活塞式压缩机排气量测试系统的设计

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在国民经济各部门和人民日常生活中压缩机的使用十分广泛 ，它是化工、石油、矿山、冶金、机械、制冷以至国防工业中不可缺少的重要设备，被称为化工、石油行业的心脏”，其运行的可靠性与经济性直接影响工业生产，所以压缩机的测试受到了越来越多的重视。在结合现代测试技术和计算机技术的情况下，活塞压缩机性能测试装置的发展及使用更普遍，因此，对测试系统的结构改进显得尤为重要 ，测试方法的更新将会使活塞压缩机的使用更加安全、可靠和经济 。

孙杰乜 等对微机在压缩机指示图的应用进行了研究，介绍了传感器的选择与安装方法，采集系统的标收穑 日期：2012-127作者简介：杜斌康(1989-)，男，浙江东阳人，主要从事压力容器、管道及高效过程装备等方面的研究.E-mail：iamdbklove###qq.con通信联系人：卢志明，男，教授 ，硕士生导师.E-mail：lzm###zjut.edu.cn机 电 工 程 第30卷定与数据处理方法。顾海明 和朱根兴也对微机在测试指示功图的应用进行了研究。魏龙n 等对活塞式压缩机电子式指示图测试装置进行了改进。

在传统压缩机排气量测试实验的基础上，本研究采用现代测试与采集技术，开发压缩机排气量测试系统，实现实时、准确地测量压缩机排气量。

1 压缩机排气量测试系统的开发1.1 测试系统原理活塞式压缩机的排气量通常是指单位时间内最后- 级排出的气体量，换算到吸入状态时的容积流量b]，单位为m /rain或m /h。按照国家标准GB3853-98规定，容积式空气压缩机排气量-般采用喷嘴法测量 。气体流经喷嘴时，流速在出口处形成局部收缩，使流速增加，静压力降低，在喷嘴前后产生了压力差。气体的流量越大，则在喷嘴前后产生的压力差也越大。

所以，研究者可以通过测量压力差和温度来计算1.2 测试系统的硬件结构组成为了测试活塞式压缩机的排气量 ，需要测试以下数据嘧]：温度 第-级吸气温度 (即室温)、喷嘴前的气体温度Tl；压力P。实验处的大气压力 P 、喷嘴前后的压力差 △p。

系统硬件主要由压力传感器、温度传感器、变送器、数据采集卡曲 。以及工控机所组成。

表1 硬件型号气体的流量，计算压缩机排气量的公式为： 2 数据采集及处理系统的开发129.26×l0～ - ㈩ 2·1 -～式中： -喷嘴出口气体温度，K；c-喷嘴系数，该系数可按有关表格求取 ；P -实验处的大气压力 ；P。-绝对压力；d-喷嘴直径，mm； 。-第-级吸气温度(即室温)，K；△p-喷嘴前后的压力差，P。(该值可用水柱压差计测量，卸 9.807H，H是以毫米为单位的压差计读数)。

活塞式压缩机测试技术伴随着测试技术的发展而发展，尤其是伴随着传感器、测试仪器和信号处理技术的不断更新和发展n 。本研究中，用温度传感器代替温度计测试温度，微压传感器代替u型测压计测试压力 ，完成压力信号的采集；应用Visual Basic软件开发采集和计算系统，智能计算排气量。

压缩机压力传感器 温度传感器数据采集卡计算机主机显示器 打愈 Il图1 活塞式压缩机排气量测试系统原理框图编程，测试程序流程如图2所示。

测试流程主要包括初始化、开始采集、结束采集、室温与大气压的输人、计算排气量及退出。

喜 、I 霉 数据 输入区、计算区数据。ll遐出程厅。开始采集：定义通道、I l计算排气量：根据排气量计算频率、打开计时器等。ll公式自动计算排气量。

图2 主程序流程图2.2 测试系统使用步骤测试系统使用步骤如图3(a～e)所示。

(a)步骤-机 电 工 程 第 30卷压力系数A，计算如下：- -o-术利用计算机技术完善了数据采集功能，不仅为操作人员提供了直观形象的画面，而且能够记录每个采样(6) 周期内压力变化的具体数据，为进-步的工程计算分析提供了可能。

A -按照经验值取为0.94；A -由于无任何气体泄漏到机器外部，故取为1。

计算得：Q0.001 868×0.8×0.976×0.94×1×3520.4 813 m。/min误差：警 。%巡 枷 32不同储气压力时的排气量Q 与排气量Qz及理论排气量Q如表2所示。

表2 不同储气压力时排气量比较/MPa q。/(m ·min ) Q ，(m ·min ) Q/(m ·min )0.1 0.532 1 0.538 2 O.540 20.2 O.462 8 0.467 8 0.481 30.3 O.401 2 O.410 2 0.422 O0.4 O.35l 8 0.353 5 0.368 30.5 O.283 6 0.286 4 0.298 5由表2可以看出，由实际测量而计算的排气量Q。

与测试系统测量q：的排气量相差很小，且两种排气量测试方法测得的排气量与理论排气量十分接近，该系统具有相当高的准确性。

4 结束语结合现代测控技术设计的、基于计算机辅助系统的活塞式压缩机测试原理 ，与以前相比，测试技术有了很大的改进，快速性、可靠性、准确性等优点也越来越明显。与改进前相比，新的压缩机实验装置测试技该测试系统具有以下特点：(1)高速度。微机测试系统的数据采集与处理、显示与记录，都是在预先编好的测量程序的统-指挥下完成的。因此它的测量速度比常规的人工测量快。

(2)高精度、高效率。由于测试系统的测试速度快，可以进行多次重复测量，使随机误差的影响大大减少。

(3)试验数据的实时处理。及时提供试验结果，测试系统高速采集试验原始数据后 ，可根据操作者需要进行处理。也可以把原始数据存盘，以备以后处理之用。