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引言
为了从鉴定试飞中的飞机上取得准确、可靠的数据,飞行试验前必须在飞机上加改装测试设备。飞行试验的成败关键在于测试方案的制定,在加改装环节上,落实飞机剩余电量、制定测试系统供配电方案、科学合理地利用机上剩余电量就显得尤为重要。在型号飞机的试飞中,如果测试电源系统设计的不合理,测试系统出现故障的可能就非常大,有时还会对飞机电源系统造成损坏,甚至造成灾难性后果。本文就飞机机载测试的供电问题进行了方案设计和研究,并针对不同型号飞机电源系统和测试系统的具体要求提出了供电设计时的注意事项。
1机载测试系统的供电分析
1.1对电源的需求
1.1.1机载测试系统对电源种类的要求在测试系统中各负载对电源的需求是不同的,一般所需电源种类有直流28V电源、三相115V/400Hz交流电源、单相115V/400Hz交流电源、单相220V/50Hz交流电源和三相36V/400Hz交流电源等。其中绝大部分装机设备(如采集器、记录器、传感器等)使用28V直流电源;三相115V/400Hz交流电源通常用于提供抽引信号的基准电压,或为大功率28V直流变压整流器提供输入电源等;单相115V/400Hz交流电源针对一些特殊设备的需求进行提供;少部分装机设备(如计算机、示波器、滤波器等)使用单相220V/50Hz交流电源;而陀螺、惯导等设备会用到三相36V/400Hz交流电源。1.1.2机载测试系统对电源品质的要求有些测试设备工作电压范围较窄,对电压波动敏感,需要为这些测试设备配备具有稳压和滤波性能的电源设备来提高电源品质;某些设备会因为电源的瞬间掉电导致死机,需要配备不间断电源来满足其对电源的要求。
1.2测试系统用电功率的计算
根据测试技术要求中提供的各测试设备的用电量计算测试系统的用电量,同时考虑个别设备的启动电压冲击,得出测试系统的总用电量,从而得出测试系统用电总功率,进行加改装系统方案设计。
1.3飞行科目对供电方案的要求
(1)测试供电系统应不影响飞机供电系统,保证飞行安全。保证飞行安全是测试供电系统的最根本的要求,为确保飞机用电安全,在测试供电系统与飞机电源系统之间应采取隔离保护措施。(2)测试供电系统应具有自动断电和自主恢复的功能。当飞机发电机发生故障时,测试供电系统应自动切断测试设备的用电。当飞机发电机、电源系统恢复正常,测试供电系统自动恢复对测试设备的正常供电,这就是自主恢复功能。(3)特殊科目情况下测试供电系统应具有应急供电能力。某些试飞要求中有空中停车的试飞科目,要求测试设备记录发电机断电后一段时间内的飞行数据。这种情况下,测试供电系统应具有应急供电能力,当飞机发电机发生故障时,测试供电系统自动切断一部分次要测试设备的用电,同时重要测试设备自动转换为应急供电,记录一段时间数据后再切断重要测试设备供电。
2飞机电源系统
飞机的电源系统主要是为飞机各用电设备提供和分配电源,并且按照飞机不同状态和用电设备的需要对电源的分配进行必要的控制。飞机电源系统由主电源、应急电源、二次电源及外接电源插座等组成。飞机主电源是指由航空发动机直接或间接传动的发电系统,通常一台发动机传动一台或两台发电机。主电源由航空发动机传动的发电机、电源控制保护设备等构成,在飞行中供电。当航空发动机不工作(如地面测试时),主电源也不工作时靠辅助电源供电。飞机蓄电池或辅助动力装置(一种小型机载发动机、发电机和液压泵等构成的动力装置)是常用的辅助,当飞行中主电源发生故障时,蓄电池或应急发电机即成为应急电源。
2.1飞机的主电源
飞机主电源是指由航空发动机直接传动发电机将机械能转换为电能获得的能源。飞机的主电源形式因飞机型号不同而不同,总体来讲,飞机的主电源主要有:①28.5V低压直流电源系统;②115V/400Hz三相恒频交流电源系统;③交直流混合电源系统;④270V高压直流电源系统。
2.2飞机的应急电源
飞机的应急电源是指在飞机的主电源系统故障时向飞机重要用电设备供电的电源,用于保证飞机安全返航。正常情况下,该电源处于不消耗或充电状态。应急电源一般为28V直流蓄电瓶,在新型飞机中,也有使用应急动力装置EPU为飞机提供应急能源的。
3测试系统供电方案的配套原则
3.1机载测试电源引取飞机主电源的原则
飞机的主电源与测试设备的电源类型一致时可以直接用飞机的主电源给测试系统供电,当两者不一致时,可以通过电源转换装置将飞机的主电源(如115V/400HzAC)转换成测试系统所需电源(如28VDC),提供给测试设备。
3.2机载测试电源与飞机剩余功率的配套原则
(1)测试系统用电功率小机电源的剩余功率时,主要利用飞机电源的剩余功率给测试系统供电。(2)在飞机可用电源的剩余功率紧张的情况下,可以计算飞机部分不用设备的用电功率,将这部分功率提供给测试系统使用,如飞机不飞夜航科目,可用飞机着陆灯的电源供测试系统使用。(3)测试系统用电功率大机电源的剩余功率时,无法使用机上电源,采用加装测试专用蓄电瓶给测试系统供电。
3.3测试设备对供电有特殊要求的设计
对于某些装机测试设备,需要对飞机电源进行二次处理才能使用,如计算机使用220V电源,虽然某些飞机上有220V电源,但直接使用往往会有干扰,其解决办法就是定购28V转220V的变压整流器,将飞机的28V电源转换为品质较好的220V电源供计算机使用。
3.4测试供电系统的自动断电
测试供电系统的控制尽量做到不额外增加飞行员的空中操作,即具有自动断电功能。飞机电源故障时的测试供电系统“自动断电”设计,即测试系统电源在飞机自动可切除的汇流条或电源上引取或引用飞机上的自动断电信号或故障切除信号给测试供电系统,用来控制测试供电系统的供电,实现飞机电源故障时测试系统的自动断电。
3.5测试系统应急供电功能设计
在目前很多综合试飞中,由于试飞风险大,又特别需要应急情况下的飞行数据,因此当飞机电源系统发生故障时,应保证部分重要测试设备不间断工作,这时就需要给测试供电系统设计应急供电功能,该功能应保证测试系统正常供电和应急供电之间自动转换。测试系统应急供电系统的设计根据飞机的电源情况分为以下两种情况:(1)多电源应急供电:飞机主电源为115V/400HzAC交流电源时,在被试飞机上加装测试专用蓄电瓶和115V/400HzAC逆变电源两种电源为测试系统提供测试应急电源。(2)单一电源应急供电:飞机的主电源为28VDC时,在被试飞机上加装测试专用蓄电瓶一种电源为测试系统提供测试应急电源。
4测试系统供电设计的一般要求
4.1测试供电系统与飞机电源系统之间的隔离保护措施
(1)根据测试系统总用电量选择合适的总电路保护装置,直流电源选配GB型惯性熔断器,交流电源选配DBB或DBF系列单相断路器和DBJ、DBG系列三相断路器。(2)根据测试设备消耗功率合理配电,选用合适的电路保护装置、控制装置及合适的航空导线。(3)电路保护装置的容量应与导线的载流量相匹配,以防止在短路状态下导线过载损坏而造成事故,危及飞机安全。(4)通过对测试供电汇流条的保护使故障隔离,以防止故障影响飞机设备供电。(5)测试供电系统配电时各保护装置之间应协调一致,选择电路保护装置的容量应尽可能小,既起到保护作用又不致因环境温度高和电流冲击而造成供电中断。
4.2测试供电系统总电源开关的设置
测试供电系统必须设置总电源开关,使飞行员能够做到在空中以最简便的方式扳动测试系统“总电源开关”,自主切断加改装系统电源。条件许可的情况下,在测试供配电系统中串联设置两个“总电源开关”,分别在驾驶舱和测试系统开关盒,做到飞行员在空中能够方便地控制测试系统的供电,测试人员在地面能够方便地控制测试系统的供电。
5结束语
1.1做好各个环节的的设计
要建设一套高质量的配网系统,首先要做的就是对系统的设计,万事开头难,设计环节也可以说是电力配网工程较难的环节,一旦出现设计不合理或设计疏忽的问题,都会对后期配网工程系统的运营和维护造成一定的影响,因此,在保证配网工程系统设计合理性的同时,还要做好各个环节的设计工作。首先,要掌握220kv配网系统的组成,再根据地区、气候等因素来对电力配网工程系统进行合理的设计,尤其是设计图纸画制,必须严格按照规范要求进行,这也是220kv配网工程系统设计过程中应该注意的。其次,在220kv配网工程系统设计过程中,必须做好风险预测和分析,尤其是对配网系统所在区域的地质地貌、人文条件、自然气候等因素的分析,有效的规避风险因素,提高配网工程系统设计的有效性。再次,要加强系统设计过程中的监督工作,在一定的时期下要对原有的监督机制进行完善,进而提高220kv配电网后期运行的效率。
1.2在设计方案中对施工要求进行明确的规定
在设计方案中需要对施工的准备阶段、施工阶段、竣工验收阶段等三方面进行明确的规定,每个环节都必须严格按照配网工程系统设计方案进行,当然,在必要的时候可以更改设计方案,但要尽量控制设计方案的变动,避免方案变动对系统施工以及运行造成影响。首先,要考虑的是220kv电力配网工程系统施工的准备阶段,根据设计方案提供的机械设备、人员、材料、安全防护设施等方面的要求,做好前期的准备工作,为后期配网工程顺利施工打下夯实的基础。另外,要派专门的监督人员,确保准备阶段中的各项材料、设备、器械等质量都满足设计方案中的要求。其次,在施工阶段,纵有质量再好的材料和设备,如果施工阶段出现问题的话,也会对工程质量造成极大的影响,影响到配网系统的后期运行效率。因此,必须加强配网工程施工阶段的安全管理,要求施工过程按照设计方案的要求实施。监督管理人员与方案设计人员进行有效的沟通,了解配网工程系统的设计要点,再对每个施工环节进行监督,确保每项环节都能满足方案设计的质量要求,并对每个施工环节的实际情况以及测试情况进行记录,以便于对系统的优化调整,这样才能进一步确保电力配网工程系统设计的施工质量,对配网系统后期的运行效率也非常有利。再次,要做好220kv电力配网工程系统竣工阶段的工作,工程竣工检验合格之后就会投入到试运营阶段,如果检验工作出现问题的话,势必会造成配网系统的运行问题,会涉及到工程的维护费用,甚至会出现返工的现象,不仅延误了配网系统投入运营的时间,还浪费了大量的人力、物力和财力,因此,在配网系统工程竣工检验期间,必须保证检验的质量,避免系统投入运营再引发故障。为了提高配网系统工程的检验质量,可以采取分段检验的方式,将各个系统分段区接入到总配网系统中测试,这样可以确保每个区段的检验都能够按照设计方案中的要求进行检验,一方面能够对配网系统进行全面的检验,另一方面可以通过分段试运营的测试方式更好的对系统进行调整,从而节省大量的人力、物力和财力。
2总结
关键词:自动化仪表;嵌入式系统;自动化;网络化
信息化社会背景下网络技术与微电子技术迅猛发展,自动化仪表也进行相应升级和创新,通信信息技术和计算机技术、新型精密元件零件和智能化系统研发和应用一定程度上影响了自动化仪表结构跳帧,通过运用嵌入式系统网络技术实现了仪表远程监督和控制,实时传输和预报仪表运行故障以及上传相关信息,在自动化仪表强化传感测量计算、补偿网络与显示等功能基础上增加自动化信息处理、信息判断、智能化运行以及自动诊断运行故障等功能,嵌入式系统为自动化仪表创新发展提供技术条件。
1软硬件系统设计是新型仪表设计模式
常规仪表仪器设计流程和内容是先对系统硬件进行设计,然后制定系统软件,再对系统硬件和软件进行反复测试调整。通常在系统流程或运行中发现故障和内部元件错误后进行维修,会使得仪表修改难度加大甚至难以进行,所以需要进行重新设计,使得仪表开发进度受到影响,仪表开发周期延长,无形中增加成本费用。软硬件协同设计是近年来作为新型设计模式,又可以称为软硬件一体化设计。自动化仪表嵌入式系统研发过程中,系统软件和系统硬件开发紧密相关,互相作用。在研发过程中对软件和硬件进行功能划分需要结合系统功能描述内容,在实际设计环节中首先对嵌入式系统进行功能运行测试,确保系统功能与实际需求相符合,进行软硬件协同模式测试,实现软件和硬件综合开发。软硬件系统设计模式具有功能分化清晰明确、软件开发周期短等特征,对新型自动化仪表设计提供了技术指导,同时也符合市场发展和社会经济需求。嵌入式系统研发主要内容是系统内部各功能模块划分,软件硬件设计、协同设计测试模拟主要分为四方面内容:第一,协同设计系统功能划分需要先对系统各个功能进行了解采集,编制功能运行指令,例如使用无关语言的描述方式,初级数学公式或者算法级描述,对系统功能进行准确测试模拟。第二,软件硬件功能划分主要对系统设计内容和限制条件进行掌握,对软件和硬件功能仔细分类,确保系统设计方案科学合理。第三,系统协同测试模拟是对软件和硬件设计综合,运用通信技术实现对整个系统进行监督和掌控,进行测试模拟相关数据分析,及时发展各种安全隐患和问题,并加以修改。第四,软件和硬件设计综合后,实施协同模拟测试,完成系统设计综合集成。软件构件设计中包括编制、翻译、汇总以及综合四方面内容、硬件构件设计中包括逻辑设计、半途设计以及综合设计等内容。软件硬件协调设计方案通过运用并行写作设计概念,有效降低了方案设计时间,提高了设计质量和效率。嵌入式系统软件硬件协调设计在整个系统流程中可以分层为:首先,设计需求和产品定义,设计方案目的;其次,系统概念层级设计初级系统模式结构,系统运行结构流程设计,综合软件硬件协调测试模拟过程;最终,系统设计详细层次,对软件、硬件和系统界面设计,综合评价系统设计。
2嵌入式处理器是新型自动化仪表设计核心内容
随着单片机及微型控制器智能化程度越来越高、系统技术越来越成熟以及使用功能越来越丰富等特点,被广泛应用越自动化仪表运行中。这对嵌入式处理器要求越发严格,在减少耗能和占地面积基础上,引入芯片集成电路技术,有效控制处理器成本价格,确保高性能嵌入式处理器在新型自动化仪表发挥最大性能。自动化仪表设计要考虑数字信号频谱分析和滤波技术、快速傅氏变换算法,运用效率较高编译方法,制定速度快的运行指令。通过运用高性能集成处理器可以实现更多附加功能,例如三十二位内核运算集成完成的通信系统,支持各种通信协议下的同步协议渠道。AcornRISCMachine微型处理器种类较多,从功能上分,主要用于通信功能的有DSP集成协同处理器、用来支持各类计算机平台应用软件和专用网络等,满足了用户多种需求,选择高性能嵌入式处理器可以实现更多功能。
3嵌入式网络技术实现自动化仪表网络信息化
实现自动化仪表网络信息化需要采用高性能处理器和硬件系统,制定仪表连接网络困难解决方案,采用多媒体信息交换机与单片机及微型控制器协议连接网络。增设网关,缓解嵌入式系统上网难题,提高嵌入式系统结构的网络管理工具,全面监督和掌控嵌入式组织结构和设备。通过运用嵌入式网络技术实现仪表网络数据采集、远程控制监督以及保存共享等功能,极大程度上发挥了系统性能,打破同一范围内信息采集分析与保存共享传统模式,为网络平台和技术为依托,进行仪表远程控制,用户可以通过网页浏览器获取需要的数据信息。结合自动化仪表实际运行需求,从系统调度、内存信息等环节进行管理,实时监督系统任务切换或中断。系统硬件引用高性能嵌入式处理器,提高硬件调度管理效率、系统软件可以独立完成计算分析和显示储存等功能,高度实现智能化处理模式,通过补偿网络调整校准自动化仪表准确程度,确保仪表自动化运营精准性。
4结束语
综上所述,新型自动化仪表需要自主学习和处理多种复杂测试模拟程度,引用智能化嵌入式系统和高性能嵌入式处理器,科学开发设计新型自动化仪表。结合软硬件协同设计模式和操作系统技术,实现新型自动化仪表高效平稳运行。
参考文献
[1]厉玉鸣.化工仪表及自动化.第3版[M].北京:化学工业出版社,1999.
关键词:建筑暖通;空调设计;
引言:城市化的不断提高使得建筑业得到了长足的发展,各种功能的高层建筑在城市中越来越多,暖通空调已经成为现代化建筑不可缺少的设施。本文对建筑暖通空调设计进行探讨,对于提高高层建筑的节能目的具有一定的借鉴意义。
1.高层民用建筑暖通空调设计解析与存在的问题
暖通空调系统种类繁多,但是基本原理都是相通的。其常见的n种类型是:全空气系统、空气一水系统和全水系统。另外还有:分散式供冷或供暖、热泵系统、热回收系统和蓄冷。其最大的优点在于能够适应许多建筑物空气调节要求,并且可灵活地应用在空调系统的改造中。
1.1空调暖通工程施工不合理
规范对暖通空调设计做了明确规定.有的是空调安装人员在对空调箱安装吊顶式新风机箱前,没有认真阅读厂家提供的产品样本及安装使用说明书。并忽视机组的进出风方向、进出水方向、过滤器的抽出方向等。在进行落地式组合式空调箱安装时,施工人员往往忽视空调箱操作面及外接管一侧应留有充分空间以方便操作、维修使用,从而造成维修作业的困难。
1.2空调暖通设计不合理
系统总风量调试结果与设计风量的偏差不应大于10%;空调冷热水、冷却水总流量测试结果与设计流量的偏差不应大于10%。防排烟系统联合试运行与调试的结果(风量及正压),必须符合设计与消防的规定。系统联动试运转中,设备及主要部件的联动必须符合设计要求协调、正确,无异常现象。系统经过平衡调整后,各风口或吸风罩的风量与设计风量的允许偏差不应大于15%;各空调机组的水流量应符合设计要求,允许偏差为20%。
2.节能空调系统设计新思路
2.1方案设计。目前较为良好的空调设计方案是:在良好的室内环境和低能耗的前提下,设置可调节风量的置换式送风系统、结合冰蓄冷的低温送风系统、去湿空调系统、冷辐射吊顶系统。为平衡高层建筑中由于各种设备形成的辐射热量,采取辐射形式的制冷方式。其中,在设置冷辐射吊顶系统时要结合置换式送风,这样可以确保室内良好的空气品质。空调去湿系统的采用可以确保室内对空气的湿度的要求。
当然在具体的设计时也要注意参考方案间的经济性能比较。高层建筑暖通空调设计总考虑较多的就是其经济性,所以设计人员要综合各个方面的因素,最终确定方案的科学合理性。现阶段,投资者较为关心的是高层建筑暖通空调装置是否是一次性投资,因此要对其进行全面准确的计算。在暖通空调设计方案中,材料投资、管道投资、设备投资、工程管理费、安装调试、配电控制的投资、机房土建、室外管线费用等是一次性投资所包含的内容。另外空调运行费用、能耗也是暖通空调经济性方面的重要体现,由于高层建筑的复杂性,所以有关能耗方面的影响因素也很复杂,如何精确计算暖通设备使用中的实际能耗和运行费,是一个技术性的难题,对相关设计人员提出了更好的要求。
2.2要考虑后续的维护操作
通常都是根据全年最不利的气象条件确定暖通空调系统的容量,因此要求系统的可调节性能要好。在暖通空调系统投入使用后,要求其维护操作的便利性要高,提高系统的自动化程度,从而降低管理成本,减少系统维护人员的数量与劳动强度。考虑建筑项目的实际情况,综合其技术经济性来确定暖通空调系统是否需要设置自动控制功能。对于高层建筑而言,通常只在季节转换时需要操作的阀门,最好不要设计自动控制;但是有些高层建筑各部分可能会出租给不同的使用单位,其使用时间会存在差异,因此要充分考虑各部分管理控制与运行成本需要分开统计的要求。
2.3合理设计通风系统
在针对高层建筑南通空调体系执行设计工作的过程中,装机容量一般都会和设计之间存在较大的出入,这和空调通风的相关规定不符合。而导致空调装机容量出现偏差问题的一个主要原因,便是以下两个方面的问题所导致:实际设计处理过程中,没有全方位是考虑到各个不同环节的安全系数,直接导致最终安装的冷机容量超出冷负荷结果,这部分不必要冷量完全浪费。
2.4暖通系统设计方案的其它注意事项
在方案设计过程中有如下几点需要注意:第一,并非采用最新设计方案就是最好的。有些设计方案没能很好的结合工程项目的实际情况,并且盲目追求新技术的应用,甚至以此来吸引客户的眼球,但其实方案自身均有特定的适用条件与应用范围,一旦超出其应用范围,无论技术如何先进都不可能合理,是不可行的。同一种方案很可能只适用于某个特定的工程项目,并不一定适用于其它方案,因此方案设计不能只考虑到求新。第二,暖通系统设计方案并非是投资越低越好,有的设计方案虽然初期投资看上去费用很低,但是往往却增加了后期的运行成本,或者设备的使用寿命很短导致设备频繁更换,无形中增加了很多系统的运行成本,由此可见,并非投资成本低的方案就是最佳方案。再次,设计方案也并非越复杂越好,而恰恰相反,暖通系统设计越复杂,其投入的设备就会越多,这样不仅会增加了投资成本,还会由于系统的复杂性而降低其可靠性、可操作性以及可控制性与可维护性等方面,因此设计过程中在能够满足使用要求的条件下,系统反而越简单越好。最后,在选择设计方案时禁忌不加任何分析的采用建设方的建议,由于建设方通常都不是暖通空调专业设计人员,不可能对系统设计方案进行全面的技术经济性分析与比较。因此应对建设方的意见进行正确的分析,通过全面技术经济性分析与比较来最终确定最佳设计方案。
3.结束语:
一般来讲,高层建筑暖通空调设计方法的敲定和选择在一定程度上和暖通空调工程项目的成功或失败、既定经济效益目的的实现或落空直接相联系,因而值得予以足够的重视和关注。高层建筑暖通空调能耗过高已经是不争的事实,如何对高层建筑暖通空调的高能耗实施遏制和管理,除了需要改进空调的运行模式之外,还需要坚持多设计方案的选择性比较,从而确保合理的设计,对暖通空调实施节能控制,才能够有效的降低高层建筑暖通空调的能耗,切实响应国家节能减排的号召,更多的暖通空调能耗控制技术有待于广大技术人员在实际开发中的共同努力,才能够最终实现国家节能减排的伟大目标。 一言以概之,一个成功而受人认可的暖通空调工程设计是综合效益最高的方案设计与系统而完整施工图设计的相辅相成。
参考文献:
[1] 班钊. 暖通空调设计方案技术的比较分析[J].中国新技术新产品,2011(11)
[2] 李竹光.暖通空调规范实施手册[M].北京:中国建筑工业出版社.2006
[3] 谭伟. 浅谈暖通空调的设计以及设计方案中所遇问题[J].科技创新与应用,2012(5)
管路系统设计的方案主要为基于管路动态仿真与测试的管路,在此设计的基础上,实现了空调管理设计系统的开发,该系统的构成主要分为两部分,分别为设计分析子系统与实验测试子系统,同时还构建了管路的三维模型,对管路系统进行了仿真计算,具体体现在固有频率、振动应力及振动响力等。在管路系统设计过程中,主要的系统有分析系统与测试系统,前者的前提条件为I-deas软件,通过对软件的二次开发从而实现的;后者的构成有噪声测试系统、振动测试系统与管路应力应变测试系统等,对于振动与噪声二者的测量采用的方法为B&KPULSE3560C,对于应力的测量主要采用的方法为动态电阻应变仪。在空调样机制作过程中,主要依据为仿真优化结果,在测试时,主要测试的内容为管路与整机的振动、噪声与应力,同时要对管路运行的动态特征给予关注,再通过仿真结果的比较与分析,从而明确了设计的结构,使设计得以优化[1]。具体的设计流程如下:其一,配管的三维设计,以管路设计模块为依据,设计配管的三维,并建立相应的部件模型与装配模型;其二,有限元模型的建立,借助I-deas软件,分析结构的应力与动力响应、计算固有频率及应力仿真等;其三,管路布局的改变,针对不同的布局,计算动态管路的动态特性,从而使设计方案进一步优化;其四,空调样机的制作,通过整机与管路振动与噪声的测试,将仿真结果进行对比,在满足相关要求的基础上,便实现了配管结构的设计。根据上述的设计分析系统与设计流程,展开了实际的设计与开发,此时的对象为KFR-32W空调。
2空调管路设计的优化
通过对空调振动与噪声的研究,提出了控制振动、降低噪声的方法,并且借助数字化仿真,在管路布局进行调整后,改变了管路的振动模式,同时也改善了危险处的应力;此外,通过对管路影响因素与固有频率的计算,提出了相应的技术措施。但在实际工作中,空调管路设计仍存在不足,主要表现在:较长的设计周期、不稳定的运行状态等。在国内,空调管路设计主要依据为经验,主要的设计流程有:二维设计、三维设计、试制、测试、再设计与再试验,通过此流程的反复,最终实现了空调管路的设计与生产,但设计存在诸多问题,如:较长的设计周期、较差的运行结果等,同时管路的质量也难以得到保证。因此,需要进一步优化空调管路设计。
2.1仿真模型
关于有限元仿真模型的建立,需要注意的事项有:(1)修正模型。当压缩机与管路系统装配后,要对模型的局部区域进行修正,从而保证模型尺寸符合实际的需求,使装配的效果更加显著。如果模型中的尺寸存在误差,则会直接影响装配,装配偏差极易出现。(2)选择单元。在压缩机与配管方面,其类型、目的与零件结构特点存在差异,因此可以对其进行单元划分,主要方法为ThinShell,此时单元的厚度为配管的壁厚,而压缩机的厚度可以借助等效处理法,以压缩机模型为依据,计算其表面积与质量,进而获得单元的壁厚。(3)处理条件。在对系统边界条件处理过程中,主要方法有三种,分别为冷凝器接管端部的固定、截止阀接管端部的固定与压缩机弹簧单元端部节点的固定。(4)求取点位置。系统响应求取点可以为压缩机回气管的顶部点。根据相关的测试可知,压缩机回气管的振动十分严重,其中最为明显的位置为靠近储液筒处,通过对求取点的分析,实现了对系统振动状况的全面了解[2]。
2.2结构改变
在对系统的振动进行分析时,主要内容为固有频率,它对于动力响应的分析也有着积极的意义,它是分析的重要保障。在对管路结构进行计算时,运用的方法为I-deasSimulation的ResponseDy-namics,此方法能够对系统的前10阶固有频率进行解算。在管路结构方面,由于其布管的空间、管道走向等均存在各自的特点,因此,改变的内容主要体现在回气管组件与排气管组件两方面,其更改的依据为管路的走向特点与空间大小,对二者更改后,管路结构将出现改变,因此,需要对其再一次进行仿真计算,文章主要介绍了管路布局的两种情况,通过结果的分析与比较,具体内容为:结构1的前10阶固有频率分别为27.31、30.27、34.23、37.24、42.34、57.34、65.43、96.45、103.45与114.23Hz;结构2的前10阶固有频率分别为47.32、50.27、54.23、87.24、132.34、137.34、1445.23、155.45、163.35与174.13Hz相比较而言,其一的效果良好,其二的效果较坏[3]。
2.3仿真结果
根据两种结构的固有频率,通过比较发现,当压缩机的工作频率在48.34Hz时,结构一的共振现象未出现,而结构二在运行时会出现共振,主要是由于固有频率与工作效率较为接近。同时,系统响应点的应力变化情况与时间有着紧密的联系,结构1的最大应力为2.72MPa,结构2的最大应力为4.49MPa,通过二者的比较,当时间点在0.00520时,两种结构的最大应力值分别为2.72与2.57MPa;当时间点在0.01041时两种结构的最大应力值分别为1.17与3.12MPa;当时间点在0.01562时,两种结构的最大应力值分别为2.09与2.43MPa;当时间点在0.02104时,两种结构的最大应力值分别为2.16与4.49MPa,前者的样机设计方案具有一定的优势,因此,在样机设计制作过程中选择了结构一[4]。
2.4实验测试
在实验测试过程中,测试对象为结构一,主要测试的管路为振动较大的部分,即:出口-储液罐-四通阀,此时压缩机的管路材质特性主要体现在以下几方面:弹性模量、屈服强度与泊松比等。对压缩机应力的测量主要是指压缩机保持正常运转,在压缩机转子与流体的作用下,会出现振动从而引起了一定的压力,此压力会导致铜管变弯。
2.5实验结果
根据上述实验测试可知,通过对样机设计的优化,保证了空调的正常运行,减少了振动、降低了噪声。在测量过程中,最大的应力值是3.11MPa,管路振动的位置与仿真结果具有一致性,同时引起振动的应力频率与压缩机的运转频率相同,因此,该结果符合理论假设的要求。管路的材质为铜,其屈服强度为205MPa,在管路正常运用时,铜管受到的压力较少,因此避免了铜管的强度破坏。但在实际运行过程中,管路的断裂现象仍时常出现,造成此问题的原因如下:一种为管路装配的焊接缺陷,如裂纹,在交变应力的影响后,裂纹则会出现扩展,严重情况下则会出现断裂;另一种为管路装配的残余应力,主要为装配应力与拉伸应力等,它直接影响着空调的安全与正常运行。因此,在管路装配过程中,要特别注意焊接与应力问题,从而保证空调的正常运行[5]。
3结束语