CN107290164A - 干燥器再生耗气率测试综合试验台及再生耗气率测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及干燥器再生耗气率测试综合试验台及再生耗气率测试方法，干燥器再生耗气率测试综合试验台包括电源装置、工作台和测试系统，测试系统包括控气装置、进风装置、出风装置、主路调节装置、支路调节装置和控制台，控气装置、进风装置、出风装置及被测干燥器布设于工作台，控气装置和控制台连接电源装置，控气装置、进风装置、出风装置、主路调节装置、支路调节装置、被测干燥器通过管线连接，干燥器试验台的系统设计和系统原理符合TB/T3183‑2007(现为Q/CR 315‑2014)铁路行业标准和ISO8573要求。采用本发明的干燥器再生耗气率测试综合试验台进行干燥器再生耗气率测试，能实时测量干燥器压力损失、再生耗气率，通过检测的干燥器用于轨道车辆可提高整个风源系统安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种试验装置及试验方法，具体涉及一种干燥器再生耗气率测试综合试验台及再生耗气率测试方法。
背景技术
轨道车辆系统的制动系统，其风源系统包括了提供压缩空气的压缩机和净化空气装置两部分，用于提供出优质、足量的压缩空气。压缩空气是机车、车辆一些基本功能的动力来源，除了供应制动系统使用外，压缩空气还用于车门、空气弹簧和撒沙设备，以及用于升起受电弓和驱动风挡玻璃雨刷器。空气干燥器(以下也简称干燥器)是风源系统中一个关键部件，起到了对压缩空气进行干燥处理的作用。按照TB/T3183-2007(现标准号更改为：Q/CR 315-2014)机车、动车用吸附式压缩空气干燥器的铁路行业标准和压缩空气质量等级国际标准ISO8573中的要求，需要进行干燥器的压力损失、再生耗气率等性能试验，通过测试的干燥器用于干燥和净化空气的单腔或双腔系统，提高了整个风源系统的安全性和性能，在极端温度下也非常可靠。目前，能适合依据TB/T3183-2007(现标准号更改为：Q/CR 315-2014)机车、动车用吸附式压缩空气干燥器的铁路行业标准和压缩空气质量等级国际标准ISO8573要求的干燥器试验项点的试验装置尚为技术空白状态。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种干燥器再生耗气率测试综合试验台及再生耗气率测试方法，该干燥器试验台具有电源装置、工作台和测试系统，测试系统包括控气装置、进风装置、出风装置、主路调节装置、支路调节装置和控制台，控气装置、进风装置、出风装置及被测干燥器布设于工作台，控气装置和控制台连接电源装置，控气装置、进风装置、出风装置、主路调节装置、支路调节装置、被测干燥器通过管线连接，该干燥器试验台的系统装置设计和系统原理符合TB/T3183-2007(现标准号更改为：Q/CR 315-2014)机车、动车用吸附式压缩空气干燥器的铁路行业标准和压缩空气质量等级国际标准ISO8573的要求。采用该干燥器再生耗气率测试综合试验台进行干燥器再生耗气率测试，能够实时测量干燥器的压力损失、再生耗气率，通过检测的干燥器用于轨道车辆可提高整个风源系统的安全性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种干燥器再生耗气率测试综合试验台，包括工作台、测试系统和和电源装置，电源装置为测试系统供电，测试系统连接被测干燥器，测试系统包括控气装置、进风装置、出风装置、主路调节装置、支路调节装置和控制台，控气装置、进风装置、出风装置及被测干燥器布设于工作台，控气装置和控制台分别通过线束连接电源装置，控气装置通过管线分别连接支路调节装置和进风装置，进风装置通过管线连接被测干燥器，被测干燥器通过管线连接出风装置，出风装置通过管线连接主路调节装置。
优选的是，所述控气装置包括空压机、微油过滤器和分流调节阀，所述空压机连接电源装置，所述空压机与微油过滤器通过高压软管相连接，所述微油过滤器与分流调节阀通过高压法兰相连接，所述分流调节阀通过高压焊接法兰连接进风装置和支路调节装置。
在上述任一技术方案中优选的是，所述进风装置包括进风口流量计、第一流量计温度表、第一流量计压力表，所述进风口流量计的一端通过高压焊接法兰连接分流调节阀，所述进风口流量计的另一端通过管线连接第一流量计温度表和第一流量计压力表。
在上述任一技术方案中优选的是，所述支路调节装置通过高压焊接法兰与分流调节阀相连接，所述支路调节装置包括支路调压阀和支路排压阀，所述支路调压阀和支路排压阀通过管线相连接。
在上述任一技术方案中优选的是，所述支路调压阀包括一个支路腔体及设置于支路腔体的支路压力表、第一安全阀、第一排水阀。
在上述任一技术方案中优选的是，所述支路排压阀包括第一压力调节阀及接于第一压力调节阀两端的第一排空阀。
在上述任一技术方案中优选的是，所述被测干燥器与进风装置通过管线相连接，所述被测干燥器与进风装置的连接管线上设置有进气口压力表。
在上述任一技术方案中优选的是，所述被测干燥器通过管线连接出风装置，所述被测干燥器与出风装置的连接管线上设置有出气口压力表。
在上述任一技术方案中优选的是，所述出风装置包括出风口流量计、第二流量计压力表、第二流量计温度表，所述出风口流量计的一端通过管线连接被测干燥器，所述出风口流量计的另一端通过管线连接第二流量计压力表和第二流量计温度表。
在上述任一技术方案中优选的是，所述主路调节装置与出风装置通过管线相连接，所述主路调节装置包括主路排压阀和主路调压阀，所述主路排压阀和主路调压阀通过管线相连接。
在上述任一技术方案中优选的是，所述主路调压阀包括一个主路腔体及设置于主路腔体的主路压力表、第二安全阀、第二排水阀。
在上述任一技术方案中优选的是，所述主路排压阀包括第二压力调节阀及接于第二压力调节阀两端的第二排空阀。
在上述任一技术方案中优选的是，所述控制台通过连接线束与电源装置以及进风装置、支路调节装置、出风装置、主路调节装置相连接。
在上述任一技术方案中优选的是，所述控制台包括显示屏、信号灯、控制调节按钮、控制及处理单元、控制台箱体，所述控制及处理单元内置于控制台箱体，所述显示屏、信号灯、控制调节按钮布设于控制台箱体上，所述显示屏、信号灯、控制调节按钮与控制及处理单元相连接。
本发明还公开了一种干燥器再生耗气率测试方法，如上述任一项所述的干燥器再生耗气率测试综合试验台，对于该试验台的干燥器再生耗气率测试方法包括：所述被测干燥器设置于工作台并与进风装置、出风装置相连接，所述空压机启动，所述空压机提供的气源动力经分流调节阀分别输送至支路调节装置和进风装置，所述进风装置连接被测干燥器的一端并且在进风装置至被测干燥器的连接管线上计量脉冲信号f1、进风流量温度、进风流量压力、进气口压力，所述被测干燥器的另一端连接出风装置并且在被测干燥器的另一端至出风装置的连接管线上计量脉冲信号f2、出气口压力、出风流量压力、出风流量温度，所述主路调节装置连接出风装置进行出风口调压和排压处理，所述控制台连接进风装置、支路调节装置、出风装置、主路调节装置进行系统控制和流量调节，所述被测干燥器通过干燥器再生耗气率测试综合试验台进行压力损失和再生耗气率的实时测量，通过检测的干燥器用于轨道车辆，可提高轨道车辆整个风源系统的安全性能。
本发明的干燥器再生耗气率测试综合试验台包括工作台、电源装置、控气装置、进风装置、出风装置、主路调节装置、支路调节装置、控制台等部件，控气装置、进风装置、出风装置、主路调节装置、支路调节装置和控制台组成测试系统并连接被测干燥器，电源装置为整个测试系统供电，控气装置、进风装置、出风装置、被测干燥器布设于工作台，控气装置和控制台分别通过线束连接电源装置，控气装置通过管线分别连接支路调节装置和进风装置，进风装置通过管线连接被测干燥器，被测干燥器通过管线连接出风装置，出风装置通过管线连接主路调节装置，控气装置的空压机启动，空压机提供的气源动力经分流调节阀分别输送至支路调节装置和进风装置，进风装置连接被测干燥器的一端并且在进风装置至被测干燥器的连接管线上计量脉冲信号f1、进风流量温度、进风流量压力、进气口压力，被测干燥器的另一端连接出风装置并且在被测干燥器的另一端至出风装置的连接管线上计量脉冲信号f2、出气口压力、出风流量压力、出风流量温度，主路调节装置连接出风装置进行出风口调压和排压处理，控制台连接进风装置、支路调节装置、出风装置、主路调节装置进行系统控制和流量调节。铁路行业标准TB/T3183-2007(现标准号更改为：Q/CR 315-2014)对轨道车辆用空气干燥器的技术和质量制定标准范围，压缩空气质量等级国际标准ISO8573对于压缩空气的纯度、固体颗粒测定、气态杂质含量测定等提出要求，本发明的干燥器再生耗气率测试综合试验台的系统装置设计和系统原理符合TB/T3183(现标准号更改为：Q/CR 315-2014)机车、动车用吸附式压缩空气干燥器的铁路行业标准和压缩空气质量等级国际标准ISO8573的要求，本发明填补了适合依据TB/T3183-2007(现标准号更改为：Q/CR 315-2014)铁路行业标准和ISO8573国际标准要求的干燥器试验项点的系统试验装置的技术空白，本发明也系统性地提出了与试验方法相匹配的再生耗气率测试方法。通过本发明设计的试验台，对干燥器进行试验，可以严苛并准确地测量到标准中要求的试验项点，被测干燥器如果通过了此试验台的试验，可证明其满足了上述标准所要求的压力损失、再生耗气率性能要求。
与现有技术相比，本发明的干燥器再生耗气率测试综合试验台及再生耗气率测试方法具有如下技术特点：
(1)采用理想气态方程推导，演算得到系统体积流量，实现系统流量的在线带压测量；
(2)根据数学原理，引入累计体积流量概念，实现再生耗气率的实时可测量化；
(3)通过PDI调节控制和分流调节器，实现测试流量的无级调节。
采用本发明的干燥器再生耗气率测试综合试验台进行干燥器再生耗气率测试，能够实时测量干燥器的压力损失、再生耗气率，通过检测的干燥器用于轨道车辆可提高整个风源系统的安全性能。
附图说明
图1为按照本发明的干燥器再生耗气率测试综合试验台及再生耗气率测试方法的一优选实施例的干燥器试验台整体结构示意图；
图2为按照本发明的干燥器再生耗气率测试综合试验台及再生耗气率测试方法的一优选实施例的干燥器试验台系统连接示意图；
图3为按照本发明的干燥器再生耗气率测试综合试验台及再生耗气率测试方法的一优选实施例的干燥器系统原理示意图；
图4为按照本发明的干燥器再生耗气率测试综合试验台及再生耗气率测试方法的一优选实施例的双塔干燥器测试计算系统流量示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明，以下描述仅作为示范和解释，并不对本发明作任何形式上的限制。
干燥器再生耗气率测试综合试验台包括工作台，如图1所示，干燥器再生耗气率测试综合试验台还包括电源装置以及由控气装置、进风装置、出风装置、主路调节装置、支路调节装置、控制台组成的测试系统，电源装置为测试系统供电，测试系统连接被测干燥器；控气装置、进风装置、出风装置及被测干燥器布设于工作台；控气装置和控制台分别通过线束连接电源装置，控气装置通过管线分别连接支路调节装置和进风装置，进风装置通过管线连接被测干燥器，被测干燥器通过管线连接出风装置，出风装置通过管线连接主路调节装置。
如图2所示，该干燥器再生耗气率测试综合试验台，其控气装置包括有2400L/min空压机、微油过滤器和分流调节阀S1，2400L/min空压机连接电源装置，2400L/min空压机与微油过滤器通过高压软管相连接，微油过滤器与分流调节阀S1通过高压法兰相连接，分流调节阀S1通过高压焊接法兰连接进风装置和支路调节装置。
如图2所示，该干燥器再生耗气率测试综合试验台，其进风装置包括进风口流量计、第一流量计温度表T1、第一流量计压力表P1，所述进风口流量计的一端通过高压焊接法兰连接分流调节阀S1，所述进风口流量计的另一端通过管线连接第一流量计温度表T1和第一流量计压力表P1。支路调节装置通过高压焊接法兰与分流调节阀S1相连接，支路调节装置包括支路调压阀和支路排压阀，支路调压阀和支路排压阀通过管线相连接。支路调压阀包括一个10L的支路腔体及设置于该10L支路腔体的支路压力表、第一安全阀(1.5Mpa)、第一排水阀S6。支路排压阀包括第一压力调节阀S2及接于第一压力调节阀S2两端的第一排空阀S4。被测干燥器与进风装置通过管线相连接，被测干燥器与进风装置的连接管线上设置有进气口压力表p1。被测干燥器通过管线连接出风装置，被测干燥器与出风装置的连接管线上设置有出气口压力表p2。出风装置包括出风口流量计、第二流量计压力表P2、第二流量计温度表T2，出风口流量计的一端通过管线连接被测干燥器，出风口流量计的另一端通过管线连接第二流量计压力表P2和第二流量计温度表T2。主路调节装置与出风装置通过管线相连接，主路调节装置包括主路排压阀和主路调压阀，主路排压阀和主路调压阀通过管线相连接。主路调压阀包括一个10L的主路腔体及设置于该10L主路腔体的主路压力表、第二安全阀(1.5Mpa)、第二排水阀S7。主路排压阀包括第二压力调节阀S3及接于第二压力调节阀S3两端的第二排空阀S5。
如图2所示，该干燥器再生耗气率测试综合试验台，控制台通过连接线束与电源装置以及进风装置、支路调节装置、出风装置、主路调节装置相连接。控制台包括显示屏、信号灯、控制调节按钮、控制及处理单元、控制台箱体，控制及处理单元内置于控制台箱体，显示屏、信号灯、控制调节按钮布设于控制台箱体上，显示屏、信号灯、控制调节按钮与控制及处理单元通过线束相连接。
本发明的干燥器再生耗气率测试综合试验台，电源装置为整个测试系统供电，进风装置、出风装置、主路调节装置、支路调节装置、控气装置通过气路连接，进风装置、出风装置、被测干燥器、控气装置设置于工作台上，主路腔体、支路腔体及其附加部件设置于工作台下，控制台设置于工作台旁，各部件的电/气连接关系清楚，工作台整体结构布局合理。
具有上述结构的干燥器再生耗气率测试综合试验台，其再生耗气率测试方法如下所述：
被测干燥器设置于工作台并与进风装置、出风装置相连接，电源装置为整个测试系统供电；
空压机启动，空压机提供的气源动力经微油过滤器至分流调节阀并分别输送至支路调节装置和进风装置；
进风装置连接被测干燥器的一端并且在进风装置至被测干燥器的连接管线上计量脉冲信号f1、进风流量温度T1、进风流量压力P1、进气口压力p1，被测干燥器的另一端连接出风装置并且在被测干燥器的另一端至出风装置的连接管线上计量脉冲信号f2、出气口压力p2、出风流量压力P2、出风流量温度T2，主路调节装置连接出风装置进行出风口调压和排压处理，控制台连接进风装置、支路调节装置、出风装置、主路调节装置进行系统控制和流量调节；
干燥器通过干燥器再生耗气率测试综合试验台进行进风口与出风口压力损失和再生耗气率的实时测量，通过检测的干燥器用于轨道车辆，可提高轨道车辆整个风源系统的安全性能。
工作中，干燥器产品通过该干燥器再生耗气率测试综合试验台进行压力损失和再生耗气率的实时测量，不同规格的干燥器产品放置于工作台上并接入测试系统进行测试。如图2所示，空压机(2400L/min)启动，空压机(2400L/min)提供的气源动力(压缩空气)经微油过滤器(得到洁净空气)至分流调节阀S1，干燥器产品有多种规格，分流调节阀S1对气源动力(压缩空气)进行分流调节以适应不同规格被测干燥器的需求；分流调节阀S1连接有一个测试系统主回路以及用于调控流量的支线，分流调节阀S1连接的支线即支路调节装置，支路调节装置包括支路调压阀和支路排压阀且支路调压阀和支路排压阀通过管线相连接，支路调压阀包括一个10L的支路腔体及设置于该10L支路腔体的支路压力表、第一安全阀(1.5Mpa)、第一排水阀S6，支路排压阀包括第一压力调节阀S2及接于第一压力调节阀S2两端的第一排空阀S4；分流调节阀S1连接进风装置并经进风装置将压缩空气传输至被测干燥器，进风装置的进风口流量计的一端连接分流调节阀S1，进风口流量计的另一端连接第一流量计温度表T1和第一流量计压力表P1并通过管线连接被测干燥器，该连接管线上设置有进气口压力表p1；出风装置的出风口流量计的一端连接被测干燥器，出风口流量计的另一端连接第二流量计压力表P2和第二流量计温度表T2，出风口流量计与被测干燥器的连接管线上设置有出气口压力表p2；出风装置设置有主路调节装置，主路调节装置调控测试系统主回路的流量，主路调节装置的主路排压阀与主路调压阀相连接，主路调压阀包括一个10L的主路腔体及设置于该10L主路腔体的主路压力表、第二安全阀(1.5Mpa)、第二排水阀S7，主路排压阀包括第二压力调节阀S3及接于第二压力调节阀两端的第二排空阀S5；测量压力损失，单位bar,ΔP＝P1-P2；测量再生耗气率，单位％，测量进气口瞬时流量(Obar,20℃),单位L/min，测量进气口累计容量(Obar,20℃)，单位m3，测量出气口瞬时流量(Obar,20℃),单位L/min，测量出气口累计容量(Obar,20℃)，单位m3，
如图3所示，干燥器再生耗气率测试综合试验台的Ze039+PZ11型进风口流量计和出风口流量计各设置一组PD821413型压力传感器、K型热电偶，通过系统体积流量原理，连接进风口流量计的压力传感器的压力计量值P1和K型热电偶的温度计量值T1以及进风口流量计输出脉冲信号经过放大器放大的频率f1综合计算进气量，连接出风口流量计的压力传感器的压力计量值P2和K型热电偶的温度计量值T2以及出风口流量计输出脉冲信号经过放大器放大的频率f2综合计算出气量，进气量的累积体积V1和出气量的累积体积V2综合计算干燥器再生耗气率。
对于瞬时系统体积流量的计算：气体体积流量计，每通过体积为1L的气体，产生1个脉冲，脉冲频率与体积流量的关系：
1Hz＝1L/s＝60L/min--------(E2)
瞬时体积流量v(是压力p，实际温度t)与频率f的关系：
v＝60×f----------------(E3)
理想气体方程：
其中，
P：绝对压力，bar V：体积，m3
T：气体温度，K m：气体质量，g
R：通用气体常数，8.31J/mol*K M：摩尔质量，29g/mol
相同质量的气体在不同的压力和温度下的关系：
其中，
P：气体实际压力，绝对压力 V：气体实际体积，m3
T：气体实际温度，K P0：标况压力，101kPa
V0：气体标况体积，m3 T0：标况温度，(237.15+20)K
标况下，系统体积流量的关系：
其中，
P：气体实际压力，绝对压力 p:气体实际相对压力，bar
v：气体实际体积流量，L/min T：气体实际温度，K
t：气体实际温度，℃ P0：标况压力，101kPa
v0：气体标况系统体积流量，L/min
T0：标况温度，(237.15+20)K
对于累计系统流量的计算，累计系统体积V，m3：
在实际应用中，对于双塔再生式干燥器，在再生转换期时，出口流量因为转换再生，突然消耗增大。根据物质守恒的原理，相同时间段内，累计进入被测干燥器的气体总量与累计排出被测干燥器的气体总量之差便是该时间段内再生消耗气体的总量。与进入干燥的气体总量的比值，便是再生耗气率。如图4所示。
其中，
V1：干燥器进口的累积体积，m3
V2：干燥器出口的累积体积，m3。
以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种干燥器再生耗气率测试综合试验台，包括工作台、测试系统和电源装置，所述电源装置为测试系统供电，所述测试系统连接被测干燥器，其特征在于：所述测试系统包括控气装置、进风装置、出风装置、主路调节装置、支路调节装置和控制台；所述控气装置、进风装置、出风装置及被测干燥器布设于工作台；所述控气装置和控制台分别通过线束连接电源装置；所述控气装置通过管线分别连接支路调节装置和进风装置，所述进风装置通过管线连接被测干燥器，所述被测干燥器通过管线连接出风装置，所述出风装置通过管线连接主路调节装置。
2.如权利要求1所述的干燥器再生耗气率测试综合试验台，其特征在于：所述控气装置包括空压机、微油过滤器和分流调节阀，所述空压机连接电源装置，所述空压机与微油过滤器通过高压软管相连接，所述微油过滤器与分流调节阀通过高压法兰相连接，所述分流调节阀通过高压焊接法兰连接进风装置和支路调节装置。
3.如权利要求1所述的干燥器再生耗气率测试综合试验台，其特征在于：所述进风装置包括进风口流量计、第一流量计温度表、第一流量计压力表，所述进风口流量计的一端通过高压焊接法兰连接分流调节阀，所述进风口流量计的另一端通过管线连接第一流量计温度表和第一流量计压力表。
4.如权利要求1所述的干燥器再生耗气率测试综合试验台，其特征在于：所述支路调节装置通过高压焊接法兰与分流调节阀相连接，所述支路调节装置包括支路调压阀和支路排压阀，所述支路调压阀和支路排压阀通过管线相连接。
5.如权利要求4所述的干燥器再生耗气率测试综合试验台，其特征在于：所述支路调压阀包括一个支路腔体及设置于支路腔体的支路压力表、第一安全阀、第一排水阀。
6.如权利要求4所述的干燥器再生耗气率测试综合试验台，其特征在于：所述支路排压阀包括第一压力调节阀及接于第一压力调节阀两端的第一排空阀。
7.如权利要求1所述的干燥器再生耗气率测试综合试验台，其特征在于：所述被测干燥器与进风装置通过管线相连接，所述被测干燥器与进风装置的连接管线上设置有进气口压力表。
8.如权利要求1所述的干燥器再生耗气率测试综合试验台，其特征在于：所述被测干燥器通过管线连接出风装置，所述被测干燥器与出风装置的连接管线上设置有出气口压力表。
9.如权利要求1所述的干燥器再生耗气率测试综合试验台，其特征在于：所述出风装置包括出风口流量计、第二流量计压力表、第二流量计温度表，所述出风口流量计的一端通过管线连接被测干燥器，所述出风口流量计的另一端通过管线连接第二流量计压力表和第二流量计温度表。
10.一种干燥器再生耗气率测试方法，使用如权利要求1至14中任一项所述的干燥器再生耗气率测试综合试验台对所述被测干燥器进行压力损失和再生耗气率的实时测量，其特征在于：所述被测干燥器设置于工作台并与进风装置、出风装置相连接，所述空压机启动，所述空压机提供的气源动力经分流调节阀分别输送至支路调节装置和进风装置；所述进风装置连接被测干燥器的一端并且在进风装置至被测干燥器的连接管线上计量脉冲信号、进风流量温度、进风流量压力、进气口压力，所述被测干燥器的另一端连接出风装置并且在被测干燥器的另一端至出风装置的连接管线上计量脉冲信号、出气口压力、出风流量压力、出风流量温度，所述主路调节装置连接出风装置进行出风调压和排压处理，所述控制台连接进风装置、支路调节装置、出风装置、主路调节装置进行系统控制和流量调节。
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