往复活塞式压缩机性能测定实验

一、目的要求

1．了解往复活塞式压缩机的结构特点；

2．了解温度、压差等参数的测定方法，计算机数据采集与处理；3．掌握压缩机排气量的测定原理及方法；

4．掌握压缩机示功图的测试原理、测量方法和测量过程；

5．了解脉冲计数法测量转速的方法；

6．掌握测试过程中，计算机的使用和测量。

单作用压缩机工作原理图

二、实验仪器、设备、工具和材料

往复活塞式压缩机性能测定实验验装置简图

1－消音器2－喷嘴3－压力传感器4－温度传感器5－减压箱6－调节阀7－压力表8－安全阀9－稳压罐10－单向阀11－温度传感器12－压力传感器13－温度传感器14－吸入阀15－控制柜16－计算机17－接近开关18－冷却水排空阀19－进水阀20－排水管

注：图中虚线为信号传输线

三、实验原理和设计要求

活塞式压缩机原理示意简图

1．活塞压缩机排气量的测定实验的实验原理

用喷嘴法测量活塞式压缩机的排气量是目前广泛采用的一种方法。它是利用流体流经排气管道的喷嘴时，在喷嘴出口处形成局部收缩，从而使流速增加，经压力降低，并在喷嘴的前后产生压力差，流体的流量越大，在喷嘴前后产生的压力差就越大，两者具有一定的关系。因此测出喷嘴前后的压力差值，就可以间接地测量气体的流量。排气量的计算公式如下：

式中：

q V：压缩机的排气量，m3／min，

C：喷嘴系数，根据喷嘴前后的压力差，喷嘴前气体的绝对温度，在喷嘴系数表中查取，见本实验教材；

D：喷嘴直径，D=19.05mm：

H：喷嘴前后的压力差，mmH20；

p0：吸入气体的绝对压力，Pa；

T0：压缩机吸入气体的绝对温度，K；

T1：压缩机排出气体的绝对温度，K。

通过测量装置，计算机采集吸入气体温度T0、排出气体温度T1、喷嘴压差H，并由计算机已存储的喷嘴系数表，计算出喷嘴系数，用上述公式计算出排气量q V。

2．传感器的布置和安装

排气量的测试需要测量出喷嘴前后的压力差、环境温度、排气温度三个参数，因此需要安装测量这三个参数的传感器。它们的布置如图1－2所示。

图1－2 压力差、热电阻、排气压力传感器安装图

1-排气截止阀2-压力传感器3-压力表4-压差传感器5-压差截止阀

6-引压管7-喷嘴8-排气管9-热电阻安放管

(1)排气压力传感器。在与储气罐相连接的排气管上，在排气截止阀前端安装压力传感器2来测量排气压力，传感器的型号为ADS-C，量程为1MPa。

(2)喷嘴前后压差传感器。该传感器4选用ADS—C型压差传感器，量程为25KPa。在喷嘴前端的排气管上有两根嵌入排气管内的铜管，见图1－2。一根在排气管内的一端封闭，用于安装热电阻。另一根在排气管内的一端开口，排气管外的一端与截止阀5相连，截止阀与压差传感器的一个接头相连，传感器的另一接头暴露在大气中。压差传感器测量的是气体通过喷嘴时，喷嘴前后的压差，因为气体通过喷嘴后进入大气。

(3)测温热电阻传感器。有两个测温热电阻传感器，型号均为Ptl00，规格为5×100mm。一个安放在大气中，用于测量环境温度，另一个安装在排气管内的热电阻安放管9内，用于测量排气温度。

3．活塞压缩机的示功图测试原理

通过安装在一级气缸吸气阀上的一只压力传感器，将一级气缸内的压力转换为电压信号，并输送到测试仪中通过电桥转换和信号放大，然后进入计算机，经过采集和A／D转换变为数字信号，通过软件的处理和标定系统，还原为压力值。在一个压缩循环中，通过测转速的脉冲信号来获得初始采集点，当测得的脉冲信号值最大时，活塞刚好运动到外止点，亦即膨胀开始点，这时开始进行示功图采集。

计算机共采集720个点的数据，即相当于曲柄转角每隔0．5度采集一个压力值。这720个压力值与通过活塞位移计算公式计算获得的720个位移值相对应。

式中：

θ：曲柄转角，rad;

λ：径长比λ=r/l;

r：曲柄半径，mm;

l：连杆长度，mm.

通过计算机软件画出往复活塞式压缩机示功图，并显示到计算机的屏幕上。同时，通过对示功图进行数值积分，求出示功图所代表的指示功率，并在计算机上显示出来。

4．测试仪原理

由上述传感器所得到的测量信号接入测试仪，进行变换、放大、滤波和调整处理，以适合A／D数据转换。在测试仪中，由热电阻测定的环境温度和排气温度信号经过电桥的变换，将电阻信号转换成电压信号，电压信号通过放大器三级电压放大后，进行阻抗变换，滤去交流成分和噪音信号，接入数字表进行数字显示，同时进行幅值调整后，送入A／D转换器，由计算机进行数据采集、处理。

排气压力传感器、气缸内压力传感器和喷嘴前后压力差传感器，在传感器内已经接好电桥回路，只需供给稳定的电桥电压，其输出即为与压力或压差成正比的电压信号，该信号经过集成运算放大器的三级电压放大后，进行阻抗变换，滤去交流成分和噪音信号，幅值调整后，送入A／D转换器，由计算机进行数据采集处理。

四、实验操作步骤

步骤：

1．开启计算机，启动计算机压缩机测试软件，选择学习选项，学习了解压缩机结构，工作原理和压缩机参数测试原理。打开压缩机参数测试仪。

2．检查缸内压力传感器和压差传感器阀门，保证在关闭状态。排气压力传感器阀门在打开状态。

3．接通冷却水系统，保证冷却水在整个实验过程中畅通无阻。

4．启动压缩机，待压缩机转速达到正常后，检查润滑油压力表，保证油压为0.2MPa，如果偏离此值，要进行调整。如果油压为0，要马上停止压缩机，查找原因。

5．逐渐关小排气节流阀(大阀门)，并由排气压力表观察排气压力，缓慢升高排气压力，待排气压力达到0.4MPa后，稳定10-15分钟。

6．打开压力传感器和压差传感器阀门。