空压机功效仪及其功效计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于节能减排技术领域，涉及空压机检测，尤其是涉及一种空压机功效仪 及其功效计算方法。
【背景技术】
[0002] 空压机的种类很多，按工作原理可分为容积式压缩机，速度式压缩机。容积式压缩 机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压 力；速度式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为 气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。
[0003] 理论上，空压机在标准工况下工作时其做功效率（即功效）是恒定的，即为额定功 效，无需进行实时监测。然而，由于电网电压、现场工况、零部件工作时间等各种因素的存 在，空压机的功效一般是无法达到额定功效而产生偏离。而一旦空压机工作在非额定功效 状态时，就存在能效低下而导致能源浪费等技术问题。为此，人们进行了长期的探索，提出 了各种各样的解决方案。然而。目前缺乏能够直接用于测量功效的装置。功率计是一种常 见的测量功率的装置，然而功率计通常用于测量电路的功率，无法将其应用至空压机的功 率检测，更不能直接检测出功效。
[0004] 为了提高空压机的工作效率，降低能源损耗，人们提出了各种技术改进。中国专利 文献公开了一种空压机功率补偿装置[申请号=201120464335. 0]，包括与电机相连接的输 出口和与电源相连接的输入口，其特征在于：所述输出口与输入口之间设置有控制装置，所 述控制装置包括处理器和与该处理器相连接并受该处理器控制的可控整流电路。上述方案 虽然在一定程度上降低了能源损耗，提高了空压机的工作效率，但是仍然存在着无法直观 地了解功效状况，难以方便迅速地发现和排除故障等技术问题。而空压机的功效值具有重 要意义，直接反映主机的能耗水平，对压缩机系统的能耗起决定作用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构简单，能够方便直观地获 得空压机功效的空压机功效仪。
[0006] 本发明还有一目的是提供一种易于实施，计算简便的空压机功效计算方法。
[0007] 为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本空压机功效仪，空压机包括压缩 机主机，在压缩机主机上连接有输入管路、输出管路和主机电动机，在输入管路上设有空气 滤芯，在输出管路上设有冷却器，其特征在于，本功效仪包括温度传感器、压力传感器和流 量传感器，所述的温度传感器、压力传感器和流量传感器分别与用于计算空压机功效的中 央处理器相连，所述的中央处理器上连接有用于输入参数的输入装置。
[0008] 在上述的空压机功效仪中，所述的中央处理器上还连接有用于测量主机电动机输 入电流的电流传感器和用于测量主机电动机输入电压的电压传感器。
[0009] 在上述的空压机功效仪中，所述的参数包括空气比热比K、压缩机主机形式常数 c、级前压力损失系数n4、级后压力损失系数n5、绝热效率1、电动机效率n 2、压缩机组的 传动效率113中的任意一种或多种。
[0010] 在上述的空压机功效仪中，所述的温度传感器、压力传感器和流量传感器设置在 筒状体上，所述的筒状体可拆卸地串接在输入管路和/或输出管路上。
[0011] 在上述的空压机功效仪中，所述的筒状体的侧部设有与筒状体贯通的采样通道， 在采样通道上通过可拆卸结构固定有封盖，所述的温度传感器、压力传感器和流量传感器 分别可拆卸地安装在封盖上。
[0012] 在上述的空压机功效仪中，所述的温度传感器、压力传感器和流量传感器分别固 定在套杆上，且各套杆穿设在封盖上，所述的压力传感器、温度传感器和流量传感器的套杆 长度依次变长且流量传感器的套杆内端部位于筒状体的中轴线上。
[0013] 在上述的空压机功效仪中，所述的筒状体的两端分别设有法兰盘，所述的法兰盘 与输入管路或输出管路串联。
[0014] 在上述的空压机功效仪中，所述的输入装置包括若干按键和至少一个显示屏。
[0015] -种采用上述空压机功效仪的空压机功效计算方法，其特征在于，空压机功效仪 的中央处理器采用下述方式判断功效：
[0016] E工况=frip q2，q3，q4，n5;
[0017] 式中即空压机功效值，直接反映压缩机主机的能耗水平，其中级前压力损失 系数n4、级后压力损失系数n 5、绝热效率1、电动机效率n2、压缩机组的传动效率n3;E ^?空压机功效值无限接近1时，说明空压机的功效水平高，越节能；当偏离1的幅度越大， 则说明空压机功效水平越低，越耗能。
[0018] 在上述的空压机功效计算方法中，
[0019] N工况=f (Pa, k，Pd，qv)式①；
[0020] N输入=f (I，U，COS 巾）式②；
[0021] E工况=N输入/N工况 式③；
[0022] 式①②③中：
[0023] 为在一定的排气压力下，产气量qv需要的理想工况功率，单位为Kw ;
[0024] %^为在一定的排气压力下，产气量qv需要的输入功率，单位为Kw ;
[0025] 为在一定的排气工况压力、单位产气量下，空压机的功效值；
[0026] 式①中：Pa为压缩机主机进气压力，单位为MPa ;Pd为压缩机主机排气压力，单位 为MPa ;K为空气比热比且K = 1. 4 ;qv为压缩机主机的排气量，单位为m3/min ;
[0027] N*为绝热压缩功_
[0028] 其中C为压缩机主机形式常数；e :为压缩机主机压缩比；
[0029]
[0030] 其中，P1为级后压缩机主机进气压力，单位为MPa ;P2为级前压缩机主机出气压 力，单位为MPa，空压机在理想状态下，级前和级后都不存在压差，即Pa = Pl，Pd = P2, APi =0, AP2= 〇 ;其中 e 1= P2/P1 = Pd/Pa ;
[0031] 由式④得出，
[0032]
[0033] 当级前和级后存在压差的时候，即Pa不等于PI，Pd不等于P2,APJPAP2也都不 等于〇,因级前和级后都存在压力损失，则
[0034] N工况=f(Pa,Pd，qv) 式⑥；
[0035] 由式⑤⑥得出。
[0036] N绝=N工况xf(n4，n5) =f(Pa，Pd，qv)xf(n4，n5) 式⑦；
[0037] 1!4为级前压力损失系数，n5为级后压力损失系数；
[0038] 因N轴=N绝/n1 式⑧；
[0039] N#为主机电动机功率；ni为绝热效率；
[0040] 当压缩机主机结构、运行工况条件一定时，压缩机主机的绝热效率是一个稳定值， 当知道压缩机主机的绝热效率时，可以确定主机电动机功率，主机电动机功率跟1主机 绝热效率有关；
[0041] 由式⑥和式⑦得出
[0042] =f(Pa,Pd,qv)xf(nn4,n5) 式⑨；
[0043] 式二 /C0:S4> ) COS4
[0044] I为压缩机主机输入电流，单位A;
[0045] U为压缩机主机输入电压，单位V;
[0046] C0S巾为功率因素；
[0047] N^x即主机电动机的输入功I
[0048] n2为主机电动机效率；n3为压缩机组的传动效率；
[0049] 由式③，式⑨，式⑩得出
[0050] E工况=N输入 /N工况=f(Pa,Pd，qv)xf)(n4，n5，npn2，n3);
[0051] 当进排气压力和产气量一定时，E工况只跟r^，n2,n3,n4,n5有关；即E工况= fH2，玎3，玎4，玎5;E工况 即空压机的功效值。
[0052] 与现有的技术相比，本空压机功效仪及其功效计算方法的优点在于：设计合理，结 构简单，能够方便、快速、直观地获得空压机的功效，以便于及时对空压机进行调整，从而有 效节约能耗，使空压机处于最佳工作状态。
【附图说明】
[0053] 图1是本发明提供的框架图。
[0054] 图2是本发明提供的部分结构剖视结构示意图。
[0055] 图3是本发明提供的部分结构侧视结构示意图。
[0056] 图中，压缩机主机1、输入管路2、输出管路3、主机电动机4、空气滤芯5、冷却器6、 温度传感器7、压力传感器8、流量传感器9、中央处理器10、输入装置11、电流传感器13、电 压传感器14、空气比热比K、压缩机主机形式常数C、级前压力损失系数n4、级后压力损失 系数n5、绝热效率1、电动机效率n2、压缩机组的传动效率n3、筒状体15、采样通道16、 封盖17、套杆18、法兰盘19、按键20、显示屏21、级后压缩机主机进气压力P1、级前压缩机 主机出气压力P2。
【具体实施方式】
[0057] 如图1-3所示，空压机包括压缩机主机1，在压缩机主机1上连接有输入管路2、输 出管路3和主机电动机4,在输入管路2上设有空气滤芯5,在输出管路3上设有冷却器6。 本空压机功效仪包括温度传感器7、压力传感器8和流量传感器9,所述的温度传感器7、压 力传感器8和流量传感器9分别与用于计算空压机功效的中央处理器10相连，所述的中央 处理器10上连接有用于输入参数的输入装置11。输入装置11包括若干按键20和至少一 个显示屏21。中央处理器10上还连接有用于测量主机电动机4输入电流的电流传感器13 和用于测量主机电动机4输入电压的电压传感器14。参数包括空气比热比K、压缩机主机 形式常数c、级前压力损失系数n 4、级后压力损失系数n5、绝热效率1、电动机效率n2、 压缩机组的传动效率11 3中的任意一种或多种。
[0058] 温度传感器7、压力传感器8和流量传感器9设置在筒状体15上，所述的筒状体15 可拆卸地串接在输入管路2和/或输出管路3上。筒状体15的侧部设有与筒状体15贯通 的采样通道16,在采样通道16上通过可拆卸结构固定有封盖17,所述的温度传感器7、压力 传感器8和流量传感器9分别可拆卸地安装在封盖17上。温度传感器7、压力传感器8和 流量传感器9分别固定在套杆18上，且各套杆穿设在封盖17上，所述的压力传感器8、温度 传感器7和流量传感器9的套杆18长度依次变长且流量传感器9的套杆18内端部位于筒 状体15的中轴线上。筒状体15的两端分别设有法兰盘19,所述的法兰盘19与输入管路2 或输出管路3串联。
[0059] 采用上述空压机功效仪的空压机功效计算方法，其特征在于，空压机功效仪的中 央处理器采用下述方式判断功效：
[0060] E工况=fn" q2, q3, q4, q5;
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