Испытания компрессоров

Как и насосы, компрессоры проверяют с различными целями, зависящими от вида испытания, применительно к конкретному типу машин, согласно стандарту или нормативно – технической документации на изготовления. Например, в правилах приёмки поршневых воздушных стационарных компрессоров общего назначения в ГОСТ 20073 – 74 регламентированы состав и методы пяти видов проверки: предварительных, приёмочных, приёмо – сдаточных, периодических и испытаний на надёжность.

Для воздушных поршневых компрессоров стандартизованы следующие условия испытания: давление на входе – атмосферное, температура воздуха – 293 10 К, степень повышения давления – номинальная 2 %, температура охлаждающей воды 288 К (с отклонением + 15 или - 10 К), частота вращения вала – номинальная 3 %. В общем случае эти условия приводятся в утверждённой методике испытания.

Некоторые из испытаний проводятся только на стенде изготовителя, другие – также у потребителя. Газовые компрессоры на месте эксплуатации испытывают на натурном газе, а на заводском стенде – «с открытым контуром» на воздухе или «в закрытом контуре» на разреженном воздухе (для экономии мощности привода), или на имитирующем газе с последующим приведением результатов к натурному газу.

Прм испытаниях регистрируют частоту вращения вала компрессора, параметры потоков газа, охлаждающей воды и масла в контрольных сечениях трубопроводов (расход, давление, амплитуду колебания давления, температуру, относительную влажность), мощность компрессора, уровни вибрации в определённых точках, уровень звуковой мощности шума и другие (например, величины износа деталей механизма движения и «наработку на отказ» в испытаниях на надёжность).

Расход газа может быть измерен следующими способами: с помощью нормальных сужающих устройств (диафрагмой и др.); путём наполнения баллонов и их взвешивания (при небольшой подаче компрессора); с помощью газовых часов или газомеров (с небольшой точьностью); по индикаторным диаграммам; по тепловому балансу холодильника (косвенный способ, требующий измерения масс и температур всех агентов теплообмена – газа, воды, конденсата, внешней среды).

При определении объёмного расхода газа на входе компрессора по объёмному расходу газа через мерное сужающее устойство, установленное на выходе, используют формулу

.

Индекс «н» характеризует состояние газа при входе в компрессор, а «с» - перед расходомером; φ – относительная влажность; p _п – давление насыщенного водяного пара при соответствующей температуре. Разность (p – φ p _п) – парциальное давление сухого газа в смеси с водяным паром. Внешние утечки из компрессора не учитываются.

При наполнении мерной ёмкости осушенным газом

,

где V _e – объём мерной ёмкости; τ – время наполнения; p ₁, p ₂ – давление в ёмкости в начале и в конце наполнения; T ₁, T ₂ – соответствующие температуры.

Наиболее сложная задача – измерение мощности компрессора. При испытании небольших машин применяют мотор – весы, соединённые с электродвигателем, или же измеряют электрическую мощность по приборам и вычитают потери в электродвигателе.

В случае привода через мультипликатор можно замерить крутящий момент, воспринимаемый корпусом мультипликатора M _M, угловые скорости валов компрессора ω _к и двигателя ω _Д, а затем вычислить мощность, потребляемую компрессором, по формуле:

,

где I = ω _к / ω _д и η _м – передаточное отношение и КПД мультипликатора, знак плюс соответствует противоположному, а знак минус – одинаковому направлению вращения валов.

При испытании динамических компрессоров с приводом от газовых или паровых турбин непосредственный замер вращающего момента затруднителен. В этом случае мощность компрессора N определяется методом теплового баланса:

,

где N _охл – мощность, затраченная на подогрев охаждающей воды; N _{л, к} – мощность, соответствующая теплообьену путём лучеиспускания и конвективному теплообмену через корпус компрессора; N _м – мощность механического трения, которую находят по теплу, отданному охлаждающему маслу. Остальные обозначения см. в главе 12.

При испытании поршневого компрессора индикаторная мощность N _инд суммируется по всем рабочим рабочим полостям цилиндров. Индикаторная диаграмма может быть записана по ходу поршня (см. § 15.1) или по углу поворота коленчатого вала.

Рис. 18.8. Индикаторная диаграмма:

а – по углу поворота вала; б – в координатах V, p

В последнем случае вносят поправку на запаздывание записи процесса при передаче сигнала звуковой волной по индикаторному каналу. Время запаздывания τ = l _к / c, где l _к – длина канала, c – скорость звука при температуре газа в цилиндре, принимаемая равной средней арифметической между начальной и конечной температурами. Соответствующая фаза запаздывания Δ φ = ω τ, где ω – угловая скорость. На этот угол смещается индикаторная диаграмма p (φ) в сторону нарастающих углов (рис. 18.8, б), используя зависимость перемещения поршня от угла поворота.

Мощность, затрачиваемая на преодоления трения, определяется с учётом затрат на привод вспомогательных механизмов от вала компрессора N _всп:

.

Механический КПД компрессорной части газомоторного компрессора определяется как тношение индикаторной мощности компрессорных цилиндров к эффективной мощности силовой части, известной по её характеристике.