技术
TECHNIQUE

　　一台氦气压缩机，实际工况是：标态排气量为每小时50立方米，进气压力微正压，排气压力2.5MPa，介质为90%氦气。配用18.5千瓦6极电机，电机额定电流是38.6A。

　　该机器出现的故障现象是：用户反映超电流较为严重，经常发生前端空开启跳动作。检查了压缩机各级气阀及密封环，未发现异常情况。用户反映压缩机实际吸气压力降到0甚至负压，依然超电流，实测试达到48～50A。用户要求解决此问题。

　　首先怀疑是电动机选小了，于是更换了22千瓦6极电动机，额定电流44.7A，结果发现电流依然超标，最大实测电流还是50A。

　　不是电机选配问题，那就考虑是飞轮矩的问题了。

　　压缩机受力分析：压缩机作用力有侧向力及连杆力，侧向力垂直于气缸中心线，它产生的侧向力矩作用在压缩机机身上，对立式压缩机而言有倾倒的趋势，所以称作倾覆力矩；连杆力对曲轴旋转中心构成一力矩，由于它与曲轴旋转方向相反，所以称为阻力矩。连杆力可分解为切向力和法向力，切向力形成的力矩与阻力矩相等，所以可以认为切向力形成的力矩即为阻力矩，法向力形成磨擦功损失。

　　所以作用于压缩机曲轴上的力矩为阻力矩及磨擦力矩的总和，它的平衡是由驱动力矩来平衡的，驱动力矩大多是由电动机提供。电动机提供的驱动力矩是定值，然而阻力矩随着曲柄转角的变化而时刻变化，因此驱动机提供的驱动力矩与压缩机工作时形成的阻力矩不相等，从而使曲轴瞬时转速发生变化，曲轴存在瞬时角加速度。

　　压缩机曲轴的旋转角速如果变化过大，对压缩机的工作将产生下述不利影响：

　　1.在运动机件的连接处引起附加动载荷，并在垂直于曲轴的平面内产生振动，影响机件的强度和降低机械效率；

　　2.如果用电动机直接驱动，则引起电动机中电流脉动和供电电网中的电压波动。

　　为了使压缩机曲轴瞬时速度均匀，就要确保压缩机的飞轮具有足够的转动惯量，即飞轮质量足够大。

　　飞轮矩的计算公式：

　　式中L为压缩机一转中能量的变化值，n为压缩机转速，δ为旋转不均匀度，G为转化到直径D上的飞轮重量，D是飞轮轮缘截面质心的圆周直径。

　　能量变化值L从压缩机总切向力图积分的方法求取。

　　利用电脑编制Excel计算表格，输入相关参数，如下图表所示。对压缩机热力学复算。

　　一、压缩机工况

　　二、计算结果

　　从计算结果来看，轴功率14.56千瓦，配用电机18.5千瓦就该可以。接着进行压缩机动力学计算：

　　理论计算需飞轮矩22.3牛米，压缩机实际配用的飞轮最大直径550mm，飞轮矩只有12牛米，加大飞轮再计算：

　　此时实际飞轮矩已达到36.7牛米，足够了。

　　按此计算，更换压缩机飞轮，开机测试，电流36A，机器正常，问题得到解决。

　　总结一下，压缩机飞轮矩大小受压缩机结构方案的影响，飞轮矩小的结构方案有：

　　1.双作用压缩机向盖向轴行程所消耗的功相近，切向力均匀；

　　2.曲柄错角或气缸夹角的合理配置，影响切向力的均匀性；

　　3.多列压缩机可以使切向力均匀；

　　4.各列曲柄错角的超前或迟后也影响切向力的均匀性。

　　对于标准的成系列批量制造的空气压缩机产品，一般不会出现飞轮矩不符合的情况。而对于按用户特殊要求设计制造的压缩机，可能会出现飞轮矩不相匹配的情况。