1、前言
　　風(fēng)扇和換熱器是螺桿壓縮機機組的重要組成部件,它們匹配是否合理直接影響到壓縮機系統的性能好壞[1]。換熱器和風(fēng)扇選用不當,不僅會(huì )造成壓縮機產(chǎn)生很大的噪聲,而且會(huì )使壓縮機的排氣溫度升高,且超過(guò)規定的排氣溫度時(shí),會(huì )使壓縮機高溫跳機,不能正常工作;同時(shí)壓縮機的排氣溫度太高還會(huì )使循環(huán)冷卻油長(cháng)期處于較高的溫度,加速壓縮機油的老化,甚至會(huì )造成壓縮機油的結碳[2]。本文在37ｋＷ的噴油螺桿空壓機上,通過(guò)Ｌ8(27)正交試驗,分析選取與風(fēng)扇和換熱器匹配所相關(guān)的6個(gè)因素(潤滑油的種類(lèi)、冷卻器的散熱面積和厚度、風(fēng)扇直徑、扇葉角度、風(fēng)扇電機頻率以及環(huán)境溫度)進(jìn)行了正交試驗研究,通過(guò)對正交試驗結果進(jìn)行分析,得出影響風(fēng)扇和換熱器匹配的主要因素以及這些因素對壓縮機系統性能指標的影響。

　　2、正交試驗
　　進(jìn)行正交試驗前,必須先設計正交試驗表格,合理地選擇試驗條件進(jìn)行試驗,通過(guò)較少量的試驗獲得較多的信息,以達到優(yōu)化設計的目的[3],如表1,2所示。
 
 

 　　 3、試驗結果及分析
　　各因素對壓縮機性能的影響如圖1～4所示(圖中,1為油的種類(lèi)對結果的影響;2為換熱器的厚度對結果的影響;3為扇葉角度對結果的影響;4為風(fēng)扇直徑對結果的影響;5為風(fēng)扇電機的頻率對結果的影響;6為環(huán)境溫度對結果的影響)。
　　3.1　各因素對壓縮機排氣溫度的影響
 　　各因素對壓縮機排氣溫度的影響見(jiàn)圖1。
 
　　從圖1可以看出,影響壓縮機排氣溫度的因素主要為環(huán)境溫度,其次為換熱器的厚度及風(fēng)扇電機頻率。在排氣壓力為0.7ＭＰａ時(shí),各因素對排氣溫度的影響如下:
　　(1)環(huán)境溫度高則吸氣溫度高,壓縮機的排氣溫度也高,環(huán)境溫度為46℃時(shí)的排氣溫度比16℃時(shí)的排氣溫度高28℃。
　　(2)換熱器越厚,壓縮機的換熱效果越好,排氣溫度越低。換熱器厚度為90ｍｍ時(shí)的排氣溫度比65ｍｍ時(shí)的排氣溫度低4.1℃;換熱器的厚度對壓縮機的排氣溫度影響并不是很大,所以,為了改善換熱效果,盲目地通過(guò)增大換熱器的厚度并不能起到良好的效果。因為雖然換熱器厚度增大后會(huì )使換熱面積增大,但同時(shí)也會(huì )使換熱器阻力增大,通過(guò)換熱器的冷風(fēng)流速降低,致使換熱效果變差。
　　(3)風(fēng)扇電機的頻率高則風(fēng)扇的轉速快,單位時(shí)間內的排風(fēng)量就大,冷卻效果好,排氣溫度低,風(fēng)扇電機頻率為60Ｈｚ時(shí)比50Ｈｚ時(shí)的排氣溫度低1.4℃。在實(shí)際應用中,往往環(huán)境溫度、風(fēng)扇電機頻率是一定的,而增加冷卻器厚度不僅使成本提高,而且效果也不是很好。而改變風(fēng)扇的扇葉角度比加大風(fēng)扇直徑能取得更好的效果。

　　3.2　各因素對油管路壓力損失的影響
　　各因素對油管路壓力損失的影響見(jiàn)圖2。由圖可看出,影響油管路壓力損失的主要因素為環(huán)境溫度,其次為油的種類(lèi)。在排氣壓力為0.7ＭＰａ時(shí),各因素對油管路壓力損失的影響如下:
　　(1)環(huán)境溫度高則壓縮機內油的溫度也相對較高,這就使潤滑油的粘度降低,從而使流動(dòng)阻力減小,環(huán)境溫度為46℃時(shí)的油管路阻力損失比16℃時(shí)的油管路阻力損失低0.07ＭＰａ;
　　(2)在相同的條件下,合成油的阻力損失比礦物油要略大些,這是由油本身的物理性質(zhì)決定的,本試驗中采用合成油時(shí)的油管路壓力損失比采用礦物油時(shí)的壓力損失高16ｋＰａ。
 
　　3.3　各因素對氣體管路壓力損失的影響
　　各因素對氣體管路壓力損失的影響見(jiàn)圖3。從圖中可以看出:影響氣體管路損失的主要因素為換熱器的厚度和環(huán)境溫度。在排氣壓力為0.7ＭＰａ時(shí),各因素對氣體管路壓力損失的影響如下:
　　(1)換熱器越厚,壓縮機通過(guò)換熱器時(shí)的通流面積就越大,損失就越小。換熱器厚度為90ｍｍ時(shí)的氣體管路壓力損失比65ｍｍ時(shí)的氣體管路壓力損失低6.7ｋＰａ。
　　(2)氣體的粘性也受到環(huán)境溫度的影響,環(huán)境溫度越高,壓縮氣的粘度就越小,流過(guò)管路時(shí)的壓力損失也就越小,環(huán)境溫度為46℃時(shí)的氣體管路阻力損失比16℃時(shí)的低4.3ｋＰａ。

　　3.4　各因素對噪聲的影響各因素對噪聲的影響
　　如圖4所示。從圖4可以看出:影響壓縮機噪聲的主要因素為風(fēng)扇電機頻率,其次為風(fēng)扇扇葉角度和油的種類(lèi)。在排氣壓力為0.7ＭＰａ時(shí),各因素對壓縮機噪聲的影響如下:
 
 
　　(1)風(fēng)扇電機頻率大則風(fēng)扇的轉速快,所以噪聲較大,風(fēng)扇電機頻率為60Ｈｚ時(shí)的噪聲比50Ｈｚ的高2.4ｄＢ;
　　(2)風(fēng)扇的扇葉角度越大,空氣受到的擾動(dòng)越強烈,壓縮機的噪聲也就越大,扇葉角度為35°時(shí)的噪聲比30°時(shí)的高1ｄＢ;(3)關(guān)于油的種類(lèi)對噪聲的影響從理論上來(lái)講幾乎沒(méi)有,但是試驗結果表明其影響還較大,具體的產(chǎn)生原因還有待于進(jìn)一步分析驗證。

　　4、結論
　　(1)各因素對各個(gè)指標的影響并非全是正面的,如增大扇葉角度可以減小壓縮機的排氣溫度,但同時(shí)卻會(huì )增大壓縮機的噪聲,所以在確定優(yōu)化結果時(shí)應視對壓縮機指標的要求而定;(2)據試驗結果,最有效經(jīng)濟的匹配方案為:采用合成油;換熱器厚度為65ｍｍ;扇葉角度選為35°;風(fēng)扇直徑為660ｍｍ;風(fēng)扇電機頻率為50Ｈｚ。