本實(shí)用新型屬于熱交換器測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，本實(shí)用新型涉及一種壓縮空氣水冷卻器綜合性能測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中間冷卻器和后冷卻器是空氣壓縮機(jī)的重要組成部件，這兩件熱交換器件的換熱效率和流動(dòng)特性對(duì)空氣壓縮機(jī)的安全運(yùn)行、節(jié)能，以及供氣質(zhì)量有極大的影響。因此，本行業(yè)在制造過(guò)程中必須對(duì)這兩件熱交換器件的性能進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整，否則不能保證產(chǎn)品質(zhì)量。常規(guī)條件下，壓縮空氣的冷卻介質(zhì)為水，設(shè)計(jì)一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)壓縮空氣水冷卻器綜合性能測(cè)試系統(tǒng)是批量生產(chǎn)的前提條件。對(duì)于被測(cè)冷卻器而言，壓縮空氣是熱側(cè)，測(cè)試系統(tǒng)通常用加熱器代替實(shí)際的空氣壓縮機(jī)。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201510012034.7公開(kāi)了一種用于換熱器性能測(cè)試的壓縮空氣循環(huán)系統(tǒng)，其包括儲(chǔ)氣罐、穩(wěn)壓容器、加熱裝置、試驗(yàn)件、質(zhì)量流量計(jì)和循環(huán)壓縮機(jī)。所述儲(chǔ)氣罐連接壓縮空氣源，且所述儲(chǔ)氣罐通過(guò)管道連接穩(wěn)壓容器。所述穩(wěn)壓容器通過(guò)管道連接加熱裝置。所述循環(huán)壓縮機(jī)通過(guò)管道依次連接加熱裝置、試驗(yàn)件和質(zhì)量流量計(jì)形成一個(gè)循環(huán)回路。所述試驗(yàn)件的進(jìn)、出口通過(guò)測(cè)量段分別與加熱裝置和質(zhì)量流量計(jì)連接，測(cè)量段上還安裝有溫度計(jì)和壓差傳感器。所述循環(huán)壓縮機(jī)通過(guò)變頻器控制調(diào)節(jié)循環(huán)回路中的空氣流量。該公知技術(shù)以干燥后的壓縮空氣經(jīng)減壓閥補(bǔ)氣方法獲得循環(huán)系統(tǒng)的壓力，并通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)提供克服流動(dòng)阻力的壓力。但是，對(duì)于采用封閉循環(huán)的測(cè)試系統(tǒng)，需要考慮對(duì)冷卻器作多種工況下的性能進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，尤其是要求提供不同供氣壓力下的性能數(shù)據(jù)時(shí)，壓縮空氣的溫度和密度必然變化，進(jìn)而影響加熱器的加熱效果和試驗(yàn)件的換熱效果，最終影響整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的流量和壓降。因此，壓縮空氣循環(huán)系統(tǒng)的壓力、溫度和流量是相互影響的。上述技術(shù)方案中壓縮空氣源在經(jīng)穩(wěn)壓、減壓后通過(guò)加熱器進(jìn)行補(bǔ)氣，該結(jié)構(gòu)對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的壓力、溫度、流量的協(xié)調(diào)控制帶來(lái)困難。冷卻水側(cè)是冷卻器的冷側(cè)，換熱系統(tǒng)除了提供冷卻水循環(huán)之外，還要將從被測(cè)冷卻器熱側(cè)置換的熱量導(dǎo)出隨冷卻水循環(huán)?，F(xiàn)有技術(shù)普遍將冷卻水通過(guò)冷卻塔散熱，這樣得到的冷卻水溫度接近于測(cè)試時(shí)的環(huán)境溫度。眾所周知，冷卻水的進(jìn)水溫度受地域和季節(jié)的影響比較大，所以壓縮空氣水冷卻器的性能測(cè)試應(yīng)考慮進(jìn)水溫度的影響。當(dāng)測(cè)試用的冷卻水進(jìn)水溫度低于空氣壓縮機(jī)實(shí)際進(jìn)水溫度時(shí)，測(cè)試結(jié)果難以準(zhǔn)確反映被測(cè)壓縮空氣水冷卻器的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型主要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的壓力、溫度及流量協(xié)調(diào)控制難的問(wèn)題，提出一種壓縮空氣水冷卻器綜合性能測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布局合理、技術(shù)先進(jìn)，充分利用智能裝置作變量參數(shù)測(cè)控，使得各變量參數(shù)協(xié)調(diào)性好，而且調(diào)節(jié)準(zhǔn)確、可靠、快捷。

本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)。

壓縮空氣水冷卻器綜合性能測(cè)試系統(tǒng)，它包括被測(cè)冷卻器、壓縮空氣回路、冷卻水回路、測(cè)控子系統(tǒng)、中間水換熱器和外循環(huán)水回路。所述壓縮空氣回路包括壓縮空氣源接口、微型壓縮機(jī)、壓縮空氣凈化器、壓縮空氣儲(chǔ)罐、循環(huán)風(fēng)機(jī)、空氣加熱器、壓縮空氣進(jìn)口試驗(yàn)段、壓縮空氣出口試驗(yàn)段、主氣調(diào)節(jié)閥和旁通氣調(diào)節(jié)閥。所述壓縮空氣源接口和微型壓縮機(jī)通過(guò)三通管節(jié)與壓縮空氣凈化器入口相連接，壓縮空氣凈化器出口通過(guò)管道與壓縮空氣儲(chǔ)罐的補(bǔ)氣口相連接，壓縮空氣儲(chǔ)罐的供氣口通過(guò)管道與循環(huán)風(fēng)機(jī)的進(jìn)口相連接，循環(huán)風(fēng)機(jī)的出口通過(guò)管道與空氣加熱器的進(jìn)口相連接，空氣加熱器的出口通過(guò)管道與壓縮空氣進(jìn)口試驗(yàn)段相連接，壓縮空氣進(jìn)口試驗(yàn)段安裝在被測(cè)冷卻器的壓縮空氣出口，壓縮空氣出口試驗(yàn)段通過(guò)管道與主氣調(diào)節(jié)閥串聯(lián)后再與壓縮空氣儲(chǔ)罐的回氣口相連接。所述冷卻水回路包括冷卻水箱、水加熱器、冷卻水泵、冷卻水進(jìn)口試驗(yàn)段、冷卻水出口試驗(yàn)段。所述水加熱器安裝在冷卻水箱內(nèi)腔底部，冷卻水箱下部出水口通過(guò)管道與冷卻水泵的進(jìn)口相連接。所述冷卻水泵的出口通過(guò)管道與冷卻水進(jìn)口試驗(yàn)段相連接，冷卻水進(jìn)口試驗(yàn)段安裝在被測(cè)冷卻器冷卻水進(jìn)口，冷卻水出口試驗(yàn)段安裝在被測(cè)冷卻器的冷卻水出口處，冷卻水出口試驗(yàn)通過(guò)管道與中間水換熱器的冷卻水進(jìn)口相連接。所述中間水換熱的冷卻水出口通過(guò)管道與冷卻水箱的頂部進(jìn)水口相連接。所述外循環(huán)水回路包括外循環(huán)水箱、外循環(huán)水泵、冷卻塔及冷卻塔風(fēng)機(jī)，所述外循環(huán)水箱出水口通過(guò)管道與外循環(huán)水泵的進(jìn)口相連接，外循環(huán)水泵的出口通過(guò)管道與中間水換熱器的外循環(huán)水進(jìn)口相連接。所述中間水換熱器的外循環(huán)水出口通過(guò)管道與冷卻塔的頂部進(jìn)水口相連接，冷卻塔的底部出水口與外循環(huán)水箱的回水口相連接。所述測(cè)控子系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、空氣加熱器調(diào)功器（PM1）、水加熱器調(diào)功器（PM2）、循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻器（VF1）、冷卻水泵變頻器（VF2）、外循環(huán)水泵變頻器（VF3），以及在壓縮空氣進(jìn)口試驗(yàn)段上安裝的壓縮空氣進(jìn)口溫度傳感器（TH1），在壓縮空氣出口試驗(yàn)段上安裝的壓縮空氣出口溫度變送器（TH2）、壓縮空氣出口壓力變送器（PH2）、壓縮空氣差壓變送器（PDH）、壓縮空氣流量計(jì)（FH）；所述冷卻水進(jìn)口試驗(yàn)段上安裝的冷卻水進(jìn)口溫度傳感器（TL1），在冷卻水出口試驗(yàn)段上安裝的冷卻水出口溫度變送器（TL2）、冷卻水出口壓力變速器（PL2）、冷卻水差壓變速器（PDL）、冷卻水流量計(jì)（FL），上述各變送器和流量計(jì)分別通過(guò)測(cè)試線(xiàn)纜與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集模塊相連接，各調(diào)功器、變頻器，調(diào)節(jié)閥分別通過(guò)控制線(xiàn)纜與計(jì)算機(jī)的模擬輸出模塊相連接，空氣加熱器調(diào)功器（PM1）、水加熱調(diào)功器（PM2）、循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻器（VF1）、冷卻水泵變頻器（VF2）、外循環(huán)水泵變頻器（VF3）分別通過(guò)動(dòng)力線(xiàn)纜與空氣加熱器、水加熱器、循環(huán)風(fēng)機(jī)、冷卻水泵、外循環(huán)水泵相連接，微型壓縮機(jī)和冷卻塔風(fēng)機(jī)通過(guò)動(dòng)力纜纜與計(jì)算機(jī)的開(kāi)關(guān)量輸出模塊相連接。

作為進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)的進(jìn)口與出口之間并聯(lián)一根旁通管道，該旁通管道由配置的旁通氣調(diào)節(jié)閥控制開(kāi)度或通斷。

作為進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述冷卻水泵的出口與冷卻水箱頂部的進(jìn)口之間并聯(lián)一根旁通管道，該旁通管道由配置的旁通水調(diào)節(jié)閥控制開(kāi)度或通斷。

作為進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述水加熱器的軸線(xiàn)與冷卻水箱的底部平行相間，間距至少200mm。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下積極效果：

1、系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單、布局合理、功能齊全、智能化程度高；

2、系統(tǒng)可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、冷卻水的水溫及流量，滿(mǎn)足不同規(guī)格的壓縮空氣水冷卻器測(cè)試條件，能夠精確測(cè)量出被測(cè)產(chǎn)品換熱性能和介質(zhì)流動(dòng)特性的參數(shù)。

3、系統(tǒng)中利用水加熱器作冷卻水進(jìn)口溫度調(diào)節(jié)，直接消除環(huán)境溫度對(duì)測(cè)試精度的影響，不管在何季節(jié)都能用于實(shí)際測(cè)試。

4、系統(tǒng)中相關(guān)節(jié)點(diǎn)處都設(shè)有智能化監(jiān)測(cè)器具，量化調(diào)節(jié)可操作性強(qiáng)、精度高。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型所述技術(shù)方案的邏輯關(guān)系圖。

圖2是本實(shí)用新型所述技術(shù)方案的系統(tǒng)流程圖。

圖中，1—被測(cè)冷卻器，2—壓縮空氣回路，3—冷卻水回路，4—測(cè)控子系統(tǒng)，5—中間水換熱器，6—外循環(huán)水回路；2.1—壓縮空氣源，2.2—微型壓縮機(jī)，2.3—壓縮空氣凈化器，2.4—壓縮空氣儲(chǔ)罐，2.5—循環(huán)風(fēng)機(jī)，2.6—空氣加熱器，2.7—壓縮空氣進(jìn)口試驗(yàn)段，2.8—壓縮空氣出口試驗(yàn)段，2.9—調(diào)節(jié)閥，3.1—冷卻水箱，3.2—水加熱器，3.3—冷卻水泵，3.4—冷卻水進(jìn)口試驗(yàn)段，3.5—冷卻水出口試驗(yàn)段，3.6—旁通水調(diào)節(jié)閥；6.1—外循環(huán)水箱，6.2—外循環(huán)水泵，6.3—冷卻塔，6.4—冷卻塔風(fēng)機(jī)；4.1—計(jì)算機(jī)，4.2—模擬量輸入模塊，4.3—模擬量輸出模塊，4.4—開(kāi)關(guān)量輸出模塊，PM1—空氣加熱器調(diào)功器，PM2—水加熱器調(diào)功器，VF1—循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻器，VF2—冷卻水泵變頻器，VF3—外循環(huán)水泵變頻器，TH1—壓縮空氣進(jìn)口溫度變送器，TH2—壓縮空氣出口溫度變送器，PH2—壓縮空氣出口壓力變送器，PDH—壓縮空氣差壓變送器，F(xiàn)H—壓縮空氣流量計(jì)，TL1—冷卻水進(jìn)口溫度變送器，TL2—冷卻水出口溫度變送器，PL2—冷卻水出口壓力變送器，PDL—冷卻水差壓變送器，F(xiàn)L—冷卻水流量計(jì)。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖并結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型壓縮空氣水冷卻器綜合性能測(cè)試系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖，它包括被測(cè)冷卻器1、壓縮空氣回路2、冷卻水回路3、測(cè)控子系統(tǒng)4、中間水換熱器5和外循環(huán)水回路6，這些部件連接關(guān)系見(jiàn)圖2。所述壓縮空氣回路2包括壓縮空氣源接口2.1、微型壓縮機(jī)2.2、壓縮空氣凈化器2.3、壓縮空氣儲(chǔ)罐2.4、循環(huán)風(fēng)機(jī)2.5、空氣加熱器2.6、壓縮空氣進(jìn)口試驗(yàn)段2.7、壓縮空氣出口試驗(yàn)段2.8、主氣調(diào)節(jié)閥2.9和旁通氣2.10。所述壓縮空氣源接口2.1和微型壓縮機(jī)2.2通過(guò)三通管節(jié)與壓縮空氣凈化器2.3入口相連接，壓縮機(jī)空氣凈化器2.3出口通過(guò)管道與壓縮空氣儲(chǔ)罐2.4的補(bǔ)氣口相連接，壓縮空氣儲(chǔ)罐2.4的供氣口通過(guò)管道與循環(huán)風(fēng)機(jī)2.5的進(jìn)口相連接，循環(huán)風(fēng)機(jī)2.5的出口通過(guò)管道與空氣加熱器2.6的進(jìn)口相連接，空氣加熱器2.6的出口通過(guò)管道與壓縮空氣進(jìn)口試驗(yàn)段2.7相連接，壓縮空氣出口試驗(yàn)段2.8安裝在被測(cè)冷卻器1的壓縮空氣出口處，壓縮空氣出口試驗(yàn)段2.8通過(guò)管道與主氣調(diào)節(jié)閥2.9串聯(lián)后再與壓縮空氣儲(chǔ)罐2.4的回氣口相連接。本實(shí)用新型為了提升系統(tǒng)壓縮空氣的可調(diào)性和調(diào)控的準(zhǔn)確性，從兩個(gè)方面作了改進(jìn)設(shè)計(jì)。首先，將壓縮空氣儲(chǔ)罐2.4作為壓縮空氣循環(huán)回路的一個(gè)流通環(huán)節(jié)，以期提高循環(huán)風(fēng)機(jī)2.5的進(jìn)氣穩(wěn)定性。另一個(gè)方面在循環(huán)風(fēng)機(jī)2.5的進(jìn)口與出口之間并聯(lián)一根旁通管道，該旁通管道由配置的旁通氣調(diào)節(jié)閥2.10控制開(kāi)度或通斷。由于壓縮空氣儲(chǔ)罐2.4增設(shè)了壓縮空氣旁通回路，使得整個(gè)回路的流量調(diào)節(jié)有三個(gè)可調(diào)要素，第一個(gè)可調(diào)要素是循環(huán)風(fēng)機(jī)2.5的頻率，其它兩個(gè)可調(diào)要素是調(diào)節(jié)兩只調(diào)節(jié)閥2.9開(kāi)度大小或通斷。

冷卻水回路3包括冷卻水箱3.1、水加熱器3.2、冷卻水泵3.3、冷卻水進(jìn)口試驗(yàn)段3.4、冷卻水出口試驗(yàn)段3.5。所述水加熱器3.2安裝在冷卻水箱3.1內(nèi)腔底部，為了便于熱量的散發(fā)，水加熱器3.2的軸線(xiàn)與冷卻水箱3.1的底部平行相間安裝，本實(shí)施例兩者間距250mm。冷卻水箱3.1下部出水口通過(guò)管道與冷卻水泵3.3的進(jìn)口相連接，冷卻水泵3.3的出口通過(guò)管道與冷卻水進(jìn)口試驗(yàn)段3.4相連接，冷卻水進(jìn)口試驗(yàn)段3.4安裝在被測(cè)冷卻器1的冷卻水進(jìn)口，冷卻水出口試驗(yàn)段3.5安裝在被測(cè)冷卻器1的冷卻水出口處，冷卻水出口試驗(yàn)段3.5通過(guò)管道與中間水換熱器5的冷卻水進(jìn)口相連接。所述中間水換熱器5的冷卻水出口通過(guò)管道與冷卻水箱3.1的頂部進(jìn)水口相連接。為了進(jìn)一步強(qiáng)化冷卻水的可調(diào)性，本實(shí)用新型在系統(tǒng)中除增設(shè)了冷卻水旁通回路外，還增設(shè)了一個(gè)中間水換熱器5和配套的外循環(huán)回路。所述的冷卻水旁通回路指冷卻水泵3.3出口與冷卻水箱3.1頂部進(jìn)口之間并聯(lián)的一根旁通管道，該旁通管道由配置的旁通水調(diào)節(jié)閥3.6控制開(kāi)度或通斷，由此擴(kuò)大了冷卻水流量調(diào)節(jié)范圍。系統(tǒng)中增加了一個(gè)中間水換熱器5和外循環(huán)回路，使冷卻水回路形成一個(gè)封閉的內(nèi)循環(huán)，可以通過(guò)水加熱器3.2調(diào)節(jié)冷卻水進(jìn)口溫度。由于溫度可調(diào)，直接消除環(huán)境溫度對(duì)測(cè)試精度的影響，所以本實(shí)用新型測(cè)試不受季節(jié)限制。

所述循環(huán)水回路6包括外循環(huán)水箱6.1、外循環(huán)水泵6.2、冷卻塔6.3和冷卻塔風(fēng)機(jī)6.4，外循環(huán)水箱6.1出水口通過(guò)管道與外循環(huán)水泵6.2的進(jìn)口相連，外循環(huán)水泵6.2的出口通過(guò)管道與中間水換熱器5的外循環(huán)水進(jìn)口相連接，中間水換熱器5的外循環(huán)水出口通過(guò)管道與冷卻塔6.3的頂部進(jìn)水口相連接，冷卻塔6.3的底部出水口與外循環(huán)水箱6.1的回水口相連接。

所述測(cè)控子系統(tǒng)4包括計(jì)算機(jī)4.1、空氣加熱器調(diào)功器PM1、水加熱調(diào)功器PM2、循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻器VF1、冷卻水泵變頻器VF2、外循環(huán)水泵變頻器VF3，以及壓縮空氣進(jìn)口試驗(yàn)段2.7上安裝的壓縮空氣進(jìn)口溫度傳感器TH1，壓縮空氣出口試驗(yàn)段2.8上安裝的壓縮空氣出口溫度變送器TH2、壓縮空氣出口壓力變送器PH2、壓縮空氣差壓變送器PDH、壓縮空氣流量計(jì)FH，在冷卻水進(jìn)口試驗(yàn)段3.4上安裝的冷卻水進(jìn)口溫度傳感器TL1，在冷卻水出口試驗(yàn)段3.5上安裝的冷卻水出口溫度變送器TL2、冷卻水出口壓力變送器PL2、冷卻水差壓變送器PDL、冷卻水流量計(jì)FL。上述系統(tǒng)中配置的變速器和流量計(jì)分別通過(guò)測(cè)試線(xiàn)纜與計(jì)算機(jī)4.1的數(shù)據(jù)采集模塊4.2相連接。上述系統(tǒng)中配置的調(diào)功器、變頻器、調(diào)節(jié)閥分別通過(guò)控制線(xiàn)纜與計(jì)算機(jī)4.1的模擬輸出模塊4.3相連，空氣加熱器調(diào)功器PM1、水加熱器調(diào)功器PM2、循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻器VF1、冷卻水泵變頻器VF2、外循環(huán)水泵變頻器VF3分別通過(guò)動(dòng)力線(xiàn)纜與空氣加熱器2.6、水加熱器3.2、循環(huán)風(fēng)機(jī)2.5、冷卻水泵3.3、外循環(huán)水泵6.2相連接。微型壓縮機(jī)2.2和冷卻塔風(fēng)機(jī)6.4通過(guò)動(dòng)力線(xiàn)纜與計(jì)算機(jī)4.1的開(kāi)關(guān)量輸出模塊4.4相連接。

本實(shí)用新型可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、冷卻水的水溫及流量，滿(mǎn)足不同規(guī)格的壓縮空氣水冷卻器測(cè)試條件，再加上系統(tǒng)中重要節(jié)點(diǎn)處都配置了智能裝置作變量參數(shù)測(cè)控，使得各變量參數(shù)協(xié)調(diào)容易，易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速調(diào)節(jié)，有利于精確測(cè)量出被測(cè)產(chǎn)品換熱性能和介質(zhì)流動(dòng)特性的參數(shù)。