Способ и устройство для определения частот компонентов гасителя, прикрепляемого к компрессору, при тестировании длины акустической волны компрессора

Изобретение относится к способам и устройствам для определения частот компонентов гасителя, прикрепляемого к компрессору, при тестировании длины акустической волны компрессора. Способ определения частот компонентов гасителя, который должен быть прикреплен к компрессору (20), содержит этапы, на которых определяют звуковой спектр полости компрессора без прикрепления гасителя к компрессору (20), вычисляют длину акустической волны полости, получают длину ближнего сопла гасителя и вычисляют, на основе длины акустической волны полости и длины ближнего сопла гасителя, имеющие множество порядков частоты, связанные с ближним соплом гасителя и полостью компрессора. Ближнее сопло гасителя является ближайшим к полости компрессора, когда гаситель прикреплен к компрессору (20). Изобретение направлено на уменьшение вибрации и/или шума. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к системам, программному обеспечению и способам, а более конкретно к механизмам и технологиям тестирования длины акустической волны компрессора.

Предшествующий уровень техники

Различные отрасли промышленности используют компрессоры для перекачки, например, очистительные или химические заводы к потребителям или от производителей. Существует множество промышленных применений, которые требуют использования безмасляных винтовых (БМВ, OFS) компрессоров. БМВ-компрессор, как объясняет название, не имеет масла в соприкосновении с винтами. Однако для всех этих отраслей промышленности характерна общая проблема при использовании объемных БМВ-компрессоров, а именно наличие шума и вибрации в компрессорах и/или системах труб, ассоциированных с компрессорами. Объемный компрессор является компрессором, который может обеспечивать постоянный выпускной объем. Как будет обсуждено далее, вибрация из-за акустических резонансов может повреждать или разрушать компрессионное оборудование и поддерживающую его систему трубопроводов, и, таким образом, вибрация должна быть ослаблена и/или устранена, если возможно.

В системе трубопроводов с большим диаметром, например, высокочастотная энергия может создавать чрезмерный шум и вибрацию и вызывать отказы термопар, измерительной аппаратуры и прикрепленной системы трубопроводов малого диаметра. В худшем случае труба сама может лопнуть. То же справедливо для компрессоров, прикрепленных к системе трубопроводов. Эти проблемы наиболее часто проявляют себя в винтовых компрессорах и глушителях. В последующем винтовые компрессоры обсуждаются для простоты. Винтовой компрессор типично имеет два ротора, ведущий и ведомый ротор. Комбинация лопастей роторов может изменяться, когда изменяется замысел конструкции (3 5, 4 6, 6 8).

Два механизма формирования высокочастотной энергии преобладают в большинстве промышленных процессов: возбуждаемый потоком (вихревой поток) и пульсация на различных уровнях рабочей скорости (межлопаточный проход в центробежных компрессорах и частота прохождения полости или прохождения лопасти в винтовых компрессорах). Для винтовых компрессоров зацепление винтовых лопастей создает пульсацию с частотой прохождения полости, которая равна числу лопастей в ведущем роторе, умноженной на рабочую скорость компрессора. Обычно максимальная амплитуда пульсации возникает на основной частоте прохождения полости. Амплитуды более высоких гармоник типично, но не всегда, ниже, чем амплитуда основной частоты полости. После того как эта энергия сформирована, может произойти усиление от акустических и/или структурных резонансов, приводя в результате к вибрации и шуму высокой амплитуды.

К впускному и/или выпускному отверстию компрессоров могут прикрепляться глушители, чтобы уменьшать динамические давления и шумы, описанные выше. Пример глушителя на впускном отверстии (гасителя) и глушителя на выпускном отверстии, прикрепленных к компрессору, показаны на фиг.1. Глушители, показанные на фиг.1, являются глушителями типа емкость-заслонка-емкость. Фиг.1 показывает компрессорную систему 10, которая включает в себя компрессор 20, гаситель 30 пульсаций на впускном отверстии и гаситель 50 пульсаций на выпускном отверстии. Газ втекает в гаситель 30, как указано стрелкой A, а сжатый газ вытекает из гасителя 50, как указано стрелкой B. Компрессор 20 включает в себя, среди прочего, полость 22 впускного отверстия и полость 24 выпускного отверстия. Полость 22 впускного отверстия имеет фланец 26, который соединен с гасителем 30 впускного отверстия, тогда как полость выпускного отверстия имеет фланец 28, который соединен с гасителем 50 выпускного отверстия.

Гаситель 30 впускного отверстия имеет сопло 32, характеризуемое длиной NL сопла. С соплом 32 соединена полость 34, которая включает в себя диффузор 36. Полость 34 имеет верхнюю часть 37, характеризуемую λ или длиной 38 поперечника и длиной 40 осевой камеры. Диффузор 36 имеет длину 42. Гаситель 30 впускного отверстия имеет фланец 44, который соединен с фланцем 26 компрессора.

Гаситель 50 выпускного отверстия включает в себя сопло 52, соединенное с полостью 54, которая включает в себя диффузор 56. Осевая камера 58 полости 54, которая непосредственно соединена с соплом 52, имеет длину 60 и λ или длину 62 поперечника. Сопло 52 имеет длину NL сопла, а диффузор 56 имеет длину 64. Фланец 66 прикреплен к соплу 52 для соединения сопла 52 с фланцем 28 компрессора 20. Такой гаситель, который имеет емкость 58, заслонку 56 и другую емкость (не помечена), называется гасителем типа емкость-заслонка-емкость.

Однако гасители и их компоненты (сопло, осевая камера, диффузоры и т.д.) должны иметь соответствующий размер, чтобы гарантировать то, что акустические резонансы не формируются в глушителе. Это, в конечном счете, даст в результате уменьшение вибрации и/или шума. Соответственно, желательно предоставлять устройства и способы, которые избегают вышеописанных проблем и недостатков.

Один из примеров вышеуказанных технических решений предшествующего уровня техники описан в US 2005/0106036, где раскрыт компрессор, включающий в себя корпус, образующий внутреннее пространство; хладагент, поступающий во внутреннее пространство и имеющий резонансную длину волны; мотор, размещенный внутри корпуса; механизм сжатия, размещенный внутри корпуса и подсоединенный к мотору; и согласующее устройство. Согласующее устройство имеет открытый конец и закрытый конец и образует резонаторную полость, которая имеет прямое сообщение с внутренним пространством через открытый конец. Резонаторная полость образует длину от открытого конца до закрытого конца, которая соответствует четверти резонансной длины волны компрессорного устройства или шумовой частоты, для которой желательно затухание. Согласующее устройство может быть изогнутым или прямолинейным и может протягиваться в горизонтальном или вертикальном направлении. Всасывающая подводящая трубка протянута через корпус и подводит хладагент во внутреннее пространство. Открытый конец согласующего устройства опосредованно сообщается с всасывающей подводящей трубкой через внутреннее пространство.

Сущность изобретения

Согласно одному аспекту изобретения, предложен способ определения частот компонентов гасителя, который должен быть прикреплен к компрессору, содержащий этапы, на которых: определяют звуковой спектр полости компрессора без прикрепления гасителя к компрессору; вычисляют длину акустической волны полости; получают длину ближнего сопла гасителя; и вычисляют, на основе длины акустической волны полости и длины ближнего сопла гасителя, имеющие множество порядков частоты, связанные с ближним соплом гасителя и полостью компрессора, при этом ближнее сопло гасителя является ближайшим к полости компрессора, когда гаситель прикреплен к компрессору. При этом полость может быть впускной полостью или выпускной полостью компрессора.

Вычисление длины акустической волны предпочтительно содержит этап, на котором вычисляют скорость акустической волны газа внутри полости компрессора, пока компрессор находится в состоянии покоя.

Предпочтительно, вычисление длины акустической волны дополнительно содержит этапы, на которых: идентифицируют пиковые частоты в звуковом спектре; вычисляют разности частот между соседними пиковыми частотами; вычисляют среднюю разность частот от разностей частот; и вычисляют длину акустической волны как отношение скорости акустической волны и средней разности частот.

Этап определения в предложенном способе предпочтительно содержит этапы, на которых: прикрепляют динамик и микрофон к фланцу трубы, которая прикрепляется к полости компрессора; и записывают звук, отраженный полостью из первоначального звука, излученного динамиком в трубу.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит этапы, на которых: получают, по меньшей мере, одну из длины поперечника осевой камеры, длины осевой камеры и длины диффузора, при этом осевая камера гасителя перемещается дальше от конца гасителя, который присоединен к компрессору, между диффузором и дальним соплом гасителя, и диффузор перемещается внутри гасителя между ближним соплом и дальним соплом гасителя. При этом, также предпочтительно, способ дополнительно содержит этап, на котором вычисляют соответствующие имеющие множество порядков частоты для длины поперечника, длины осевой камеры и длины диффузора. При этом, также предпочтительно, способ дополнительно содержит этапы, на которых: вычисляют множественные частоты прохождения лопасти, связанные с ведущим ротором и ведомым ротором компрессора; и определяют, разнесены ли вычисленные имеющие множество порядков частоты сопла, осевой камеры и диффузора с частотами прохождения лопасти, по меньшей мере, на предварительно определенное значение. При этом, также предпочтительно, способ дополнительно содержит этапы, на которых: модифицируют, по меньшей мере, одну из длины сопла, длины поперечника осевой камеры, длины осевой камеры и длины диффузора и повторяют предыдущие этапы. При этом, также предпочтительно, способ дополнительно содержит этапы, на которых: наносят на график соответствующие имеющие множество порядков частоты для длины поперечника, длины осевой камеры и длины диффузора и множественные частоты прохождения лопасти, связанные с ведущим ротором и ведомым ротором компрессора, в качестве акустической диаграммы Кэмпбелла.

Согласно другому аспекту изобретения, предложена компьютерная система для определения частот компонентов гасителя, который должен быть прикреплен к компрессору, содержащая процессор, выполненный с возможностью: определять звуковой спектр полости компрессора без прикрепления гасителя к компрессору, вычислять длину акустической волны полости, получать длину ближнего сопла гасителя и вычислять, на основе длины акустической волны полости и длины ближнего сопла гасителя, имеющие множество порядков частоты, связанные с ближним соплом гасителя и полостью компрессора, при этом ближнее сопло гасителя является ближайшим к полости компрессора, когда гаситель прикреплен к компрессору.

Согласно примерному варианту осуществления, предложен считываемый компьютером носитель, содержащий исполняемые компьютером инструкции, которыми при их исполнении реализуется способ определения частот различных компонентов гасителя, который должен быть прикреплен к компрессору. Способ включает в себя предоставление системы, содержащей отдельные программные модули, причем эти отдельные программные модули содержат модуль вычисления частоты, модуль специальных вычислений и модуль акустики Кэмпбелла; определение звукового спектра полости компрессора без прикрепления гасителя к компрессору; вычисление посредством модуля вычисления частоты длины акустической волны полости; получение длины ближнего сопла гасителя; и вычисление посредством модуля специальных вычислений, на основе длины акустической волны полости и длины ближнего сопла гасителя, имеющих множество порядков частот, связанных с ближним соплом гасителя и полостью компрессора, при этом ближнее сопло гасителя является ближайшим к полости компрессора, когда гаситель прикреплен к компрессору.

Перечень фигур чертежей

Сопровождающие чертежи, которые включены в и составляют часть описания, иллюстрируют один или более вариантов осуществления и вместе с описанием объясняют эти варианты осуществления. На чертежах:

фиг.1 - схематический чертеж компрессорной системы, которая включает в себя гаситель колебаний на впускном отверстии, компрессор и гаситель на выпускном отверстии;

фиг.2 - схематический чертеж тестирующей системы, прикрепленной к компрессору, согласно примерному варианту осуществления;

фиг.3 - график звукового спектра, записанного тестирующей системой по фиг.2, согласно примерному варианту осуществления;

фиг.4 - схематический чертеж компьютерной системы, которая является частью тестирующей системы, согласно примерному варианту осуществления;

фиг.5 - входные данные для модуля диаграммы Кэмпбелла, согласно примерному варианту осуществления;

фиг.6 - график, показывающий частоты различных компонентов компрессорной системы, согласно примерному варианту осуществления;

фиг.7 и 8 - логические блок-схемы, иллюстрирующие этапы способа вычисления частот, показанных на фиг.6, согласно примерному варианту осуществления;

фиг.9 - логическая блок-схема, иллюстрирующая этапы способа вычисления частот различных компонентов компрессорной системы, согласно примерному варианту осуществления; и

фиг.10 - схематический чертеж компьютерной системы, используемой тестирующей системой.

Подробное описание

Последующее описание примерных вариантов осуществления ссылается на сопровождающие чертежи. Одинаковые номера ссылок на разных чертежах идентифицируют одинаковые или похожие элементы. Последующее подробное описание не ограничивает изобретение. Вместо этого объем изобретения определен прилагаемой формулой изобретения. Последующие варианты осуществления обсуждаются, для простоты, относительно терминологии и структуры БМВ-компрессора вытеснения. Среди различных типов компрессоров, используемых на промышленных обрабатывающих заводах, винтовые компрессоры имеют два винта или ротора с винтовыми лопастями, которые зацепляются друг с другом с тем, чтобы создавать полость, которая поступательно перемещается от зоны впуска к зоне выпуска компрессора, таким образом сжимая текучую среду. Также, для простоты, обсуждается гаситель колебаний типа емкость-заслонка-емкость. Однако варианты осуществления, которые должны обсуждаться далее, не ограничены этими компрессорами и гасителями, а могут быть применены к другим существующим компрессорам.

Ссылка по всему описанию на ″один вариант осуществления″ или ″вариант осуществления″ означает, что отдельный признак, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена, по меньшей мере, в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появление фразы «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах в этом описании не обязательно всегда обращается к одному и тому же варианту осуществления. Более того, отдельные признаки, структуры или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в один или более вариантов осуществления.

В то время, как гасители колебаний, предусмотренные для впускной и выпускной полостей компрессора, известны в технике, способы и системы определения размеров этих гасителей, чтобы уменьшить вибрацию и/или шум, которые могут возникать в компрессоре и ассоциированном оборудовании, недостаточно эффективны. Таким образом, следующие примерные варианты осуществления раскрывают новые способы и системы для определения соответствующих форм и размеров компонентов гасителей колебаний для достижения уменьшения вибрации и/или шума.

Согласно примерному варианту осуществления система для измерения длины акустической волны компрессора показана на фиг.2. Фиг.2 показывает систему 100 измерения длины акустической волны, установленную на компрессоре 20. Труба 70 прикреплена между фланцем 26 компрессора и измерительным фланцем 72. Отметим, что гаситель 30 на впускном отверстии и гаситель 50 на выпускном отверстии сняты с компрессора 20. Микрофон 74, динамик 76 и термопара 78 все прикреплены к измерительному фланцу 72. Труба 70 может иметь, согласно примерному варианту осуществления, длину, превышающую в пять раз свой диаметр.

Диаметр трубы 70, в одном применении, по существу, равен диаметру фланца 26 компрессора 20. Динамик 76 может быть соединен с усилителем 80, как показано на фиг.2. Усилитель 80 может быть известным усилителем, который способен генерировать звуковой сигнал, имеющий частоту от 0 до 10 кГц. Усилитель 80 может быть присоединен к устройству 82 генератора функций. Устройство 82 генератора функций выполнено с возможностью формировать требуемую функцию, например синусоидальное колебание.

Звук, сформированный динамиком 76, распространяется в трубу 70 и впускную емкость 22 компрессора 20. Отраженный звук захватывается микрофоном 74 и подается на управляющее устройство 90. Блок 84 питания может подавать требуемую энергию микрофону 74. Захваченный звуковой сигнал может проходить через канал микрофона приборно-измерительной штанги 86 перед доставкой управляющему устройству 90. Термопара 78 расположена внутри трубы 70 для того, чтобы измерять температуру воздуха внутри трубы. Сигнал температуры подается на управляющее устройство 90 через приборно-измерительную штангу 86 и будет использоваться, чтобы вычислять скорость звука акустической волны.

При определении длины акустической волны компрессора 20 компрессор 20 не активирован, т.е. роторы находятся в положении покоя, и жидкость или газ не циркулируют через компрессор 20, т.е. только воздух присутствует внутри компрессора. Согласно другому примерному варианту осуществления компрессор может быть активирован, и газ или жидкость могут циркулировать внутри компрессора 20 при измерении длины акустической волны.

Хотя фиг.2 показывает измерительную систему 100, измеряющую длину акустической волны впускной полости 22 компрессора 20, та же измерительная система 100 может использоваться, чтобы измерять выпускную полость 24 компрессора 20. Для простоты, показано и обсуждается в последующих вариантах осуществления только измерение длины акустической волны впускной полости 22.

Управляющее устройство 90 может включать в себя анализатор 92 сигнала, который выполнен с возможностью анализировать и определять звуковой сигнал, записанный микрофоном 74, компьютерную систему 94 для извлечения и вычисления (как будет обсуждено далее) различных величин из записанного звукового сигнала, и датчик 96 температуры для предоставления сигнала температуры компьютерной системе 94.

Имея (i) звуковой спектр, записанный микрофоном в ответ на звуковое колебание, сгенерированное динамиком, и (ii) температуру воздуха, записанную термопарой внутри трубы 70, следующие процессы могут происходить в компьютерной системе 94. Пример записанного звукового спектра показан на фиг.3, в котором звуковая энергия (интенсивность) записана относительно частоты f при температуре, равной 63,6 градуса по Фаренгейту. Множество пиков p1-p5 идентифицированы в спектре. В этом примерном варианте осуществления звук, имеющий диапазон частот от 0 до 1000 Гц, был излучен. Спектр анализируется анализатором 92 сигнала, и пики p1-p5 подаются в компьютерную систему 94.

Как показано на фиг.4, компьютерная система 94 может включать в себя модуль 102 вычисления частоты, который выполнен с возможностью вычислять скорость акустической волны и разности между каждыми двумя последовательными пиками p1-p5. Скорость звука акустической волны вычисляется на основе константы ns воздуха, молекулярного веса воздуха, температуры воздуха в трубе 70 и сжимаемости Z воздуха. Согласно примерному варианту осуществления скорость звука акустической волны вычисляется как sqrt[(K1 ns) (K2/молекулярный вес) (T+K3)Z], где sqrt является операцией квадратного корня, а K1-K3 являются константами. Вычисляя разности между каждыми двумя последовательными пиками p1-p5, получаются множественные разности Δf частот. Модуль 102 вычислений также выполнен с возможностью вычислять среднее разностей Δf частот для получения средней разности Δfave частот. 1/2 длины волны вычисляется делением скорости акустической волны дважды на Δfave. Вычисляя разность между 1/2 волны и длиной трубы 70, получается эффективная длина акустической волны впускной полости 22 компрессора 20. Эффективная длина акустической волны выпускной полости 24 компрессора 20 может быть вычислена похожим образом.

Упомянутые выше данные подаются модулем 102 вычисления частоты на модуль 104 специализированных вычислений, который выполнен с возможностью вычислять, по меньшей мере, одну из частот сопла, частот поперечника 3D-камеры, частот осевой камеры и частот диффузора. В одном применении частоты сопла (порядка 1, 3, 5, 7 и 9) вычисляются, как описано далее. Эффективная длина акустической волны полости компрессора (которая была вычислена модулем 102) добавляется к длине трубной секции патрубка между гасителем и компрессором (если он существует в системе, иначе используется длина сопла гасителя) и к физической длине сопла 32 гасителя, и сумма умножается на константу для получения общей эффективной длины сопла. Посредством деления скорости акустической волны на общую эффективную длину сопла получается точно соответствующая частота возбуждения порядка n=1 для сопла. Оставшиеся порядки получаются умножением точно соответствующей частоты возбуждения на число, соответствующее порядку. Множественные частоты прохождения лопасти могут быть вычислены делением соответственной точно соответствующей скорости возбуждения (которые получаются делением точно соответствующих частот возбуждения на число лопастей винта и умножением на 60) на номинальную частоту вращения винта. Похожее вычисление может быть предусмотрено для сопла с псевдорасширением только лишь с одной разницей в том, что длина псевдорасширения должна быть добавлена к общей эффективной длине сопла. Псевдорасширение может использоваться как расширение к физической геометрии, чтобы обеспечивать более точный акустический прогноз.

Согласно другому примерному варианту осуществления точно соответствующая частота возбуждения для поперечника 30 камеры вычисляется умножением значения λ (62 на фиг.1) поперечника на скорость акустической волны и делением произведения на диаметр корпуса камеры (38 или 62 на фиг.1). Множественные частоты прохождения лопасти могут быть вычислены делением соответственных точно соответствующих скоростей возбуждения (которые получаются делением точно соответствующих частот возбуждения на число лопастей винта и умножением на 60) на номинальную частоту вращения винта.

Согласно другому примерному варианту осуществления точно соответствующая частота возбуждения для осевой камеры может быть вычислена делением скорости акустической волны дважды на осевую длину 60 (показано на фиг.1). Множественные частоты прохождения лопасти могут быть вычислены делением соответственных точно соответствующих скоростей возбуждения (которые получаются делением точно соответственных частот возбуждения на число лопастей винта и умножением на 60) на номинальную частоту вращения винта.

Согласно другому примерному варианту осуществления первичная точно соответствующая частота возбуждения для диффузора может быть вычислена делением скорости акустической волны дважды на общую эффективную длину 64 диффузора (показано на фиг.1). Множественные частоты прохождения лопасти могут быть вычислены делением соответственных точно соответствующих скоростей возбуждения (которые получаются делением точно соответствующих частот возбуждения на число лопастей винта и умножением на 60) на номинальную частоту вращения винта.

Данные, вычисленные модулем 104 на основе этапов, описанных выше, отправляются модулю 106 акустики Кэмпбелла для дополнительной обработки и отображения. Пример таких данных показан на фиг.5. Опять же в примерных целях, часть данных, показанных на фиг.5, наносится на график модулем 106 акустики Кэмпбелла, как показано на фиг.6, который является акустической диаграммой Кэмпбелла. Отметим, что данные, показанные на фиг.5 и 6, не ограничивают примерные варианты осуществления, так как эти данные специфичны для компрессора. Другими словами, каждый компрессор имеет собственные характеристики, и не существует набора данных, который может описывать различные компрессоры. Более того, гасители, прикрепленные к компрессорам, являются разными, и данные, показанные на фиг.5 и 6, принимают во внимание не только характеристики компрессора, но также и гасителей, которые должны быть прикреплены к компрессору. Кроме того, фиг.5 указывает характерные скорости ведущего и ведомого винтов, которые могут отличаться от компрессора к компрессору и также для одного и того же компрессора в зависимости от газа или жидкости, которые должны быть сжаты.

Выяснив, что числа, показанные на фиг.5 и 6, являются примерными, фиг.6 показывает первые три порядка частот сопел и первые три порядка частот поперечника (горизонтальные линии), скорость ведущего ротора и скорость ведомого ротора (вертикальные линии) и первые два порядка частот прохождения ведущей и ведомой лопастей. Как обсуждалось ранее, частоты прохождения ведущей и ведомой лопастей вычисляются умножением скорости соответствующего ротора на соответствующее число лопастей и также на порядок частоты, т.е. n=1, 3, 5, 7 и т.д.

На основе данных, показанных на акустической диаграмме Кэмпбелла по фиг.6, модуль 108 выбора или оператор компьютерной системы 94 может принимать решение о различных модификациях, которые должны быть осуществлены в компонентах впускного и выпускного гасителей, чтобы их частоты были разнесены с акустическими частотами полостей и/или резонансными частотами гасителя. Обычные резонансные частоты являются спрогнозированными значениями, которые появляются в системе глушителя компрессора. Некоторые или все акустические резонансы могут быть нанесены на график как горизонтальные линии в диаграмме Кэмпбелла по фиг.6. Эти резонансные частоты могут включать в себя частоты сопла, диффузора, поперечника и осевые частоты. Согласно примерному варианту осуществления акустические частоты гасителей, показанные на фиг.5, желательно разнести с резонансной частотой прохождения лопасти или прохождения полости, по меньшей мере, на 20%. Это означает, согласно этому примерному варианту осуществления, что если кривая I (ведомый ротор 2х частота прохождения лопасти) на фиг.6 ближе, чем предварительно определенное значение, к кривой II (частоты поперечника) при скорости, определенной кривой III (Δ на фиг.6), размер 38 или 62 поперечника на фиг.1 гасителей должен быть модифицирован, чтобы избежать появления вибрации и/или шума в компрессоре, когда компрессор функционирует. Согласно примерному варианту осуществления, процентная разница между частотой возбуждения и акустической обычной частотой вычисляется следующим образом: (акустическая обычная частота - частота возбуждения)/100 частот возбуждения. Это число желательно должно быть больше чем 20%.

Как будет понятно специалистам в данной области техники, на основе примера по фиг.6, существуют различные размеры и структуры гасителей, которые могут быть модифицированы, чтобы распределять частоты сопла, поперечника, длины камеры и диффузора от частот прохождения лопасти, и эти размеры и структуры являются специфичными для конкретного компрессора. Этот тип глушителя является типом емкость-заглушка-емкость.

Таким образом, этапы способа определения распределения частот различных компонентов компрессорной системы 10 по фиг.1 обсуждаются далее относительно фиг.7 и 8. На этапе 700 вычисляется скорость звука акустической волны для трубы 70 (фиг.2) и впускной полости 22 или выпускной полости 24 (фиг.1). Этот этап подразумевает измерение температуры воздуха и либо получение от оператора, либо поиск в таблице молекулярного веса, сжимаемости и ns-индекса используемого газа, в этом случае воздуха. На этапе 702 звуковой спектр (обсуждаемый относительно фиг.2) измеряется и анализируется. На этапе 704 пиковые частоты извлекаются из звукового спектра, и разности Δf вычисляются между соседними пиками. На этапе 706 средняя Δfave вычисляется на основе этого значения и скорости акустической волны, вычисленной на этапе 700, 1/2 λ вычисляется на этапе 710.

На основе размеров компонентов гасителей, которые вводятся или находятся в существующем файле на этапе 712, частоты, ассоциированные с гасителями, вычисляются на этапе 714. Эти частоты могут быть частотами сопла, частотами поперечника, частотами длины камеры, частотами диффузора и т.д. На этапе 716 система может вычислять частоты прохождения лопасти, которые зависят от скорости соответствующего ротора. Частоты, вычисленные на этапах 714 и 716, могут отображаться как акустическая диаграмма Кэмпбелла на этапе 718. На этапе 720 либо пользователь, либо компьютерное программное обеспечение, установленное в компьютерной системе, определяет, достаточно ли далеки частоты, вычисленные на этапе 714, от частот, вычисленных на этапе 716 и/или обычной резонансной частоты компрессора. Если частоты, вычисленные на этапе 714, недостаточно далеки, на гасители и компрессор будут влиять частоты прохождения лопасти. Таким образом, оператор или компьютерная система может выбирать другие размеры для компонентов гасителей на этапе 712, после чего этапы 714-720 могут повторяться, пока требуемое распределение частот не будет достигнуто. Когда выбранные размеры на этапе 712 производят хорошие результаты на этапе 720, процесс останавливается.

Таким образом, согласно этим конкретным этапам, которые могут быть осуществлены в управляющей системе 94, показанной на фиг.4, могут быть выбраны компоненты впускного и выпускного гасителей колебаний, чтобы гарантировать минимальное влияние частот прохождения лопасти и/или другой резонансной частоты компрессора. Следовательно, конкретные этапы, показанные на фиг.7 и 8, конфигурируют компьютерное устройство по фиг.4 конкретным образом для достижения этого результата.

Согласно другому примерному варианту осуществления предоставляется способ определения частот различных компонентов гасителя колебаний, который должен быть прикреплен к компрессору. Этапы такого способа показаны на фиг.9. Способ включает в себя этап 900 определения звукового спектра полости компрессора без прикрепления гасителя к компрессору, этап 902 вычисления длины акустической волны полости, этап 904 получения длины ближнего сопла гасителя и этап 906 вычисления, на основе длины акустической волны полости и длины ближнего сопла гасителя, многопорядковых частот, связанных с ближним соплом гасителя и полостью компрессора, причем ближнее сопло гасителя является ближайшим к полости компрессора, когда гаситель прикреплен к компрессору.

В целях иллюстрации, а не ограничения, пример типичной компьютерной системы, способной выполнять операции в соответствии с примерными вариантами осуществления, иллюстрирован на фиг.10. Должно быть понятно, однако, что принципы настоящих примерных вариантов осуществления одинаково применимы к другим компьютерным системам.

Примерная компьютерная система 1000 может включать в себя процессорное/управляющее устройство 1002, такое как микропроцессор, компьютер с сокращенным набором инструкций (RISC) или другой центральный модуль обработки данных. Процессор 1002 не обязательно должен быть одним устройством и может включать в себя один или более процессоров. Например, процессор 1002 может включать в себя ведущий процессор и связанные подчиненные процессоры, соединенные так, чтобы обмениваться данными с ведущим процессором.

Процессор 1002 может управлять базовыми функциями системы, которые диктуются программами, доступными в запоминающем устройстве/памяти 1004. Таким образом, процессор 1002 может выполнять функции, описанные на фиг.7 и 8. Более конкретно, запоминающее устройство/память 1004 может включать в себя операционную систему и программные модули для выполнения функций и приложений в компьютерной системе. Например, программное запоминающее устройство может включать в себя одно или более из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), флеш-ПЗУ, программируемого и/или стираемого ПЗУ, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), абонентского идентификационного модуля (SIM), беспроводного интерфейсного модуля (WIM), интеллектуальной карты или другого съемного запоминающего устройства и т.д. Программные модули и ассоциированные признаки могут также передаваться компьютерной системе 1000 через сигналы передачи данных, например, загружаться электронным образом через сеть, такую как Интернет.

Одной из программ, которая может быть сохранена в запоминающем устройстве/памяти 1004, является специальная программа 1006. Как ранее описано, специальная программа 1006 может взаимодействовать с таблицами, сохраненными в памяти, чтобы определять соответствующие характеристики используемого газа (воздуха) при определении звукового спектра и также размеров компонентов гасителей. Программа 1006 и ассоциированные признаки могут быть реализованы в программном обеспечении и/или микропрограммном обеспечении, эксплуатируемом процессором 1002. Программное запоминающее устройство/память 1004 может также использоваться, чтобы хранить данные 1008 о газе и/или гасителях или другие данные, ассоциированные с настоящими примерными вариантами осуществления. В одном варианте осуществления программы 1006 и данные 1008 хранятся в энергонезависимом электрически-стираемом программируемом ПЗУ (ЭСППЗУ, EEPROM), флэш-ПЗУ и т.д., так что информация не теряется при выключении питания вычислительной системы 1000.

Процессор 1002 может также быть соединен с элементами пользовательского интерфейса 1010. Элементы 1010 пользовательского интерфейса могут включать в себя, например, дисплей 1012, такой как жидкокристаллический дисплей, клавиатуру 1014, динамик 1016 и микрофон 1018. Эти и другие компоненты пользовательского интерфейса соединены с процессором 1002, как известно в данной области техники. Клавиатура 1014 может включать в себя буквенно-цифровые клавиши для выполнения множества функций, включающих в себя набор чисел и исполнение операций, назначенных одной или более клавишам. Альтернативно, могут применяться другие механизмы пользовательского интерфейса, такие как речевые команды, переключатели, сенсорная панель/экран, графический пользовательский интерфейс, использующий указательное устройство, трекбол, джойстик или любой другой механизм пользовательского интерфейса.

Компьютерная система 1000 может также включать в себя процессор 1020 цифровых сигналов. DSP Процессор 1020 цифровых сигналов может выполнять множество функций, включающих в себя аналого-цифровое (АЦП) преобразование, цифроаналоговое (ЦАП) преобразование, кодирование/декодирование речи, шифрование/дешифрование, обнаружение и исправление ошибок, трансляцию потока битов, фильтрацию и т.д. Приемо-передающее устройство 1022, в общем, соединенное с антенной 1024, может передавать и принимать радиосигналы, ассоциированные с беспроводным устройством.

Компьютерная система 1000 по фиг.10 предоставлена как типовой пример вычислительного окружения, в котором принципы настоящих примерных вариантов осуществления могут быть применены. Из представленного в данном документе описания специалисты в данной области техники поймут, что настоящее изобретение в равной степени применимо во множестве других известных в настоящее время и будущих мобильных и фиксированных вычислительных окружениях. Например, специальная программа 1006 и ассоциированные с ней признаки и данные 1008 могут быть сохранены множеством способов, могут работать на множестве обрабатывающих устройств и могут работать в мобильных устройствах, имеющих дополнительные, меньшие или другие механизмы поддерживающих схем и пользовательского интерфейса. Отметим, что принципы настоящих примерных вариантов осуществления одинаково применимы к немобильным терминалам, т.е. компьютерным системам с наземными линиями.

Раскрытые примерные варианты осуществления предоставляют компьютерную систему, способ и компьютерный программный продукт для определения и выбора частот компонентов гасителей, которые будут минимизировать взаимодействие с частотами прохождения лопасти и/или обычными резонансными частотами компрессора. Следует понимать, что это описание не предназначено для того, чтобы ограничивать изобретение, и может быть применено не только к винтовому компрессору, но и к другому виду компрессоров. Дополнительно, примерные варианты осуществления предназначены, чтобы охватывать альтернативы, модификации и эквиваленты, которые подпадают под объем изобретения, определяемый прилагаемой формулой изобретения. Дополнительно, в подробном описании примерных вариантов осуществления многочисленные характерные детали изложены для того, чтобы обеспечить исчерпывающее понимание заявленного изобретения. Однако специалист в области техники поймет, что различные варианты осуществления могут быть применены на практике без таких характерных деталей.

Примерные варианты осуществления могут принимать форму полностью аппаратного варианта осуществления или варианта осуществления, объединяющего аппаратные и программные аспекты. Дополнительно, примерные варианты осуществления могут принимать форму компьютерного программного продукта, сохраненного на машиночитаемом носителе, имеющем машиночитаемые инструкции, воплощенные на носителе. Может использоваться любой подходящий машиночитаемый носитель, в том числе, жесткие диски, ПЗУ на компакт диске (CD-ROM), цифровой многофункциональный диск (DVD), оптические запоминающие устройства или магнитные запоминающие устройства, такие как гибкий диск или магнитная лента. Другие неограничивающие примеры машиночитаемых носителей включают в себя память флэш-типа или другие известные запоминающие устройства.

Хотя признаки и элементы настоящих примерных вариантов осуществления описаны в вариантах осуществления в конкретных комбинациях, каждый признак или элемент может быть использован отдельно без других признаков и элементов вариантов осуществления или в различных комбинациях с или без других признаков и элементов, раскрытых в данном документе. Способы или блок-схемы, предоставленные в настоящей заявке, могут быть реализованы в компьютерной программе, программном обеспечении или микропрограммном обеспечении, материально осуществленном в машиночитаемом носителе хранения для исполнения специально запрограммированным компьютером или процессором.

1. Способ определения частот компонентов гасителя (30, 50), который должен быть прикреплен к компрессору (20), содержащий этапы, на которых: определяют звуковой спектр полости (22, 24) компрессора без прикрепления гасителя (30, 50) к компрессору (20); вычисляют длину акустической волны полости (22, 24); получают длину ближнего сопла (52) гасителя (30, 50); и вычисляют, на основе длины акустической волны полости и длины ближнего сопла (52) гасителя (30, 50), имеющие множество порядков частоты, связанные с ближним соплом (52) гасителя (30, 50) и полостью (22, 24) компрессора (20), при этом ближнее сопло (52) гасителя (30, 50) является ближайшим к полости (22, 24) компрессора, когда гаситель (30, 50) прикреплен к компрессору (20).

2. Способ по п.1, в котором полость (22, 24) является впускной полостью (22) или выпускной полостью (24) компрессора (20).

3. Способ по п.1, в котором этап вычисления длины акустической волны содержит этап, на котором вычисляют скорость акустической волны газа внутри полости (22, 24) компрессора (20), пока компрессор (20) находится в состоянии покоя.

4. Способ по п.3, в котором этап вычисления длины акустической волны дополнительно содержит этапы, на которых: идентифицируют пиковые частоты в звуковом спектре; вычисляют разности частот между соседними пиковыми частотами; вычисляют среднюю разность частот от разностей частот; и вычисляют длину акустической волны как отношение скорости акустической волны и средней разности частот.

5. Способ по п.1, в котором этап определения содержит этапы, на которых: прикрепляют динамик (76) и микрофон (74) к фланцу (72) трубы (70), которая прикрепляется к полости (22) компрессора (20); и записывают звук, отраженный полостью (22) из первоначального звука, излученного динамиком в трубу (70).

6. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых получают, по меньшей мере, одну из длины (38) поперечника осевой камеры (37), длины (40) осевой камеры (37) и длины (42) диффузора (36, 56), при этом осевая камера (37) гасителя (30) перемещается дальше от конца гасителя (30, 50), который присоединен к компрессору (20), между диффузором (36, 56) и дальним соплом (52) гасителя (30, 50), и диффузор (36, 56) перемещается внутри гасителя (30, 50) между ближним соплом и дальним соплом (52) гасителя (30, 50).

7. Способ по п.6, дополнительно содержащий этап, на котором вычисляют соответствующие имеющие множество порядков частоты для длины поперечника, длины (37) осевой камеры и длины (42) диффузора.

8. Способ по п.7, дополнительно содержащий этапы, на которых: вычисляют множественные частоты прохождения лопасти, связанные с ведущим ротором и ведомым ротором компрессора (20); и определяют, разнесены ли вычисленные имеющие множество порядков частоты сопла, осевой камеры (37) и диффузора (36) с частотами прохождения лопасти, по меньшей мере, на предварительно определенное значение.

9. Способ по п.8, дополнительно содержащий этапы, на которых модифицируют, по меньшей мере, одну из длины сопла, длины (38) поперечника осевой камеры (37), длины (40) осевой камеры и длины (42) диффузора (36) и повторяют предыдущие этапы.

10. Способ по п.8, дополнительно содержащий этапы, на которых наносят на график соответствующие имеющие множество порядков частоты для длины (38) поперечника, длины (40) осевой камеры и длины (42) диффузора и множественные частоты прохождения лопасти, связанные с ведущим ротором и ведомым ротором компрессора (20), в качестве акустической диаграммы Кэмпбелла.

11. Компьютерная система (94, 1000) для определения частот компонентов гасителя (30, 50), который должен быть прикреплен к компрессору (20), содержащая процессор (1002), выполненный с возможностью определять звуковой спектр полости (22, 24) компрессора без прикрепления гасителя (30, 50) к компрессору (20), вычислять длину акустической волны полости (22, 24), получать длину ближнего сопла (52) гасителя (30, 50) и вычислять, на основе длины акустической волны полости и длины ближнего сопла (52) гасителя (30, 50), имеющие множество порядков частоты, связанные с ближним соплом (52) гасителя (30, 50) и полостью (22, 24) компрессора (20), при этом ближнее сопло (52) гасителя (30, 50) является ближайшим к полости (22, 24) компрессора, когда гаситель (30, 50) прикреплен к компрессору (20).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам глушения аэродинамического шума пневматических двигателей. Глушитель содержит конический стакан с резьбой из пористого материала, установленный днищем вверх, и соосную со стаканом внутреннюю пустотелую цилиндрическую направляющую с упором и отверстиями, оси которых перпендикулярны оси направляющей, заглушенную с одного торца и имеющую штуцер на другом торце, снабжен поршнем, имеющим возможность перемещения по направляющей от упора для перекрытия отверстий направляющей, наружная поверхность поршня снабжена резьбой для соединения со стаканом, и внутренней и внешней цилиндрических втулок с буртиками и пружиной, расположенной между буртиками втулок, втулки установлены вокруг направляющей, внешняя втулка соединена с поршнем, а внутренняя втулка и направляющая имеют резьбу для перемещения внутренней втулки по направляющей.

Изобретение относится к технике глушения шума компрессорных станций и испытательных боксов для газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к технике глушения шума компрессорных станций и испытательных боксов для газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к средствам глушения аэродинамического шума пневматических двигателей. .

Изобретение относится к технике глушения шума компрессорных станций. .

Изобретение относится к технике глушения шума. .

Изобретение относится к технике глушения шума. .

Изобретение относится к глушителям шума пульсирующего потока и может найти применение в различных отраслях промышленности, использующих в технологических процессах воздух, вырабатываемый на компрессорных и воздуходувных станциях.

Изобретение относится к области техники, связанной с производством машин объемного вытеснения газа, например, компрессорных установок, и может быть использовано в компрессорных установках для снижения шума при работе поршневых компрессоров.

Изобретение относится к области техники, связанной с производством машин объемного вытеснения газа, например компрессорных установок, и может быть использовано в компрессорных установках для снижения шума при работе поршневых компрессоров.

Изобретение относится к способу осевого позиционирования подшипников на шейке вала. В способе осевого позиционирования подшипников 10, 11 на шейке 9 вала ротора установка осевого люфта ротора в картере 2 обеспечивается при закреплении промежуточного кольца 23 и двух подшипников 10, 11 при посадке с натягом таким образом, чтобы наружное кольцо 13а подшипника 10 принудительно перемещалось в осевом направлении относительно внутреннего кольца 14а подшипника 10 в пределах расстояния, определяющего требуемый осевой люфт.

Изобретение относится к компрессорной технике, а именно к винтовым компрессорам, и может быть использовано в расширительных машинах. Зубчатое зацепление винтовой машины с асимметричным профилем зубьев ведущего и ведомого роторов, в котором профиль тыльной по ходу вращения части впадины, являющийся профилем ножки зуба ведомого ротора, плавно сопряжен с его наружной окружностью.

Изобретение относится к ротору винтового компрессора. Ротор 1 винтового компрессора включает в себя рабочую часть 2 и вал 6.

Изобретение относится к безмасляным винтовым компрессорам. .

Изобретение относится к винтовому компрессору с впрыском текучей среды. .

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а именно к роторным винтовым машинам, а также к винтовым компрессорам и винтовым двигателям. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к области компрессорной техники, к профилю ротора винтовых компрессоров, а также винтовых детандеров. .

Изобретение относится к винтовым машинам, системам преобразования энергии и способам преобразования энергии. .

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к винтовым компрессорам. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам преобразования механической энергии в потенциальную энергию сжатого газа и наоборот, и может быть использовано для организации рабочего цикла в компрессорах, детандерах и других поршневых машинах.

Изобретение относится к способам и устройствам для определения частот компонентов гасителя, прикрепляемого к компрессору, при тестировании длины акустической волны компрессора. Способ определения частот компонентов гасителя, который должен быть прикреплен к компрессору, содержит этапы, на которых определяют звуковой спектр полости компрессора без прикрепления гасителя к компрессору, вычисляют длину акустической волны полости, получают длину ближнего сопла гасителя и вычисляют, на основе длины акустической волны полости и длины ближнего сопла гасителя, имеющие множество порядков частоты, связанные с ближним соплом гасителя и полостью компрессора. Ближнее сопло гасителя является ближайшим к полости компрессора, когда гаситель прикреплен к компрессору. Изобретение направлено на уменьшение вибрации иили шума. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх