壓縮機1離心泵2實驗

1、活塞式壓縮機結構、運轉及性能實驗實驗項目性質：綜合性所屬課程名稱：過程流體機械計劃學時：4學時一、實驗目的及任務1. 實驗目的本實驗室過程流體機械實驗課中的一項綜合性實驗，包括兩部分：活塞式壓縮機結構和活塞式壓縮機運轉性能測定。實驗目的有二：（1） 通過觀察多種結構的壓縮機和拆解一臺空氣壓縮機，把課堂教學與實際應用有機地結合起來，達到獲得對實際往復活塞壓縮機內外各部件的感性認識的目的。了解氣閥、活塞、十字頭、曲柄連桿機構與曲軸箱之間的相對位置，以及他們的形狀與作用。認識氣體進出壓縮機的途徑，壓縮機的冷卻方式，潤滑方法。掌握各主要零部件的拆裝步驟及方法。（2） 通過實驗測量一臺活塞式壓縮機運轉性

2、能，進一步理解活塞式壓縮機的基本理論，掌握過程流體機械的實驗研究方法和手段。本實驗通過測定一臺活塞式壓縮機的排氣量、功率、轉速來研究和分析活塞式壓縮機的運轉性能和影響活塞式壓縮機性能的因素，同時觀察壓縮機氣缸內部的工作過程示功圖。2. 任務（1） 觀察多種結構的壓縮機并拆解一臺空氣壓縮機。（2） 測定在一定轉速下和一定工況下，壓縮機的排氣量Q、指示功率、軸功率Nz并與理論計算值比較；觀察示功圖。（3） 了解計算機控制的參數采集系統(tǒng)的工作機理（包括信號與采集、運算處理、結果顯示及結果打印）； 二、 實驗內容及要求1. 活塞式壓縮機結構實驗a. 實驗壓縮機壓縮機3臺：立式單級單作用空壓機1臺，W型

3、單級單作用空壓機1臺，L型兩級雙作用空壓機（可動有機玻璃模型機）1臺。b. 壓縮機的總體結構及主要零部件介紹工作機構工作機構是實現空氣壓縮的主要部件。由氣缸、氣閥、活塞組件等組成。氣缸呈圓筒形，在氣缸蓋（及汽缸座）設有若干吸氣閥與排氣閥。活塞由曲柄連桿機構帶動在氣缸中做往復運動。L型壓縮機有兩個氣缸，通常垂直列為一級缸，水平列為二級缸?？諝馕胍患墯飧捉涍^壓縮后，進入中間冷卻器降溫，再進入二級氣缸壓縮，最后排出到輸氣管路供使用。運動機構運動機構由曲軸、連桿、十字頭（用于雙作用壓縮機，對單作用壓縮機為連桿）組成，用于傳遞動力，將曲軸的旋轉運動變成往復運動。曲軸的曲拐上裝有一個或多個連桿。連桿的另

4、一端與只能在滑道內作往復運動的十字頭（對單作用壓縮機為在汽缸內作往復運動的活塞）連接。這樣，旋轉的曲軸使連桿擺動，傳到十字頭（活塞）作往復運動，在通過活塞桿使活塞往復運動對氣體做功。機身機身上支承和安裝著整個運動機構與工作機構，又兼作潤滑油箱用。曲軸用軸承支承在機身上。對于雙作用壓縮機，機身上兩個滑道又支托著十字頭，兩個氣缸分別固定在L型機身的兩臂上。氣缸氣缸是構成壓縮容積實現氣體壓縮的主要部件。本實驗的壓縮機氣缸有空冷的，也有水冷的。單作用壓縮機為空冷，缸體和缸蓋上有散熱翅片。雙作用壓縮機氣缸為水冷結構?；钊M件活塞組件包括活塞、活塞環(huán)及活塞桿（雙作用壓縮機）或活塞、活塞環(huán)及活塞銷（單作用壓

5、縮機）等。實驗的L型壓縮機活塞為盤形活塞機構。在活塞盤側面上有兩道凹槽，用來安裝活塞環(huán)?；钊麠U的作用是將活塞與十字頭連接起來，傳遞作用在活塞上的力，帶動活塞運動。其它壓縮機用的是筒型活塞，活塞與連桿是通過活塞銷連接?；钊h(huán)為一開口圓環(huán)，在自由狀態(tài)下，其外徑大于氣缸直徑。裝入氣缸后，環(huán)徑縮小，僅在切口處留下一個熱膨脹間隙。其主要作用是密封氣缸與活塞盤之間的間隙，防止氣體從壓縮容積的一側漏向另一側，此外還有均布潤滑油的作用。單作用壓縮機用的筒型活塞上還有一道刮油環(huán)，用于刮去汽缸表面多余的潤滑油。氣閥氣閥是壓縮機中的重要部件，其作用是控制氣體及時吸入與排出氣缸。實驗所用壓縮機的氣閥為環(huán)狀閥，主要由閥

6、座、閥片、彈簧及升高限制器等零件組成。它的工作原理以吸氣閥為例來說明。在吸氣過程，當氣缸內的壓力低于吸氣管道中的壓力，且兩者壓力差所產生的推力足已克服彈簧壓緊力及閥片、彈簧的慣性力時，彈簧隨即把閥片彈回，閥片由落在閥座上，吸氣閥關閉，完成吸氣過程。曲軸曲軸是壓縮機的運動部件。主要由主軸頸、曲軸銷、曲柄等組成。曲軸擱置在機體軸承座上的部份，稱為豬軸頸；與連桿連接的部分稱為曲柄銷；連接主軸頸與曲柄銷的部分稱為曲柄。曲柄與曲柄銷組合在一起稱為曲拐。本實驗所用壓縮機的曲軸均為曲拐軸，其特點是曲柄銷兩端均有曲柄形成曲拐。連桿連桿是連接曲軸與十字頭（或活塞）的部件，它將曲軸的旋轉運動轉換成活塞的往復運動，

7、并將外界輸入的功率傳給活塞組件。壓縮機工作時，連桿組件作平面運動，其中與曲柄銷相連的大頭作旋轉運動，與十字頭銷（活塞銷）相連的小頭作往復運動，連桿體作擺動。十字頭十字頭是連接活塞桿與連桿的部件，是雙作用壓縮機特有的。它在導軌里作往復運動，并將連桿的動力傳給活塞部件。實驗用L型壓縮機的十字頭與連桿的連接方式為閉式。十字頭與活塞桿的連接采用螺紋連接方式，可根據活塞桿螺紋旋入十字頭的深淺來調整活塞桿與氣缸端面的間隙，并用自鎖螺母鎖緊。十字頭與連桿采用十字頭銷連接。壓縮機的潤滑系統(tǒng)本實驗的L型壓縮機采用壓力潤滑方式。分為兩個獨立的系統(tǒng)：氣缸部分靠注油器供潤滑，傳動部分靠齒輪油泵供油潤滑；其它兩臺壓縮機

8、采用的是飛濺潤滑方式，即汽缸活塞及曲軸連桿的潤滑都采用由連桿大頭上的打油機構將曲軸箱內的潤滑油濺起到潤滑表面實現潤滑。L型壓縮機傳動機構的潤滑：傳動機構的潤滑路線如下：連桿大頭主軸承油冷卻器濾油器齒輪油泵儲油箱連桿小頭 十字頭滑道十字頭銷圖傳動機構的潤滑路線冷卻系統(tǒng)：本實驗L型壓縮機采用水冷方式。兩級之間設有中冷器，用于冷卻一級排氣；汽缸及填料函外設有冷卻水夾套，用于冷卻汽缸和填料。c. 實驗步驟拆解并安裝1臺立式單級單作用空壓機。拆卸時遵循從上到下，從外到內的基本原則，安裝時次序與拆卸是相反。本壓縮機結構較簡單，拆裝的重點是觀察汽缸、氣閥及氣道的內部結構。拆卸次序為：. 拆氣缸蓋卸下缸蓋頂部

9、的螺母，向上拆下氣缸蓋。注意觀察其結構形式以及內部氣道的布置。. 拆氣閥本壓縮機的氣閥為組合式氣閥，即進氣閥和排氣閥組合在一起。拆下氣缸蓋后即可拿出裝在氣缸正上方的氣閥組件。松開位于中心螺栓和螺母，即可將閥座和升程限制器分開，取出閥片和彈簧。. 盤動飛輪，使曲柄連桿機構與活塞動作，觀察氣缸內部及活塞在氣缸內的運動情況。. 安裝復原壓縮機。安裝時注意參照壓縮機的拆開步驟及壓縮機結構形式，正確安裝各部件。d. 實驗要求本部分要求觀察3種壓縮機的結構形式并作出記錄。包括：總體結構，單、雙作用活塞對應的運動機構，氣閥結構及類型，汽缸結構及冷卻方式，潤滑方式。2. 活塞式壓縮機運轉性能測量本部分實驗內容

10、為測量一臺空氣壓縮機在設計工況下的排氣量、指示功率并與理論計算結果對比。實驗裝置由容積式空氣壓縮機測試系統(tǒng)和空氣壓縮機組組成，見圖2。圖2 壓縮機性能測試系統(tǒng)示意圖1.噴嘴流量計 2.壓縮機 3.轉速傳感器 4.儲氣罐5.信號處理系統(tǒng) 6.數據采集接口箱 7.壓力傳感器a. 實驗裝置與實驗原理（1） 實驗壓縮機裝置實驗壓縮機是上海壓縮機廠制造的無十字頭3缸單作用風冷式壓縮機一臺，壓縮機基本參數如下：額定排氣量：1.0 m3/min額定排氣壓力：0.7 MPa（表壓）額定轉速：1000 r/ min 活塞行程：75 mm（曲柄半徑37.5mm）氣缸直徑：90 mm氣缸數目：3潤滑方式：飛濺式壓縮

11、機軸功率：6.7 KW氣缸相對余隙容積約為6驅動電動機額定功率：7.5 KW電動機功率因數：0.85壓縮機是由曲柄連桿機構運轉的，連桿直接與活塞相連接，沒有十字頭，連桿大頭為對分式。曲柄安裝在滑動軸承上，壓縮機的運動機構及氣缸均用擊濺方式進行潤滑。壓縮機機身與氣缸外套鑄成整體?？諝庾源髿膺M入壓縮機，經壓縮后排出，壓縮機的排氣管接儲氣罐，儲氣罐為直徑300，長900mm壁厚10mm的容器，容器頂部有0.7 MPa的安全閥及壓力表，儲氣罐出口連接有調節(jié)閥，以調節(jié)壓縮機的出口壓力。（2） 壓縮機的排氣測定裝置在儲氣罐出口的壓力調節(jié)閥后設有一套排氣量測定裝置，即噴嘴流量計，裝置設計按照排氣量按照“GB

12、/T15487-1995容積式壓縮機流量測方法”中所規(guī)定的方法進行測定。裝置由減壓箱、噴嘴、測壓管及測溫管所組成，減壓箱內有多孔小板及井字形隔板所組成的氣體流動裝置，噴嘴由不銹鋼或黃銅制造，孔徑尺寸為19.05mm。差壓傳感器（或U型壓力計）與測壓裝置連通，用以測定噴嘴前后的壓差。根據測量得到的有關參數，壓縮機實際排氣量由下式計算得出 ( 1 ) 式中：Q壓縮機排氣量（m3/min） 噴嘴系數（查表）噴嘴前后的壓力差（mm水柱），1mm水柱10.2 Pa噴嘴直徑（mm）大氣壓力（105 Pa）壓縮機吸入氣體的絕對溫度（K）噴嘴前氣體的絕對溫度（K）（3） 示功圖（P-V）圖的測試裝置壓縮機的一

13、個一級氣缸頂部開孔，通過接頭連接壓電式壓力傳感器，測試氣缸內氣體的瞬間壓力P。壓縮機飛輪上裝有鍵相器，通過光電轉速器，測試壓縮機的瞬間曲柄轉角。由下面公式確定活塞位移x， （2）式中：活塞位移，曲柄半徑，曲軸半徑與連桿長度l的比值，曲柄轉角。由活塞位移x與氣缸截面積A的乘積即可確定活塞掃過的氣缸容積V。 （3）式中：氣缸容積；氣缸截面積，A=D2/4 ；x活塞位移。由和可繪出壓縮機一個循環(huán)的圖（示功圖）。由示功圖封閉面積即可算出一個循環(huán)的壓縮功；再乘以轉速和氣缸數目即得壓縮機指示功率：（封閉面積）（氣缸數目）（） （4）式中：轉速，r/min。（4）電動機功率的測定電機負載為三角形的三相電路，

14、電動機輸入功率為 （5）式中：電機功率；相電壓； 相電流； 功率因數，等于0.85。 （5）計算機化的數據采集與信號分析系統(tǒng)本實驗的數據采集與處理通過計算機化的“信號采集與分析系統(tǒng)CRAS”實現。示功圖繪制、排氣量和指示功率計算通過示功圖軟件實現。數據采集與信號處理系統(tǒng)包括傳感器以及放大器，數據采集卡，接口箱，以及VMCRAS及示功圖軟件等。b. 實驗步驟（1） 熟悉實驗用設備和儀器。（2） 打開數據采集系統(tǒng)進行數據采集。（3） 進入數據采集系統(tǒng)。打開計算機電源，用鼠標點擊桌面上的“CRAS 6.1（快捷方式）”，進入計算機化的振動信號采集分析系統(tǒng)CRAS。再點擊：“旋轉機械振動監(jiān)示與分析VM

15、CRAS”。在“VMCRAS”界面下，先定義作業(yè)文件（即數據采集文件）名稱及類型。點擊“作業(yè)” 在“搜尋（I）” 欄確認作業(yè)文件的位置( 即文件保存位置) 在“文件名稱（N）” 欄寫入所起的文件名（不寫擴展名）； 在“文件類型（T）” 欄點入“外部雙通道” ( 注：內部方式指定采樣率頻率；外部方式指采樣頻率隨轉速同步變化 )。（4） 設置實驗參數，點擊“參數設置”，逐步完成以下各項設置： 采集方式：選擇“外部”；鍵相位必須為128（鍵相位表示整轉速周期的測點）。 采集控制：選擇“監(jiān)示采集”；轉速控制為“升速”；在 “總記錄時間（秒）”攔中填入時間，一般為30 40秒。 監(jiān)測值類型：P_P（雙峰

16、值），在文本框的下拉列表中選擇。 工程單位：一通道（氣缸壓力傳感器）：MPa， 在文本框的下拉列表中選擇。二通道（差壓傳感器 ）：Pa， 在文本框的下拉列表中選擇。 電壓范圍：±10000 mv，在選項欄中選擇。 較正因子：輸入一通道( 氣缸壓力傳感器 ) 較正因子（由傳感器參數確定）：17000二通道( 差壓傳感器) 較正因子：1所有參數確定后，點擊“確認”。（5） 開啟壓縮機，開始數據采集檢查傳感器，儀器儀表接線等無誤，確認儲氣罐出口的壓力調節(jié)閥完全打開后，啟動壓縮機。逐步關小調節(jié)閥開度，壓縮機排氣壓力開始升高，注意觀察，待壓縮機排氣壓力達到規(guī)定值（0.7MPa表壓力）且穩(wěn)定后，

17、點擊VMCRAS狀態(tài)下的“在線監(jiān)測”。即可觀察壓縮機排氣壓力時間曲線，數據采集完畢后退出“CRAS”。（6） 作壓縮機示功圖和計算排氣量用鼠標點擊電腦顯示器桌面上的“示功圖”在打開的界面里逐步完成以下各項。導入數據采集的Vm文件點擊 菜單“導入數據（I）” ，在下拉菜單中選擇“從Vm作業(yè)導入數據”，在 C 盤中選擇文件夾“Cras”打開，選擇擴展名為“DED” 的數據采集文件（即先前所定義的作業(yè)文件），點擊文件名欄的“打開”按鈕，打開該文件；點擊菜單“參數設置” 設置初相位角，在初相角攔內填入 210º。鍵相位選項必須選擇為 “128” 的選項。依次填入：默認值，可忽略氣缸數目 ：

18、3氣缸直徑（單位為米）： 0.09曲柄半徑（單位為米）： 0.0375“r/l” （曲柄半徑與連桿長之比）：0.217點擊確認。電腦顯示器界面上可顯示壓縮機轉速、壓縮機指示功率、二通道壓差（噴嘴前后壓差）的測量結果及示功圖。點擊菜單“排氣量計算”，可計算排氣量 Q 和噴嘴系數 C。在排氣量計算界面內，在“噴嘴壓差”選擇框內選擇“毫米水柱”或“表讀數（Pa）” 選項，可在對應的數值欄中顯示出以毫米水柱或Pa為單位的噴嘴壓差的測量數值依次填入：噴嘴直徑（單位為毫米）： 19.05吸入氣體溫度 （單位為K）：噴嘴前氣體溫度（單位為K）：大氣壓力（單位為MPa）：填完后，點擊“計算”框，即可由計算機算

19、出排氣量Q（m3/min），并示出噴嘴系數C。點擊“保存”可保存本次實驗的測量結果。c. 實驗數據與理論值的比較將有關數據填入本指導書附表，并對測試的指示功率和排氣量與理論計算值進行比較，分析。（1） 壓縮機理論排氣量Qth （m3/min） （6）式中：第一級各個氣缸活塞面積的總和，m2 行程，m 轉速，轉/分容積系數， 相對余隙容積，0.06; 壓力比， 氣體多變指數 1.20第一級壓力系數；0.950.98第一級溫度系數；0.900.95第一級泄漏系數；0.920.96（2）理論功率計算 （Kw） （7）式中：名義吸氣壓力，MPa；進氣時的壓力損失系數，0.040.06 ；實際吸、排氣壓

20、力，MPa；， 名義排氣壓力，MPa；排氣時的壓力損失系數，0.080.12。氣體絕熱指數，空氣以k =1.4；Vh行程容積，Vh=； 轉速，RPM；其余符號同上。將實測指示功率，理論計算指示功率及電測功率計算結果列表并比較之。三、實驗報告內容實驗報告內容應包括本實驗的兩部分實驗。內容應有以下方面：（1） 實驗目的（2） 實驗裝置（3） 實驗原理（4） 簡明寫出實驗步驟（5） 實驗記錄表（6） 采用理論公式分別計算壓縮機指示功率和排氣量與實驗值比較，并分析原因。四、注意事項（1）嚴格聽從老師指導。（2）嚴格按規(guī)定操作。（3）開機前用手盤動皮帶輪。（4）氣罐出口閥開至最大位置后，慢慢調小。（5）注意安全，開車時不要過分靠近機器。實驗完畢后關閉電源，打掃現場。離心泵性能測試實驗項目性質：驗證性所屬課程名稱：過程流體機械計劃學時：2學時一、實驗目的掌握離心泵特性曲線（曲線，曲線，曲線）的測定方法。二、實驗裝置圖1 實驗裝置1. 計量水箱 2. 回流閥 3. 儲水箱 4. 放水閥 5. 孔板流量計