往復活塞式壓縮機性能測定實驗

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1、一、目的要求 1．了解往復活塞式壓縮機的結構特點； 2．了解溫度、壓差等參數(shù)的測定方法，計算機數(shù)據(jù)采集與處理； 3．掌握壓縮機排氣量的測定原理及方法； 4．掌握壓縮機示功圖的測試原理、測量方法和測量過程； 5．了解脈沖計數(shù)法測量轉速的方法； 6．掌握測試過程中，計算機的使用和測量。 單作用壓縮機工作原理圖 二、實驗儀器、設備、工具和材料 往復活塞式壓縮機性能測定實驗驗裝置簡圖 1－消音器　2－噴嘴　3－壓力傳感器　4－溫度傳感器　5－減壓箱　6－調節(jié)閥　7－壓力表　8－安全閥 9－穩(wěn)壓罐　10－單向閥　11－溫度傳感器　12－壓力傳感器　13－

2、溫度傳感器　14－吸入閥 15－控制柜 16－計算機　17－接近開關　18－冷卻水排空閥　19－進水閥　20－排水管　 注：圖中虛線為信號傳輸線 三、實驗原理和設計要求 活塞式壓縮機原理示意簡圖 1．活塞壓縮機排氣量的測定實驗的實驗原理 用噴嘴法測量活塞式壓縮機的排氣量是目前廣泛采用的一種方法。它是利用流體流經排氣管道的噴嘴時，在噴嘴出口處形成局部收縮，從而使流速增加，經壓力降低，并在噴嘴的前后產生壓力差，流體的流量越大，在噴嘴前后產生的壓力差就越大，兩者具有一定的關系。因此測出噴嘴前后的壓力差值，就可以間接地測量氣體的流量。排氣量的計算公式如下： 式中： 　　q

3、V：壓縮機的排氣量，m3／min， 　　C：噴嘴系數(shù)，根據(jù)噴嘴前后的壓力差，噴嘴前氣體的絕對溫度，在噴嘴系數(shù)表中查取，見本實驗教材； 　　D：噴嘴直徑，D=19.05mm： 　　H：噴嘴前后的壓力差，mmH20； 　　p0：吸入氣體的絕對壓力，Pa； 　　T0：壓縮機吸入氣體的絕對溫度，K； 　　T1：壓縮機排出氣體的絕對溫度，K。 通過測量裝置，計算機采集吸入氣體溫度T0、排出氣體溫度T1、噴嘴壓差H，并由計算機已存儲的噴嘴系數(shù)表，計算出噴嘴系數(shù)，用上述公式計算出排氣量qV。 2．傳感器的布置和安裝 排氣量的測試需要測量出噴嘴前后的壓力差、環(huán)境溫度、排氣溫度三個參數(shù)，因

4、此需要安裝測量這三個參數(shù)的傳感器。它們的布置如圖1－2所示。 圖1－2　壓力差、熱電阻、排氣壓力傳感器安裝圖 1-排氣截止閥　　2-壓力傳感器　　3-壓力表　　4-壓差傳感器　　5-壓差截止閥 6-引壓管　　7-噴嘴　　8-排氣管　　9-熱電阻安放管 (1)排氣壓力傳感器。在與儲氣罐相連接的排氣管上，在排氣截止閥前端安裝壓力傳感器2來測量排氣壓力，傳感器的型號為ADS-C，量程為1MPa。 (2)噴嘴前后壓差傳感器。該傳感器4選用ADS—C型壓差傳感器，量程為25KPa。在噴嘴前端的排氣管上有兩根嵌入排氣管內的銅管，見圖1－2。一根在排氣管內的一端封閉，用于安裝熱電阻。另一根

5、在排氣管內的一端開口，排氣管外的一端與截止閥5相連，截止閥與壓差傳感器的一個接頭相連，傳感器的另一接頭暴露在大氣中。壓差傳感器測量的是氣體通過噴嘴時，噴嘴前后的壓差，因為氣體通過噴嘴后進入大氣。 (3)測溫熱電阻傳感器。有兩個測溫熱電阻傳感器，型號均為Ptl00，規(guī)格為5100mm。一個安放在大氣中，用于測量環(huán)境溫度，另一個安裝在排氣管內的熱電阻安放管9內，用于測量排氣溫度。 3．活塞壓縮機的示功圖測試原理 通過安裝在一級氣缸吸氣閥上的一只壓力傳感器，將一級氣缸內的壓力轉換為電壓信號，并輸送到測試儀中通過電橋轉換和信號放大，然后進入計算機，經過采集和A／D轉換變?yōu)閿?shù)字信號，通過軟件的處

6、理和標定系統(tǒng)，還原為壓力值。在一個壓縮循環(huán)中，通過測轉速的脈沖信號來獲得初始采集點，當測得的脈沖信號值最大時，活塞剛好運動到外止點，亦即膨脹開始點，這時開始進行示功圖采集。 計算機共采集720個點的數(shù)據(jù)，即相當于曲柄轉角每隔0．5度采集一個壓力值。這720個壓力值與通過活塞位移計算公式計算獲得的720個位移值相對應。 式中： 　　θ：曲柄轉角，rad; 　　λ：徑長比λ=r/l; 　　r：曲柄半徑，mm; 　　l：連桿長度，mm. 通過計算機軟件畫出往復活塞式壓縮機示功圖，并顯示到計算機的屏幕上。同時，通過對示功圖進行數(shù)值積分，求出示功圖所代表的指示功率，并在計算機上顯

7、示出來。 4．測試儀原理 由上述傳感器所得到的測量信號接入測試儀，進行變換、放大、濾波和調整處理，以適合A／D數(shù)據(jù)轉換。在測試儀中，由熱電阻測定的環(huán)境溫度和排氣溫度信號經過電橋的變換，將電阻信號轉換成電壓信號，電壓信號通過放大器三級電壓放大后，進行阻抗變換，濾去交流成分和噪音信號，接入數(shù)字表進行數(shù)字顯示，同時進行幅值調整后，送入A／D轉換器，由計算機進行數(shù)據(jù)采集、處理。 排氣壓力傳感器、氣缸內壓力傳感器和噴嘴前后壓力差傳感器，在傳感器內已經接好電橋回路，只需供給穩(wěn)定的電橋電壓，其輸出即為與壓力或壓差成正比的電壓信號，該信號經過集成運算放大器的三級電壓放大后，進行阻抗變換，濾去交流成分

8、和噪音信號，幅值調整后，送入A／D轉換器，由計算機進行數(shù)據(jù)采集處理。 　 四、實驗操作步驟 　　步驟： 1．開啟計算機，啟動計算機壓縮機測試軟件，選擇學習選項，學習了解壓縮機結構，工作原理和壓縮機參數(shù)測試原理。打開壓縮機參數(shù)測試儀。 　　2．檢查缸內壓力傳感器和壓差傳感器閥門，保證在關閉狀態(tài)。排氣壓力傳感器閥門在打開狀態(tài)。 　　3．接通冷卻水系統(tǒng)，保證冷卻水在整個實驗過程中暢通無阻。 　　4．啟動壓縮機，待壓縮機轉速達到正常后，檢查潤滑油壓力表，保證油壓為0.2MPa，如果偏離此值，要進行調整。如果油壓為0，要馬上停止壓縮機，查找原因。 　　5．逐漸關小排氣節(jié)流

9、閥(大閥門)，并由排氣壓力表觀察排氣壓力，緩慢升高排氣壓力，待排氣壓力達到0.4MPa后，穩(wěn)定10-15分鐘。 　　6．打開壓力傳感器和壓差傳感器閥門。 　　7．在計算機上進入實驗選項，按軟件說明書進行參數(shù)測試。并將實驗數(shù)據(jù)存入磁盤保存。 　　8．參數(shù)測試完成后，關閉壓力傳感器和壓差傳感器閥門。 　　9．重復步驟5—8，分別在排氣壓力為0．5和0．55MPa下進行參數(shù)測試。 　　10．卸壓過程，逐漸打開排氣節(jié)流閥(大閥門)，緩慢將壓縮機排氣壓力降到0MPa后，停止壓縮機。 　　11．將排氣壓力傳感器和壓差傳感器閥門打開。然后再關閉。以泄放封閉住的壓力。 　　12．關閉冷卻水，收起

10、冷卻水管。 　　13．接通打印機，將實驗數(shù)據(jù)打印出來。 　 注意： 當排氣壓力低于0．4MPa時，不許對排氣量進行測試，即不許打開壓差計，以免損壞壓差計。 問題： 　　1．畫出實驗所用的壓縮機結構簡圖，并說明主要部件的作用。 　　2．敘述測量中所得的參數(shù)，溫度、壓力和壓差測試時，常用的傳感器類型和種類，測量原理，需要配接何種測量電路(或二次儀表)。 　　3．根據(jù)測量得到的環(huán)境溫度、排氣溫度、排氣壓力和噴嘴前后壓力差，手工計算排氣量，并與測試裝置測量得到的排氣量進行比較，分析誤差的大小及產生的原因。 　　4．畫出實驗軟件功能的層次結構圖。 　 五、實驗注意事項 1．

11、實驗前必須了解壓縮機的結構、型號、主要技術性能參數(shù)及測試裝置流程，并仔細檢查裝置中各儀器是否完整無損，開機必須遵照壓縮機操作規(guī)程。 2．壓縮機運轉后，至少運轉30分鐘，并使壓力保持穩(wěn)定后，才可開始測試。 3．示功圖采用測試儀獲得。 六、實驗思考題 1．畫出實驗所用的壓縮機結構簡圖，并說明主要部件的作用。 2．敘述測量中所得的參數(shù)，測試溫度、壓力和壓差時，常用的傳感器類型和種類，測量原理，需要配接何種測量電路(或二次儀表)。 3．根據(jù)測量得到的環(huán)境溫度、排氣溫度、排氣壓力和噴嘴前后壓力差，手工計算排氣量，并與測試裝置測量得到的排氣量進行比較，分析誤差的大小及產生的原因。 4．畫出實

12、驗軟件功能的層次結構圖。 6．敘述轉速測量常用的傳感器種類，測量原理，需要配接何種測量電路(或二次儀表)。 7．分析說明測試系統(tǒng)中是如何確定活塞的內止點的。 8．根據(jù)測量得到的示功圖，手工計算指示功，并與測試裝置顯示的指示功進行比較，分析誤差的大小及產生的原因。 9．試畫出壓縮機幾個典型故障的示功圖。 　 活塞連桿組 閥板組裝動畫 實驗一 往復活塞式壓縮機性能測定實驗 一、目的要求 1．了解往復活塞式壓縮機的結構特點； 2．了解溫度、壓差等參數(shù)的測定方法，計算機數(shù)據(jù)采集與處理；

13、3．掌握壓縮機排氣量的測定原理及方法； 4．掌握壓縮機示功圖的測試原理、測量方法和測量過程； 5．了解脈沖計數(shù)法測量轉速的方法； 6．掌握測試過程中，計算機的使用和測量。 二、實驗儀器、設備、工具和材料 圖1－1往復活塞式壓縮機性能測定實驗裝置簡圖 1－消音器　2－噴嘴　3－壓力傳感器　4－溫度傳感器　5－減壓箱　6－調節(jié)閥　7－壓力表　8－安全閥　9－穩(wěn)壓罐　10－單向閥　11－溫度傳感器　12－壓力傳感器　13－溫度傳感器　14－吸入閥　　　15－控制柜　16－計算機　17－接近開關　18－冷卻水排空閥　19－進水閥　20－排水管　 注：圖中虛線為信號傳輸線 三、

14、實驗原理和設計要求 1．活塞壓縮機排氣量的測定實驗的實驗原理 用噴嘴法測量活塞式壓縮機的排氣量是目前廣泛采用的一種方法。它是利用流體流經排氣管道的噴嘴時，在噴嘴出口處形成局部收縮，從而使流速增加，經壓力降低，并在噴嘴的前后產生壓力差，流體的流量越大，在噴嘴前后產生的壓力差就越大，兩者具有一定的關系。因此測出噴嘴前后的壓力差值，就可以間接地測量氣體的流量。排氣量的計算公式如下： 式中： qV：壓縮機的排氣量，m3／min， C：噴嘴系數(shù)，根據(jù)噴嘴前后的壓力差，噴嘴前氣體的絕對溫度，在噴嘴系數(shù)表中查取，見本實驗教材； D：噴嘴直徑，D=19.05mm： H：噴嘴前后的壓力差，mm

15、H20； p0：吸入氣體的絕對壓力，Pa； T0：壓縮機吸入氣體的絕對溫度，K； T1：壓縮機排出氣體的絕對溫度，K。 通過測量裝置，計算機采集吸入氣體溫度T0、排出氣體溫度T1、噴嘴壓差H，并由計算機已存儲的噴嘴系數(shù)表，計算出噴嘴系數(shù)，用上述公式計算出排氣量qV。 2．傳感器的布置和安裝 排氣量的測試需要測量出噴嘴前后的壓力差、環(huán)境溫度、排氣溫度三個參數(shù)，因此需要安裝測量這三個參數(shù)的傳感器。它們的布置如圖1－2所示。 圖1－2　壓力差、熱電阻、排氣壓力傳感器安裝圖 1-排氣截止閥　　2-壓力傳感器　　3-壓力表　　4-壓差傳感器　　5-壓差截止閥　　6-引壓管　　7-噴嘴

16、　　8-排氣管　　9-熱電阻安放管 (1)排氣壓力傳感器。在與儲氣罐相連接的排氣管上，在排氣截止閥前端安裝壓力傳感器2來測量排氣壓力，傳感器的型號為ADS-C，量程為1MPa。 (2)噴嘴前后壓差傳感器。該傳感器4選用ADS—C型壓差傳感器，量程為25KPa。在噴嘴前端的排氣管上有兩根嵌入排氣管內的銅管，見圖1－2。一根在排氣管內的一端封閉，用于安裝熱電阻。另一根在排氣管內的一端開口，排氣管外的一端與截止閥5相連，截止閥與壓差傳感器的一個接頭相連，傳感器的另一接頭暴露在大氣中。壓差傳感器測量的是氣體通過噴嘴時，噴嘴前后的壓差，因為氣體通過噴嘴后進入大氣。 (3)測溫熱電阻傳感器。有兩

17、個測溫熱電阻傳感器，型號均為Ptl00，規(guī)格為5100mm。一個安放在大氣中，用于測量環(huán)境溫度，另一個安裝在排氣管內的熱電阻安放管9內，用于測量排氣溫度。 3．活塞壓縮機的示功圖測試原理 通過安裝在一級氣缸吸氣閥上的一只壓力傳感器，將一級氣缸內的壓力轉換為電壓信號，并輸送到測試儀中通過電橋轉換和信號放大，然后進入計算機，經過采集和A／D轉換變?yōu)閿?shù)字信號，通過軟件的處理和標定系統(tǒng)，還原為壓力值。在一個壓縮循環(huán)中，通過測轉速的脈沖信號來獲得初始采集點，當測得的脈沖信號值最大時，活塞剛好運動到外止點，亦即膨脹開始點，這時開始進行示功圖采集。 計算機共采集720個點的數(shù)據(jù)，即相當于曲柄轉角每隔0

18、．5度采集一個壓力值。這720個壓力值與通過活塞位移計算公式計算獲得的720個位移值相對應。 式中： θ：曲柄轉角，rad; λ：徑長比λ=r/l; r：曲柄半徑，mm; l：連桿長度，mm. 通過計算機軟件畫出往復活塞式壓縮機示功圖，并顯示到計算機的屏幕上。同時，通過對示功圖進行數(shù)值積分，求出示功圖所代表的指示功率，并在計算機上顯示出來。 4．測試儀原理 由上述傳感器所得到的測量信號接入測試儀，進行變換、放大、濾波和調整處理，以適合A／D數(shù)據(jù)轉換。在測試儀中，由熱電阻測定的環(huán)境溫度和排氣溫度信號經過電橋的變換，將電阻信號轉換成電壓信號，電壓信號通過放大器三級電壓放大后，進

19、行阻抗變換，濾去交流成分和噪音信號，接入數(shù)字表進行數(shù)字顯示，同時進行幅值調整后，送入A／D轉換器，由計算機進行數(shù)據(jù)采集、處理。 排氣壓力傳感器、氣缸內壓力傳感器和噴嘴前后壓力差傳感器，在傳感器內已經接好電橋回路，只需供給穩(wěn)定的電橋電壓，其輸出即為與壓力或壓差成正比的電壓信號，該信號經過集成運算放大器的三級電壓放大后，進行阻抗變換，濾去交流成分和噪音信號，幅值調整后，送入A／D轉換器，由計算機進行數(shù)據(jù)采集處理。 圖1－3　測試儀原理圖 四、實驗操作步驟 1．開啟計算機，啟動計算機、壓縮機測試軟件，選擇學習選項，學習了解壓縮機結構，工作原理和壓縮機參數(shù)測試原理。打開壓縮機參數(shù)測試儀。

20、 2．檢查缸內壓力傳感器和壓差傳感器閥門，保證閥門處于關閉狀態(tài)。排氣壓力傳感器閥門處于打開狀態(tài)。 3．接通冷卻水系統(tǒng)，保證冷卻水在整個實驗過程中暢通無阻。 4．啟動壓縮機，待壓縮機轉速達到正常后，檢查潤滑油壓力表，保證油壓為0.2MPa，如果偏離此值，要進行調整。如果油壓為0，要馬上停止壓縮機，查找原因。 5．逐漸關小排氣節(jié)流閥(大閥門)，并由排氣壓力表觀察排氣壓力，緩慢升高排氣壓力，待排氣壓力達到0.4MPa后，穩(wěn)定10-15分鐘。 6．打開壓力傳感器和壓差傳感器閥門。 7．在計算機上進入實驗選項，按軟件說明書進行參數(shù)測試，并將實驗數(shù)據(jù)存入磁盤保存。 8．參數(shù)測試完成后，關閉壓力

21、傳感器和壓差傳感器閥門。 9．重復步驟5—8，分別在排氣壓力為0．5MPa和0．55MPa下進行參數(shù)測試。 10．卸壓過程：逐漸打開排氣節(jié)流閥(大閥門)，緩慢將壓縮機排氣壓力降到0MPa后，停止壓縮機。 11．將排氣壓力傳感器和壓差傳感器閥門先打開，然后再關閉，以泄放封閉住的壓力。 12．關閉冷卻水，收起冷卻水管。 13．接通打印機，將實驗數(shù)據(jù)打印出來。 注意：當排氣壓力低于0．4MPa時，不許對排氣量進行測試，即不許打開壓差計，以免損壞壓差計。 五、實驗注意事項 1．實驗前必須了解壓縮機的結構、型號、主要技術性能參數(shù)及測試裝置流程，并仔細檢查裝置中各儀器是否完整無損，開機必須

22、遵照壓縮機操作規(guī)程。 2．壓縮機運轉后，至少運轉30分鐘，并使壓力保持穩(wěn)定后，才可開始測試。 3．示功圖采用測試儀獲得。 六、實驗報告 1．畫出實驗所用的壓縮機結構簡圖，并說明主要部件的作用。 2．敘述測量中所得的參數(shù)，測試溫度、壓力和壓差時，常用的傳感器類型和種類，測量原理，需要配接何種測量電路(或二次儀表)。 3．根據(jù)測量得到的環(huán)境溫度、排氣溫度、排氣壓力和噴嘴前后壓力差，手工計算排氣量，并與測試裝置測量得到的排氣量進行比較，分析誤差的大小及產生的原因。 4．畫出實驗軟件功能的層次結構圖。 6．敘述轉速測量常用的傳感器種類，測量原理，需要配接何種測量電路(或二次儀表)。 7．分析說明測試系統(tǒng)中是如何確定活塞的內止點的。 8．根據(jù)測量得到的示功圖，手工計算指示功，并與測試裝置顯示的指示功進行比較，分析誤差的大小及產生的原因。 9．試畫出壓縮機幾個典型故障的示功圖。 編寫人：蔡克霞