Стенд для испытания турбокомпрессора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 1)5 6 01 М 15 И КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕКК ПО ИЗОБРЕТЕКИ ПРИ ГККТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г ститут инженеровпорта им. М. Т. ЕлиНикитин ьство СССР15/06, 1983.тво СССР5/00, 985.ПЫТАНИЯ ТУРБОится к астност тренне ние пр в об(71) К йбышевский ижелезнодорожного трансзарова(54) СТЕНД ДЛЯ ИСКОМП РЕССОРА(57) Изобретение относлопаточных машин, в чпрессоров двигателей вни может найти применетурбин и компрессоров гетическом машиностроении. Цель изобретения ниже ни ипрон тводи 1 льных пот 1 ь энергии и в целом энергозатрат на испытание турбокомпрессора за счет использования энергии сжатого воздуха и рекуперации теплоты уходягцего воздуха. Регулируемый дроссель 7 выполнен в виде цилиндрического участка 13 с входным О и выходным 12 элементами. Входной элемент 10 выполнен в виде блока завихритлй 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 соединенмеханизмом 18 управления, осевой выход 1 блока з авихрителейс атмосферой, а т ан гнциальный выход - с турбиной 9 и иульсатором 8. 1 з.п. ф-лы, 2 ил162606 50 55 11 зобрс гение относится к испытанию лопаточных машин, в частности турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания,. и может найти применение при испытании турбин компрессоров в общем и энергетческом машиностроении.Цегсь изобретения - снижение затрат путем использования энергии сжатого воздуха и рекупераци теплоты уходящего из турбины воздух;с.На фиг. 1 представлена принципиальная схема ссенда; на фиг. 2 - сечение ЛА на фиг. 1.Стенд для испытания турбокомпрессора одер,кт компрессорс приводом 2, входной пагрубок 3 которого присоединен к выходному патрубку 4 испытуемого компрессора 5, а отводящий патрубок 6 соединен чрз рег.сссруемьсй дроссель 7 с пульсагороч 8 газвосо ссотока и с входом турбины 9 испытуемого турбокомпрессора 5. Г гу;срумый дроссель 7 выполнен в виде вихревой грубы, тангенциальный входной элемнт 1 О которой соединен с выходом комсрессора 1. осевой выход 1 которой соедиссн ;с гчоср 1)ой, а таис енциальный - с гурбшй ) пульсатором 8. Вихревая тру 7 ныссолсиная в виде цилиндрическго ъссс кс 1с входным 10 и выхолньсм 2 гс мгам, ссссем входной элемент 1 О ныплцн и виде б.сока завихрителей с танисально расположиными соилами 14, а выходной элемент 12 - в виде щелевого диффузора, на входе в который размещен подвижный конус 15 с отверстиями 6 по оси, соединенным магистралью 17 с выходом из гурбины 9 испытуемого турбокомпрессора 5. Конус 15 снабжн механизмом 18 управлеия, и ссульсагор 8 выполнен в ниде заслонки с приводом 19, размещенной на отводянем па грубке 20.Устройства измерения параметров потока по с азовоздушному тракту стенда, элементы автоматики схемы управления элементами сенда, системы контроля и измерения параметров испь,туемого турбокомпрес. сора условно не показаны.Стенд работает следующим образом.Гри запуске с помощью механизма 18 управления перемесцают подвижный конус 5 в крайнее ссравоположение и открывают полностью вход в кольцевую щель выходного элемента 12 Заслонку пульсатора 8 устанавливают в закрытое положение. ( помощью схемы управления стендом (ссе показана). включакт регулируемый привод 2 технологического компрессораи увеличивают частоту вращения привода. При этом воздух посту;,ст из атмосферы через компрессор 5 и входную магистраль 3 на вход технологческого компрессора . В технологическом компрессоревоздух сжимается, давление Р, и гемссерстура-Т воздуха на ссходе из тхнологического компрес:орау величиваются 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Г 1 ри запуске Р= Рг,Т,=Т, где Р и Тс пара метры воздуха на входе в компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора, Воздух с повышенным давлением и температурой из технологического компрессорапоступает в блок завихрителей входного элемента 10 цилиндрического участка 13, проходит через тангенциально расположенные сопла 14, получают закрутку, закрученный поток распростпаняется по трубот входного элеменга 10 к выходному элементу 12. При этом эснргия 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 ссроис хо 1 ит энергес ическое разделение потока воздуха. Температура на периферии закрученного погока (на периферии вихря) повышается а в приосевой области потока ссонижается. Кроме того, понижается давление на оси закрученного потока (оси вих. ря).,Чойдя до выходного элемента 2 дросселя 7, периферия закрученноп потока с повышеной темссературой поступаег на вход в кольцевую щель кольцевого диффузора. В кольцевой щели закрученный ноток сормозится с минимальными потрями, и кинетическая энергия закрученного потока преобразуется 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 черз отверстие 6 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 1 О цилиндрического участка 13. При этом за счет энергетического разделения потока тепловая энергия приосевого потока передается периферийному потоку. Температура приосевого потока понижается, а температура периферийного потка 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 вращения 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 по условиям испытания турбокомпрессора. Параметры испытания турбиньс 9 и компрессо(и)тс)китс)ь 1. Крсиви1 сл;кт)р ) Ки)ри. Тс рс.1 ривнл рс л )р,1 11, иЗвквв а)7 Тирик ЛЛ 11)нисВ 11)1)111) Гииври)нсниг) л)итст; и иив)иниии и глр, ир), 1 К 11).11 1:(Г), М) кв,. (С (Л), Рни) л,)и н;)6, и11)и) (и вс ив) ивл )г) лький л) чвии11) )с и ",Х,лр)(, )1 н; )ри и ра 5 контролируктся с помощью системы контроля и измерения (не показан;1.При воссоздании наиболее тяжелых режимов работы турбокомпрессоры, к которым относятся циклически повторяющиеся переходы от минимальной частоты вращения рогора турбокомпрессора ло максимально и обратно, циклически изменяют частоту врд ще ня рс гул ируемогс привода 2 техолог- ческого ломпресс)рди площд,1 ь ив)- .(е в кольцевую цель зд счет псремеще. ния подвижного конусы 15, при этом давле. ние и температура на входе в турбину 9 циклически изменяктся. При ускоренных ресурсных испытдниях с целью обгспечения максимальных циклических линами н ких пе регрузок и термических ударов изм( няк, цик лически частоту вращения регулируемго привода 2 технологического компрессора 1 и площадь нд нхол( в кольцевук щель от минима.(ьных до максимальных При максимальной частоте вращения регулируел(ого привода 2 плснцадь на входе в кольцевую щель увеличивают, перемещая подвижный конус5 вправо. При этом лавл(- ние и гемпература на входе в турбину 9 максимальны, а при минимальной частоте вращения регулируемого привода 2 переме(цают подвижный конус 5 влево и умень. шают площадь входа в кольцевую щель. Гри 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 воздухд через трбину Ч, ч новышде линд мические механические и теп.одыс н(п. ки на компрессор 5 и тур(нн и пытем. го турбокомпресс ора о(чг (:г 1 г нпл. Стенд лля испыгднил гурбокомпрессорд, содержащий компрессор с приво,(ом, входной пдтрубок которо( о пр (с оели нен к ныхолному ндтрубку кох(пресс орд;п),)гс(о- ГО КОМ ПРЕССОРД Д ОтВОЛЯ)11:и ПтРУ(ЪК соединен через регулиг уемый лрс ель с пльсатором газового поток: н с вхлом т рбины испыт ) с мсго турбоко пресс(рд. гт.иЧас),ийг)( тсм, что, с цельк спижсния энергоза грач путем испочьзовдния э(гс ргнн сжатого воздуха и рекуперацин теплоты ус)лящего из турбины воз,(ухд регулируемый лроссель выполнен в виде виревой трубы, тангенциальный вход котсрой со(лине с выходом компрессора, с)ссной вход с выходом из турбины, осевой выхолс атмосферой, а гангенцидльный с турбиной и пульсатором.2. Стенд по и. , от.ойсч )е, что вихревая труба выполнена н ннлс ци ,1 ИНЛРИЧЕСКОГО с(1(СТКД ( ВХГ),1 НЫМ ) ЫОЧ ным элементами, причем входной элемен г выполнен в виде блока днихрителей с гднгенцидльно расположенньми соилами,; выходной элемент выполнен н вилс (цел(и г Лиффузо)а, нд Входе в котоы( )децсн подвижный конус с отверстием и ос, склиненным магистралью с выходом и. (урби ны испытуемого турбокомрессора