Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к области испытания машин и позволяет повысить точность и достоверность результатов исшлтаний турбокомпрессоров путем приближения условий испытаний к натурным. При запуске с помощью привода 9 устанавливают заслонку 8 в закрытое положение и ОТВОДЯЩИЙ патрубок 7 разобща от с выходной магистралью -4. Включают привод 2 технологического компрессора 1 и увеличивают обороты привода. При этом воздух по входной магистрали 3 через компрессор 5 поступает на вход в технологический компрессор 1 и йжимается, давление и температура воздуха на выходе компрессора увеличиваются . Воздух с повьш енным давлением и температурой поступает по выходной магистрали 4 на вход в турбину 6 турбокомпрессора и расширяется на ней, совершая работу. Ротор турбокомпрессора приходит во вращение , что фиксируется датчиком 12. По мере повьш1ення частоты вращения ротора турбокомпрессора устанавли- . вают обороты привода 2 такими, чтобы температура воздуха на выходе из технологического компрессора 1 соответствовала заданной. При этом с помощью механизма 11 управления регулируемый дроссель 10 прикрываето (Л

СОКИ СОВЕТСКИХ

CQ ËÈÑÒÈ×EÑÍÈХ РЕСПУБЛИК

@р а С 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

h4 (21) 3814187/25-06 . (22) 20.11.84 (46) 23.06.86. Бюд. У 23 (71} Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Д;Я. Носырев и Г.П. Денисов (53) 621.436.001.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1032342, кл. G 01 М 15/00, 1982. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГО-:

РАНИЯ (57) Изобретение относится к области испытания машин и позволяет повысить точность и достоверность результатов испытаний турбокомпрессорвв путем приближения условий испытаний к натурным. При запуске с помощью привода 9 устанавливают заслонку 8 в закрытое положение и отводящий патрубок 7 разобщают с выходной магистралью -4. Включают при„Я0„„2 9545 вод 2 технологического компрессора

1 и увеличивают обороты привода. При этом воздух по входной магистрали

3 через компрессор 5 поступает на вход в технологический компрессор 1 и сжимается, давление и температура воздуха на выходе компрессора увеличиваются. Воздух с повышенным давлением и температурой поступает по выходной магистрали 4 на вход в турбину 6 турбокомпрессора и расширяется на ней, совершая работу. Ротор турбокомпрессора приходит во враще-ние, что фиксируется датчиком 12.

По мере повышения частоты вращения ротора турбокомпрессора устанавливают обороты привода 2 такими, чтобы температура воздуха на выходе из . технологического компрессора 1 соответствовала заданной. При этом с помощью механизма 11 управления регулируемый дроссель 10 прикрывает1239545

l ся до получения заданных оборотов турбокомпрессора при заданной температуре на входе в турбину 6. Затем с помощью системы управления приводом 2 технологического компрессора 1, механизмом управления 11 регулируемого дросселя 10, приводом 9 вращающейся заслонки 8 устанавливают заданную программой испытания цикличность измерения параметров на входе в турбину 6. При воссоздании, наиболее тяжелых режимов работы турбокомпрессора, к которым относится циклическое повторение резкого перехода от холостого хода до максимальной. нагрузки и обратно, циклически изменяют обороты привода 2 технологического компрессора 1 и проходное сечение регулируемого дросселя 10, при этом давление и температура на входе в турбину циклически изменяются. При ускоренных ресурсных испытаниях, с целью обесИзобретение относится к испытанию машин, в частности турбокомпрессоров наддува поршневых двигателей, и может найти применение при испытании турбин в общем и энергетическом машиностроении.

Целью изобретения является повышение точности, достоверности результатов путем приближения испытаний к натурным.

На чертеже изображена схема предлагаемого стенда.

Стенд содержит технологический компрессор 1 с регулируемым приводом 2, стендовые входную 3 и выходную 4 магистрали. Технологический компрессор 1 с помощью входной магистрали 3 соединен ..c выходом компрессора 5, а с помощью выходной магистрали 4 - с входом турбины 6 ..испытуемого турбокомнресСора. Выходная магистраль 4 снабжена отводным патрубком 7 с устройством для создания пульсирующего потока воздуха в виде вращающейся заслонки 8 с приводом 9. В выходную магистраль

4 установлен регулируемый дроссель печения максимальных циклических динамических перегрузок и термнческнх ударов, изменяют циклически обороты привода 2 технологического компрессора 1 и проходное сечение дросселя 10 от минимальных до максималь-, ных. При максимальных оборотах технологического компрессора 1 открывают регулируемый дроссель 10, при этом давление и температура на входе в турбину 6 будут максимальныки, а < при минимальных оборотах технологического компрессора 1 прикрывают регулируемый дроссель 10, при этом давление и температура на входе в турбину 6 будут минимальными. Для создания колебаний давления газа, имитирующих выхлоп цилиндров дви, гателя, включают привод 9 вращаю" щейся заслонки 8. При этих условиях. создаются динамические перегрузки и термические удары, превосходящие эксплуатационные уровни. 1 ил.,,10 с механизмом 11 управления. На корпусе испытуемого турбокомпрессора установлен датчик 12 оборотов. Эле-; менты автоматики и управления стендом, а также системы контроля и измерения параметров испытуемого турбокомпрессора условно не показаны.

Стенд работает следующим образом.

При запуске с помощью механизма

11 управления полностью открывают регулируемый дроссель 10, с помощью привода 9 устанавливают заслонку & в закрытое положение, и отводящий патрубок 7 разобщают с выходной маги-стралью 4. Включают привод 2 технологического компрессора 1 и увеличивают обороты привода. Нри этом воз- дух по входной магистрали 3 через компрессор 5 поступает на -вход в технологический компрессор 1 и сжимается, давление и температура .воздуха на выходе компрессора увеличивается. Давление Р„ и температура T„ на выходе технологического компрессора 1 связаны с давлением Р« и температурой Т „ на входе (на выходе из компрессора 5 турбокомпрессора) 1239545

К мс кс

50 к

<т ) — „., Т, П т киин

1,9

570 " =1 1

293 1,35 ((К иии

7,6, 55 известными иэ термодинамики соотношениями

К ( к где % - степень повышения давления к стендового компрессора является функцией оборотов,"

К - показатель адиабаты сжатия.

На запуске Р,„ = P, и Т,„ Т, где Р, и Т, - параметры воздуха на входе в турбокомпрессор.

Воздух с повышенным давлением и температурой поступает по выходной магистраяи 4 на вход в турбину 6 турбокомпрессора и расширяется на ней, совершая работу. Ротор турбокомпрессора приходит во вращение, что фиксируется датчиком 12. По мере повышения частотьг вращения ротора турбокомпрессора устанавливают обороты привода 2 такими, чтобы температура воздуха на выходе из технологического компрессора 1 соответствовала заданной. Эти обороты уста« навливают из очевидного соотношения к т, = т. (. и,.) ", t. где ((?Ä вЂ” степень повышения давления компрессора 5, зависяЩаЯ от обоРотов птк тУРбокомпрессора.

При этом с помощью механизма 11 управления регулируемый дроссель 10 прикрывается до получения заданных

° оборотов турбокомпрессора при заданной температуре на.входе в турбину

6. Затем с помощью системы управления приводом 2 технологического компрессора 1, механизмом 11 управления регулируемого дросселя 10, приводом

9 вращающейся заслонки 8 устанавли вают заданную программой испытания цикличность изменения нараметров на входе в турбину 6.

При воссоздании наиболее тяжелых режимов работы турбокомпрессора, к которым относится циклическое повторение резкого перехода от холостого хода до максимальной нагрузки и об ратно, циклически изменяют обороты. привода 2 технологического компрессора. 1 и проходное сечение регулируемого дросселя 10, при этом давление и температура на входе в турбину циклически изменяются.

При ускоренных ресурсных испытаниях с целью обеспечения максимальных циклических динамических перегрузок и термических ударов изменяют циклически обороты привода 2 технологического компрессора 1 и проходное сечение дросселя 10 от минимальных до максимальных. При максимальных оборотах технологического ком1О прессора 1 открывают регулируемый дроссель 10, при этом давление и температура на входе в турбину 6 будут максимальными, а при минимапьных оборотах технологического компресt5 сора 1 прикрывают регулируемый дроссель 1 0 при этом давление и температура на входе в турбину 6 будут минимальными. Для создания колебаний . давления газа, имитирующих выхлоп

20 цилиндров двигателя, включают привод 9 вращающейся заслонки 8. При. этих условиях создаются динамические перегрузки и термические удары,превосходящие эксплуатационные уровни.

25 Так, например, при испытании турбокомпрессора ТК-34 дизеля 10Д100 допустимая длительная температура газа перед турбиной равна Т = 870 К .

Т 1 максимальная часовая температура гаЗб за перед. турбиной равна Тт„ „, =

= 920 К. Возможный диапазон изменения температуры газа перед турбиной в эксплуатации Тт = 570-920 К, давления газа перед турбиной Р

= 0,135-0,25 МПа.

Определим необходимые максимальную и минимальную степени повышения давления в технологическом компрессо40 ре 1 для получения температуры газа перед турбиной т?„„„= 570 и т, „. =

Принимаем k 1,4; ((„„„ = 1,35;

= 0,1 ИПа.

45 к (Г (т иск ) ки1ка т и

1,4 о т

920 1 () .— =220

293 2,5

Р Р ((К маркс т КИ К К июКС.1239545

0,1 2,5 22 =5,5МПа;

Р, = Р Ti, .n к„,1, 0 rKh,ih к„и

0,1 1,35 7,6 = 1,03 ИПа.

Формула из обре те ния

Стенд для испытания турбоквипрессора двигателя внутреннего сгорания содержащий входную и выходную магистрали, устройства измерения и управления, регулируемый источник газового потока и устройство для создания пульсаций газового потока, вы- полненное в виде заслонки с приводом для ее вращения, причем входная и выходная магистрали соединены соответственно с компрессором и турбиной испытуемого турбокомпрессора, а регулируемый источник газового потока соединен с входной и выходной магистралями, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности путем приближения условий испытаний к реальным, стенд дополнительно содержит .Регулируемый дроссель с механизмом управления и отводной патрубок, а регулируемый источник газового потока выполнен в виде технологического компрессора с регулируемым. приводом, причем регулируемый дроссель размещен:в выходной магистрали на выходе из технологического компрессора, а заслонка размещена в отводном патрубке, который связан с выходной магистралью между регулируемым дросселем и тур- биной испытуемого турбокомпрессора.

Патрахальцев ич Корректор Г. Решетник

При Ускоренных ресурсных испита- 35 ниях при максимальных оборотах техt нологического компрессора 1 увеличивают давление на входе в турбину 6 путем увеличения проходного сечения

Регулируемого дросселя 10, а при ми- 40 нимальных оборотах понижают. давление перед турбиной 6 путем уменьшения проходного сечения регулируемого дросселя 10. При этом создаются динамические перегрузки и термические удары, превосходящие эксплуатацион.ные уровни. . Таким образом, применение предлагаемого стенда улучшает динамические характеристики и устойчивость 50

Составитель H.

Редактор В. Иванова Техред И.Попов

Заказ 3387/41

Тираж 778 Подписное

ВНЕ%ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

„ Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4

Для получения циклически изменяющихся давления и температуры на входе в турбину 6 Р 0,1-0,25 ИПа 10 и Т 570-920 К циклически иэме-, Т няют обороты привода 2 технологичес- кого компрессора 1 таким образом, чтобы степень повышения давления по рабочей характеристике технологичес- 15 кого компрессора 11 „ f(n) изменялась в диапазоне „ 7,6-22,0 и изменяют площадь проходного сечения регулируемого дросселя таким обра. зом чтобы давление на выходе из 20

Э технологического компрессора 1 понижалось в 7,6 и 22 раза. Для упрощения анализа изменением температуры воздуха при дросселировании пренебрегаем. В результате обеспечивается 25 воссоздание наиболее тяжелых .режимов работы турбокомпрессора, максимально . приближенных к натурным. При любой цикличности изменения параметров обеспечивается синхронность измене- 30 ния давления и температуры на входе в турбину в соответствии с заданной циклограммой испытания.

его работы, что позволяет достаточно полно воспроизводить эксплуатационные режимы переменного нагружения и создавать циклические динамические перегрузки и тепловые удары. Это позволяет сократить время испытаний за счет приближения условий испытания к натурным и проведения ускоренных ресурсных испытаний.

Кроме того, стенд не потребляет при работе топливо и воздух, что снижает затраты средств на эксплуатацию.

Одновременно улучшаются условия тру-, да и исключается загрязнение окружающей среды.