專利名稱：多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多功能教學(xué)實驗裝置，尤其涉及過程裝備與控制工程專 業(yè)的一種利用壓縮空氣為氣源的多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺。
背景技術(shù)：
"化工機(jī)械"和"化工儀表及自動化"兩個專業(yè)是工科化工類高校兩個
傳統(tǒng)的專業(yè)，從1999年起，教育部在2004年修訂的"普通高等學(xué)校本科專 業(yè)目錄"中將"化工機(jī)械"和"化工儀表及自動化"兩個專業(yè)合并為"過程. 裝備與控制工程"專業(yè)。專業(yè)實驗是本專業(yè)一項十分重要的教學(xué)內(nèi)容，原"化 工機(jī)械"專業(yè)的專業(yè)實驗主要是設(shè)備和機(jī)械性能的測試實驗，原"化工儀表 及自動化"專業(yè)的實驗主要是儀表及電器參數(shù)的測試實驗?，F(xiàn)國內(nèi)一些高校 經(jīng)升級后的一些實驗裝置，只是在原有的實驗裝置的基礎(chǔ)上加上了計算機(jī)數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)，但這些實驗內(nèi)容仍過于單一，己不能滿足"過程裝備與控制工 程"專業(yè)的試驗要求。目前，本專業(yè)在進(jìn)行不同的實驗時要在不同的實驗裝 置上完成，這種分散的實驗裝置不僅功能單一，而且所占用的實驗室面積大， 設(shè)備投資高，每種實驗設(shè)備的利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種功能多的多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是 一種多功能空壓機(jī)性能 測試綜合實驗臺，其中包括活塞式空氣壓縮機(jī)、冷卻器總程、儲氣罐、噴嘴 節(jié)流裝置，活塞式空氣壓縮機(jī)帶有進(jìn)、排氣閥，進(jìn)、排氣閥上分別帶有閥板， 活塞式空氣壓縮機(jī)上安裝有空氣過濾器并與之相通，活塞式空氣壓縮機(jī)通過 連接管路連接冷卻器總程并與之相通，冷卻器總程通過連接管路連接儲氣罐
并與之相通，其特點是冷卻器總程上通過連接管路連接有冷卻水流量計，
噴嘴截流裝置一端帶有噴氣嘴，噴嘴截流裝置上分別安裝有溫度傳感器、壓 力傳感器，儲氣罐匕安裝有安全閥、壓力表，該多功能空壓機(jī)性能測試綜合 實驗臺還包括應(yīng)力測試容器，儲氣罐出口分為兩路， 一路經(jīng)噴嘴截止閥與噴
嘴截流裝置相通，另一路經(jīng)應(yīng)力截止閥通過進(jìn)氣管與應(yīng)力測試容器相通；所 述與冷卻器總程相通的空氣壓縮機(jī)上的冷卻器進(jìn)出口安裝有控制閥、流量計、
溫度傳感器，所述壓縮機(jī)閥板上開有傳感器孔，傳感器孔內(nèi)安裝有壓力傳感
器，空氣壓縮機(jī)上的主軸處安裝有齒輪轉(zhuǎn)速傳感器；所述儲氣罐的上方分別 安裝有排氣截止閥、壓力表和壓力傳感器；所述應(yīng)力測試容器的進(jìn)氣管上安 裝有壓力表、孔板流量計，應(yīng)力測試容器上部安裝有彈簧式安全閥、溫度傳 感器、壓力傳感器，橢圓封頭及錐形封頭外表面上分別貼有應(yīng)力感應(yīng)采集片。 本發(fā)明的優(yōu)點效果是本發(fā)明將活塞式空氣壓縮機(jī)的性能測試實驗、應(yīng) 力測試容器的應(yīng)力測定實驗、彈簧式安全閥泄放性能測定實驗等有機(jī)地結(jié)合 為一體。
本發(fā)明通過切換調(diào)節(jié)閥可以完成六項過程裝備與控制工程專業(yè)的基本實 驗。分別為
① 活塞式空氣壓縮機(jī)性能曲線測試；
② 活塞式空氣壓縮機(jī)閉式示功③ 氣壓條件下的橢圓封頭、錐形封頭在內(nèi)壓作用下的應(yīng)力分布； 壓力P—應(yīng)變e的線性回歸；
⑤ 測定彈簧式安全閥在運行條件下的排放壓力，繪制彈簧式安全閥開啟 前后的壓力變化曲線；
⑥ 測定彈簧式安全閥在額定排放壓力下的排量，繪制彈簧式安全閥的排 量曲線。
本發(fā)明不僅能滿足作多種實驗，而且操作維修方便。具有實驗功能多、 綜合性能強(qiáng)、節(jié)約資金、節(jié)省實驗室占地面積、設(shè)備利用率高等的特點。


圖1是一種本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是一種電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述
一種多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺，如圖l、 2所示，其中包括活塞 式空氣壓縮機(jī)1、冷卻器總程2、儲氣罐3、噴嘴節(jié)流裝置4，活塞式空氣壓 縮機(jī)1帶有進(jìn)、排氣閥，進(jìn)、排氣閥上分別帶有閥板，活塞式空氣壓縮機(jī)1 上安裝有空氣過濾器13并與之相通，活塞式空氣壓縮機(jī)1通過連接管路連接 冷卻器總程2并與之相通，冷卻器總程2通過連接管路連接儲氣罐3并與之
相通，冷卻器總程2 .匕通過連接管路連接有冷卻水流量計、12,噴嘴截流裝置 4 一端帶有噴氣嘴8，噴嘴截流裝置4上分別安裝有溫度傳感器6、壓力傳感 器7，儲氣罐3上安裝有安全閥、壓力表ll，該多功能空壓機(jī)性能測試綜合 實驗臺還包括應(yīng)力測試容器5;儲氣罐3出口分為兩路， 一路經(jīng)噴嘴截止閥 F5與噴嘴截流裝置4相通，另一路經(jīng)應(yīng)力截止閥F6通過進(jìn)氣管與應(yīng)力測試容 器5相通；在本實施例中，與冷卻器總程2相通的空氣壓縮機(jī)1上的冷卻器 進(jìn)出口安裝有控制閥、流量計、溫度傳感器；壓縮機(jī)閥板上開有傳感器孔， 傳感器孔內(nèi)安裝有壓力傳感器，空氣壓縮機(jī)1上的主軸處安裝有齒輪轉(zhuǎn)速傳 感器；在本實施例中，儲氣罐3的上方分別安裝有排氣截止陶F4、壓力表ll 和壓力傳感器；在本實施例中，應(yīng)力測試容器5的進(jìn)氣管上安裝有壓力表、 孔板流量計9，應(yīng)力測試容器5上部安裝有彈鎩式安全閥10、溫度傳感器、 壓力傳感器，橢圓封頭及錐形封頭外表面上分別貼有應(yīng)力感應(yīng)采集片。
在本發(fā)明中，空氣經(jīng)空氣過濾器13進(jìn)入活塞式空氣壓縮機(jī)1，壓縮后的 氣體進(jìn)入冷卻器總程2，冷卻后的氣體通過連接管路進(jìn)入儲氣罐3，儲氣罐3 出口氣體分為兩路， 一路經(jīng)噴嘴截止閥進(jìn)入噴嘴截流裝置4，另一路經(jīng)應(yīng)力截 止閥進(jìn)入應(yīng)力測試容器5。
本發(fā)明通過閥門切換能完成六項不同的實驗，它們的操作步驟及實驗內(nèi) 容如下。
實驗O):活塞式空氣壓縮機(jī)性能曲線測試
本發(fā)明可繪制三條曲線，分別為壓縮比一流量曲線(e-Q )、壓縮比 一軸功率曲線(e-Ne )、壓縮比一效率曲線(e-n )。
因壓縮比e可以通過裝在壓縮機(jī)閥板上的壓力傳感器獲得，所以此項實 驗關(guān)鍵是排氣量的測量。活塞式空氣壓縮機(jī)的排氣量通常指單位時間內(nèi)最后 級排出的氣體量及壓送過程的泄氣量，換算到吸入狀態(tài)時的容積流量。活 塞式空氣壓縮機(jī)的排氣量測量可采用噴嘴法。對于小流量活塞式空氣壓縮機(jī)， 也可采用充灌法測量。本發(fā)明保留了噴嘴節(jié)流裝置4，所以可以采用噴嘴法。 但也可以采用充灌法，所用的沖罐容器可以用應(yīng)力測試容器5代替。 實驗步驟如下
①活塞式空氣壓縮機(jī)的啟動準(zhǔn)備工作。檢査實驗設(shè)備周圍環(huán)境，活塞式 空氣壓縮機(jī)是否完好，電路有無故障，確保實驗操作的安全。冷卻截止閥Fl
安裝在連接冷卻器總程2的管路上，連接截止閥F2安裝在連接活塞式空氣壓 縮機(jī)1與冷卻器總程2的管路上，總程截止閥F3安裝在冷卻器總程2的下端， 儲氣罐調(diào)節(jié)閥F4安裝在儲氣罐3的下端，噴嘴調(diào)節(jié)閥F5安裝在連接儲氣罐3 與噴嘴截流裝置4的管路上，應(yīng)力調(diào)節(jié)閥F6安裝在連接儲氣罐3與應(yīng)力測試 容器5的管路上，容器調(diào)節(jié)閥F7安裝在應(yīng)力調(diào)節(jié)閥F6與應(yīng)力測試容器5之 間的管路上，打開冷卻截止閥F1、連接截止閥F2調(diào)節(jié)冷卻水量，打開儲氣罐 調(diào)節(jié)閥F4、噴嘴調(diào)節(jié)閥F5，關(guān)閉應(yīng)力調(diào)節(jié)閥F6。
② 實驗裝置的啟動。檢査完好后，開鑰匙開關(guān)，啟動上電。打開空氣開 關(guān)，接通電源。啟動電腦，調(diào)出空氣壓縮機(jī)測試系統(tǒng)顯示界面。打開壓縮機(jī) 電源丌關(guān)，啟動活塞式空氣壓縮機(jī)。
③ 關(guān)閉儲氣罐調(diào)W閥F4，手動適當(dāng)關(guān)小排氣量調(diào)節(jié)噴嘴調(diào)節(jié)閥F5，使壓 力基本穩(wěn)定在0.2MPa,通過微調(diào)閥使壓力保持在0.2MPa，待壓力穩(wěn)定后，開 始第一組數(shù)據(jù)的采集和存儲。
④ 后續(xù)各組數(shù)據(jù)的釆集。繼續(xù)調(diào)節(jié)噴嘴調(diào)節(jié)閥F5，使壓力分別基本穩(wěn)定 在0.3MPa、 0.4MPa、 0.5MPa、 0.6MPa，開始來集第二、三、四、五組數(shù)據(jù)， 各組數(shù)據(jù)的釆集方式相同。
⑤ 關(guān)閉活塞式空氣壓縮機(jī)。關(guān)閉壓縮機(jī)電源開關(guān)，停止活塞式空氣壓縮 機(jī)運轉(zhuǎn)。打開儲氣罐調(diào)節(jié)閥F4將儲氣罐3內(nèi)氣體全部排凈。
也n/將噴嘴調(diào)節(jié)閥F5關(guān)閉，打開應(yīng)力調(diào)節(jié)閥F6、容器調(diào)節(jié)閥F7，這樣 就可以采用充灌法采集不同壓力下的排氣量。 實驗(2):活塞式空氣壓縮機(jī)閉式示功圖 實驗步驟同實驗(l)，只是采集的數(shù)據(jù)不同。
實驗(3):氣壓條件下的橢圓封頭、錐形封頭在內(nèi)壓作用下的應(yīng)力分布
實驗步驟如"F:
① 了解試驗裝置(包括管路、閥門、應(yīng)力測試容器5、活塞式空氣壓縮機(jī) 等在實驗裝置中的功能和操作方法)及電阻應(yīng)變片粘貼位置，測量電氣線路， 轉(zhuǎn)換旋鈕等。
② 電阻應(yīng)變片的粘貼步驟和方法，如圖2所示
1)測點位置選擇在應(yīng)力測試容器5的兩個封頭的上側(cè)，用砂紙打光；再
按應(yīng)力測試容器5筒體的經(jīng)線和諱線方向用劃針或鉛筆劃出測點的具體位置及方向；以后再用棉球、丙酮等除去污垢。
2) 測量電阻應(yīng)變片17的電阻值，記錄電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，以便將 應(yīng)變儀靈敏系數(shù)點放在相應(yīng)的位置上(實驗室已準(zhǔn)備好)。
3) 將"502"膠液均勻分布在電阻應(yīng)變片的背面(注意膠液均均勻涂 在電阻應(yīng)變片反面，不可太多，引出線須向上)。隨即將電阻應(yīng)變片粘貼在欲 測部位，并用濾紙14墊上，施加接觸壓力，擠出貼合面多余膠水及氣泡(注 意電阻應(yīng)變片方向應(yīng)與測量方向一致，用手指按緊一至兩分鐘)。
4) 在電阻應(yīng)變片15引出線16下墊接線端子(用膠液粘貼)，用于電阻 應(yīng)變片的引出線和測量導(dǎo)線的炸.接連接(測量導(dǎo)線和儀器的連接以及補償片 的粘貼已山實驗室準(zhǔn)備好)。
③了解YJ-33型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀和YZ-22型預(yù)調(diào)平衡箱的使用方法。
打開儲氣罐調(diào)'々閥F4、應(yīng)力調(diào)節(jié)閥F6，關(guān)閉噴嘴調(diào)節(jié)閥F5，按實驗
(l)的方法正常啟動空氣壓縮機(jī)。在零壓力的情況下，使各工作片接點的電橋平衡。
⑤手動調(diào)節(jié)儲氣罐調(diào)節(jié)閥F4、應(yīng)力調(diào)節(jié)閥F6或容器調(diào)節(jié)閥F7，使壓力 分別在0.5、 1.0、 1.5、 1.0、 0.5 (MPa)停留，記下各測點(即貼片點)的應(yīng) 變值(e i)。
實驗(4):壓力P—應(yīng)變e的線性冋歸
實驗歩驟同實驗(3)。
實驗(5):測定彈簧式安全閥10在運行條件下的排放壓力，繪制彈簧式 安全閥IO開啟前后的壓力變化曲線
本實驗是測定彈簧式安全閥IO動作性能的試驗。測量動作性能時的整定 壓力應(yīng)是所用彈簧式安全閥設(shè)計的最小整定壓力。該裝置采用2個彈簧式安 全閥，它們的整定壓力分別為0.5、 0.6MPa。
實驗步驟如下
① 在應(yīng)力測試容器5的l:部規(guī)定位置裝好整定壓力分別為0.5、 0.6MPa 的兩個彈簧式安全閥10，并根據(jù)實驗G)的操作步驟①、②啟動活塞式空氣壓 縮機(jī)。
② 打開應(yīng)力調(diào)節(jié)閥F6、容器調(diào)節(jié)閥F7，關(guān)閉噴嘴調(diào)節(jié)閥F5,手動調(diào)節(jié) 儲氣罐調(diào)節(jié)閥F4、應(yīng)力調(diào)節(jié)閥F6、容器調(diào)節(jié)閥F7，使系統(tǒng)壓力緩慢升至
0.5MPa，觀察并采集系統(tǒng)的溫度、壓力、流量計差壓等參數(shù)。
③繼續(xù)升壓至整定壓力為0.5MPa的彈簧式安全閥10起跳為止，采集各
項實驗參數(shù)。
實驗(S)測定彈簧式安全閥10在額定排放壓力下的排量，繪制彈簧式安
全閥io的排量曲線
本實驗是測定彈簧式安全閥10在額定排放壓力下，彈簧式安全閥10排
放能力的測試。閥門的狀況應(yīng)與進(jìn)行動作性能試驗的閥門相同。
做為一種-轉(zhuǎn)代方法，也可以相對于樹門進(jìn)U絕對fli力建立起排量隨開啟
高度和調(diào)節(jié)圈位置變化的函數(shù)曲線，以便利用這些曲線并根據(jù)動作試驗的結(jié) 果來獲得所要求的唯一排量值。
實驗步驟同實驗(5)。
本發(fā)明主要由活塞式空氣壓縮機(jī)l、冷卻器總程2、儲氣罐3、噴嘴節(jié)流裝 置4、應(yīng)力測試容器5、計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制臺、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、連接 管路及各種測試儀表等幾個主要部分組成；在上述實驗中
① 活塞式空氣壓縮機(jī)，采用11ZA-1.5/8型固定水冷式，單作用單級雙缸往 復(fù)活塞式空壓機(jī)，外形尺寸為700X680X940mm，配電機(jī)型號Y160Ll-4-T， 13kW， 380V。冷卻器總程為活塞式空氣壓縮機(jī)成套設(shè)備配置，型號為 WZ-1.5/5畫A。
② 儲氣罐3容積為0.3m3，公稱直徑為4)600mm，公稱壓力為1.5MPa，外 形尺寸為4)600X1200X6，上下封頭均為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料采用16MnR 或18-8不銹鋼。
③ 噴嘴節(jié)流裝置4按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3853-1983《一般用容積式空氣壓縮機(jī) 性能試驗方法》中規(guī)定的噴嘴節(jié)流裝置來制造。噴嘴直徑(H9.05mm。
④ 應(yīng)力測試容器5為不銹鋼制造，規(guī)格為d)400X6， L-IOOO。左封頭為標(biāo)
準(zhǔn)橢圓形封頭，右封頭為標(biāo)準(zhǔn)帶折邊錐形封頭，錐體大端過渡區(qū)圓弧半徑 產(chǎn)0.15Di，封頭半錐角為45Q,設(shè)計時按國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T4738-1995選用錐角為 90G折邊錐形封頭。
⑤ 計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制臺可采用型號PC工8333 12位16CH的數(shù)據(jù)采 集板，型號為PC-610 P4-2.8/256M/40G的工控機(jī)等元器件組成。靜態(tài)電阻 應(yīng)變儀型號為YJ-33,與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀配套的轉(zhuǎn)換箱型號為YZ-22。
權(quán)利要求
1、一種多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺，其中包括活塞式空氣壓縮機(jī)(1)、冷卻器總程(2)、儲氣罐(3)、噴嘴節(jié)流裝置(4)，活塞式空氣壓縮機(jī)(1)帶有進(jìn)、排氣閥，進(jìn)、排氣閥上分別帶有閥板，活塞式空氣壓縮機(jī)(1)上安裝有空氣過濾器(13)并與之相通，活塞式空氣壓縮機(jī)(1)通過連接管路連接冷卻器總程(2)并與之相通，冷卻器總程(2)通過連接管路連接儲氣罐(3)并與之相通，其特征是冷卻器總程(2)上通過連接管路連接有冷卻水流量計(12)，噴嘴截流裝置(4)一端帶有噴氣嘴(8)，噴嘴截流裝置(4)上分別安裝有溫度傳感器(6)、壓力傳感器(7)，儲氣罐(3)上安裝有安全閥、壓力表(11)，該多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺還包括應(yīng)力測試容器(5)，儲氣罐(3)出口分為兩路，一路經(jīng)噴嘴截止閥與噴嘴截流裝置(4)相通，另一路經(jīng)應(yīng)力截止閥通過進(jìn)氣管與應(yīng)力測試容器(5)相通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺，其特征是 所述與冷卻器總程(2)相通的空氣壓縮機(jī)(1)上的冷卻器進(jìn)出口安裝有控制閥、 流量計、溫度傳感器，所述壓縮機(jī)閥板上開有傳感器孔，傳感器孔內(nèi)安裝有 壓力傳感器，空氣壓縮機(jī)(l)上的主軸處安裝有齒輪轉(zhuǎn)速傳感器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺，其特征是 所述儲氣罐(3)的上方分別安裝有排氣截止閥、壓力表(ll)和壓力傳感器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺， 其特征是所述應(yīng)力測試容器(5)的進(jìn)氣管上安裝有壓力表、孔板流量計(9)， 應(yīng)力測試容器(5)上部安裝有彈簧式安全閥(10)、溫度傳感器、壓力傳感 器，橢圓封頭及錐形封頭外表面上分別貼有應(yīng)力感應(yīng)采集片。
全文摘要
一種功能多的多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺，其中包括活塞式空氣壓縮機(jī)、冷卻器總程、儲氣罐、噴嘴節(jié)流裝置，活塞式空氣壓縮機(jī)帶有進(jìn)、排氣閥，進(jìn)、排氣閥上分別帶有閥板，活塞式空氣壓縮機(jī)上安裝有空氣過濾器并與之相通，活塞式空氣壓縮機(jī)連接冷卻器總程并與之相通，冷卻器總程連接儲氣罐并與之相通，冷卻器總程上連接有冷卻水流量計，噴嘴截流裝置一端帶有噴氣嘴，噴嘴截流裝置上分別安裝有溫度傳感器、壓力傳感器，儲氣罐上安裝有安全閥、壓力表，該多功能空壓機(jī)性能測試綜合實驗臺還包括應(yīng)力測試容器，儲氣罐出口一路經(jīng)噴嘴截止閥與噴嘴截流裝置相通，另一路經(jīng)應(yīng)力截止閥通過進(jìn)氣管與應(yīng)力測試容器相通。
文檔編號G01M99/00GK101344462SQ20081013957
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者任崇桂 申請人:任崇桂