压缩机功率和排气量的测定(480l)

压缩机的性能测定实验

一、实验目的

1. 了解和掌握压缩机指示功率和排气量的测量方法;

2. 观察压缩机实际压缩过程;

3. 分析压缩机工作情况。

二、实验装置与实验原理：

压缩机实验装置示意图

1.喷嘴流量计

2.储气罐

3.压力传感器

4.压缩机

5.转速传感器

6.数据采集接口箱

7.信号处理系统

1． 压缩机装置

实验的主要设备是上海压缩机厂制造的无十字头V 型双缸单作用风冷式压缩机一台，压缩机基本参数如下： 额定排气量 ：0.48

min /3m 额定排气压力：0.6 MPa （表压）

额定转速： 约820转/分

活塞行程：60 mm （曲柄半径30.0mm ） 气缸直径：90 mm 气缸数目：2

润滑方式：飞溅式

气缸相对余隙容积约为6％

电机功率：4.0KW ；功率因数：0．85。

压缩机是由曲柄连杆机构运转的，连杆直接与活塞相连接，没有十字头，连杆大头为对分式。曲柄安装在滑动轴承上，压缩机的运动机构及气缸均用击溅方式进行润滑。

压缩机机身与气缸外套铸成整体。空气自大气进入压缩机，经压缩后排出，压缩机的排气管接储气罐，储气罐为直径Φ300，长900㎜，壁厚10㎜的容器，容器上部有0.7 MPa 的安全阀及压力表，储气罐出口连接有调节阀，以调节压缩机的出口压力。

2．压缩机的排气测定装置

在储气罐出口的压力调节阀后设有一套排气量测定装置，即喷嘴流量计，装置设计按照TH18－83“化工通用机械专业标准，空气压缩机排气量测定方法”（详见“活塞式压缩机设计”706页）。装置由减压箱、喷嘴、测压管及测温管所组成，减压箱内有多孔小板及井字形隔板所组成的气体流动装置，喷嘴由不锈钢或黄铜制造，孔径尺寸为12.70毫米。差压传感器（或U 型压力计）与测压装置连通，用以测定喷嘴前后的压差。

计算压缩机实际排气量由下式计算

1

00

281053.1128T P H

T CD V -⨯= 式中：-

-V －压缩机排气量（m 3

/min ） C －喷嘴系数（查表）

H －喷嘴前后的压力差（毫米水柱），1毫米水柱=10.2 Pa D －喷嘴直径（毫米）

0P －大气压力（105

Pa ）

0T －压缩机吸入气体的绝对温度（K ） 1T －喷嘴前气体的绝对温度（K ）

3．示功图（PV ）图的测试装置

压缩机的一个一级气缸顶部开孔，通过接头连接压电式压力传感器，测试气缸内气体的瞬间压力P 。压缩机飞轮上装有键相器，通过光电转速器，测试压缩机的瞬间曲柄转角α。由下面公式确定活塞位移x ，

)]

2cos 1(4

)cos 1[(αλ

α-+

-=r x

式中，x －活塞位移，r －曲柄半径，λ－曲轴半径与连杆长度l 的比值，

α－曲柄转角。

由活塞位移x 与气缸截面积A 的乘积即可确定活塞扫过的气缸容积V 。

A x V ⋅=

式中V —气缸容积， A —气缸截面积，24

D A π

=

由P 和V 可绘出压缩机一个循环的PV 图（示功图）。

由示功图封闭面积即可算出一个循环的压缩功L ；再乘以转速和气缸数目即得压缩机指示功率i N ：

i N =L ⨯气缸数目⨯（60

n

）

n －转速，转/分，L －循环压缩功

4．电机功率的测定

电机负载为三角形的三相电路，

N =ϕcos 3UI

N —电机功率； U —相电压； I —相电流； ϕcos —功率因数。

5．计算机化的数据采集与信号分析系统

本实验的数据采集与处理通过计算机化的“信号采集与分析系统CRAS”实现。示功图绘制、排气量和指示功率计算通过示功图软件实现。数据采集与信号处理系统包括传感器以及放大器，数据采集卡，接口箱，以及VMCRAS 及示功图软件等。

三、实验步骤

1.检查实验用设备和仪器。

（1）、压缩机检查：在未通电情况下，检查进排气孔道、润滑油、仪表、阀门、电机及皮带轮等部件。

（2）、测试系统与压缩机的连接：检查各线路的连接，有转速传感器、压力传感器、压差传感装置、温度测量装置及接口箱处的线路连接。

（3）、打开流量计进口阀门，检查完毕，接通压缩机电源。

2.打开数据采集系统进行数据采集。

(1)、打开计算机电源，鼠标点击：桌面“CRAS 7.0（快捷方式）”，进入计算机化的振动信号采集分析系统CRAS。再点击：“旋转机械振动监示与分析VMCRAS”。

在“VMCRAS”状态下，先定义作业文件名称及类型。点击“作业”：

①在“搜寻（I）” 栏确认作业文件的位置；

②在“文件名称（N）” 栏写入所起的文件名（不写扩展名）；

③在“文件类型（T）” 栏点入‘外部双通道” (注:内部方式指定采样率频率；外部方式指采样频率随转速同步变化)。

(2)、设置实验参数，点击“参数设置”，逐步完成以下各项：

①采集方式：采用“外部”；键相位必须为128（键相位表示整转速周期的测点）。

②采集控制：采用“监示采集”；转速控制为“升速”；在老师的指导下或根据经验填入“总记录时间（秒）一般为40-50”。

③监测值类型：pp（双峰值）；

④工程单位：一通道，气缸压力传感器 Mpa；

二通道，差压传感器 pa。

⑤电压范围：±10000mv。

⑥较正因子：一通道气缸压力传感器较正因子约 15880（由传感器参数确定）

二通道差压传感器较正因子 1

所有参数确定后，点击“确认”。

(3)、开始数据采集

检查传感器，仪器仪表接线等无误后，启动压缩机。待压缩机压力稳定后，点击VMCRAS状态下的“在线监测”。即可观察压缩机排气压力—时间曲线，数据采集完毕后退出“CRAS”。

3.作压缩机示功图和计算排气量

（1）、示功图和指示功率，鼠标点击文件夹内“示功图”，逐步完成以下各项：点击“导入VM数据（AZ2XX）”，找到数据采集的作业文件，点击打开；

①在“弧度”和“角度”二种单位选一，填入初相角；左边为280，右边为180

②参数设置，依次填入：

气缸数目 2

气缸直径（单位为米） 0.09

曲柄半径（单位为米） 0.03

“r/l” （曲柄半径与连杆长之比）

填完后点击“确定”

③点击“图形显示”，可见示功图和指示功率（Kw）；

（2）、计算排气量，鼠标点击排气量计算拦的“计算”框

①填写喷嘴压差，可选择U形管毫米水柱或差压数字表（Pa）两种方法之一填写；

②依次填入

喷嘴直径（单位为毫米） 12.70

吸入气体温度（单位为K）

喷嘴前气体温度（单位为K）

当地大气压力（单位为Mpa）

压电系数 17700

③填完后，点击“计算”框。

即可由计算机算出排气量Q （M 3

/min ），并示出喷嘴系数C 。

四、实验数据与理论值的比较

将有关数据填入下表，并对测试的指示功率和排气量与理论值进行比较，分析。

1、 计算压缩机理论排气量

n

AS V l T p v λλλλ= （min /3

m ）

式中、A －第一级各个气缸活塞面积的总和，2

m S －行程，米 n －转速，转/分

v λ——容积系数；)1(11--=m

v εαλ

α:相对余隙容积，α=0.06; ε:压力比， m ：气体多变指数 =m 1.20 p λ——第一级压力系数；p λ=0.95~0.98 T λ——第一级温度系数；T λ=0.90~0.95 l λ——第一级泄漏系数；l λ=0.92~0.96

2、理论功率计算

n P P k k

V P N k

k s d h

v s i ]1)[(1)1(67.161'

'1---=-λδ （Kw ）

式中：1P —名义吸气压力,MPa ；

s δ—进气时的压力损失系数, s δ=0.04~0.06 ；

'',d s P P －实际吸、排气压力,MPa ； )1(1'S s P P δ-=， )1(2'

d d P P

δ+= -2P 名义排气压力,MPa ；

d δ—排气时的压力损失系数, d δ=0.08~0.12。

k －气体绝热指数，空气以4.1=k 计；h V —行程容积，h V =AS ；

n —转速，RPM ；其余符号同上。

将实测指示功率，理论功率及电测功率计算结果列表并比较之。

五、实验报告内容：

1 实验目的

2 实验装置

3 实验原理 4、简述实验步骤

5、实验记录表

6、采用理论公式分别计算压缩机指示功率和排气量与实验值比较，并分析原因。

六、注意事项：

1严格按规定操作。

2开车前手压皮带轮外侧盘动。

3储气罐出口阀开至最大位置后，慢慢调小。

4注意安全，开车时不要过分靠近机器。实验完毕后关闭电源。

5请在关闭电源情况下拔插转速传感器连接线(不要带电拔插)，在没有使用的情况下关闭光电探头电源。