专利名称：多功能空压机性能测试综合实验台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多功能教学实验装置，尤其涉及过程装备与控制工程专 业的一种利用压縮空气为气源的多功能空压机性能测试综合实验台。
背景技术：
"化工机械"和"化工仪表及自动化"两个专业是工科化工类高校两个
传统的专业，从1999年起，教育部在2004年修订的"普通高等学校本科专 业目录"中将"化工机械"和"化工仪表及自动化"两个专业合并为"过程. 装备与控制工程"专业。专业实验是本专业一项十分重要的教学内容，原"化 工机械"专业的专业实验主要是设备和机械性能的测试实验，原"化工仪表 及自动化"专业的实验主要是仪表及电器参数的测试实验。现国内一些高校 经升级后的一些实验装置，只是在原有的实验装置的基础上加上了计算机数 据采集系统，但这些实验内容仍过于单一，己不能满足"过程装备与控制工 程"专业的试验要求。目前，本专业在进行不同的实验时要在不同的实验装 置上完成，这种分散的实验装置不仅功能单一，而且所占用的实验室面积大， 设备投资高，每种实验设备的利用率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种功能多的多功能空压机性能测试综合实验台。 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是 一种多功能空压机性能 测试综合实验台，其中包括活塞式空气压缩机、冷却器总程、储气罐、喷嘴 节流装置，活塞式空气压縮机带有进、排气阀，进、排气阀上分别带有阀板， 活塞式空气压缩机上安装有空气过滤器并与之相通，活塞式空气压縮机通过 连接管路连接冷却器总程并与之相通，冷却器总程通过连接管路连接储气罐
并与之相通，其特点是冷却器总程上通过连接管路连接有冷却水流量计，
喷嘴截流装置一端带有喷气嘴，喷嘴截流装置上分别安装有温度传感器、压 力传感器，储气罐匕安装有安全阀、压力表，该多功能空压机性能测试综合 实验台还包括应力测试容器，储气罐出口分为两路， 一路经喷嘴截止阀与喷
嘴截流装置相通，另一路经应力截止阀通过进气管与应力测试容器相通；所 述与冷却器总程相通的空气压縮机上的冷却器进出口安装有控制阀、流量计、
温度传感器，所述压縮机阀板上开有传感器孔，传感器孔内安装有压力传感
器，空气压縮机上的主轴处安装有齿轮转速传感器；所述储气罐的上方分别 安装有排气截止阀、压力表和压力传感器；所述应力测试容器的进气管上安 装有压力表、孔板流量计，应力测试容器上部安装有弹簧式安全阀、温度传 感器、压力传感器，椭圆封头及锥形封头外表面上分别贴有应力感应采集片。 本发明的优点效果是本发明将活塞式空气压縮机的性能测试实验、应 力测试容器的应力测定实验、弹簧式安全阀泄放性能测定实验等有机地结合 为一体。
本发明通过切换调节阀可以完成六项过程装备与控制工程专业的基本实 验。分别为
① 活塞式空气压縮机性能曲线测试；
② 活塞式空气压縮机闭式示功③ 气压条件下的椭圆封头、锥形封头在内压作用下的应力分布； 压力P—应变e的线性回归；
⑤ 测定弹簧式安全阀在运行条件下的排放压力，绘制弹簧式安全阀开启 前后的压力变化曲线；
⑥ 测定弹簧式安全阀在额定排放压力下的排量，绘制弹簧式安全阀的排 量曲线。
本发明不仅能满足作多种实验，而且操作维修方便。具有实验功能多、 综合性能强、节约资金、节省实验室占地面积、设备利用率高等的特点。
图1是一种本发明的结构示意图； 图2是一种电阻应变片结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步描述
一种多功能空压机性能测试综合实验台，如图l、 2所示，其中包括活塞 式空气压縮机1、冷却器总程2、储气罐3、喷嘴节流装置4，活塞式空气压 缩机1带有进、排气阀，进、排气阀上分别带有阀板，活塞式空气压縮机1 上安装有空气过滤器13并与之相通，活塞式空气压縮机1通过连接管路连接 冷却器总程2并与之相通，冷却器总程2通过连接管路连接储气罐3并与之
相通，冷却器总程2 .匕通过连接管路连接有冷却水流量计、12,喷嘴截流装置 4 一端带有喷气嘴8，喷嘴截流装置4上分别安装有温度传感器6、压力传感 器7，储气罐3上安装有安全阀、压力表ll，该多功能空压机性能测试综合 实验台还包括应力测试容器5;储气罐3出口分为两路， 一路经喷嘴截止阀 F5与喷嘴截流装置4相通，另一路经应力截止阀F6通过进气管与应力测试容 器5相通；在本实施例中，与冷却器总程2相通的空气压縮机1上的冷却器 进出口安装有控制阀、流量计、温度传感器；压縮机阀板上开有传感器孔， 传感器孔内安装有压力传感器，空气压縮机1上的主轴处安装有齿轮转速传 感器；在本实施例中，储气罐3的上方分别安装有排气截止陶F4、压力表ll 和压力传感器；在本实施例中，应力测试容器5的进气管上安装有压力表、 孔板流量计9，应力测试容器5上部安装有弹鎩式安全阀10、温度传感器、 压力传感器，椭圆封头及锥形封头外表面上分别贴有应力感应采集片。
在本发明中，空气经空气过滤器13进入活塞式空气压縮机1，压縮后的 气体进入冷却器总程2，冷却后的气体通过连接管路进入储气罐3，储气罐3 出口气体分为两路， 一路经喷嘴截止阀进入喷嘴截流装置4，另一路经应力截 止阀进入应力测试容器5。
本发明通过阀门切换能完成六项不同的实验，它们的操作步骤及实验内 容如下。
实验O):活塞式空气压縮机性能曲线测试
本发明可绘制三条曲线，分别为压縮比一流量曲线(e-Q )、压縮比 一轴功率曲线(e-Ne )、压縮比一效率曲线(e-n )。
因压縮比e可以通过装在压縮机阀板上的压力传感器获得，所以此项实 验关键是排气量的测量。活塞式空气压縮机的排气量通常指单位时间内最后 级排出的气体量及压送过程的泄气量，换算到吸入状态时的容积流量。活 塞式空气压縮机的排气量测量可采用喷嘴法。对于小流量活塞式空气压縮机， 也可采用充灌法测量。本发明保留了喷嘴节流装置4，所以可以采用喷嘴法。 但也可以采用充灌法，所用的冲罐容器可以用应力测试容器5代替。 实验步骤如下
①活塞式空气压縮机的启动准备工作。检査实验设备周围环境，活塞式 空气压縮机是否完好，电路有无故障，确保实验操作的安全。冷却截止阀Fl
安装在连接冷却器总程2的管路上，连接截止阀F2安装在连接活塞式空气压 縮机1与冷却器总程2的管路上，总程截止阀F3安装在冷却器总程2的下端， 储气罐调节阀F4安装在储气罐3的下端，喷嘴调节阀F5安装在连接储气罐3 与喷嘴截流装置4的管路上，应力调节阀F6安装在连接储气罐3与应力测试 容器5的管路上，容器调节阀F7安装在应力调节阀F6与应力测试容器5之 间的管路上，打开冷却截止阀F1、连接截止阀F2调节冷却水量，打开储气罐 调节阀F4、喷嘴调节阀F5，关闭应力调节阀F6。
② 实验装置的启动。检査完好后，开钥匙开关，启动上电。打开空气开 关，接通电源。启动电脑，调出空气压縮机测试系统显示界面。打开压縮机 电源丌关，启动活塞式空气压縮机。
③ 关闭储气罐调W阀F4，手动适当关小排气量调节喷嘴调节阀F5，使压 力基本稳定在0.2MPa,通过微调阀使压力保持在0.2MPa，待压力稳定后，开 始第一组数据的采集和存储。
④ 后续各组数据的釆集。继续调节喷嘴调节阀F5，使压力分别基本稳定 在0.3MPa、 0.4MPa、 0.5MPa、 0.6MPa，开始來集第二、三、四、五组数据， 各组数据的釆集方式相同。
⑤ 关闭活塞式空气压縮机。关闭压缩机电源开关，停止活塞式空气压縮 机运转。打开储气罐调节阀F4将储气罐3内气体全部排净。
也n/将喷嘴调节阀F5关闭，打开应力调节阀F6、容器调节阀F7，这样 就可以采用充灌法采集不同压力下的排气量。 实验(2):活塞式空气压缩机闭式示功图 实验步骤同实验(l)，只是采集的数据不同。
实验(3):气压条件下的椭圆封头、锥形封头在内压作用下的应力分布
实验步骤如"F:
① 了解试验装置(包括管路、阀门、应力测试容器5、活塞式空气压縮机 等在实验装置中的功能和操作方法)及电阻应变片粘贴位置，测量电气线路， 转换旋钮等。
② 电阻应变片的粘贴步骤和方法，如图2所示
1)测点位置选择在应力测试容器5的两个封头的上侧，用砂纸打光；再
按应力测试容器5筒体的经线和讳线方向用划针或铅笔划出测点的具体位置及方向；以后再用棉球、丙酮等除去污垢。
2) 测量电阻应变片17的电阻值，记录电阻应变片的灵敏系数，以便将 应变仪灵敏系数点放在相应的位置上(实验室已准备好)。
3) 将"502"胶液均匀分布在电阻应变片的背面(注意胶液均均匀涂 在电阻应变片反面，不可太多，引出线须向上)。随即将电阻应变片粘贴在欲 测部位，并用滤纸14垫上，施加接触压力，挤出贴合面多余胶水及气泡(注 意电阻应变片方向应与测量方向一致，用手指按紧一至两分钟)。
4) 在电阻应变片15引出线16下垫接线端子(用胶液粘贴)，用于电阻 应变片的引出线和测量导线的炸.接连接(测量导线和仪器的连接以及补偿片 的粘贴已山实验室准备好)。
③了解YJ-33型静态电阻应变仪和YZ-22型预调平衡箱的使用方法。
打开储气罐调'々阀F4、应力调节阀F6，关闭喷嘴调节阀F5，按实验
(l)的方法正常启动空气压縮机。在零压力的情况下，使各工作片接点的电桥平衡。
⑤手动调节储气罐调节阀F4、应力调节阀F6或容器调节阀F7，使压力 分别在0.5、 1.0、 1.5、 1.0、 0.5 (MPa)停留，记下各测点(即贴片点)的应 变值(e i)。
实验(4):压力P—应变e的线性冋归
实验歩骤同实验(3)。
实验(5):测定弹簧式安全阀10在运行条件下的排放压力，绘制弹簧式 安全阀IO开启前后的压力变化曲线
本实验是测定弹簧式安全阀IO动作性能的试验。测量动作性能时的整定 压力应是所用弹簧式安全阀设计的最小整定压力。该装置采用2个弹簧式安 全阀，它们的整定压力分别为0.5、 0.6MPa。
实验步骤如下
① 在应力测试容器5的l:部规定位置装好整定压力分别为0.5、 0.6MPa 的两个弹簧式安全阀10，并根据实验G)的操作步骤①、②启动活塞式空气压 缩机。
② 打开应力调节阀F6、容器调节阀F7，关闭喷嘴调节阀F5,手动调节 储气罐调节阀F4、应力调节阀F6、容器调节阀F7，使系统压力缓慢升至
0.5MPa，观察并采集系统的温度、压力、流量计差压等参数。
③继续升压至整定压力为0.5MPa的弹簧式安全阀10起跳为止，采集各
项实验参数。
实验(S)测定弹簧式安全阀10在额定排放压力下的排量，绘制弹簧式安
全阀io的排量曲线
本实验是测定弹簧式安全阀10在额定排放压力下，弹簧式安全阀10排
放能力的测试。阀门的状况应与进行动作性能试验的阀门相同。
做为一种-转代方法，也可以相对于树门进U绝对fli力建立起排量随开启
高度和调节圈位置变化的函数曲线，以便利用这些曲线并根据动作试验的结 果来获得所要求的唯一排量值。
实验步骤同实验(5)。
本发明主要由活塞式空气压縮机l、冷却器总程2、储气罐3、喷嘴节流装 置4、应力测试容器5、计算机数据采集系统控制台、静态电阻应变仪、连接 管路及各种测试仪表等几个主要部分组成；在上述实验中
① 活塞式空气压縮机，采用11ZA-1.5/8型固定水冷式，单作用单级双缸往 复活塞式空压机，外形尺寸为700X680X940mm，配电机型号Y160Ll-4-T， 13kW， 380V。冷却器总程为活塞式空气压縮机成套设备配置，型号为 WZ-1.5/5画A。
② 储气罐3容积为0.3m3，公称直径为4)600mm，公称压力为1.5MPa，外 形尺寸为4)600X1200X6，上下封头均为标准椭圆形封头，材料采用16MnR 或18-8不锈钢。
③ 喷嘴节流装置4按国家标准GB/T3853-1983《一般用容积式空气压縮机 性能试验方法》中规定的喷嘴节流装置来制造。喷嘴直径(H9.05mm。
④ 应力测试容器5为不锈钢制造，规格为d)400X6， L-IOOO。左封头为标
准椭圆形封头，右封头为标准带折边锥形封头，锥体大端过渡区圆弧半径 产0.15Di，封头半锥角为45Q,设计时按国家标准JB/T4738-1995选用锥角为 90G折边锥形封头。
⑤ 计算机数据采集系统控制台可采用型号PC工8333 12位16CH的数据采 集板，型号为PC-610 P4-2.8/256M/40G的工控机等元器件组成。静态电阻 应变仪型号为YJ-33,与静态电阻应变仪配套的转换箱型号为YZ-22。
权利要求
1、一种多功能空压机性能测试综合实验台，其中包括活塞式空气压缩机(1)、冷却器总程(2)、储气罐(3)、喷嘴节流装置(4)，活塞式空气压缩机(1)带有进、排气阀，进、排气阀上分别带有阀板，活塞式空气压缩机(1)上安装有空气过滤器(13)并与之相通，活塞式空气压缩机(1)通过连接管路连接冷却器总程(2)并与之相通，冷却器总程(2)通过连接管路连接储气罐(3)并与之相通，其特征是冷却器总程(2)上通过连接管路连接有冷却水流量计(12)，喷嘴截流装置(4)一端带有喷气嘴(8)，喷嘴截流装置(4)上分别安装有温度传感器(6)、压力传感器(7)，储气罐(3)上安装有安全阀、压力表(11)，该多功能空压机性能测试综合实验台还包括应力测试容器(5)，储气罐(3)出口分为两路，一路经喷嘴截止阀与喷嘴截流装置(4)相通，另一路经应力截止阀通过进气管与应力测试容器(5)相通。
2、 根据权利要求1所述的多功能空压机性能测试综合实验台，其特征是 所述与冷却器总程(2)相通的空气压縮机(1)上的冷却器进出口安装有控制阀、 流量计、温度传感器，所述压縮机阀板上开有传感器孔，传感器孔内安装有 压力传感器，空气压縮机(l)上的主轴处安装有齿轮转速传感器。
3、 根据权利要求2所述的多功能空压机性能测试综合实验台，其特征是 所述储气罐(3)的上方分别安装有排气截止阀、压力表(ll)和压力传感器。
4、 根据权利要求1或2或3所述的多功能空压机性能测试综合实验台， 其特征是所述应力测试容器(5)的进气管上安装有压力表、孔板流量计(9)， 应力测试容器(5)上部安装有弹簧式安全阀(10)、温度传感器、压力传感 器，椭圆封头及锥形封头外表面上分别贴有应力感应采集片。
全文摘要
一种功能多的多功能空压机性能测试综合实验台，其中包括活塞式空气压缩机、冷却器总程、储气罐、喷嘴节流装置，活塞式空气压缩机带有进、排气阀，进、排气阀上分别带有阀板，活塞式空气压缩机上安装有空气过滤器并与之相通，活塞式空气压缩机连接冷却器总程并与之相通，冷却器总程连接储气罐并与之相通，冷却器总程上连接有冷却水流量计，喷嘴截流装置一端带有喷气嘴，喷嘴截流装置上分别安装有温度传感器、压力传感器，储气罐上安装有安全阀、压力表，该多功能空压机性能测试综合实验台还包括应力测试容器，储气罐出口一路经喷嘴截止阀与喷嘴截流装置相通，另一路经应力截止阀通过进气管与应力测试容器相通。
文档编号G01M99/00GK101344462SQ20081013957
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月19日 优先权日2008年8月19日
发明者任崇桂 申请人:任崇桂