[发明专利]一种基于P—V图测试的往复式压缩机能效分析系统

权利要求书

1.一种基于p—V图测试的往复式压缩机能效分析系统，其特征在于，包括：

硬件模块：获取往复式压缩机能效分析所必须的参数，包括各级进、排气压力、各级进、排气温度、各级气缸内压力、键相信号、电机电压和电机电流；

软件模块：对硬件模块获取的参数信号进行转换和处理，以各级气缸内压力、键相信号、电机电压和电机电流为输入，输出往复式压缩机的p—V图、流量、指示功率、电机功率和效率；

所述软件模块，包括：

数据处理模块：通过对输入的信号即各级气缸内压力、键相信号、电机电压和电机电流进行滤波处理，剔除干扰，以及进行转换和计算得到所需的输出值，输出值包括各级气缸的p—V图、流量、指示功率、电机功率及效率；

数据显示模块：将计算所得的输出值以图像和表格的形式可视化显示；

数据存储模块：一方面，生成此次测量的报表，报表内容包括计算所得的输出值、测量时间、测量人员与测量相关的信息；另一方面，通过将输入值和输出值都上传至数据库进行存储和备份；

所述数据处理模块进行计算得到所需的输出值的方法为：

1)将压力传感器输入的压力信号和键相传感器输入的键相信号转化为往复式压缩机气缸内的压力p和气缸工作容积V，得到各级气缸的p—V图；此外，由键相信号还能得到往复式压缩机的转速n；

2)利用安装在各级进、排气管道或缓冲罐上的压力变送器得到各级进气压力p_si、排气压力p_di，在各级气缸的p—V图中作相应级的进气压力线p_s，排气压力线p_d，进气压力线p_s与p—V图的过程线c-d-a-b交于两点，两点对应于横坐标的气缸工作容积V₄和V₁，得到往复式压缩机的各级的进气量V_si＝V₁-V₄，再将进气量V_si换算到第一级入口的温度、压力下，得到流量Q_i：

其中，Q_i为流量，单位为m³/min；V₄和V₁为气缸工作容积，单位为m³；n为往复式压缩机的转速，单位为r/min；T_si为第i级进气温度，单位为K；p_si为第i级的进气压力，单位为Pa；Z为第i级工作容积的个数；最末级的进气量换算至第一级的进气状态近似等于压缩机排出的气量Q_d，单位为m³/min；

3)计算第i级气缸p—V图中过程线包围的面积，再根据转速n，得到往复式压缩机第i级的指示功率P_ii；过程线由一个个离散的点组成，设c-d-a过程线有N个离散点，对称地，c-b-a过程线也应有N个离散点，则第i级指示功W_ii：

其中，W_ii为第i级指示功，单位为J；p_c-b-a(j)和p_c-d-a(k)分别为c-b-a过程线和c-d-a过程线上第j个和第k个离散点的压力，单位为Pa；V_c-b-a(j)和V_c-d-a(k)分别为c-b-a过程线和c-d-a过程线上第j个和第k个离散点的气缸工作容积，单位为m³；

则第i级指示功率P_ii：

其中，P_ii为第i级的指示功率，单位为W；

各级指示功率的总和为压缩机的指示功率P_i：

其中，P_i为压缩机的指示功率，单位为W；

4)根据输入的电机电压U和电机电流I，计算得到电机功率P_E，结合指示功率P_i得到往复式压缩机的效率η：

P_E＝UIcosφ

其中，P_E为电机功率，单位为W；U为电机电压，单位为V；I为电机电流，单位为A；cosφ为功率因数。