[打印] [關(guān)閉] 發(fā)布時間：[2010-01-11 00:00]

    由于壓縮機(jī)不斷地吸入和排出氣體，才使制冷循環(huán)得以周而復(fù)始地進(jìn)行，所以它是整個裝置的“心臟”。在壓縮機(jī)的生產(chǎn)和使用中，為了保證和提高壓縮機(jī)的質(zhì)量，對其性能測試就具有重要的意義。制冷壓縮機(jī)性能試驗裝置是檢測壓縮機(jī)性能的重要手段和措施，是制冷設(shè)備廠家為產(chǎn)品開發(fā)、優(yōu)化設(shè)計和質(zhì)量檢測提供試驗數(shù)據(jù)的必備設(shè)備。應(yīng)某空調(diào)廠要求，研制一測試裝置，被試壓縮機(jī)為活塞式和轉(zhuǎn)子式兩種，冷量范圍為1000W～8000W。我們依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《ＧＢ5773—04容積式制冷壓縮機(jī)性能試驗臺方法》，遵照合理實用、準(zhǔn)確可靠和高效節(jié)能原則，從標(biāo)準(zhǔn)試驗規(guī)定的多種測量制冷壓縮機(jī)性能試驗方法中選用方法為第二制冷劑量熱器法，輔助方法為水冷冷凝器法。試驗工況調(diào)節(jié)、試驗數(shù)據(jù)采集和處理全部由自動完成實現(xiàn)。本文將就應(yīng)用在該壓縮機(jī)測試臺上的控制技術(shù)的實現(xiàn)過程作一個介紹。

1.測試要求

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和實際要求，確定測試工況如下：

蒸發(fā)溫度： －20～15℃

冷凝溫度： 30～65℃

過冷度： 0～15℃

環(huán)境溫度： 30±5℃

測試電源： 110～220V

電源頻率： 50/60Hz

要測試的參數(shù)為：

（1）電力參數(shù)：電壓、頻率、功率因素、單位輸入功率

（2）工況參數(shù)：吸氣壓力、排氣壓力、吸氣溫度、過冷溫度、環(huán)境溫度

（3）其它參數(shù)：過冷器進(jìn)口溫度、調(diào)節(jié)閥前壓力、排氣溫度、量熱器出口壓力、壓縮機(jī)表面溫度

（4）量熱器參數(shù)：量熱器加熱功率、量熱器環(huán)境溫度、量熱器表面溫度、第二工質(zhì)壓力、第二工質(zhì)溫度

（5）能力參數(shù)：單位制冷量、COP、EER

要控制的參數(shù)和精度如下：

吸氣溫度：15～40℃控制精度：±0.1℃

過冷溫度：35～60℃控制精度：±0.1℃

環(huán)境溫度：20～50℃控制精度：±0.1℃

吸氣壓力：0.4～1.2Mpa控制精度：±1.0％

排氣壓力：1.5～3.0Mpa控制精度：±1.0％

試驗臺工作原理

本試驗臺流程見系統(tǒng)圖1。試驗臺由三套制冷系統(tǒng)組成，第一套是為被測壓縮機(jī)維持測試所需的環(huán)境條件，通過電加熱的PID控制，控制壓縮機(jī)測試的環(huán)境溫度在一定工況溫度內(nèi)。主要設(shè)備有風(fēng)冷冷凝機(jī)組、表冷器、風(fēng)機(jī)和電加熱器；另一套為壓縮機(jī)測試系統(tǒng)，主要設(shè)備有被測壓縮機(jī)、量熱器、冷凝器、過冷度調(diào)節(jié)器、冷卻塔。第三套是通過過冷器并參與調(diào)節(jié)過冷度的輔助系統(tǒng)，由壓縮機(jī)、水冷冷凝器、熱力膨脹閥和蒸發(fā)盤管等組成?？偟南到y(tǒng)流程是：壓縮機(jī)排出的高

電量熱器法壓縮機(jī)性能試驗臺原理圖

壓氣體首先進(jìn)入冷凝器與冷卻水進(jìn)行熱量交換，冷凝器中的冷卻水由冷卻塔提供，冷卻水流量可由PID調(diào)節(jié)器控制電動調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)，制冷劑被冷凝成液體。然后經(jīng)過干燥過濾器進(jìn)入過冷度調(diào)節(jié)器，過冷器中有輔助系統(tǒng)的蒸發(fā)盤管和功率可調(diào)的加熱器，通過PID調(diào)節(jié)加熱功率來調(diào)節(jié)過冷度。從過冷度調(diào)節(jié)器出來的高壓過冷液體制冷劑經(jīng)過熱力膨脹閥節(jié)流成低壓的氣液兩相流體進(jìn)入量熱器，量熱器內(nèi)亦裝有功率可調(diào)的電加熱器和第二制冷劑Ｒ123，用以調(diào)節(jié)蒸發(fā)負(fù)荷，從量熱器出來的低溫低壓制冷劑氣體吸入和排出壓縮機(jī)完成循環(huán)。

試驗臺的總體設(shè)計

為了保證壓縮在一定工況下穩(wěn)定運(yùn)行，必須對吸氣溫度、吸氣壓力、排氣壓力、過冷溫度和環(huán)境溫度進(jìn)行控制，我們分別通過調(diào)節(jié)量熱器內(nèi)電加熱功率，循環(huán)制冷劑流量（即熱力膨脹閥開度），冷凝器冷卻水量（即水量調(diào)節(jié)閥開度）、過冷度調(diào)節(jié)器及風(fēng)冷機(jī)組來實現(xiàn)。測試環(huán)境溫度的控制采用智能儀表模糊—PID控制，控制電加熱的輸出量，對工況進(jìn)行智能化的調(diào)節(jié)，使得進(jìn)入工況的速度很快，大大縮短實現(xiàn)工況的時間，提高效率，并且控制穩(wěn)定。測試環(huán)境的鉑電阻懸掛在離表冷器風(fēng)機(jī)出口較近的地方，防止壓縮機(jī)自身的熱量影響讀數(shù)和控制。試驗測試可以控制在±0.2℃。

控制試驗結(jié)果

   根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，壓縮機(jī)試驗時間一般不少于1.5h。工況穩(wěn)定半小時后記錄的測量數(shù)據(jù)應(yīng)該在工況穩(wěn)定半小時后，每隔20min測量一次。表1為該試驗臺在高背壓工況下測試額定冷量為3630W壓縮機(jī)所得的各被控參數(shù)的記錄值。

 測控系統(tǒng)硬件組成

    在研制測試臺時，遇到的難題之一就是吸氣壓力的控制，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓縮機(jī)每一個吸排氣壓力測量值與規(guī)定值間的最大允許偏差±1．0％，而測量值的每一個讀數(shù)相對于平均值的最大允許偏差O.5％，由于吸氣壓力的絕對值很小，尤其在測量最大壓差工況時，測量值與規(guī)定值和平均值間分別只有2kP和1kP的波動范圍。為了實現(xiàn)控制精度，設(shè)想出使用電-氣比例閥調(diào)節(jié)熱力膨脹閥開度的方法，電—氣比例閥是在通斷式電磁氣動閥基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型氣動控制元件。它是通過電輸入信號對氣體流量或壓力進(jìn)行連續(xù)調(diào)整，以控制氣動執(zhí)行器的氣控回路。如圖2，剪斷膨脹閥的感溫包，由空壓機(jī)通入壓縮空氣，通過調(diào)節(jié)電—氣比例閥，調(diào)節(jié)熱力膨脹閥波紋管（或膜片）內(nèi)壓力P的大小。而壓力P與閥后壓力P0和調(diào)整彈簧力PF三個力合作用，使閥開啟度增大或減小，直至壓縮機(jī)吸氣壓力同設(shè)定值相同為止。由于比例閥的靈敏性較高，試驗測試結(jié)果吸氣壓力精度可以控制在±0.02Mpa。

    溶解在氟利昂中的潤滑油會影響制冷量的測定，所以在被測壓縮機(jī)出口處裝有潤滑油分離器。同時，文獻(xiàn)[8]中指出量熱器出口蒸汽的過熱度過小時或進(jìn)口液體的過冷度過大時，測量誤差會迅速增加。因此達(dá)到規(guī)定的量熱器出口的過熱度和進(jìn)口的過冷度對保證測量精度是十分必要的。過冷器中的冷卻方式我們采用由輔助制冷系統(tǒng)和加熱器共同參與的冷熱平衡方式。輔助制冷系統(tǒng)是封閉的不變系統(tǒng)，其制冷量是個常量，冷凝量和過冷器的冷卻量大小唯一地由加熱器的加熱量調(diào)節(jié)，這樣克服了水冷卻方式中冷卻量受水溫、流量和水質(zhì)等多個變量的影響，減少了控制變量，從而提高了控制精度。

    試驗臺的操作采用觸摸屏的操作方式，取代傳統(tǒng)的按鈕控制；電氣系統(tǒng)采用PLC控制，取代傳統(tǒng)的低壓電器控制。電氣控制線路包括主電路和控制電路，主電路為三相電路由穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓，負(fù)載有被測制冷壓縮機(jī)、水泵、電加熱、軸流風(fēng)機(jī)、空壓泵、真空泵等。為了安全，在這些大功率的線路中均加了斷路器等保護(hù)器件以及在三相電路中加了三相電動機(jī)保護(hù)器，防止過載和缺相引起事故，損壞電氣設(shè)備或危及人身安全。PLC控制功能是對壓縮機(jī)等負(fù)載進(jìn)行啟?？刂埔约皩@些負(fù)載進(jìn)行連鎖保護(hù)，防止壓縮機(jī)進(jìn)口壓力過低、出口壓力過高和當(dāng)壓縮機(jī)停止工作時電加熱繼續(xù)工作，引起量熱器

被控參數(shù)穩(wěn)態(tài)測量值 工況參數(shù) 單位 1 2 3 4
吸氣壓力 kPa 625.50 625.56 625.54 625.52
排氣壓力 kPa 2145.16 2145.36 2145.18 2145.00
吸氣溫度 ℃ 35.02 34.99 35.00 34.98
過冷溫度 ℃ 46.15 46.14 46.15 46.13
環(huán)境溫度 ℃ 35.20 35.04 34.98 35.02

    內(nèi)的第二制冷劑過熱產(chǎn)生高壓，使量熱器爆炸。并且在觸摸屏上設(shè)有報警窗口，當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生報警時，發(fā)出聲光報警信號，同時自動切斷報警設(shè)備的電源，直到排除報警故障后，方可以重新啟動相應(yīng)設(shè)備。

   該測試臺測試過程能夠自動設(shè)定工況，工況易于達(dá)到穩(wěn)定，控制精度高，并且系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度，各項指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。