氦压缩机输出气体纯度原位分析及改进

能承 受压 力 ； 另外 ， 为 了与 制 冷 机工 作 周期 一 致 ， 对 氦 压 缩机输 出气体 纯度 的检测 周期 也较长 。为避免压 缩机 内
气体量不足 ， 需要间断 陛的取样进行分析。因此准确、 原 位 的测量 氦 压机输 出气 体 的纯度 以及 杂质 的含 量 比较 困 难 。牛 津公 司在 对氦 压缩机 输 出气体 纯度检 测 的办 法是 将 工作 一段 时 间的压 缩 机 所 用管 道 取 下后 进 行 加热 ， 然 后 检 测管道 内气 体 的 种类 。这 种 方 法 检测 误 差 较大 ， 难 以真 实反 映氦 压缩机 工作 时输 出气体 的真 实组成 。未见 国外 其他 制冷 机用 压缩 机生 产厂 家对压 缩机输 出气体 的 纯 度分 析报 道 。 因为在 世界 范 围 内 Ｇ—Ｍ制 冷 压 缩 机 生产 商 较 少 ， 所 以 目前压 缩机 的结 构并不 统一 。安徽 万瑞冷 电科技 公 司在制 冷机 用压缩 机 研 制 方 面处 于 国内领 先 水平 ， 并 积 累 了丰富 的经验 。在 本 文 中 ， 首 先 我们 搭 建 了一 原位 在 线 分 析压缩 机输 出气体 纯 度 装 置 ； 然后 对 压缩 机 输 出气 体 纯度 进行 了测 试 ， 对 比 了压缩 机 内部 不 同结 构 的气 体 纯化 部件对 压 缩机输 出气体 纯度 的影响 。最后 提 出了进
１ 弓 ｌ 言
随着 空 间技 术 、 信 息 技 术 和生 命 科 学 等现 代 科学 和 工业 技术 的快 速 发展 ， 对 低 温 制冷 机 的品 种 和质 量 的需 求 正在 不 断增 加 ， 特别 是对 长寿命 、 大制冷量 制冷机 的需
求十 分迫 切 。与 其 他制 冷 机 相 比 ， Ｇ—Ｍ 制 冷 机 可 以 提 供 更 大 的制冷 量 。Ｇ—Ｍ 制冷 机 工作 时需 要压 缩机 提 供 高 纯 的氦气作 为 制冷介 质 。 因此 压缩 机输 出气 体 的纯度
气 体 的纯度 是其 工作性 能一 重要 参数 。由于 氦压缩 机工
作 时输 出气 体压 力 大（ １ ． ８ ＭＰ ａ ） ， 远超过 气体 检 测装 置所
油蒸 汽 以及水 份等 其它杂 质 。从 吸 附器 出来 的气 体 进 入 膨胀 机 ， 在 膨胀机 中膨 胀 降压 以后 返 回氦 压 缩 机 中的 储 气罐 ， 然后 再进入 压缩泵 压缩 ， 进入 新一 轮 的循环 。
图 １ 氯 压 缩 机 内 部 结构 图
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在 这个循 环过程 中 ， 油 气 分 离器 的工 作 性 能 对气 体 纯度 的影 响起 着至关 重要 的作 用 。
由于整套制冷机 系统结构较 为复杂 ， 影响其工作状
态 的因素较 多 ， 有 必要 对 氦气 压 缩 机 输 出气体 的 纯度 进 行 测试 。为 了原位 、 准 确 分 析 氦压 缩 机 工 作 条 件 下输 出 气体 的纯度 的变化 ， 我们 设 计 了如 图 ２所 示 的一 原位 分
ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ Ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
许 令 顺 张永 建 武 义锋
（ 中国电子科技集团公司第十六研究所 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ４ ３ ； 安徽万瑞冷电科技有 限公 司， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８ ）
摘 要： 高性 能的氦压缩机对制冷机的长时间稳定工作起着至关重要 的作用 ， 准确分析压缩机输 出气体的纯度有助 于对压缩 机的工作性能进行 改进 。
玻璃 石棉 。在油气 混合 物 在 分离 器 内部 运 行过 程 中 ， 油 滴会 逐渐增 大 ， 在 运行 过程 中 同时 受重 力作 用 逐 渐 沉 积
至分离器底 部 ， 通 过输 油 管 返 回压 缩 泵 。 而分 离 的氦 气 则通过 另一管道 进入 吸附器 。吸附器 内部填 充 的是活 性 炭， 它主要对气 体进 行最后 一步 的纯化 ， 吸 附其 中 的少 量
在本 文中首先我们 搭建了压缩机输 出气体纯度 的原位分析装置 ， 并对两种具有不 同油气分离器 的压缩机输出气体 纯度进行了分析。 比较 了这两种压
缩机的油气分离器结构的差别。这些为 以后压缩机中油气分离器的改进提供了设计依据和方向。
关键词 ： 压缩机 ； 油气分离器 ； 玻璃石棉； 原 位 分 析
步 的改进措施 。 ２ 实验 分析与 讨论
一
氦压缩机 为安徽 万瑞冷 电科 技有 限公 司 自主 研制 生 产 的某 一型号 氦压缩 机 。其 内部 结构 如 图 １ 所示 。该 氦 气 压缩机 由压缩 泵 ， 热交 换器 ， 油气分 离器 ， 吸 附器 ， 储气
罐组成 。在工作 时 ， 压 缩 泵输 出高 温 的 油气 混 合 气 进 人 ． 板式热交 换 器 冷 却 ， 由于 温 度 降 低 ， 部 分 油 雾 会 变 成 油 珠 。然 后进人 油气分 离 器 ， 油 气 分离 器 内部 主要 填 充 了
析氦压缩机输出气体纯度检测装置。我们选用一同时有
对 制冷 的制 冷量 尤其 是工 作寿命 起着 至关重 要 的作 用 。 由于对 气体 压力 的需 求 ， 目前 Ｇ—Ｍ制 冷 机 所 用 的 氦 压机 选用 的是 用 油润 滑 的涡 轮式 压缩机 。在压缩 机 工
作 过程 中输 出的是 油气混 合 物 。为了得 到高纯 的氦气 需 要对 油气 混合 物进 行分 离 与纯化 。氦 压缩机 工作时输 出
《 计量ｓ测试技术》 ２ ｏ 、 ３ 年第４ ０卷第 ５ 期
氦 压 缩 机 输 出气 体 纯 度 原 位 分 析 及 改 进
Ｉ ｎ— — ｓ ｔ ｕ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ Ｐ ｕ ｒ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｈｅ ｌ ｉ ｕ ｍ ｆ ｒ ｏ ｍ ｈｅ ｔ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ