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1、压缩机能综合测试实验实验指导压缩机能综合测试实验实验指导课件课件武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试压缩机示功图测试实验一、实验目的一、实验目的二、实验装置及工作原理二、实验装置及工作原理三、实验步骤三、实验步骤四、实验数据处理四、实验数据处理五、实验报告内容五、实验报告内容 压缩机示功图测试实验压缩机示功图测试实验武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能
2、综合测试压缩机性能综合测试武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验装置及工作原理62、信号调理系统、信号调理系统 信号调理系统主要完成传感变送器输出的电流信号到标准电压信信号调理系统主要完成传感变送器输出的电流信号到标准电压信号的转换、旋转编码器输出脉冲信号的脉宽扩展等信号调理功能。号的转换
3、、旋转编码器输出脉冲信号的脉宽扩展等信号调理功能。 3、数据采集控制系统、数据采集控制系统 数据采集控制系统主要完成多通道信号数据采集控制系统主要完成多通道信号A/D及相关的数据采集控及相关的数据采集控 制功能。本实验系统采用了两块研华公司生产的多功能数据采集控制制功能。本实验系统采用了两块研华公司生产的多功能数据采集控制 卡，型号为卡，型号为PCL-818L及及PCL-818HD，分别完成温度、流量等缓变量，分别完成温度、流量等缓变量 的采集和气缸压力、转速脉冲等快变量的采集任务。的采集和气缸压力、转速脉冲等快变量的采集任务。 4、计算机系统、计算机系统 计算机系统主要完成数据采集的软件控制
4、及实验数据的存储、分计算机系统主要完成数据采集的软件控制及实验数据的存储、分 析、显示、打印输出等工作，是整个实验系统的核心。析、显示、打印输出等工作，是整个实验系统的核心。武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验装置及工作原理7 气缸压力信号的测量通过快变压力变送器得到，采样气缸压力信号的测量通过快变压力变送器得到，采样速度为每循环速度为每循环180点，和主轴固联在一起的旋转编码器的点，和主轴固联在一起的旋转编码器的输出脉冲作为压力采样的外部触发信号，旋转编码器每转输出脉冲作为压力采样的外部触发信号，旋转编码器每转在在A相严格输出等间隔的相严
5、格输出等间隔的360个脉冲，以它作为采样触发个脉冲，以它作为采样触发信号，可实现信号，可实现转速跟踪采样转速跟踪采样，保证压力信号与活塞行程位，保证压力信号与活塞行程位移的同步。另外，旋转编码器每转在其移的同步。另外，旋转编码器每转在其Z相输出一个脉冲，相输出一个脉冲，以此作为以此作为活塞止点鉴别信号。活塞止点鉴别信号。 压缩机主要性能参数测量原理压缩机主要性能参数测量原理 1、示功图测量、示功图测量武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验装置及工作原理8 2、主轴功率测量、主轴功率测量 本实验系统用本实验系统用损耗分析法损耗分析法间接测定电动
6、机输出功率，然间接测定电动机输出功率，然后考虑传动效率，得到主轴功率。后考虑传动效率，得到主轴功率。 3、主轴转速测量、主轴转速测量 转速测量方法很多，本实验系统采用转速测量方法很多，本实验系统采用旋转编码器旋转编码器作为转作为转速测量传感器。旋转编码器的速测量传感器。旋转编码器的Z相严格保证一转输出一个脉相严格保证一转输出一个脉冲，利用数据采集卡的脉冲计数功能，软件计算出主轴的冲，利用数据采集卡的脉冲计数功能，软件计算出主轴的平均转速，或直接利用数据采集卡的脉冲频率测量功能得平均转速，或直接利用数据采集卡的脉冲频率测量功能得到转速。到转速。武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压
7、缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验步骤1三、实验步骤三、实验步骤 1、压缩机开机前的准备工作压缩机开机前的准备工作：拧开冷凝液排放口，排清冷凝液后拧：拧开冷凝液排放口，排清冷凝液后拧紧排放口；检查各种传感器安装是否紧密；将排气管线末端排气阀开置紧排放口；检查各种传感器安装是否紧密；将排气管线末端排气阀开置最大位置；接通压缩机电机电源；打开计算机，运行数据采集分析程序最大位置；接通压缩机电机电源；打开计算机，运行数据采集分析程序 2、压缩机试运转压缩机试运转：按下控制柜面板上：按下控制柜面板上“开始开始”按钮，启动压缩机。观按钮，启动压缩机。观察压缩机运转情况，是否有异常振动和异常噪声，持续
8、察压缩机运转情况，是否有异常振动和异常噪声，持续35分钟后，按下分钟后，按下控制柜面板上控制柜面板上“停止停止”按钮，停止压缩机运行。按钮，停止压缩机运行。 3、吸气压力测量吸气压力测量：将空压机缓冲罐出口三通连到环境压力一侧，操：将空压机缓冲罐出口三通连到环境压力一侧，操作菜单作菜单“数据采集数据采集 / 吸气压力测量吸气压力测量”完成吸气压力测量；测量完毕后，将空完成吸气压力测量；测量完毕后，将空压机缓冲罐出口三通连到排气压力一侧。压机缓冲罐出口三通连到排气压力一侧。 武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验步骤2 4、启动、运行压缩机，完
9、成示功图测试操作启动、运行压缩机，完成示功图测试操作 启动压缩机，启动压缩机，调节排气阀的开度调节排气阀的开度，使气缸压力稳定在，使气缸压力稳定在0.6Mpa；待压；待压缩机稳定运行后，点击缩机稳定运行后，点击“开始数据采集开始数据采集”工具按钮，开始数据采集；观察工具按钮，开始数据采集；观察绘图区绘制的示功图曲线，若不满意，可点击绘图区绘制的示功图曲线，若不满意，可点击“下一次示功图采集下一次示功图采集”工具工具按钮；获得满意的实验数据后，点击按钮；获得满意的实验数据后，点击“停止数据采集停止数据采集”工具按钮，终止数工具按钮，终止数据采集；数据文件保存、实验数据打印。据采集；数据文件保存、
10、实验数据打印。 5、调节排气阀的开度，使气缸压力稳定在、调节排气阀的开度，使气缸压力稳定在0.5Mpa，重复第，重复第4步操步操作，作，得到另一组实验数据得到另一组实验数据。 6、实验结束操作：实验结束操作：按下控制柜面板上按下控制柜面板上“停止停止”按钮，停止压缩机运按钮，停止压缩机运行；选择相应操作，退出应用程序。行；选择相应操作，退出应用程序。武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验报告要求1 五、实验报告五、实验报告 1测录出压缩机示功图及其它性能参数。测录出压缩机示功图及其它性能参数。 2如表如表 1、2所示，计算出压缩机的平均指示压
11、力所示，计算出压缩机的平均指示压力Pi，指示，指示功率功率Ni， 压缩机机械效率压缩机机械效率m，容积效率，容积效率V，及气阀功率，及气阀功率损失系数损失系数c。 3讨论不同压力比时的示功图的变化。讨论不同压力比时的示功图的变化。武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验报告要求2表表1 试验压缩机性能参数试验压缩机性能参数压缩机的型号名称压缩机额定排气压力（kgf/cm2）压缩机额定排气量（m3/min）电动机型号名称电动机装置功率（kw）电动机与压缩机的传动方式压缩机活塞行程L (mm)60压缩机连杆长度L1 (mm)50压缩机活塞直径D(m
12、m)80压缩机额定转速N（rpm）电机效率e (%) 0.9传动效率z(%) 0.97武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验报告要求31. 试验日期2. 大气压力（pa）3. 压缩机试验排气压力Pd (kgf/cm2)4. 压缩机试验转速n (rpm)5. 行程长度L (mm) 606. 吸入线长度L1 (mm)7. 排气损失面积Fp（mm*100Kpa）8. 吸气损失面积Fx（mm*100Kpa）9. 示功图面积Fi（mm*100Kpa）10. 示功图名义面积Fh（mm*100Kpa）11. 平均指示压力Pi=Fi/L（100Kpa）12.
13、 指示功率Ni (kw)13. 电机输入功率Ne (kw ).14. 压缩机轴功率Nz=Ne *e *z(kw)15. 压缩机机械效率m=3 N i / Nz (%)16. 容积效率v= L1 /L (%)17. 气阀功率损失系数 C = 100 (Fx + Fp ) / Fh（%） 表表2 压压缩缩机机示示功功图图技技术术数数据据武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验数据处理1 四四、实验数据处理、实验数据处理 实验结果以实验结果以实验数据实验数据及及示功图示功图的打印形式给出。根据表的打印形式给出。根据表2的要求分的要求分析计算相应的压缩
14、机技术参数。要求主要的数据处理在计算机上完成，析计算相应的压缩机技术参数。要求主要的数据处理在计算机上完成，并随实验报告提供相应处理程序（源代码打印稿或程序软盘）。并随实验报告提供相应处理程序（源代码打印稿或程序软盘）。 数据处理指导如下：数据处理指导如下： 1、每一压缩循环等转角采集有、每一压缩循环等转角采集有180个压力数据，转角步长为个压力数据，转角步长为2度，作示度，作示功图处理时应先将转角位移转换成活塞行程位移。功图处理时应先将转角位移转换成活塞行程位移。 2、示功图面积计算可采用机械数值求积法，如梯形、中矩形求积等，、示功图面积计算可采用机械数值求积法，如梯形、中矩形求积等，详细过
15、程可参考相关计算方法的参考书。详细过程可参考相关计算方法的参考书。 3、指示功率的计算可如下式：、指示功率的计算可如下式：Ni=Fi* ( * (D 2) / 4)* n / 60 并注意并注意计算单位的一致。计算单位的一致。武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验数据处理2 四、实验数据处理四、实验数据处理 1、将转角位移转换成活塞行程位移、将转角位移转换成活塞行程位移X。 每一压缩循环等转角采集有每一压缩循环等转角采集有180个压力数据，转角步长为个压力数据，转角步长为2度。压缩度。压缩 机一个工作循环包括四个阶段，分别机一个工作循环包括四
16、个阶段，分别 为膨胀、吸气、压缩和排气，采集的为膨胀、吸气、压缩和排气，采集的 180个压力数据的起点为膨胀阶段的个压力数据的起点为膨胀阶段的 起点，对应于图中的曲柄转角起点，对应于图中的曲柄转角a=0。 其中：其中：l1 、l2分别为曲柄和连杆长度；分别为曲柄和连杆长度；y为中间变量。为中间变量。 L为行程长度，为行程长度，L=2*l1。武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试2、中矩形求积法、中矩形求积法计算示功图面积计算示功图面积其中，其中，A为封闭示功图曲线为封闭示功图曲线Q所围的面积，所围的面积，x为活塞行程位移。为活塞行程位移。实验数据
17、处理3武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验数据处理43、指示功率的计算、指示功率的计算 Ni=Fi* ( * (D 2) / 4)* n / 60 注意计算单位的一致，其中注意计算单位的一致，其中Fi为上面计算出的示功图面积为上面计算出的示功图面积A。4、几个参数（参见前图）、几个参数（参见前图） 吸入线长度吸入线长度L1 (mm)：如图中：如图中L1所示。所示。 排气损失面积排气损失面积Fp（mm*100Kpa）：示功图曲线超出排气压力部分）：示功图曲线超出排气压力部分与排气标定线所围部分，如图中白色区域示功图部分。与排气标定线所围部分，
18、如图中白色区域示功图部分。 吸气损失面积吸气损失面积Fx（mm*100Kpa）：示功图曲线低于吸气压力部分）：示功图曲线低于吸气压力部分与吸气标定线所围部分，如图中蓝色区域示功图部分，也为吸入线与吸气标定线所围部分，如图中蓝色区域示功图部分，也为吸入线L1与与示功图曲线所围部分。示功图曲线所围部分。 容积效率容积效率v= L1 /L (%) 气阀功率损失系数气阀功率损失系数 C = 100 (Fx + Fp ) / Fh（%）武汉工程大学机电工程学院武汉工程大学机电工程学院 压缩机性能综合测试压缩机性能综合测试实验数据处理55、数据处理程序编制、数据处理程序编制 程序可用程序可用C、VC、VB
19、等多种软件环境编制，建议用等多种软件环境编制，建议用VB、LabVIEW等可视化编程环境开发。等可视化编程环境开发。 程序主要功能是计算示功图面积和排气、吸气损失面积以及程序主要功能是计算示功图面积和排气、吸气损失面积以及其它相关参数，辅助功能是在界面上画出封闭或展开示功图曲其它相关参数，辅助功能是在界面上画出封闭或展开示功图曲线，参见线，参见附录附录1。 程序包括测试压力数据输入、数据计算处理和数据输出等主程序包括测试压力数据输入、数据计算处理和数据输出等主要模块。数据输入可用手工输入，但最好采用数据文件自动读要模块。数据输入可用手工输入，但最好采用数据文件自动读入，参见入，参见附录附录2。
