， 运用于实际设计指导性强。 中间冷却器； 压力降； 压缩比； 影响 关键词：
中图分类号： TB652
文献标识码： A
文章编号： 1002－2333 （2011 ） 08－0144－02
MA Ke-du2
Effect of Compressive Ratio on Inter-cooler
2 2 2 2 2 2 2 U 总=± 姨Δ2 1 ＋Δ2 ± 姨Δ4 ＋Δ5 =± 姨1 ＋1.3 ± 姨0.5 ＋0.5
柄号： 40#、 50#。 5 经过改进的刀具预调测量仪， 虽然成本有所增加， 但 由于采用 CCD 摄像头瞄准， 测量效率提高了 1 倍， 而且 测量的准确度也有所提高， 满足了用户的需求， 比较适合 大批量的刀具生产现场检验。上述方法还可以用于其它 规格的刀具预调测量仪的改进。
本例选取式 （1 ） 中的系数 ψ=1， 计算压缩比相等、 功率 消耗最少时的情况。 对应的压缩比如式 （8 ） 至式 （10 ） 所示： ε1＝ Pi+1 Ps ε2＝ Pi+2 Pi+1－ΔP Pd Pi+2－ΔP 取 ε1＝ε2＝ε3， 可得下式： ε3＝ Pi+1 ＝ Pi+2 ＝ Pd Ps Pi+1－ΔP Pi+2－ΔP （8 ） （9 ） （10 ）
压缩比 ε 2.22
Ps=1MPa， Pd=10MPa
图1
两级压缩过程
可得下式： 由于 ε1=ε2， P 2i -ΔP · Pi-P· s P d=0 （ΔP ）＋4P· s Pd Pi＝ ΔP＋ 姨 2
2 2 由于 （ΔP ） <4P· 故式 （3 ） 可简化为下式： s P d，
） 可得到式 （3 ） 所示的级间压力 Pi 的有效解： 整理式 （2 （3 ）
） 及式 （5 ） ～式 （7 ） 联立求解， 可得到经过中 根据式 （1 间冷却器的压力损失。现以如图 2 所示三级压缩过程为 例进行推算。
ΔP Ps P1 中间冷却器 一级压缩机 二级压缩机 P1-ΔP P2 ΔP P2-ΔP
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
中间冷却器压力损失/MPa
Pd
压缩比 ε
一级压缩机
中间冷却器
二级压缩机
损失的情况，曲线 2
3.0 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 2
曲线 1 曲线 2
4
6
8
10
排气压力/MPa
图 3 压缩比随排气压力的 变化关系图
2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4
曲线 1 曲线 2
Pi＝ ΔP ＋ 姨P· s Pd 2