西安交通大学过程装备与控制工程系基于物联网的压缩机远程测控实验台技术要求.docx

西安交通大学过程装备与控制工程系基于物联网的压缩机远程测控实验台技术要求一、装置构成1、活塞压缩机基本参数：> W型移动式空压机，单级压缩，气阀为簧片阀，排气压力0.7MPa、排气量0.9m3min;> 电机功率<55kW,与压缩机之间安装转矩仪，配变频器，有冷却带轮；> 三个气缸排气汇接至总管、经单向阀通入储气罐，皤容积不低于80L,设安全阀、排水阀;> 排气总管经一条支管接到压力缓冲器，其上安装排气压力传感器；> 带手动启停控制器和压力自动保护器，工作区间出厂预设为0.4-0.7MPa；> 带轮上安装止点信号发生器，以A缸头为基准；2、压缩机三个缸头，各缸头上安装的传感器如下：> A缸头：缸内压力传感器，阀片位移传感器，进气管节流调节阀（实验1、2、3）；> B缸头：缸内压力传感器，全行程气阀压开叉（实验4）；> C缸头：缸内压力传感器，可调补助余隙容积，分04段梯级接入（实验5）。3、流量测量用ASME喷嘴及流量调节阀：> ASME喷嘴，带整流栅、2个测温点、1个测压点；> 流量调节阀，安装在储气罐与喷嘴的连接管路上；> 流量测、控信号均选用无线信号传输；> 喷嘴与储气罐连接采用快装接头，软管连接。4、电控柜及测控系统：> 电柜三相五线制，可实现变频启动与工频启动切换，带智能电表（带485通讯）；> 压缩机性能测试：采集卡16通道、12位以上，采样速率>100kSPS;> 压缩机运行控制：通过PLC、变频器和流量调节装置实现启停、压力控制、流量调节；> 装置保护功能：排气压力保护、排气温度保护、电机过载保护、电网异常保护；> 上位软件功能：数据采集、显示、记录、处理，示功图计算，流量计算，阀片运动分析；> 控制计算机支持网络远程访问和远程控制，支持本地存储和云存储。二、采集信号> 室内环境温度、湿度（无线传感器）> 大气压力（可人工读数、录入计算机）> 名义排气压力（排气汇管中压力的均值）> 储气罐压力供气压力（储气罐中）> 进气温度（B气缸进口处）> 排气温度（气缸排气法兰接管处，加保温措施）> 排气量（ASME喷嘴计算得出，无线传输）> 轴功率（扭矩仪读出）> 电机电力参数（从变频器、智能电表读出）> 缸内压力（三个气缸）> 阀片位移（A缸）> 止点信号（飞轮上）三、实验项目序号实验名称具体实验内容对应缸头操作步骤实验报告内容1热力性能测量和P-V图录取实验一定转速不同排气背压（储气罐压力）下测试五个工况点，PID闭环控制A>硬启动开机:直接工频启动压缩机，高频测量电压、电流、扭矩，直至背压建立<1软启动开机:关闭储气罐出口电动阀、逐渐升频至设定值，实时测量电压、电流、扭矩，直至背压建立。>PlD调节储气罐出口电动阀，使背压稳定在指定压力，然后获取工况1所有实验数据>电脑赋值下一工况的背压值，稳定后获取实验数据对各工况：绘制P-V图，积分P-V图获得指示功率：推算吸气相对压力损失、排气相对压力损失、容积效率：计算绝热指示效率、机械效率、电机效率；获取轴功率、电机输入功率、转速。对各工况：根据理论方法计算容积效率，并与实测推算值进行对比分析。>绘制上述这些参数与排气背压关系曲线，并详细分析（主要是背压影响）。>硬启动和软启动过程的电压、电流、扭矩随时间的变化关系。2气阀阀片运动规律测试实验两个背压、不同转速下测试五个工况点，PID闭环控制A背压3bar、bar下分别做如下：软启动开机:关闭储气罐出口电动阀、逐渐升频至工况1转速值>PID调节储气罐出口电动阀，使背压稳定在指定压力，然后获取工况1所有实验数据>设定下一工况的频率值,稳定后获取实验数据>两种背压下分别分析如下三项内容：对5个工况：绘制阀片运动规律图，计算时间截面系数，分析阀片工作情况。对5个工况：分析戴维斯准则的三个系数值，判断气阀工作合理性。分析转速对气阀工作情况的影响>分析背压对气阀工作情况的影响3进气节流调节实验一定转速一定排气排压（约6bar）下5个工况点热力性能，PID闭环控制A>软启动开机:关闭储气罐出口电动阀、逐渐升频至设定值。>PID调节储气罐出口电动阀使背压稳定在6bar,然后获取工况1所有实验数据>电脑赋值下一工况的吸气压>对各工况：绘制P-V图，积分P-V图获得指示功率；推算吸气相对压力损失、排气相对压力损失、容积效率；计算绝热指示效率、机械效率、电机效率：获取轴功率、电机输入功率、转速。对各工况：根据理论方法计算容积效率，力值，稳定后获取实验数据并与实测推算值进行对比分析。对各工况：计算单位体积排气量耗功（比功率）。选做分析：压力变化对气阀运动影响绘制上述这些参数与吸气压力关系曲线，并详细分析之。4全行程压开吸气阀调节实验一定转速不同排气背压（约6bar）下压开前后P-V图录取B软启动开机:关闭储气罐出口电动阀、逐渐升频至设定值。PID调节储气罐出口电动阀使背压稳定在7bar,然后获取工况1所有实验数据（压开前后）电脑赋值下一工况的排气背压值，稳定后获取实验数据（前后）对各工况：绘制压开前后P-V图，积分压开前后P-V图获得压开前后的指示功率，计算压开前后的指示功率。对各工况：计算压开前后指示功率、轴功率、电机输入功率、绝热指示效率、机械效率、电机效率、转速的比值，并进行详细分析。绘制上述这些对比参数与排气背压关系曲线，并详细分析之。5全行程接入可变补助余隙容积调节实验一定转速一定排气背压（约6bar）下稳定工况热力性能C软启动开机:关闭储气罐出口电动阀、逐渐升频至设定值。PID调节储气罐出口电动阀使背压稳定在6bar,然后获取工况1所有实验数据电脑赋值下一工况的余隙值，稳定后获取实验数据（前后）对各工况：在同一张图上绘制P-V图，积分P-V图获得指示功率；推算吸气相对压力损失、排气相对压力损失、容积效率；计算绝热指示效率、机械效率、电机效率；获取轴功率、电机输入功率、转速。对各工况：根据理论方法计算容积效率，并与实测推算值进行对比分析。对各工况：计算单位体积排气量耗功（比功率绘制上述这些参数与相对余隙关系曲线，并详细分析之。与进气节流方案进行对比（相同背压下的比功率），主要是经济性对比。