空调机系统管振动分析和减振措施

　　1　空调系统

　　L126型水冷单冷单元式空调机由三个相互独立、制冷量相等的系统组成,总制冷量是126kW。各系统配备1台9·6kW的全封闭活塞式压缩机,原设计引入了日本三菱空调技术,使用中未发生系统管振裂泄漏现象。后来因更换压缩机,采用全封闭涡旋式压缩机,压缩机的安装位置及系统管的布置相应发生较大变动,结果在使用过程中频繁发生压缩机振动大,系统管振裂泄漏现象。如图1所示,振裂多发生在排气管与壳管式冷凝器接口焊点E及第三个系统排气管弯头连接件B处。

　　2　振动原因分析

　　2·1　压缩机自身振动

　　资料显示,所用全封闭涡旋式压缩机内涡旋动盘相对于涡旋定盘作回转运动,转速n≈2950r/min,由于压缩机内部平衡不够完善,使压缩机产生振动,振动频率......

　　根据文献[1]介绍,此种压缩机尚存在轴向单一频率121Hz的振动。

　　2·2　管路气柱共振

　　空调机运行时,排气管内是高温高压R22气体,压力P=1·6MPa,温度T=368(K)(取平均值),气体绝热指数K=1·3,气体常数R=9·6。

　　当i′=1,将f激=49Hz、121Hz代入,得共振管长L=1·08m、0·44m。

　　共振管段取共振管长L的0·8~1·2范围,考虑49Hz各阶倍频的影响及i′>1时的管长,L126空调机第一、三系统排气管CD直管段分别为1m、0·45m,在气柱共振范围内,故应予改变。

　　2·3　弯头脉动气流激振

　　将P=1·6MPa,管径d=2·5cm,压力脉动δ=10%,弯角β=90°代入上式得:F=54(N)。

　　计算表明:第三个系统弯头B受到1088N静力作用,同时受54N交变力作用,且该交变力与另一个空间弯头C受到的交变力时而叠加,时而抵消,从而使振动加剧。由于弯头连接件B材质承受能力有限,加上焊接加热的影响,从而导致其极易疲劳损裂。

　　综上分析,引起L126型空调机排气管多处振裂的原因主要为压缩机自身的振动、气柱共振、弯头激振,三者同时存在。

　　3　减振方法及试验结果

　　3·1　减振方法

　　(1)降低振力传递

　　减振方法首先应减少压缩机的自身振动,此外应降低压缩机的振力传递。我们着重研究后者。

　　如图2模型,根据牛顿第二定律得:

　　传递率τ与频率比ω/ω0的关系如图3所示。降低传递率的唯一方法是减少系统的固有频率ω0,当振动频率时,效果及经济性综合较佳。

　　假设将排气管弯成如图4所示的“U”形状,参照螺旋弹簧公式,有:k∝d⁴/h。