背压扰动平衡盘对涡旋压缩机黏性内流压力影响研究

作     者：刘兴旺 李庚泽 刘晓明 刘国君 王龙 LIU Xingwang;LI Gengze;LIU Xiaoming;LIU Guojun;WANG Long

作者机构：兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730500 压缩机技术国家重点实验室压缩机技术安徽省实验室安徽合肥230031 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2024年第41卷第10期

页      面：1844-1852,1884页

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：压缩机技术国家重点实验室(压缩机技术安徽省实验室)开放基金资助项目(SKL-YSL202110) 

主　　题：电动涡旋压缩机 扰动片模型 出口安装角 扰动片数 变转速工况 轴向平衡 润滑油静压增量 最佳背压 

摘      要：在变转速工况下,电动涡旋压缩机背压腔中润滑油产生的背压力无法准确平衡轴向气体力。针对这一问题,提出了一种带有扰动片的背压扰动平衡盘,研究了背压扰动平衡盘对涡旋压缩机黏性内流压力的影响。首先,对背压扰动平衡盘作用原理进行了分析,使用贝塞尔曲线构建了扰动片型线,对润滑油被扰动后的静压增量进行了公式推导,计算了扰动片出口安装角和扰动片数对润滑油静压的影响;然后,建立了含背压扰动平衡盘的背压腔模型,将流体域分为旋转域和静止域,采用旋转坐标系的方法进行了数值模拟,研究了背压腔内润滑油的压力场;最后,根据理论计算,模拟了润滑油在不同出口安装角和扰动片数下的润滑油静压,对润滑油静压与压缩机所需最佳背压进行了对比分析。研究结果表明:采用背压扰动平衡盘可以使润滑油静压增加21%,且静压增量随主轴转速的增加而增大,适当增大扰动片出口安装角可使润滑油静压增加0.032 MPa;对比最佳背压可知,扰动前润滑油静压与最佳背压相差26%,而合理设计扰动片后的润滑油静压与最佳背压相差仅为9%,极大改善了电动涡旋压缩机在变转速下的轴向平衡。