專利名稱：多功能空壓機性能測試綜合實驗臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多功能教學實驗裝置，尤其涉及過程裝備與控制工 程專業的一種利用壓縮空氣為氣源的多功能空壓機性能測試綜合實驗臺。
背景技術：
"化工機械"和"化工儀表及自動化"兩個專業是工科化工類高校兩個
傳統的專業，從1999年起，教育部在2004年修訂的"普通高等學校本科專 業目錄"中將"化工機械"和"化工儀表及自動化"兩個專業合并為"過程 裝備與控制工程"專業。專業實驗是本專業一項十分重要的教學內容，原"化 工機械"專業的專業實驗主要是設備和機械性能的測試實驗，原"化工儀表 及自動化"專業的實驗主要是儀表及電器參數的測試實驗。現國內一些高校 經升級后的一些實驗裝置，只是在原有的實驗裝置的基礎上加上了計算機數 據采集系統，但這些實驗內容仍過于單一，已不能滿足"過程裝備與控制工 程"專業的試驗要求。目前，本專業在進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， 設備投資高，每種實驗設備的利用率低。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種功能多的多功能空壓機性能測試綜合實驗臺。
為了實現上述目的，本實用新型采取的技術方案是 一種多功能空壓機 性能測試綜合實驗臺，其中包括活塞式空氣壓縮機、冷卻器總程、儲氣罐、 噴嘴節流裝置，活塞式空氣壓縮機帶有進、排氣閥，進、排氣閥上分別帶有 閥板，活塞式空氣壓縮機上安裝有空氣過濾器并與之相通，活塞式空氣壓縮 機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，儲氣罐上安裝有安全閥、壓力表，該多功能空壓機性能測 試綜合實驗臺還包括應力測試容器，儲氣罐出口分為兩路， 一路經噴嘴截止 閥與噴嘴截流裝置相通，另一路經應力截止閥通過進氣管與應力測試容器相通；所述與冷卻器總程相通的空氣壓縮機上的冷卻器進出口安裝有控制閥、 流量計、溫度傳感器，所述壓縮機閥板上開有傳感器孔，傳感器孔內安裝有 壓力傳感器，空氣壓縮機上的主軸處安裝有齒輪轉速傳感器；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；所述應力測試容器的進 氣管上安裝有壓力表、孔板流量計，應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力感應 采集片。
本實用新型的優點效果是本實用新型將活塞式空氣壓縮機的性能測試 實驗、應力測試容器的應力測定實驗、彈簧式安全閥泄放性能測定實驗等有 機地結合為一體。
本實用新型通過切換調節閥可以完成六項過程裝備與控制工程專業的基 本實驗。分別為
① 活塞式空氣壓縮機性能曲線測試；
② 活塞式空氣壓縮機閉式示功③ 氣壓條件下的橢圓封頭、錐形封頭在內壓作用下的應力分布； 壓力P—應變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。
本實用新型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、節約資金、節省實驗室占地面積、設備利用率高等的特點。
圖1是一種本實用新型的結構示意圖； 圖2是一種電阻應變片結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施例對本實用新型做進一步描述 一種多功能空壓機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1、冷卻器總程2、儲氣罐3、噴嘴節流裝置4，活塞式空氣壓 縮機1帶有進、排氣閥，進、排氣閥上分別帶有閥板，活塞式空氣壓縮機1上安裝有空氣過濾器13并與之相通，活塞式空氣壓縮機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ll，該多功能空壓機性能測試綜合 實驗臺還包括應力測試容器5;儲氣罐3出口分為兩路， 一路經噴嘴截止閥 F5與噴嘴截流裝置4相通，另一路經應力截止閥F6通過進氣管與應力測試容 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1上的冷卻器 進出口安裝有控制閥、流量計、溫度傳感器；壓縮機閥板上開有傳感器孔， 傳感器孔內安裝有壓力傳感器，空氣壓縮機i上的主軸處安裝有齒輪轉速傳 感器；在本實施例中，儲氣罐3的上方分別安裝有排氣截止閥F4、壓力表ll 和壓力傳感器；在本實施例中，應力測試容器5的進氣管上安裝有壓力表、 孔板流量計9，應力測試容器5上部安裝有彈簀式安全閥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力感應采集片。
在本實用新型中，空氣經空氣過濾器13進入活塞式空氣壓縮機1，壓縮 后的氣4本進入冷卻器總程2，冷卻后的氣體通過連接管路進入儲氣罐3，儲氣 罐3出口氣體分為兩路， 一路經噴嘴截止闊進入噴嘴截流裝置4，另一路經應 力截止閥進入應力測試容器5。
本實用新型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 驗內容如下。
實驗(l):活塞式空氣壓縮機性能曲線測試
本實用新型可繪制三條曲線，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()。
因壓縮比e可以通過裝在壓縮機閥板上的壓力傳感器獲得，所以此項實 驗關鍵是排氣量的測量。活塞式空氣壓縮機的排氣量通常指單位時間內最后 一級排出的氣體量及壓送過程的泄氣量，換算到吸入狀態時的容積流量。活 塞式空氣壓縮機的排氣,量測量可采用噴嘴法。對于小流量活塞式空氣壓縮機， 也可釆用充灌法測量。本實用新型保留了噴嘴節流裝置4，所以可以釆用噴嘴 法。但也可以采用充灌法，所用的沖罐容器可以用應力測試容器5代替。 實驗步驟如下① 活塞式空氣壓縮機的啟動準備工作。檢査實驗設備周圍環境，活塞式
空氣壓縮機是否完好，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， 儲氣罐調節閥F4安裝在儲氣罐3的下端，噴嘴調節閥F5安裝在連接儲氣罐3 與噴嘴截流裝置4的管路上，應力調節閥F6安裝在連接儲氣罐3與應力測試 容器5的管路上，容器調節閥F7安裝在應力調節閥F6與應力測試容器5之 間的管路上，打開冷卻截止閥F1、連接截止闊F2調節冷卻水量，打開儲氣罐 調節閥F4、噴嘴調節閥F5，關閉應力調節閥F6。
② 實驗裝置的啟動。檢査完好后，開鑰匙開關，啟動上電。打開空氣開 關，接通電源。啟動電腦，調出空氣壓縮機測試系統顯示界面。打開壓縮機 電源開關，啟動活塞式空氣壓縮機。
③ 關閉儲氣罐調節閥F4，手動適當關小排氣量調節噴嘴調節閥F5，使壓 力基本穩定在0.2MPa,通過微調閥使壓力保持在0.2MPa，待壓力穩定后，開
始第--組數據的采集和存儲。
④ 后續各組數據的采集。繼續調節噴嘴調節閥F5，使壓力分別基本穩定 在0.3MPa、 0.4MPa、 0.5MPa、 0.6MPa，開始采集第二、三、四、五組數據， 各組數據的采集方式相同。
⑤ 關閉活塞式空氣壓縮機。關閉壓縮機電源開關，停止活塞式空氣壓縮 機運轉。打開儲氣罐調節閥F4將儲氣罐3內氣體全部排凈。
也可將噴嘴調節閥F5關閉，打開應力調節閥F6、容器調節闊F7，這樣
就可以采用充灌法采集不伺壓力下的排氣量。 實驗(2):活塞式空氣壓縮機閉式示功圖 實驗步驟同實驗(l)，只是采集的數據不同。
實驗(3):氣壓條件下的橢圓封頭、錐形封頭在內壓作用下的應力分布 實驗步驟如下
① 了解試驗裝置(包括管路、閥門、應力測試容器5、活塞式空氣壓縮機
等在實驗裝置中的功能和操作方法)及電阻應變片粘貼位置，測量電氣線路， 轉換旋鈕等。
② 電阻應變片的粘貼步驟和方法，如圖2所示1) 測點位置選擇在應力測試容器5的兩個封頭的上側，用砂紙打光再 按應力測試容器5筒體的經線和緯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) 測量電阻應變片17的電阻值，記錄電阻應變片的靈敏系數，以便將 應變儀靈敏系數點放在相應的位置上(實驗室已準備好)。
3) 將"502"膠液均勻分布在電阻應變片的背面(注意膠液均均勻涂 在電阻應變片反面，不可太多，引出線須向上)。隨即將電阻庫變片粘貼在欲 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-電阻應變片方向應與測量方向一致，用手指按緊一至兩分鐘)。
4) 在電阻應變片15引出線16下墊接線端子(用膠液粘貼)，用于電阻 應變片的引出線和測量導線的焊接連接(測量導線和儀器的連接以及補償片 的粘貼已由實驗室準備好)。
③ 了解YJ-33型靜態電阻應變儀和YZ-22型預調平衡箱的使用方法。
④ 打開儲氣罐調節閥F4、應力調節閥F6,關閉噴嘴調節閥F5,按實驗 (l)的方法正常啟動空氣壓縮機。在零壓力的情況下，使各工作片接點的電橋 平衡。
⑤ 手動調節儲氣罐調節閥F4、應力調節閥F6或容器調節閥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 變值(e i)。
實驗(4):壓力F"應變e的線性回歸 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10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 壓力應是所用彈簧式安全閥設計的最小整定壓力。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在應力測試容器5的上部規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,并根據實敏1)的操作歩驟(D、②啟動活塞式空氣壓 縮機。② 打開應力調節閥F6、容器調節閥F7，關閉噴嘴調節閥F5,手動調節 儲氣罐調節閥F4、應力調節閥F6、容器調節閥F7,使系統壓力緩慢升至 0.5MPa，觀察并采集系統的溫度、壓力、流置計差壓等參數。
③ 繼續升壓至整定壓力為0.5MPa的彈簧式安全閥10起跳為止，采集各 項實驗參數。
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10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。閥門的狀況應與進行動作性能試驗的閥門相同。
做為一種替代方法，也可以相對于閥門進口絕對壓力建立起排量隨開啟 高度和調節圈位置變化的函數曲線，以便利用這些曲線并根據動作試驗的結 果來獲得所要求的唯一排量值。
實驗步驟同實驗(5)a
本實用新型主要由活塞式空氣壓縮機l、冷卻器總程2、儲氣罐3、噴嘴節 流裝置4、應力測試容器5、計算機數據采集系統控制臺、靜態電阻應變儀、 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，采用11ZA-L5/8型固定水冷式，單作用單級雙缸往 復活塞式空壓機，外形尺寸為700X 680X 940mm,配電機型號Y160L14-T, 13kW, 380V。冷卻器總程為活塞式空氣壓縮機成套設備配置，型號為 WZ-U/5-A。
② 儲氣罐3容積為0.3m3,公稱直徑為暢OOmm,公稱壓力為1.5MPa,外 形尺寸為4*600X1200X6，上下封頭均為標準橢圓形封頭，材料采用16MhR 或18-8不銹鋼。
③ 噴嘴節流裝置4按國家標準GBA3853-1訴3《一般用容積式空氣壓縮機 性能試驗方法》中規定的噴嘴節流裝置來制造。噴嘴直徑* 19.05mm。
④ 應力測試容器5為不銹鋼制遣，規格為4>400 X 6, L-IOOO。左封頭為標 準橢獨形封頭，右封頭為標準帶折邊錐形封頭，錐體大端過渡區圓弧半徑 rKU5Di，封頭半錐角為45fl,設計時按國家標準JB/T4738-1995選用錐角為 卯o折邊錐形封頭。
⑤ 計算機數據采集系統控制臺可采用型號PCI8333 12位16CH的數據采集板，型號為PC-610 P4-2.8/256M/40G的工控機等元器件組成。靜態電阻 應變儀型號為YJ-33,與靜態電P且應變儀配套的轉換箱型號為YZ-22。
權利要求1、一種多功能空壓機性能測試綜合實驗臺，其中包括活塞式空氣壓縮機(1)、冷卻器總程(2)、儲氣罐(3)、噴嘴節流裝置(4)，活塞式空氣壓縮機(1)帶有進、排氣閥，進、排氣閥上分別帶有閥板，活塞式空氣壓縮機(1)上安裝有空氣過濾器(13)并與之相通，活塞式空氣壓縮機(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)，該多功能空壓機性能測試綜合實驗臺還包括應力測試容器(5)，儲氣罐(3)出口分為兩路，一路經噴嘴截止閥與噴嘴截流裝置(4)相通，另一路經應力截止閥通過進氣管與應力測試容器(5)相通。
2、 根據權利要求1所述的多功能空壓機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(1)上的冷卻器進出口安裝有控制閥、 流量計、溫度傳感器，所述壓縮機閥板上開有傳感器孔，傳感器孔內安裝有 壓力傳感器，空氣壓縮機(l)上的主軸處安裝有齒輪轉速傳感器。
3、 根據權利要求2所述的多功能空壓機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、 根據權利要求1或2或3所述的多功能空壓機性能測試綜合實驗臺， 其特征是所述應力測試容器(5)的進氣管上安裝有壓力表、孔板流量計(9)， 應力測試容器(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力感應采集片。
專利摘要一種功能多的多功能空壓機性能測試綜合實驗臺，其中包括活塞式空氣壓縮機、冷卻器總程、儲氣罐、噴嘴節流裝置，活塞式空氣壓縮機帶有進、排氣閥，進、排氣閥上分別帶有閥板，活塞式空氣壓縮機上安裝有空氣過濾器并與之相通，活塞式空氣壓縮機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，該多功能空壓機性能測試綜合實驗臺還包括應力測試容器，儲氣罐出口一路經噴嘴截止閥與噴嘴截流裝置相通，另一路經應力截止閥通過進氣管與應力測試容器相通。
文檔編號G01M99/00GK201259470SQ20082002701
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月19日 優先權日2008年8月19日
發明者任崇桂 申請人:任崇桂