压缩机排气脉动与气流流动实验研究

液压#动与&封/202#年第03期
doi：103969/j.iss/0008—08133021.03313
压缩机排气脉动与气流流动实验研究
李小&，李奇，李金禄
Experimental Study on Compressor Exhautt Pulsation and Aic Flow Pulsation
LI Xiao-sa,LI Qi,+Jin-3
(合肥通用机械研究院有限公司压缩机技术国家重点实验室，安徽合肥230031)
摘要：脉动喷注噪声是一类重要的噪声源，往复式压缩机和旋转机械的排气噪声均属于脉动喷注噪声。

该文通过设计实验，采集实验数据对析了高压动、与压缩机动的机理和，得出压缩机动的规律和气流流动的，为压机降噪提供实验依据。

从压缩机 动路，为3dB/m$压机率存在一个最大的脉动激率，随着压缩机的转速升高，动先增大小。

压机的脉动大于高压动的脉动值,在高压放流动，随着压大，动动与逐渐接近，最小值为0.47dB$
关键词：压缩机；动;减振降噪;流
中图分类号:TH138文献标志码:B文章编号：1008-0813(2021)03-046-05
收稿日期：2020-03-23
作者简介：李小-(1985-)，男，安徽毫州人，工程师，硕士，主要压缩机是一种广泛应用于石油化工、船舶、汽车、从事压缩机设计、机械振动控制、研究。

航天等行业的通用机械设备$由于活塞的周期性作
梁冲槽液压缸接触SQ1，返回初始位置，以进行下一个
1•油箱2.滤油器3.变量液压泵4.电动机5、10.单向阀
6•卸荷溢流阀7•调速阀8•三位四通电磁换向阀9•卸荷阀
11.驱动液压缸12.下横梁13.冷却器14.冷却器风扇
图4改进液压驱动系统原理图
为冲槽加工的顺利进行，差动连接的驱动油路使上横梁冲槽液压缸在向下运动高速度$与此同时,在液压缸的驱动下可实现上横梁冲槽液压缸快速的升降,以便于后续冲槽加工效率的提升。

3总结
通过对冲槽机液压驱动系统的设计和改进，可实现上横梁冲槽液压缸的升降速度和升降,从而为冲槽机的自动化程度提高的进作用，同可为液力变矩器涡轮和泵轮内、外环的制造提供技术依据，从而大大提高液力变矩器的制造效率。

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Hydraulic/Pneumatic/&Seals/No..3.2021
，压机会动。

其危害是非常严重的，容效率降低、耗、仪表失灵、振动，甚至爆炸等事故。

压机机组路系统振动的原因通常有两个：曲柄连动结构的动平衡性不好或基础设计不当；另一原动过大。

动由两个部分组成，一部湍动压力，一部动声压(1)$在机械动力平衡完善，主要研究对象变在的传播。

于力学与声学的交叉领域,它:要的动力$大涡模拟、小涡过滤和动态亚格子涡模型，结局部精细化网格技术与：法,求解离散方程，能确的分析脉动传播机和建立数学模型［2］$
1气流脉动理论与实验方法
1.1气流脉动声传播数学模型
压缩机的，管径与管长很小。

在
路的横截面上，参基$的动可以看作为非定常流动，解决问题的基础还是平面声传播$
实验件是一根圆柱形管，其三维直角坐标波动方程为：
丄旦(「亜)+5理+处(1)根据边界条件，解压表达式为：
Pmn="mnC0S(<!-"m)2m(^mn T)严(2)在导，式(2)代表柱形波导管中的(<,&)次简正波。

当<=0,&=0时：
P oo="00严-(3)就 z轴直线传播的(0,0)次平面波，其余称为(<，&)高$平面波的传播，已经研究的很清楚$当复杂的湍流、涡涡在管路中传播时，声能的转化率是不明确的［1］$
式中P----声压；
"——幅值；
@——;
:0声速；
#----圆频率；
2m,<——阶贝塞尔函数$
1.2测试方法概述
动的测试方法有很多，各个研究机构都从不同的角度去测试，实验数据和结论也丰富。

胡天群等根据螺旋桨空化或激振力的机理，分析了它们的和，指出在和激振力的信号处，实现对始的控制的高速采集⑷。

建立/边界动压力测试系统，对组压角的!边界
动压力进行测量［5］$李、作者在实研究了非定常现象在细长的流动，主要测量模型的动压力，的动和测量的压力［6］$峰、刘征研究了湍流壁面脉动压力场测量技术。

在壁湍，壁面压力脉动虽然信号微弱，含湍多漩涡结构运动特征［7］$
1.3实验仪器与设备
文设计实来对析压缩机气阀的脉动与动过程的湍动，从而了解和析湍动对压机动的值$
实据的硬件和软件如下:硬件B&K公的数据模端3160，电荷放大器2692，加速度计4321和传声器4189。

软件是Puls/系统7700$动压力传感器能的CY-YD-200。

加速基准值/0=10"6m/s2,压力基准值p0=1Pa$信比$,$>15dB$
压缩机为DWT-70A型无油压缩机，结构是两缸、单级、、活塞式，要技术参下：
(1)型式:全无油，对称平衡式；
(2)输入电源：110VDC；
(3)排气量:>0.07m3/min；
(4)压力：0.7MPa；
(5)工作环：-40七~+70七［8］$
压缩机外1所示。

图1压缩机外观图
压缩机出口连接一段管路，管路测设备为：管径d50mm，长2000mm，管路上面开2个孔,孔间距1m,孔1距端面0.5m,孔的大小M14X1.25 mm,可安装传感器。

先从管路率，用模态法析出的阶率为38H［，
198Hz,352Hz,369Hz,392Hz,869Hz$—个气流脉动
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液压气动与&封/2021（第03期
实验，来自高压空，经过减压阀两级减压，测试的脉动波动值。

2脉动实验
2.1压缩机排气脉动实验
实始与结，按照实案，都要校准仪对传感器进行灵校准$根据以上测试设备，采集不同工况下的振动加速度级值及振动值，以作对$实工况为自，2，压机管路脉动测试实$须对内的气柱 率和压力脉动进行分析和计算$,能确预计管系在工作的振动况，工作安全可靠程度$机振动容易计算，压力脉动不容易计算$
图2压缩机脉动测试实验
------Autospectrum(pulse)-Input
H(Real)\CPB[dB/20u Pa] 75
70
65
60
55
50
41663250lk
频率/Hz
通过调变频器，调整压缩机电机的转速，从低到高，不断升高，从600r/min升高到1500r/min，采动值。

图4为动压力脉动率的关系。

通过不断调整直流电压，电电压不110'，速不 大到1500上,测上游、、下、三点的脉动值及振动值,数据处结4$测试数据表明，脉动平均值为85.7dB,82.7dB, 79.7dB,三个测点依次衰减3dB$从压缩机排气口气
动路,为3dB/m$压机
率存在一个最大的脉动率，随着压缩机的转速的不断调高，动先增大小。

往复机动的特征是典型的脉动简源，周期，低压、高压压缩空放，压缩空气不着管路结构。

3压机的脉动压力，从图中可以看出脉动压力的主要的频率在25 250Hz内，第一阶的频率是35Hz,第二阶率是63Hz$图4当的脉动压力峰值激发频率在35〜45Hz之间,压缩机的率与脉动压力叉$当率与管路率近时，管路也会
的共振，率该避阶率35Hz$压机作为的，路振动的主要原因$系统个连续的结构系统，它在管内脉动的下，的机械振动。

设计，计系统的结构率和机械振动外，还
图3压缩机脉动压力频谱图
图4不同测点脉动压力随激发频率的变化曲线
阀的与，与压，对
；,也要作用于阀片，动对气阀工作。

气缸容积、吸
的表明，压机在工况下，各容积内的压力不是常量，而对于平均压力动的压力。

在阀工作的其它内（不过程中），路动的还会阀片的振动及通流截面阻力变化的，当阀在振动时，在压力脉动波的基上微小的压力波动，这就是小的动（9）$
2.2气流脉动实验
测试时按压力工况不同分为9种，从0.2MPa 到1.0MPa，步长为0.1MPa$工况振动加速度级值、脉动压力值和值。

通过BK传声器4189来测试，放在离1m处，高1m,此位置测试最佳位置。

通过动压力值与值
值，可的变化$
动实压缩机气阀的，不压缩机
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Hydraulics Pneumatics & Seals/No.03.2021
进 阀的周期脉动，去 机 $实验过程
，不同工况下的管子振动 动情况。

在
2.1 ,实 对象 对压缩机 ，可 为期 对 的扰动研究，主要来于活塞的周期
$此 实验， 来自高压空
，经过减压阀减压以后，进 $实 在 动实验，向下游传播机理$实 5 $
图5 气流脉动实验测试图
5
动实验现场图。

在通管的出口
处，距离1m ，放置一个传声器。

由于 的指向性，
90。

方向声压级最
代表性，最能突出地代表 ：
场,它的值
确的。

在
连接压缩机的情况下，
动随着压阀的 ，逐渐增大，压力越高，
动和 1
、振动越大。

90 dB 时，
要上耳
塞进行防护，
大，
进行减压排
气。

从表1可看出，压力 0.1 MPa , 动
值增加的幅值分别为-0. 19 dB 、0.09 dB 、0.29 dB 、
-0.78 dB 、1.61 dB 、1. 1 dB 、1.52 dB 、0. 1 dB ，平均值
为0.46 dB ；噪声增加的幅值分别为2.8 dB 、3.7 dB 、
5.7 dB 、1.3 dB 、2.9 dB 、1.5 dB 、2. 1 dB 、0.9 dB ，平均值
为2.61 dB $根据文献(10)，作 出的结 高压气
压力每减小75 kPa ，
级降低3dB $结
，
的类型也是不 的。

的 部分是脉
动简 的，高部 湍 的。

实验过程与参考文
过程 ，本实 不断增
压力；参文
不断降 压力。

效
:
同的,测试结果与文 0.4 dB 的 。

脉动
[
要的 $压机的
于脉
动喷注噪声。

但压缩机的平均流马赫数小，小于0.2，
简 为主$在 内，本实测据分析， 的 变化 文献结果(11)
的，
6$
7
动压力级与 的差值曲
线，在 压
， 值大。

其差值依
表1压缩空气气流实验数据采集表
工况/MPa
脉动
振动加速度(dB/1 j m/s 2 )
噪声
振动速度/ j m - s
-1
dB/20 jjiPa
A
z
dB ( A )/20 j Pa
A
B
z
0.2
77.67
93.8196.16110.660.0
56
50
56
0.3力.48
108.9109.2116.262.8
57.8
57.3
62.9
0.4
77.57110.9
110.5117.2
66.5
59.6
71.7
72.7
0.577.86
113.11113.8121.7
72.2
62.894.1
104.1
0.678.08115.32115.7124.373.5
64.5
112.4
119.6
0.778.69117.35
118.6
127.776.471.3130.1
145.8
0.8
79.70
119.78
121.65
131.47
77.9
81.5165.4
177.10.981.22122.0124.56
135.03
80.0
94.2196.5
216.41.081.32
122.6125.2
135.0
80.9
119.9
262.5
277.0
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17.7dB%14.7dB%11.1dB、5.7dB、4.6dB、2.3dB、1.8dB、1.2dB、0.42dB，最大时为17.7dB，最小时仅为0.42dB，可见流噪声受流速影响较大。

这跟声功率的8的，在一个临界值，声功率的8也在的。

图8测的振动加速度级，从可看出，直通路z 向的振动最大，135dB$由于在管路，动方向平方向的，即"方向，与路内壁力的，可能大的相对位移和振动。

但通过测试结果来看，垂向的振动最大,277!m/s,可测出动在较大的涡流$涡在管路内与内壁,多的漩涡增大了流动的阻力，转化的声能更多。

18\
16-\—脉动压力与噪声差值曲线
14-\
12
108
6
4
2
0.20.30.40.50.60.70.80.91
排气压力/MPa
图7气流脉动与噪声差值曲线
HP
迪
曲
遡
瑕
启
酹
B
图8中间测点振动加速度级随排压变化曲线
两个实验，通过压阀
路，压机脉动值与压缩空态而言，脉动喷注为82.7dB,气流稳态喷注为78.8dB,脉动对的大。

随着流速的不大，喷压力的系将不$湍动压力在流速，要大，在流速不大,动压力级与级逐渐接近。

可速对的影
大，动压力的动大，要
在流动，脉动就在的，与能，的能量比大些[12]$
3结论
(1)在文中，先从管路率入手，用模态法分析得出单管的阶率为38Hz,198Hz, 352Hz,369Hz,392Hz,869Hz,为减小共振提供了依据。

从实验设计到实验，经过细的分析，很的测出的脉动，得出压缩机动的变化；
(2)压机率在个最大的动
率，随着压缩机转速的不断调高，动先增大后减小$从压机动路，
为3dBsm；
(3)两个实对动动与的
系，湍动与在速，很大，随着压的大，速的，逐渐近，最小值为0.47dB$在内，湍动与涡近的,气流实测试结供参考$
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