往復(fù)活塞式壓縮機(jī)性能測定實(shí)驗(yàn)

1、一、目的要求1了解往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；2了解溫度、壓差等參數(shù)的測定方法，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理；3掌握壓縮機(jī)排氣量的測定原理及方法；4掌握壓縮機(jī)示功圖的測試原理、測量方法和測量過程；5了解脈沖計(jì)數(shù)法測量轉(zhuǎn)速的方法；6掌握測試過程中，計(jì)算機(jī)的使用和測量。單作用壓縮機(jī)工作原理圖二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備、工具和材料 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)性能測定實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(diào)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(jì)算機(jī)17接近開關(guān)18冷卻水排空閥19進(jìn)水閥20排水管注：圖中虛線為信號(hào)傳輸線

2、60;三、實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)要求 活塞式壓縮機(jī)原理示意簡圖1活塞壓縮機(jī)排氣量的測定實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理  用噴嘴法測量活塞式壓縮機(jī)的排氣量是目前廣泛采用的一種方法。它是利用流體流經(jīng)排氣管道的噴嘴時(shí)，在噴嘴出口處形成局部收縮，從而使流速增加，經(jīng)壓力降低，并在噴嘴的前后產(chǎn)生壓力差，流體的流量越大，在噴嘴前后產(chǎn)生的壓力差就越大，兩者具有一定的關(guān)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(jì)算公式如下：式中：qV：壓縮機(jī)的排氣量，m3min，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(shí)驗(yàn)教材；D：噴嘴直徑，D=19.05mm：H

3、：噴嘴前后的壓力差，mmH20；p0：吸入氣體的絕對壓力，Pa；T0：壓縮機(jī)吸入氣體的絕對溫度，K；T1：壓縮機(jī)排出氣體的絕對溫度，K。  通過測量裝置，計(jì)算機(jī)采集吸入氣體溫度T0、排出氣體溫度T1、噴嘴壓差H，并由計(jì)算機(jī)已存儲(chǔ)的噴嘴系數(shù)表，計(jì)算出噴嘴系數(shù)，用上述公式計(jì)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(gè)參數(shù)，因此需要安裝測量這三個(gè)參數(shù)的傳感器。它們的布置如圖12所示。圖12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-

4、熱電阻安放管 (1)排氣壓力傳感器。在與儲(chǔ)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(hào)為ADS-C，量程為1MPa。(2)噴嘴前后壓差傳感器。該傳感器4選用ADSC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(nèi)的銅管，見圖12。一根在排氣管內(nèi)的一端封閉，用于安裝熱電阻。另一根在排氣管內(nèi)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(gè)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(shí)，噴嘴前后的壓差，因?yàn)闅怏w通過噴嘴后進(jìn)入大氣。(3)測溫?zé)犭娮鑲鞲衅?。有兩個(gè)測溫?zé)犭娮鑲鞲衅鳎吞?hào)均為Ptl00，

5、規(guī)格為5×100mm。一個(gè)安放在大氣中，用于測量環(huán)境溫度，另一個(gè)安裝在排氣管內(nèi)的熱電阻安放管9內(nèi)，用于測量排氣溫度。3活塞壓縮機(jī)的示功圖測試原理  通過安裝在一級(jí)氣缸吸氣閥上的一只壓力傳感器，將一級(jí)氣缸內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并輸送到測試儀中通過電橋轉(zhuǎn)換和信號(hào)放大，然后進(jìn)入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過采集和AD轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，通過軟件的處理和標(biāo)定系統(tǒng)，還原為壓力值。在一個(gè)壓縮循環(huán)中，通過測轉(zhuǎn)速的脈沖信號(hào)來獲得初始采集點(diǎn)，當(dāng)測得的脈沖信號(hào)值最大時(shí)，活塞剛好運(yùn)動(dòng)到外止點(diǎn)，亦即膨脹開始點(diǎn)，這時(shí)開始進(jìn)行示功圖采集。  計(jì)算機(jī)共采集720個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，即相當(dāng)于曲柄轉(zhuǎn)角每隔05度采集一個(gè)壓力

6、值。這720個(gè)壓力值與通過活塞位移計(jì)算公式計(jì)算獲得的720個(gè)位移值相對應(yīng)。式中： ：曲柄轉(zhuǎn)角，rad;：徑長比=r/l;r：曲柄半徑，mm;l：連桿長度，mm.  通過計(jì)算機(jī)軟件畫出往復(fù)活塞式壓縮機(jī)示功圖，并顯示到計(jì)算機(jī)的屏幕上。同時(shí)，通過對示功圖進(jìn)行數(shù)值積分，求出示功圖所代表的指示功率，并在計(jì)算機(jī)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(hào)接入測試儀，進(jìn)行變換、放大、濾波和調(diào)整處理，以適合AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(hào)經(jīng)過電橋的變換，將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過放大器三級(jí)電壓放大后，進(jìn)行阻抗變換，濾去交流成分和噪音信號(hào)

7、，接入數(shù)字表進(jìn)行數(shù)字顯示，同時(shí)進(jìn)行幅值調(diào)整后，送入AD轉(zhuǎn)換器，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理。  排氣壓力傳感器、氣缸內(nèi)壓力傳感器和噴嘴前后壓力差傳感器，在傳感器內(nèi)已經(jīng)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(hào)，該信號(hào)經(jīng)過集成運(yùn)算放大器的三級(jí)電壓放大后，進(jìn)行阻抗變換，濾去交流成分和噪音信號(hào)，幅值調(diào)整后，送入AD轉(zhuǎn)換器，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理。 四、實(shí)驗(yàn)操作步驟 步驟：        1開啟計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)壓縮機(jī)測試軟件，選擇學(xué)習(xí)選項(xiàng)，學(xué)習(xí)了解壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，工作原理和壓縮機(jī)參

8、數(shù)測試原理。打開壓縮機(jī)參數(shù)測試儀。2檢查缸內(nèi)壓力傳感器和壓差傳感器閥門，保證在關(guān)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(gè)實(shí)驗(yàn)過程中暢通無阻。4啟動(dòng)壓縮機(jī)，待壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)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(jìn)行調(diào)整。如果油壓為0，要馬上停止壓縮機(jī)，查找原因。5逐漸關(guān)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(dá)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(jì)算機(jī)上進(jìn)入實(shí)驗(yàn)選項(xiàng)，按軟件說明書進(jìn)行參數(shù)測試。并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存入磁盤保存。8參數(shù)測試完成后，關(guān)閉壓力傳感器和壓差傳

9、感器閥門。9重復(fù)步驟58，分別在排氣壓力為05和055MPa下進(jìn)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(jī)排氣壓力降到0MPa后，停止壓縮機(jī)。11將排氣壓力傳感器和壓差傳感器閥門打開。然后再關(guān)閉。以泄放封閉住的壓力。12關(guān)閉冷卻水，收起冷卻水管。13接通打印機(jī)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)打印出來。   注意：       當(dāng)排氣壓力低于04MPa時(shí)，不許對排氣量進(jìn)行測試，即不許打開壓差計(jì)，以免損壞壓差計(jì)。      問題：1畫出實(shí)驗(yàn)所用的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖，并說明主要部件的作用。

10、2敘述測量中所得的參數(shù)，溫度、壓力和壓差測試時(shí)，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(jì)算排氣量，并與測試裝置測量得到的排氣量進(jìn)行比較，分析誤差的大小及產(chǎn)生的原因。4畫出實(shí)驗(yàn)軟件功能的層次結(jié)構(gòu)圖。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)前必須了解壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、型號(hào)、主要技術(shù)性能參數(shù)及測試裝置流程，并仔細(xì)檢查裝置中各儀器是否完整無損，開機(jī)必須遵照壓縮機(jī)操作規(guī)程。2壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，至少運(yùn)轉(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)思考題1畫出實(shí)驗(yàn)所用的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖，并說明主要部件的作用

11、。2敘述測量中所得的參數(shù)，測試溫度、壓力和壓差時(shí)，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(jì)算排氣量，并與測試裝置測量得到的排氣量進(jìn)行比較，分析誤差的大小及產(chǎn)生的原因。4畫出實(shí)驗(yàn)軟件功能的層次結(jié)構(gòu)圖。6敘述轉(zhuǎn)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(nèi)止點(diǎn)的。8根據(jù)測量得到的示功圖，手工計(jì)算指示功，并與測試裝置顯示的指示功進(jìn)行比較，分析誤差的大小及產(chǎn)生的原因。9試畫出壓縮機(jī)幾個(gè)典型故障的示功圖。活塞連桿組閥板組裝動(dòng)畫 實(shí)驗(yàn)一 往復(fù)活塞式

12、壓縮機(jī)性能測定實(shí)驗(yàn)一、目的要求1了解往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；2了解溫度、壓差等參數(shù)的測定方法，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理；3掌握壓縮機(jī)排氣量的測定原理及方法； 4掌握壓縮機(jī)示功圖的測試原理、測量方法和測量過程；5了解脈沖計(jì)數(shù)法測量轉(zhuǎn)速的方法；6掌握測試過程中，計(jì)算機(jī)的使用和測量。二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備、工具和材料圖11往復(fù)活塞式壓縮機(jī)性能測定實(shí)驗(yàn)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(diào)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(jì)算機(jī)17接近開關(guān)18冷卻水排空閥19進(jìn)水閥20排水管注：圖中虛線為信號(hào)傳輸線三、實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)

13、要求1活塞壓縮機(jī)排氣量的測定實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理用噴嘴法測量活塞式壓縮機(jī)的排氣量是目前廣泛采用的一種方法。它是利用流體流經(jīng)排氣管道的噴嘴時(shí)，在噴嘴出口處形成局部收縮，從而使流速增加，經(jīng)壓力降低，并在噴嘴的前后產(chǎn)生壓力差，流體的流量越大，在噴嘴前后產(chǎn)生的壓力差就越大，兩者具有一定的關(guān)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(jì)算公式如下：式中：qV：壓縮機(jī)的排氣量，m3min，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(shí)驗(yàn)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

14、機(jī)吸入氣體的絕對溫度，K；T1：壓縮機(jī)排出氣體的絕對溫度，K。通過測量裝置，計(jì)算機(jī)采集吸入氣體溫度T0、排出氣體溫度T1、噴嘴壓差H，并由計(jì)算機(jī)已存儲(chǔ)的噴嘴系數(shù)表，計(jì)算出噴嘴系數(shù)，用上述公式計(jì)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(gè)參數(shù)，因此需要安裝測量這三個(gè)參數(shù)的傳感器。它們的布置如圖12所示。圖12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(chǔ)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

15、壓力，傳感器的型號(hào)為ADS-C，量程為1MPa。(2)噴嘴前后壓差傳感器。該傳感器4選用ADSC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(nèi)的銅管，見圖12。一根在排氣管內(nèi)的一端封閉，用于安裝熱電阻。另一根在排氣管內(nèi)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(gè)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(shí)，噴嘴前后的壓差，因?yàn)闅怏w通過噴嘴后進(jìn)入大氣。(3)測溫?zé)犭娮鑲鞲衅鳌Ｓ袃蓚€(gè)測溫?zé)犭娮鑲鞲衅?，型?hào)均為Ptl00，規(guī)格為5×100mm。一個(gè)安放在大氣中，用于測量環(huán)境溫度，另一個(gè)安裝在排氣管內(nèi)的熱電阻安放管9內(nèi)

16、，用于測量排氣溫度。3活塞壓縮機(jī)的示功圖測試原理通過安裝在一級(jí)氣缸吸氣閥上的一只壓力傳感器，將一級(jí)氣缸內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并輸送到測試儀中通過電橋轉(zhuǎn)換和信號(hào)放大，然后進(jìn)入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過采集和AD轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，通過軟件的處理和標(biāo)定系統(tǒng)，還原為壓力值。在一個(gè)壓縮循環(huán)中，通過測轉(zhuǎn)速的脈沖信號(hào)來獲得初始采集點(diǎn)，當(dāng)測得的脈沖信號(hào)值最大時(shí)，活塞剛好運(yùn)動(dòng)到外止點(diǎn)，亦即膨脹開始點(diǎn)，這時(shí)開始進(jìn)行示功圖采集。計(jì)算機(jī)共采集720個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，即相當(dāng)于曲柄轉(zhuǎn)角每隔05度采集一個(gè)壓力值。這720個(gè)壓力值與通過活塞位移計(jì)算公式計(jì)算獲得的720個(gè)位移值相對應(yīng)。式中：曲柄轉(zhuǎn)角，rad;：徑長比=r/l;r：曲柄半徑，mm

17、;l：連桿長度，mm.通過計(jì)算機(jī)軟件畫出往復(fù)活塞式壓縮機(jī)示功圖，并顯示到計(jì)算機(jī)的屏幕上。同時(shí)，通過對示功圖進(jìn)行數(shù)值積分，求出示功圖所代表的指示功率，并在計(jì)算機(jī)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(hào)接入測試儀，進(jìn)行變換、放大、濾波和調(diào)整處理，以適合AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(hào)經(jīng)過電橋的變換，將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過放大器三級(jí)電壓放大后，進(jìn)行阻抗變換，濾去交流成分和噪音信號(hào)，接入數(shù)字表進(jìn)行數(shù)字顯示，同時(shí)進(jìn)行幅值調(diào)整后，送入AD轉(zhuǎn)換器，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理。排氣壓力傳感器、氣缸內(nèi)壓力傳感器和噴嘴前后壓力差傳感器，在傳感器內(nèi)已經(jīng)接好電

18、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(hào)，該信號(hào)經(jīng)過集成運(yùn)算放大器的三級(jí)電壓放大后，進(jìn)行阻抗變換，濾去交流成分和噪音信號(hào)，幅值調(diào)整后，送入AD轉(zhuǎn)換器，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理。圖13測試儀原理圖四、實(shí)驗(yàn)操作步驟1開啟計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)、壓縮機(jī)測試軟件，選擇學(xué)習(xí)選項(xiàng)，學(xué)習(xí)了解壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，工作原理和壓縮機(jī)參數(shù)測試原理。打開壓縮機(jī)參數(shù)測試儀。2檢查缸內(nèi)壓力傳感器和壓差傳感器閥門，保證閥門處于關(guān)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(gè)實(shí)驗(yàn)過程中暢通無阻。4啟動(dòng)壓縮機(jī)，待壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)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(jìn)行調(diào)整。如果油壓為0，要馬上停止壓縮機(jī)，查找原因。5逐漸關(guān)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(dá)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(jì)算機(jī)上進(jìn)入實(shí)驗(yàn)選項(xiàng)，按軟件說明書進(jìn)行參數(shù)測試，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存入磁盤保存。8參數(shù)測試完成后，關(guān)閉壓力傳感器和壓差傳感器閥門。9重復(fù)步驟58，分別在排氣壓力