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制冷系統(tǒng)中的共振現(xiàn)象與解決辦法
來源: | 作者:Benjamin Xia | 發(fā)布時間: 2020-06-28 | 2658 次瀏覽 | 分享到:

共振(resonance)是物理學上的一個運用頻率非常高的專業(yè)術(shù)語,是指一物理系統(tǒng)在特定頻率下,比其他頻率以更大的振幅做振動的情形;這些特定頻率稱之為共振頻率。在共振頻率下,很小的周期振動便可產(chǎn)生很大的振動,因為系統(tǒng)儲存了動能。當阻力很小時,共振頻率大約與系統(tǒng)自然頻率或稱固有頻率相等,后者是自由振蕩時的頻率。

 

自然中有許多地方有共振的現(xiàn)象如:樂器的音響共振、太陽系一些類木行星的衛(wèi)星之間的軌道共振、動物耳中基底膜的共振,電路的共振等。人類也在其技術(shù)中利用或者試圖避免共振現(xiàn)象。

 

我們制冷系統(tǒng)(空調(diào)、冷水機、除濕機等)也會存在共振的現(xiàn)象。我們知道系統(tǒng)的振動主要來源于壓縮機,而系統(tǒng)管路是傳播壓縮機振動的主要途徑,也是最容易和壓縮機產(chǎn)生共振的部分。所以,可以將系統(tǒng)振動簡單的分為兩類:一類是正常的振動(因為壓縮機振動是無法避免的),另一類是共振(主要是管路與壓縮機的共振)。前者解決的根源在于壓縮機本體振動的降低,對于系統(tǒng)設(shè)計方可以做的是在應(yīng)力范圍允許的情況下約束管路的位移。相比前一類,后者(共振)的振動位移更大,客戶感官更明顯,設(shè)計時務(wù)必要確保避免共振現(xiàn)象的發(fā)生。

 

如何解決共振問題呢,我們可以從這些方面去檢討:管路走向的設(shè)計,管路的壁厚,管路上的阻尼塊配置等。這些因素都會影響系統(tǒng)管路的固有頻率。如下表1和表2,國內(nèi)電源壓縮機運行頻率在48HZ左右,與管路4階固有頻率49.02HZ重疊,容易產(chǎn)生共振。如果管路設(shè)計時增加阻尼塊或增加管路壁厚,就可以改變管路的固有頻率,從而避開了壓縮機的運行頻率,也就避免了共振的發(fā)生。

 

 

另外,目前變頻產(chǎn)品逐漸普及,相對于定速產(chǎn)品固定的運行頻率,壓縮機運行頻率更寬,與管路固有頻率共振發(fā)生的可能性更高,除了以上管路設(shè)計要注意的點外,還要考慮規(guī)避壓縮機運行在不同頻率下與管路產(chǎn)生的共振。例如上表中,壓縮機低頻運行應(yīng)避開25~26HZ的管路1階固有頻率。(其他階的固有頻率也都是要避開的)

  

系統(tǒng)管路中不同的管路設(shè)計側(cè)重點也有所不同。排氣管承受壓力最大,回氣管振幅最大,因此,壓縮機排氣管路設(shè)計以降低應(yīng)力為主,回氣管以降低應(yīng)力和振幅、減小扭力矩為主。有條件的公司可以建立系統(tǒng)管路的有限元計算模型,基于震動結(jié)構(gòu)模態(tài)分析理論,分析管路的模態(tài)特性,以模態(tài)分析的結(jié)果來優(yōu)化管路結(jié)構(gòu)的設(shè)計,從而避免管路共振問題,減小管路振動。
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