Стенд для испытания турбокомпрессора

 

Изобретение относится к испытанию лопаточных машин, в частности турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания, и может найти применение при испытании турбин и компрессоров в общем и энерВход (ххздухо гетическом машиностроении Цель шобретения снижение непрои шо.ипельных потерь энергии и в целом энергозатрат на испытание турбокомпрессора за счет использования энергии сжатого воздуха и рекуперации теплоты уходящего воздуха Регулируемый дроссель 7 выполнен в виде ци линдрического участка 13 с входным К) и выходным 12 элементами Входной элемент 10 выполнен в виде блока завихрителей с тангенциально расположенными соплами Выходной элемент 12 выполнен в виде щелевого диффузора, на входе в который установлен подвижный конус 15 с отверстием 16 по оси, который соединен г механизмом 18 управления, осевой выход 11 блока завихрителейс атмосферой, а тангенциальный выход - с турбиной 9 и пульсатором 8. 1 з п ф-лы, 2 ил 12 (Ј (Л о N3 05 05 17

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1626106 (51)5 G 01 М 15 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2I) 4611780/06 (22) 02.12.88 (46) 07.02.91. Бюл. № 5 (7l ) Ку йбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта им. М. Т. Елизарова (72) Д. Я. Носырев и Е. Н. Никитина (53) 621.438 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1032342, кл. G Ol М 15/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1239545, кл. G 01 М 15/00, 1985. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОКОМП РЕССОРА (57) Изобретение относится к испытанию лопаточных машин, в частности турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания, и может найти применение при испытании турбин и компрессоров в общем и энер10

2 гетическом машиностроении. Цель изобретен и я с ни жс н и е и«и ро и 111о.1111 «л1 н 11 х 11() T(р ь энергии и в целом энергозатрат на испытание турбокомпрессора за счет использования энергии сжатого воздуха и рекуперации теплоты уходя1цего воздуха. Регулируемый дроссель 7 выполнен в виде цилиндрического участка 13 с входным !О и выходным 12 элементами. Входной элемент

10 выполнен в виде блока завихрител«й с тангенциально расположенными соплами.

Выходной элемент 12 выполнен в виде щ«левого диффузора, на входе в который установлен подвижный конус 15 с отверстием

16 по оси, который соединен с механизмом 18 управления, осевой выход 11 блока завихрителей -- с атмосферой, а танг«llциальный выход — с турбиной 9 и иульсатором 8. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1626106

55

11зобрс гение относится к испытанию 10паточных машин, в частности турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания,. и может найти применение при испытании Турбин и компрессоров в общем и энергет ичес ком машиностроении. !

4ель изобретения — снижение затрат nyT<.iI использования энергии сжатого воздуха и рекуперации теплоты уходящего из турбины воздух;1, На фиг. 1 представлена принципиальная схема стенда; на фиг. 2 — сечение Л--А

kIH ФИГ

Стенд <ля испытания турбокомпрессора одер,кит компрессор 1 с приводом 2, входи<>й пагрубок 3 которого присоединен к выходному патрубку 4 испытуемого компрессора 5, а отводящий патрубок 6 соединен ч«роз регi.Iм 8 г i i

Г < гулируемый дроссель 7 выполнен в виде вихревой трубы. тангенциальный входной элеи HT 10 которой соединен с выходом компреo« >I> тм<>сферой, и тангенциальный — с турбиной 9 и пульсатором 8. Вихревая тру7 н Il«>.»le иная в виде цилиндричес><< го 1 I io I K с B>

I — .>< мент;>ми, причем входной элемент 10 выпил>«ki H виде б.loKH завихрителей с танi енциально располож k>Hb

Конус 15 снабжен механизмом 18 управле1<ия, i пу Ii «aTop 8 выполнен в ниде заслонки с приводом 19, размещенной на отводя<цем и а грубке 20.

;> стройства измерения параметров потока

IIo I азовоздушному тракту стенда, элементы автоматики и схемы управления элементами с енда, системы контроля и измерения параметров испь.Tóåìoãо турбокомпрессора условно не показаны.

Стенд работает следующим образом.

Гlри запу<ке с помощью механизма 18 управления перемещают подвижный конус 15 в крайнее правое положение и открывают полностью вход в кольцевую щель выходного элемента 12 Заслонку пульсатора 8 устанавливают в закрытое положение. < помощью схемы управления стендом (не показана). включак>т регулируемый привод 2 технологического компрессора 1 и уве;IH÷èâàþò частоту вращения привода. При этом воздух постуll,it T из атмосферы через компрессор

5 и входнуio магистраль 3 на вход технологического компрессора 1. В технологическом компрессоре 1 воздух сжимается, давление Р, и темпер;>тура-Т< воздуха kid выходе из технологическогo компрес:ора 1 вел и ч и н а ются.

Гlри запуске Р„= Р и Т,„= Т<>, где

Р<, и Тс пара метры воздуха на входе в компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора. Воздух с повышенным давлением и температурой из технологического компрессора 1 поступает в блок завихрителей входного элемента 10 цилиндрического участка

13, проходит через тангенциально расположенные сопла 14, получают закрутку, закрученный поток распростпаняется по трубе от входного элемента 10 к выходному элементу 12. При этом энергия сжатого воздуха преобразуется в кинем атическую энергию закрученного потока воздуха. Давление воздуха снижается в цилиндрическом участке 13; в закрученном потоке за счет возникновения известного эффекта Ранка происходит энерге< ическое разделение потока воздуха. Температура на периферии закрученного потока (на периферии вихря) повышается а в приосевой области потока понижается. Кроме того, понижается давление на оси закрученного потока (оси вихря). Дойдя до выходного элемента 12 TI>осселя 7, периферия IHKpyv< IIIIOI <> потока с повыше

В кольцевой щели закрученный поток <ормозится с минимальными потерями, и кинетическая энергия закрученного потока преооразуется в энергию давления. Из выходного элемента 12 воздух поступает на вход в турбину 9, в которой воздух расширяется и совершает работу. Работа расширения воздуха в турбине 9 затрачивается на раскрутку испытуемого турбокомпрессора 5.

Ротор испытуемого турбокомпрессора 5 приходит во вращение. Воздух после расширения в турбине 9 по магистрали 17 через отверстие 16 в подвижном конусе 15 поступает в приосевую область потока. Поступающий воздух перемешивается с приосевым закрученным потоком и движется в направлении от выходного элемента 12 к входному элементу 10 цилиндрического участка 13. При этом за счет энергетического разделения потока тепловая энергия приосевого потока передается периферийному потоку. Температура приосевого потока понижается, а температура периферийного потока повышается. Закрученный приосевой поток распространяется по приосевой области и через осевой выход 11 выходит в атмосферу.

По мере повышения частоты вращения ротора турбокомпрессора с помощью схемы управления увеличивают частоту вращении регулируемого привода 2 и перемещают механизмом 18 управления подвижный конус 15 так, чтобы температура воздуха и давление на выходе из кольцевой щели выходного элемента 12 соответствовали заданным Но условиям испытания турбокомпрессора. Параметры испытания турбинь< 9 и компрессо1 ) "1>10i) 20

A-A

ЧЬ2 2 (и)< тив <тс

Рвд;>ктс>р > К»и>ри) . Тс «р<.1 1 h(),!!<4«л h<)ррс л «ч>, (((ч, и ликии )7 > Тири>к Л,)l> I1<) .»»< 1<)с

Вl(1111(11(Г<>< «лир»<и< >tt«» л >«<итст t »< )11<)B)(it!<»f<><«1 и <) гл(lt t:1) it()t! I h((1 « ) .(I I:It) IB). М<) кв,!. d< (, ), Р

11)<) 1 ) t«) tt! »с tt 1))»>d) !) Ë и к»Й л<) «<г>»»11 < I I,) t »t!1, 1 х,л) iр ) 1, > ) (<:,) ()t) t). ра 5 контролирук>тся с помощью систсмы контроля и измерения (не показана>.

При воссоздании наиболее тяжелых режимов работы турбокомпрессоры, к которым относятся циклически повторяющиеся переходы от минимальной частоты вращения ðoropa турбокомпрессора до максимы IhBoII u обратно, циклически изменяют частоту вры ще»ня регулируемогс> привода 2 тсх»оло .IЧЕСКОГО КоМПрЕССора 1 И ПЛОщадЬ B ;«>.,е в кольцевую цель зы счет п(ремещсния подвижного конусы 15, при этом давление и температура на входе в турбину 9 циклически изменяк;тся. При ускоренных ресурсных испытаниях " целью об(спечения максимальных циклич(ских 111llами и ких ll( регрузок и термических ударов изм(няк, цик лически гыстоту вращения регулируем()го привода 2 технологического компрессоры 1 и

I лощадь ны нхоQ» в кольцевуK) щель от минима.(ьных до максимальных. При максималып>й частоте вращения регулируемого привода 2 площадь на входе в кольцевую щель увеличивают, перемещая подвижный конус 15 вправо. При этом давл(ние и гемперытура на входе в турбину 9 максимальны, а при минимальной частоте вращения регулируемого привода 2 переме(цают подвижный конус 15 влево и уменьшают площадь входа в кольцевую щель.

При этом давление и температура на входе в турбину 9 минимальны. При таком регулировании режима работы стенда дополнительно к изменению давления и температуры воздуха изменяется расход возду/ ха через T«рбину 9, ч(<> новышые дин;1мичеслие механические и теп.>овыс пыг;>«< ки на компрессор,) и т«рбин«!1 и пыт«емого турбокомпресс ора

<<>ор»((.т п:((>()1)(г ныл

1. Стенд для испыгынил гурбокомпресс0pd, с(держащий компрессор с прив(>,>ом. ьходной патрубок KoTopol (> пр (соединен к выходному llыт!,«бл « ком llпе((о1 ;))!:

ГО ЛОМ П р ЕС С Ор Ы d От В Од я)ц): II 1>а т р уй) > Л соединен через регулиг уемый дрос еч(с ульсатором газового поток> и с B«<>;l()«! т «рбины испь, ту мс>го турбоко«1 пресс(>р 1. о)т.(ича(с>((«ий(л тем, что, с цельк снижения энс ргозы> рач путем испочьзования э(1(ргнн сжатого воздуха и рекуперацин теплоты у. одя(цего из турбины воздуxd. регулируемый дроссель выполнен в виде ви«чревой трубы, тангенциальный вход котс>рой сос;1инеп с выходом компрессоры, с>(свой вхс> ( с выходом из турбины, осевой ив(хо.1 --- с атмосферой. а гангенциальный с тхрбиной и пульсатором.

2. Стенд по и. 1, <)тлпч(((о(ц((йсчч < е«<, что вихревая труба ныполнены н нидс ци линдрическогс> участка с входным 1 Ihl«()l ным элементами, причем входной элемен г выполнен в виде блоки !авихритслей с г;IIIгенциально расположенными соплами,;1 выходной элемент выполнеH н виде (цел(н >г<) д и ф ф у 3 о р а, и ы В х о д (в к О т o p ы I I р (1 1 «1 (I I t > I подвижный конус с отверстие«1 и<> осB, «кдиненным магистралью с выходом и.< I урби ны испытуемого турбокомпрессоры