燃料电池用水润滑电动离心式空压机的研发-北京理工大学
MTO烯烃分离装置操作规程
脱除酸性气后的产品气从T1402塔顶出来进入产品气压缩机的三段吸入罐V1404，冷凝的烃、水在LC-2118控制下返回到二段吸入罐V1402。三段吸入罐V1404的气相进入C1401三段进行压缩,经过C1401三段压缩后的产品气去往三段后冷器E1403，用冷却水进行冷却。在C1401三段压缩出口设有压力控制阀PV-2171，当三段出口压力高时通过PC-2171把产品气排入热火炬系统。另外三段的出口设有最低流量控制器FC-2112，当C1401三段的出口流量低于最小流量设定值时，FC-2112自动将三段后冷器E1403出口的部分产品气循环返回到碱洗塔进料加热器E1404的入口，保证足够的气体进入三段吸入以避免压缩机的三段喘振。
因为在压缩机三段排出罐V1405中，水能够与烃类物质分离开，水通过界位控制LC-2120进入三段吸入罐V1404，所以在正常情况下，在聚结器V1406中是没有水被分离液位控制LC-2118返回压缩机二段吸入罐V1402。在水洗塔T1401中，液态烃与水分开，通过液位控制LC-2107进入V1402。V1402中的液相水送到MTO装置的污水汽提塔的沉降罐。
电动客车制动和转向复合驱动机组研制
客车的各项指标的匹配性能等。４ 电器电子元件可靠性试验。 （） 所
有的电子元器件均进行老化 、 、 抗震 冲击等性能试验。 ） ｅ控制系统 可靠性试验 。 针对机组配置 的基于负载实时检测技术的主动控制
系统 ， 进行实时工况模拟下 的性能测试 ， 考核控制系统的灵敏度 、
工作 原 理 ：
… … … … ’ ． 、 ｅ ＾ ＾ ” 十 喜 ， 巾 ● 州 ＾ ． 卜 、 ／ ¨ ＼” 斤 ’、 ． ｔ斤 卅 ● ’ 斤 ｔ ． 、 ， ． 、
【 摘
要 】 了实现电动客车有效利用电能、 为 减轻 自身质量、 合理优化布局和降低成本等 目 ， ｊ 标 对
ｌ ｉ ｃｎｌ ａｅｂｅ ｅ ｅｉ ｅｃｍ ｏｉ ｒ ｉ ｔｆｅ ｏ ｅｔｓ ｕｈａ ｎｒ ｏ — ｔ ｇｅ ａ ｎ ｔ ｈｏｏ ｈｖ ｅｎｕ ｄｔ ｄｓ ｎｔ ｏ ｐｓｅｄｉ ｎ ｓ ． ｔ ｓｍ ｔｓｃ ｓｅｅｇ ｃｎ ｙ ｇ ｓ ｏ ｇ ｈ ｔ ｖ ｇ ｅＡ ｒ ｅｓ ｙ
ｓｍ ｔ ｎｃｍ ａｉ ｎ ｄ ｎ ｍ ｃ ｅ ｏｍ ｎｅｔ ｔ ８ ｅｌ ｔ ｈｎ ｂｌｙｔｓｆ ｒ ａｔ ａ ｄｒｌ ｂｌｙｔ ｔ ｕ ｐｉ ｏ ｐ ｒ ｏ ，ｙ ａ ｉ ｐ ｒ ｒ ａ ｃ ｓ ａ ｌａ ｍａ ｉｇａ ｉｔ ｔｏ ｒ ｉ ｉｔ ｅ ｏ ｓ ｆ ｅ ｗ ｓ ｃ ｉ ｅ ｐ ｓｎ ｅ ａ ｉ ｓ ｒ ｏ ｔ ｌｙｔｍ， ｅｒｓｈ ｉ ｉ ｅ ａ ｔｅ ｅ ｉ ｃ ａａｔｒ ｅ ｉ ｌ ｉ ｉｇｍ ｓ ｃ ｍ ｌｔ ｖ ｈｃ ， ｎ ｏ ｓｓ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅｕ ｄｃ ｓ ｈ ｔｓ ｈ ｒ ｅｉ ｄｗ ｔ ａ ｅ ａ ｎ ａ ｏ ｐｅｅ ｅ ｉｌ ｈ ｎ ａ ｔｔ ｈ ｓ ｃ ｚ ｔ ｈｌ ｖｔ ｓ ｏ ｆ ｅ
ｒ ｓｎｂｙａ ｄｒｄ ｃ ｏｔ ｌ ｔｃｂ ｓ ｔｅｔｃｎ ｌ ｔ ｕ ｌ ｔｃｂ ｓｈｓｂｅ ｎｌｚｄ ｅ ｏ ａ ｌ ｎ ｕ ｅｃｓ ｏ ｅｅ ｒ ｕ，ｈ ｅｈ ｏｏ ｓ ｔ ｏ ｅ ｃ ｉ ｕ ａ ｅｎ ａａ ｅ ．ｎ ａ ａ ｅ ｆ ｃｉ ｙ ｇ ａ ｆ ｅ ｒ ｓ ｙ Ａｄ
试生产方案模板
XXXXXXXXXXX有限公司液化气综合利用项目总体试生产方案二〇一五年七月第1章建设项目概况 (3)1.1建设项目概况 (3)1.2建设项目设计、施工、监理单位的情况 (6)1.3一期工程设计主项 (7)1.4主要生产装置工艺路线简述 (11)1.5油品储运 (23)1.6公用工程 (23)1.7产品流向 (28)第2章总体试生产方案的编制依据和原则 (28)2.1总体试生产方案的编制依据 (28)2.2总体试生产方案的编制原则 (29)第3章试车的指导思想和应达到的标准 (30)3.1指导思想 (30)3.2试车应达标准 (31)第4章试车应具备的条件 (34)4.1试车体系 (34)4.2 HSE体系 (35)4.3工程中交与联动试车 (36)4.4相关作业 (36)4.5员工培训 (37)4.6保运体系 (37)4.7试车方案 (38)4.8公用系统 (39)4.9原料与辅助材料 (39)4.10信息与自动化 (40)4.11确认开车 (41)第5章试车组织与指挥系统 (44)5.1工作领导小组 (44)5.2试车指挥部及专业组机构 (45)5.3试车保运体系 (49)第6章试车方案与试车进度 (49)6.1试车安排原则 (49)6.2试车主要进度 (50)6.4试车程序 (53)6.5主要控制点时间 (54)6.6试车进度统筹关联图 (57)第7章物料平衡 (62)7.1投料试车负荷安排原则 (62)7.2物料平衡 (62)7.3试车期间产品质量 (63)7.4试车期间主要原材料消耗指标 (65)第8章动力燃料平衡 (66)8.1公用工程消耗 (66)8.2燃料平衡 (68)第9章环境保护措施 (69)9.1环境保护策略 (69)9.2试车环境保护工作进度 (70)9.3环境监测 (71)9.4“三废”处理原则 (71)9.5紧急情况处理方案 (72)9.6“三废”处理措施 (72)9.7“三废”排放汇总 (73)第10章劳动安全及消防 (76)10.1物质危险、有害因素辨识 (76)10.2采取的主要安全措施 (84)10.3安全管理机构的设置及人员配备 (124)10.4安全卫生设施投资估算 (125)10.5预期效果 (125)10.6消防原则 (125)第11章试车常见问题及对策 (129)第12章经济效益 (130)12.1测算说明 (130)12.2测算汇总 (131)第1章建设项目概况1.1建设项目概况公司座落于东营市广饶县滨海高效产业区内，占地面积为198000平方米，现公司拥有员工230余人，专业技术人员54余人，注册资金五千万元，其管理力量及技术实力颇为雄厚，具有广阔的发展前景。
离心式喷嘴雾化参数的计算
化机 理仍 有 许 多 问 题 未 弄 清 楚 预估燃油雾化参 数仍缺少准确而完善的方法 P 通常有两种方法用来确定 M 一种是实验 NO测定 P 另一种是根据实验归纳的经验公式来计算
# J $ # ) $ 如& M NO_ { y ’ G p G t k G l 以及 ^ ‘ m c f ‘ 等 P 经验 公 式的应 用 有 一 定 的 适 用 范 围 因而在实际使用
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液膜破碎点的 \ 简化的油锥模型 ? 相对速度 o 与液膜厚度 Q R
图 C为简化的油锥模型示意图 ! 假定由喷嘴 出口流出的密度为 S F 的液体 在密度 为 S U 的 气体 中 雾 化? 在破碎前形成半锥角为 p 的空心锥形油 膜? F W A为 距 离 喷 嘴 出 口 处 的 液 膜 破 碎 长 度? A为 液膜破碎处距离喷嘴中心线的垂直距离 ? qA 为液 膜 破碎处 的径 向液膜 厚 度 ? @ A为 垂 直 于 扰 动 波 方 向的液膜厚度 e 如图中圆圈部分所示 f !截面 C [C
《过程流体机械第二版》思考题答案_完整版
《过程流体机械》思考题参考解答2 容积式压缩机☆思考题2.1 往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么？☆思考题2.2 写出容积系数λV 的表达式，并解释各字母的意义。
容积系数λV （最重要系数）λV ＝1－α（n1ε－1）＝1－⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛110ns d S p p V V （2-12）式中：α ——相对余隙容积，α ＝V 0（余隙容积）/ V s （行程容积）；α ＝0.07～0.12（低压），0.09～0.14（中压），0.11～0.16（高压），＞0.2(超高压)。
ε ——名义压力比（进排气管口可测点参数），ε ＝p d / p s ＝p 2 / p 1 ，一般单级ε ＝3～4；n ——膨胀过程指数，一般n ≤m （压缩过程指数）。
☆思考题2.3 比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。
飞溅润滑（曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面），结构简单，耗油量不稳定，供油量难控制，用于小型单作用压缩机；压力润滑（注油器注油润滑气缸，油泵强制输送润滑运动部件），结构复杂（增加油泵、动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站），可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力润滑油压力和润滑油量，适用大中型固定式动力或工艺压缩机，注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算。
☆思考题2.4 多级压缩的好处是什么？多级压缩优点：①.节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）；②.降低排气温度（单级压力比小）；③.增加容积流量（排气量，吸气量）（单级压力比ε降低，一级容积系数λV 提高）；④.降低活塞力（单级活塞面积减少，活塞表面压力降低）。
缺点：需要冷却设备（否则无法省功）、结构复杂（增加气缸和传动部件以及级间连接管道等）。
☆思考题2.5 分析活塞环的密封原理。
活塞环原理：阻塞和节流作用，密封面为活塞环外环面和侧端面（内环面受压预紧）；关键技术：材料（耐磨、强度）、环数量（密封要求）、形状（尺寸、切口）、加工质量等。
化工单元仿真实训指导书
. 化工单元仿真实训指导书第一章实训目的第二章实训内容锅炉单元仿真一、工作原理锅炉主要是通过燃烧后辐射段的火焰和高温烟气对水冷壁的锅炉给水进行加热，使锅炉给水变成饱和水而进入汽包进行气水分离，而从辐射室出来进入对流段的烟气仍具有很高的温度，再通过对流室对来自于汽包的饱和蒸汽进行加热即产生过热蒸汽。
锅炉的主要用途是提供中压蒸汽及消除催化裂化装置再生的CO废气对大气的污染，回收催化装置再生的废气之热能。
二、主要设备WGZ65/39-6型锅炉，采用自然循环，双汽包结构。
B101：锅炉主体，V101：高压瓦斯罐，DW101：除氧器，P101：高压水泵，P102：低压水泵，P103：Na2HPO4加药泵，P104：鼓风机，P105：燃料油泵。
三、装置的操作1、冷态开车操作本装置的开车状态为所有设备均经过吹扫试压，压力为常压，温度为环境温度，所有可操作阀均处于关闭状态。
步骤：(1)启动公用工程， (2)除氧器投运，(3)锅炉上水，（4）燃料系统投运，（5）锅炉点火，（6）锅炉升压，(7)锅炉并汽，（8）锅炉负荷提升，(9)至催化裂化除氧水流量提升。
2、正常操作(1)正常工况下工艺参数①FI105：蒸汽负荷正常控制值为65T/h。
②TIC101：过热蒸汽温度投自动，设定值为447℃。
③LIC102：上汽包水位投自动，设定值为0.0mm。
④PIC102：过热蒸汽压力投自动，设定值为3.77Mpa。
⑤PI101：给水压力正常控制值为5.0MPa.⑥PI105：炉膛压力正常控制值为小于200mmH2O。
⑦TI104：油气与CO烟气混烧200℃,最高250℃油气混烧排烟温度控制值小于180℃。
⑧POXYGEN：烟道气氧含量：0.9 - 3.0%。
⑨PIC104：燃料气压力投自动，设定值为0.30MPa。
⑩PIC101：除氧器压力投自动，设定值为2000H2O ,LIC101：除氧器液位投自动，设定值为400mmH20.（2）正常工况操作要点1)在正常运行中，不允许中断锅炉给水。
压缩机考核题目
西安航西安航空发动机集团公司题目：RR燃驱压缩机组基础知识考核题目（补充）编写：西航公司驻甘肃管理处服务代表王智忠2006.7.30（一）RB211-24G-T燃气发生器（GG）1.GG 压气机的功用是什么?答：将尽可能多的空气吸入GG并予以增压。
吸入的空气越多，经燃烧产生的燃气量越大，机组的功率也就越大。
合适的增压空气使燃烧效率提高到几乎100%，节省燃料。
2.GG 燃烧室的功用是什么？答：天然气和空气的混合气烧起来很容易，但将燃烧效率提高到100%却绝非易事。
精心设计的环形燃烧室主要用来提高燃烧效率，而且要保证在高温下经久耐用。
3. GG 涡轮的功用是什么？答：GG的压气机只有旋转起来才能吸气增压，这就需要有高压涡轮带转高压压气机，低压涡轮带转低压压气机。
4. GG由哪几大部件组成？答：由压气机+燃烧室+涡轮，三大部件构成。
5. 排气温度T455超温对GG有什么危害？答：T455超温实际上是过多供入燃料气的结果。
多供入的燃料使燃烧室排出的燃气温度提高，超过了涡轮部件的耐温极限，有可能造成涡轮叶片烧伤。
根据超温程度，轻则降低涡轮叶片使用寿命，重则马上就得更换涡轮叶片。
所以机组控制系统对T455是严格监控的。
6. 高压轴转速NH或低压轴转速NL超转对GG有什么危害？答：NH 或NL超转对GG的危害主要也是对涡轮叶片的危害。
NH 和NL超转使涡轮转子叶片所承受的离心力负荷增大。
处于高温下的叶片对离心力增大很敏感，增大过度的离心力有可能使叶片伸长断裂，或与涡轮外环机匣相碰而折断。
所以机组控制系统对NH、NL是严格监控的。
7. 装在低压涡轮壳体（05单元体）上的过热探测热电偶超温意味着什么？答：正常工作状态下的从 05单元体排出的冷却空气指示温度不超过450℃。
在冷却空气温度超过550℃的情况下，并持续10秒时，燃气发生器会应急停车。
冷却空气超温意味着可能是GG内部滑油着火或者是GG内部的静止件与转动件发生了相碰摩擦。
16吨纯电动中重卡环卫车项目培训教材
2、混合动力电动汽车（ Hybrid Electric Vehicle－HEV ）
①．串联式混合动力汽车 Series Hybrid Electric Vehicle (SHEV)
SHEV是由发动机、发电机和驱动电动机三大动力总成组成，采用“串联”的 方式组成SHEV的驱动系统。实际上SHEV的发动机－发电机组只能看作一种电能供 应系统，发动机并不直接参与SHEV的驱动。
16吨纯电动中重卡 环卫车项目培训
1
培训主要内容
一：电动车种类及原理 二：16吨纯电动车原理及使用 三：驾驶操作使用说明及注意事项
一：电动汽车的种类及原理
1、纯电动汽车（ Electric Vehicle－EV ） 2、混合动力电动汽车（ Hybrid Electric Vehicle－HEV ） 3、燃料电池电动汽车（ Fuel Cell Vehicle－FCV ）
行驶中突发状况处理办法： 过放----当单体电压低于2.5V时，应立即停车，关闭车钥匙，等待技术人员进行 救援处理。 失压----当汽车不能启动时，查看仪表盘是否有电压显示，若有电压请通知技术 人员。 车祸----如发生车祸请将电池主回路断开，即关闭车钥匙，严重情况下迅速离开 车身范围，等待专业人员处理。
与纯电动汽车比较，混合动力电动汽车具有以下优点： • 整车重量小（由于电池的容量减小）。 • 汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机的水平。 • 保证驾车和乘坐的舒适性（空调、暖风、动力转向的使用）
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收稿日期:20150130基金项目:国家“八六三”计划项目(SS2012AA110501)
作者简介:任天明(1988—),男,博士生,E-mail:ray_1107@163.com.通信作者:冯明(1967—),男,教授,博士生导师,E-mail:mingfeng@me.ustb.edu.cn.
第36卷 第7期2016年7月北京理工大学学报TransactionsofBeijingInstituteofTechnologyVol.36 No.7Jul.2016
燃料电池用水润滑电动离心式空压机的研发任天明1, 冯明1, 倪淮生2(1.北京科技大学机械工程学院,北京100083;2.上海燃料电池汽车动力系统有限公司,上海201804)
摘 要:提出了一种以水润滑动静压轴承为支撑、永磁同步电机驱动的高速离心式空气压缩机解决方案.在结构
上实现了水润滑与永磁电机的融合,满足了燃料电池系统对空压机无油、高效的要求.在对空压机转子系统进行动力学优化的基础上,研究了不同结构浅腔动静压轴承的水膜稳定性,进而研发出空压机原理样机,空压机样机在6×104r/min时可提供350kg/h,压力比为1.52的压缩空气,整体效率接近80%,实现了高速稳定运行,验证了设
计方案的可行性.关键词:燃料电池;电动离心式空压机;水润滑;动静压轴承;转子动力学中图分类号:TH452 文献标志码:A 文章编号:1001-0645(2016)07-0679-05
DOI:10.15918/j.tbit1001-0645.2016.07.004
DevelopmentoftheMotorizedCentrifugalAirCompressorUsingWater-LubricatedBearingsforFuelCells
RENTian-ming1, FENGMing1, NIHuai-sheng2
(1.SchoolofMechanicalEngineering,UniversityofScienceandTechnology,Beijing100083,China;2.ShanghaiFuelCellVehiclePower-TrainCompanyLtd,Shanghai201804,China)
Abstract:Adesignprogrammingwaspresentedforahighspeedcentrifugalaircompressor
supportedwithwaterlubricatedbearingsanddrivenbypermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM).Inordertosatisfytheoil-freeandhighefficiencyrequirementsofthefuelcellsystem,
thecompressorwasdesignedstructurallycombiningwaterlubricatedbearingwithPMSM.Adynamicoptimizationwasfirstconductedonthecompressorrotor,thenthestability
performancesofdifferentkindsofwaterlubricatedsallowmulti-pocketbearingwereinvestigated.Finally,aprototypeofthecompressorwasdevelopedandtested.Theresultsshowthattheaircompressorprototypecanproridecompressedairwith350kg/h,aressureratioat6×104r/min.Steadyoperationsathighrotatingspeedwereobtained,andthefeasibilityofthedesignwasverified.Keywords:fuelcell;motorizedcentrifugalcompressor;waterlubrication;hydrodynamicand
hydrostatichybridbearing;rotordynamics
随着燃料电池汽车行业的不断发展,作为其核心部件之一的空压机也逐渐成为研究热点.离心式空压机已在微型涡轮发电机[1]、微型涡轮空压机[2]、汽车电动涡轮增压器[3]等领域得到了广泛应用,具有效率高、结构紧凑和质量轻的优点,被认为是理想
的燃料电池汽车空压机解决方案.但在燃料电池汽车中使用时,由于电堆中质子交换膜对油污十分敏感,使得传统空压机中的油润滑或油冷却方法不再适用,需要开发燃料电池汽车专用的高效、无油空压机[4].国外对燃料电池专用空压机的研究起步较早,瑞士Opcon、德国Liebherr、美国Honeywell以及MiTi等公司均已推出了可实际使用的产品[56].目前,国内相关技术的研究仍处于起步阶段,与国外差距明显[79].现有燃料电池专用电动离心式空压机都采用气体动压箔片轴承作为支撑,以满足无油的要求,但因此面临着气体轴承承载性能低、抗冲击振动能力差和易磨损等问题的挑战.水润滑动静压轴承能较好的避免这些问题,且在其它高速机械中已有成功应用的案例[1,10].本文作者提出了一种以汽车冷却液(乙二醇)做介质的水润滑轴承电动离心式空压机技术方案,并对其在汽车燃料电池系统中应用的可行性进行了初步探讨.由于电动离心式空压机的研发涉及多个技术领域,如高速永磁同步电机及其驱动控制技术、叶轮设计等,文中从压缩机结构、转子系统动力学以及水润滑动静压轴承等方面进行分析讨论.1 空压机结构设计空压机结构设计如图1所示.主要由叶轮、主轴、水润滑轴承、永磁同步电机、电机冷却水套及壳体等部分组成.空压机的最大特点是使用水作为轴承润滑剂,不仅满足无油的使用要求,还提高了轴承的承载力、抗冲击能力和稳定性.图1 电动离心式压缩机结构Fig.1 Configurationofthemotorizedcentrifugalaircompressor离心式空压机的工作转速越高,其效率越高.为保证转子在高速下的稳定性,电机位于转子中间,两个水润滑动静压径向轴承分别位于电机两侧,两个止推轴承位于转子后端,叶轮位于最前端,使得整个转子的质心尽量靠近中心.为缩短转子支撑跨距,减轻质量,两个径向轴承的一部分伸入到电机端部线圈内,有效地利用了电机两侧端部绕组的空间.空压机转子的Campbell图如图2所示,其一阶弯曲临界转速约1400Hz,在8万r/min转速以下工作时可认为是刚性转子,具有较好的稳定性.
图2 空压机转子Campbell图Fig.2 Campbelldiagramoftherotor
由于采用水或乙二醇作为润滑剂,在磁钢、止推轴承外圆等处不可避免地存在搅水现象.其中磁钢的直径较大,线速度高,搅水损耗势必较大.为降低这一损耗,在前后径向轴承与磁钢之间设计了特殊的非接触式密封环(如图1所示)和回水通路,以尽量减少轴承润滑回水向磁钢处的泄漏,降低搅水损耗,提高空压机的效率.
2 水润滑轴承
2.1 稳定性分析
在高速滑动轴承中,线式供水阶梯腔轴承和小孔供水阶梯腔轴承是两种常见的结构,如图3所示.
图3 两种不同的轴承结构Fig.3 Structuresoftwodifferentbearings
两种结构均采用阶梯型腔.线式结构在轴承中间开有较深的环槽,润滑水由小孔供入后,由环槽向两侧的阶梯腔供给.在小孔结构中,润滑水由小孔
086北京理工大学学报第36卷供入阶梯腔中.水润滑轴承不仅起支承作用,更是压缩机转子轴承系统的重要部分.轴承水膜的动力特性对整个转子系统有很大的影响,尤其是在压缩机工作转速很高的情况下,对轴承水膜稳定性的分析十分必要.这里使用失稳转速法对轴承稳定性进行分析.由于水黏度低,密度大,水膜极易处于紊流状态,轴承稳定性分析时必须考虑紊流的影响.考虑紊流的水润滑径向轴承的静态雷诺方程为∂r∂θh3Kθμ∂Pr∂æèçöø÷θ+∂∂Zh3KZμ∂Pr∂æèçöø÷Z=U2∂hr∂θ,(1)式中:Kθ=12+0.0136Re0.9;KZ=12+0.0043Re0.98;θ、Z分别为轴承圆周方向和轴向坐标;r为轴承半径;h为膜厚;P为压力;μ为水的动力黏度;ρ为水的密度;U为轴承线速度;Kθ、KZ为紊流修正因子(采用Ng-Pan模型);Re为雷诺数.Re=Uρh/μ.轴承量纲一的等效刚度Keq为Keq=Kxxcyy+Kyycxx-Kxycyx-Kyxcxycxx+cyy,(2)界限涡动比γ为γ2=(Keq-Kxx)(Keq-Kyy)-KxyKyxU2(cxxcyy-cxycyx),(3)轴承的失稳角速度Ωst为Ωst=μlmψ3Keqγ2.(4)式中:l为轴承宽度;m为转子质量;ψ=h0/r;h0为轴承的半径间隙;Kij、cij(i,j=x,y)为轴承的刚度和阻尼系数.图4 两种轴承的等效刚度与界限涡动比Fig.4 Equivalentstiffnessandwhirl-frequencyratioofthebearings为比较两种轴承的稳定性,在参数相同的条件下,计算得到轴承的量纲一的等效刚度、界限涡动比和失稳转速.轴承的等效刚度和界限涡动比如图4所示.小孔结构的等效刚度约为线式结构的2.7倍.两种结构的界限涡动比相差不大,低转速时线式结构较小,高转速时小孔结构较小.在不同转速下计算轴承水膜的失稳转速,如图5所示.由图可见,线式结构轴承的水膜失稳转速
约5.2×104r/min,而小孔结构轴承的水膜失稳转
速与等速线在20×104r/min以内无交点,表明小孔结构阶梯浅腔轴承的稳定性更好.
图5 两种轴承的失稳转速Fig.5 Stabilitythresholdspeedofbearings
2.2 实验验证
为验证理论分析的正确性,对两种结构的轴承分别进行了实验研究.通过测量空压机外部轴承处的振动加速度,得到振动瀑布图,如图6所示.
图6 两种结构轴承的振动瀑布图Fig.6 Waterfallsofmeasuredbearingvibrations
由图可知,线式结构轴承在5.5×104r/min突然出现幅值远大于基频的半频涡动,此后随转速升高,半频涡动的幅值持续增大,显现出水膜失稳的特征.出现水膜失稳的转速与理论计算值仅相差
186第7期任天明等:燃料电池用水润滑电动离心式空压机的研发