针对工业现场压缩空气的使用缺乏有效管理的现状,设计开发一套压缩空气流量计量管理系统。利用ZigBee无线通信网络将流量传感器测量的流量信息传输到工控机,采用测量与测试领域广泛使用的LabWindows/CVI软件编制上位机流量计量管理系统软件,对管道流量进行监测管理。给出系统总体设计架构及软硬件设计方案。实践证明,该系统硬件稳定可靠,软件监测管理功能强大,具有良好的实用性。

静电消除器微喷嘴出气量的多少和空气速度,直接决定其一次电离出的正负离子数量和运送离子的能力,从而决定了其除静电的能力。因为微喷嘴出气口间隙只有几十微米,因此用粒子图像测速法研究其工作流场,存在着很大堵塞的风险。在此通过数值仿真方法对微喷嘴工作流场进行了分析,利用射流截面能量密度和信息熵对微喷嘴的射流截面进行了能量均匀性的定量分析研究,并发现微喷嘴出气间隙对空气动能密度分布和信息熵影响明显;小间隙喷嘴更聚能,但能量损失也更大,为后续进一步设计和优化微喷嘴性能提供了可靠的定量评估指标。

风能和太阳能等可再生能源具有间歇性和不稳定性的特点,不能大规模接入电网。压缩空气储能作为大规模储能技术可以调节电网负荷,削峰填谷,解决上述问题。目前压缩空气储能系统的压缩空气都是在体积恒定的容器中储存,压缩空气在释放时经过减压阀节流减压至预定的较低压力,浪费了大量的有用能,导致系统效率低,压缩空气利用率低。等压压缩空气储能通过保持压缩空气在储存和释放时压力的恒定,解决系统效率低的问题。基于质量守恒和能量守恒定律,建立压缩空气的热力学模型,采用基于气-液相变的等压方法,系统效率提高了12.18%。

由于多数压缩空气系统都基于绝热压缩，大约有一半的电力被转化成了热量并耗散。由于压缩时空气的温度上升，并转化得到更多的热，使压缩效率降低。将微米级（19-38μm）水雾喷入压缩空气与之混合，吸收空气热量，降低压缩空气温度。在不同喷嘴有效直径产生的微米级水雾冷却压缩的条件下，仿真分析了空气温度、压力、压缩功及压缩效率的变化特性。计算并优化设计了水雾冷却准等温压缩的水雾临界能耗线和极值能耗线，为水雾冷却准等温压缩系统的设计提供了有效的判断标准。

针对间歇大流量用气设备在开启和关闭的瞬间气动系统管网支路压力会产生较大的波动,严重影响供气质量的问题,提出了一种利用管网支路压力的差分算法来识别间歇性大流量用气设备的方法,通过检测管网支路压力信号并计算其平均变化率来判断支路压力平均变化率是否出现突变,进而识别间歇性大流量设备的开启与关闭;接着,搭建了空压机群气动管网测试试验台,验证该识别方法的可行性;最后,利用差分算法,对空气压缩机群的传统压力控制策略进行了整体优化。试验结果表明:(1)该算法能够快速准确地识别间歇性大流量用气设备,备用空压机的启闭响应时间减小60s以上;(2)优化后的空压机群控制方法的压力波动范围更小,主管路压力波动范围减小了80%。

气动元器件通用特性测试平台以当前最新国际标准为基准，以企业研发需求为向导，采用开放式的结构设计，可以根据测试需求自由选择通道，实现元器件测试的多功能共享，能够完成各种主要气动元件的基本性能测试。该测试平台结构合理，通用性强，为气动元器件的测试提供新的手段。

分压供气、降低供给压力是气动系统节能的一条重要的途径，气源气压每升高0．1MPa，空压机增加耗能5％-10％，气动系统多耗气14％。介绍了气动系统分压供气的特点及应用，并就分压供气方式及其核心技术——气动系统局部增压技术进行探讨与展望。

基于生命周期理论,对气动执行器与电动执行器的整个生命周期内总的成本费用、总的能耗和总的污染物排放量进行了研究,提出了衡量产品全生命周期成本的一种新的模型;同时给出了基于动态的两个执行器在整个生命周期中总的能耗、总的污染物排放量的计算方法。

将Zigbee无线通信网络应用于流量计量监控系统,给出承载Zigbee协议系统级芯片CC2430的硬件和软件设计;监控中心管理系统采用Lab Windows CVI编写,实现对远程数据的实时采集、显示、存储和分析等功能。实践证明,该系统抗干扰性强、安全可靠、运行稳定。

并联接入式流量测量方法与串联式测量方法相比,接入简单,装卸不需要破坏管道.引入基准流量,根据基准流量发生前后压缩气体的压力变化率可以求解泄漏流量;采用基于非线性微分跟踪器的滤波方法对压力信号滤波,有效消除了噪声的影响.实验结果表明：并连接入式的测量方法测量精度可达到满量程3%,重复精度可达满量程3%,适用于气动节能工业.