3221

Для изменения перегрева пара у входа в компрессор при установившемся режиме кратковременно изменяют, например, уменьшают мощность нагревателя. Тогда давление и температура вторичного холодильного агента почти мгновенно снижаются. После этого восстанавливают прежнюю мощность нагревателя, но так как при этом машина работала в установившемся режиме, параметры вторичного холодильного агента не восстановятся. Поэтому теплоприток к испарителю и перегрев всасываемого пара станут меньше.

На испытательном стенде во время проведения опыта температура воздуха должна быть постоянной. Для этого используют специальный кондиционер. Стенд защищают от прямых солнечных лучей.

Условия испытания

Точность определения характеристик компрессора в большой мере зависит от точности измерения и поддержания параметров, определяющих условия его работы .

Температура всасывания tkм1 зависит от перегрева пара. При перегреве, пара 5—10°С снижается холодопроизводительность в связи с влажным ходом компрессора. Поэтому температуру всасывания фреоновых компрессоров принимают равной 20°С (в других нормативах 15 • или 32°С), что соответствует условиям работы фреонового компрессора в машине с регенеративным теплообменником.

Температура переохлаждения tп в действительности влияет не на характеристики компрессора, а на его расчетную (условную) холодопроизводительность. Так, если испытывать компрессор в номинальном режим при температуре переохлаждения не 25, а 10°С, то холодопроизводительность будет на 10% больше, несмотря на то, что в обоих случаях компрессор работал совершенно одинаково.

В связи с изложенным холодопроизводительность компрессора определяют не при температуре переохлаждения, наблюдавшейся во время опыта, а при расчетной температуре

(23)

128

Вероятная относительная погрешность косвенного измерения холодопроизводительности, вычисленная по уравнению (13)

Подготовка к испытаниям

После монтажа стенда калориметр и конденсатор покрывают тепловой изоляцией толщиной 100—150 мм. Затем определяют (kF)кл и (kF)кд. Рекомендуется, чтобы она была более 0,05% номинальной холодопроизводительности компрессора. Сопротивление электрической изоляции нагревателя калориметра должно быть не менее 50 МОм.

После заполнения калориметра фреоном убеждаются в том, что в. нем нет воздуха. Для этого температуру стенда поддерживают постоянной в течение 16 ч. Последние 2 ч записывают температуру воздуха у калориметра, а также давление вторичного холодильного агента, которое не должно быть выше давления насыщенного пара фреона, соответствующего температуре окружающего воздуха.

Таким же способом определяют, нет ли воздуха во фреоновой системе стенда, но записывают температуру воздуха у конденсатора и давление фреона в конденсаторе. Подачу воды прекращают. Такая же проверка проводится после каждого добавления в систему фреона. Предварительно следует проверить давление фреона в баллоне.

Все измерительные приборы, применяемые при испытаниях, подлежат обязательной периодической поверке не реже одного раза в полгода. Кроме того, непосредственно до и после испытаний термометры и манометры должны быть поверены на нуль.

Перед испытаниями строят градуировочные графики термометров и манометров. На графиках откладывают величины поправок, приведенные в свидетельствах на эти приборы. Если положение нулевой точки не соответствует указанному в свидетельстве, вводят поправку на ее смещение. Перед каждым включением стенда проверяют и в случае необходимости

130

корректируют установку на нуль стрелок электрических приборов.

Характеристики новых компрессоров определяют при 10—15 режимах, а периодические испытания серийных компрессоров (с целью проверки их качества) производят не менее чем при трех.

Проведение испытаний

Испытания проводят при установившемся тепловом режиме, расчетный участок принимают равным 1 ч. Установившимся называют режим, при котором все измеряемые величины остаются практически постоянными. Допускаются отклонения от средних значений температур кипения t0, конденсации tk, всасывания tkм1 и переохлаждения фреона tп, а также воды tвд1 и tвд2 не более чем на ±0,2°С, а температуры нагнетания tkм2 — не более чем на ±0,5°С.

На клеммах электродвигателя должно поддерживаться номинальное напряжение с точностью ±1 В (при испытании компрессоров с трехфазными электродвигателями напряжение должно измеряться тремя вольтметрами, сила тока — тремя амперметрами). Каждый раз перед тем, как фиксировать силу тока, следует точно установить номинальное напряжение. '

Во время испытания смотровое стекло перед регулирующим вентилем должно быть целиком заполнено жидким фреоном. Появление пузырей указывает на засорение жидкостной линии или на недостаточное заполнение системы фреоном.

Основные расчетные формулы

Массовая производительность компрессора должна определяться двумя независимыми способами: по тепловому балансу калориметра Gaкл и тепловому балансу конденсатора Ga.кд

Уравнение теплового баланса калориметра

(25)

где iкл2—энтальпия фреона у выхода из калориметра;

131

iu—энтальпия фреона перед регулирующим вентилем, измеренная во время опыта;

Nкл—мощность нагревателя калориметра; Qкл — теплопотери калориметра;

(26)

где (kF)кл — произведение коэффициента теплопередачи на поверхность калориметра; tв.кл1, tв.кл2- температура воздуха перед калориметром и за ним; tв.х.а- температура вторичного холодильного агента.

Обычно температура вторичного холодильного агента ниже температуры воздуха у калориметра, поэтому теплоприток к калориметру увеличивает тепловую нагрузку испарителя. Из уравнения (25) можно найти массовую производительность компрессора, определенную по тепловому балансу калориметра:

(27)

Массовую производительность компрессора по тепловому балансу конденсатора Gа.кд определяют по формуле

(28)

где Gвд---расход воды; tвд1, tвд2---температура воды до и после конденсатора; Qкд---тепловые потери конденсатора.

(29)

где (kF)кд— произведение коэффициента теплопередачи на площадь поверхности конденсатора; tкд — температура фреона, определенная по давлению перед конденсатором.

Действительную производительность компрессора определяют по формуле

(30)

Величина

132

электрических приборов, если оно составляет более 0,5% мощности компрессора.

Частоту вращения открытых компрессоров измеряют тахометром или тахоскопом. Если число оборотов компрессора при испытаниях отличается от проектного, то холодопроизводительность, найденную из опыта, Ооизм пересчитывают:

(33)

где n— частота вращения проектная и измеренная. Так же пересчитывают потребляемую мощность.

Частоту вращения герметичного компрессора тахометром определить нельзя в связи с отсутствием свободного конца вала. Ее измеряют методами, принятыми при измерении скольжения электродвигателя, например индуктивной катушкой. На стендах, оснащенных индикаторами, используют отметчики положения поршня.

Особенностью компрессора с встроенным электродвигателем является также то, что частота вращения не может быть изменена на месте эксплуатации и не остается постоянной, а зависит от режима работы компрессора. Поэтому холодопроизводительность и потребляемую мощность не пересчитывают. Вместе с тем частота вращения зависит от напряжения тока (которое, как было отмечено выше, должно поддерживаться с достаточной точностью) и его частоты. Влияние колебания частоты тока на холодопроизводительность должно учитываться при точных испытаниях:

(34)

где fпр, fизм—частота тока в сети, проектная и измеренная.

2.3. Измерение температуры обмотки

Эта величина принадлежит к числу наиболее важных технических характеристик герметичных компрессоров, так как характеризует их надежность.

134

Среднюю температуру обмотки измеряют методом сопротивления.

Для повышения надежности результатов испытаний перед началом каждого опыта измеряют сопротивление обмотки в холодном состоянии и приводят к 0°С по уравнению .

Получив из нескольких опытов среднее, наиболее достоверное значение этой величины r0 , далее ведут расчет по формуле

(35)

Температуру обмотки измеряют после окончания проведения испытания в установившемся режиме. Температуру в момент остановки определяют экстраполяцией. В трехфазных двигателях измеряют температуру одной или двух последовательно соединенных фаз. Возможно измерение температуры обмотки и без остановки двигателя .

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ

Потери мощности в асинхронном электродвигателе

(36) Nм1---потери в меди (в обмотке статора);

Nст— потери в стали;

Nм2 — потери в обмотке ротора;

Nтр эд— механические потери на трение вала, вентиляционные и добавочные потери.

Потери в меди, т. е. основные потери в цепях рабочих обмоток, в случае трехфазного электродвигателя, определяют по формуле

(37)

где Iф—сила тока в одной фазе; R— сопротивление одной фазы при данной температуре.

135

При соединении обмотки в звезду фазный ток равен линейному, при соединении в треугольник — меньше линейного в 1,73 раза. В однофазном электродвигателе

(38)

где Iр, Iп—сила тока в рабочей и пусковой обмотках; Rp и Rп—сопротивление рабочей и пусковой обмоток.

В однофазных двигателях с отключаемой пусковой обмоткой второе слагаемое в правой части уравнения (38) равно нулю.

Потери в меди зависят от режима работы компрессора. С увеличением нагрузки (при повышении температур кипения и конденсации) растет сила тока и соответственно возрастают потери. Напряжение на клеммах электродвигателя также влияет на потери в меди. При постоянной нагрузке сила тока имеет минимум при некотором напряжении, возрастая как при повышении, так и при понижении напряжения. Особенно резко возрастает ток при падении напряжения до величины, близкой к напряжению опрокидывания. Вместе с током изменяются и потери в меди.

Потери в стали определяют по уравнению

(39)

где U—напряжение на клеммах двигателя; с — постоянная. Потери в обмотке ротора

(40)

где s — скольжение в процентах.

Потери в роторе возрастают при росте нагрузки и соответствующем увеличении скольжения; они меньше потерь в меди и в стали.

Механические потери встроенного электродвигателя нельзя отделить от потерь трения компрессора, так как двигатель и компрессор имеют общие вал и подшипники. К.п.д. электродвигателя в целом зависит от его конструкции, номинальной мощности, скорости вращения, режима его работы

136

(потребляемой мощности, напряжения и частоты тока, температуры).

Потери в стали и механические потери определяют с помощью опыта холостого хода, во время которого компрессор работает вхолостую и вся потребляемая мощность расходуется только на потери. Вычитая из подведенной мощности потери в меди, получают сумму потерь в стали и механических потерь.

Для разделения этих потерь используют уравнение (40): строят график зависимости суммы потерь в стали и потерь трения

от квадрата напряжения

Рис. 7. Определение потерь:

а — электрических (в стали) и механических; б — разделение потерь.

Полученные прямые проводят до пересечения с осью ординат (рис. 8, а), где U и, следовательно, Nст равны нулю. Отсюда

находят Nтр.

Для проверки правильности принятых при этом расчете допущений автором были проведены следующие опыты. При испытании герметичного компрессора в установившемся тепловом состоянии изменяли напряжение на клеммах электродвигателя, измеряли потребляемую мощность и сравнивали с расчетными величинами.

На рис. 7, б в качестве примера показана зависимость мощности, потребляемой компрессором ФГ 0,7-3, от напряжения

137