Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 (111 511 1 С 01 М 15/00 БРЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта(56) Авторское свидетельство СССРВ 1032342, кл. С 01 М 15/ОО, 1982.(54) .СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГО-:РАНИЯ(57) Изобретение относится к области испытания машин и позволяет повысить точность и достоверностьрезультатов испытаний турбокомпрессорвв путем приближения условий испытаний к натурным. При запуске спомощью привода 9 устанавливают заслонку 8 в закрытое положение иотводящий патрубок 7 разобщают 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 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 вращение, что Фиксируется датчиком 12. По мере повышения частоты вращенияО ротора турбокомпрессора устанавли- . Е вают обороты привода 2 такими, чтобы температура воздуха на выходе из . технологического компрессора 1 со- ( ответствовала заданной. При этом с помощью механизма 11 управления ре- ф гулнруемый дроссель 10 прикрывает1239545 У 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 технологическийкомпрессор 1 с регулируемым приводом 2, стендовые входную 3 и выход"ную 4 магистрали. Технологическийкомпрессор 1 с помощью входной магистрали 3 соединен .с выходом ком"прессора 5, а с помощью выходноймагистрали 4 - с входом турбины 6испытуемого турбокомпресСора. Выходная магистраль 4 снабжена отводным патрубком 7 с устройством длясоздания пульсирующего потока воздуха в виде вращающейся заслонки 8 сприводом 9. В выходную магистраль4 установлен регулируемый дроссель печения максимальных циклическихдинамических 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, приэтом давление и температура на входев турбину 6 будут максимальныеи, а спри 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 дни, гателя, включают привод 9 вращаю" щейся заслонки 8. При этих условияхсоздаются динамические перегрузкии термические удары, превосходящиеэксплуатационные уровни. 1 ил. 10 с механизмом 11 управления. Накорпусе испытуемого турбокомпрессораустановлен датчик 12 оборотов. Эле-;менты автоматики и управления стендом, а также системы контроля и измерения параметров испытуемого тур" бокомпрессора 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 8 в закрытое положение, и отводящий пат" рубок 7 разобщают с выходной маги- . стралью 4. Включают привод 2 технологического компрессора 1 и увеличивают обороты привода. При 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 Т на выходе технологического компрессора 1 связаны с давлением Ри температурой Тна входе (на выходе нз компрессора 5 турбокомпрессора)Й К мин 7,6 ф 55 известными иэ термодинамики соотношениямиК 1К где % - степень повышения давлениякстендового компрессора является функцией оборотов,"К - показатель адиабаты сжатия.На запуске Р, = Р, 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 частотьгвращения ротора турбокомпрессора устанавливают обо" роты привода 2 такими, чтобы температура воздуха на выходе из технологического компрессора 1 соответствовала заданной. Эти обороты уста" навливают из очевидного соотношениякт, = т. (, и,.) ",Ф.где 11- степень повышения давления компрессора 5, завися- ЩаЯ от обоРотов птк тУРбокомпрессора.При этом с помощью механизма 11 управления регулируемый дроссель 10 прикрывается до получения заданныхоборотов 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, ккоторым 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. 4При ускоренных ресурсных испытаниях с целью обеспечения максимальных циклических динамических перегрузок и термических ударов изменяют 5 циклически обороты привода 2 технологического компрессора 1 и проходное сечение дросселя 10 от минимальных до максимальных, При максимальных оборотах технологического ком прессора 1 открывают регулируемыйдроссель 10, при этом давление итемпература на входе в турбину 6 будут максимальными, а при минимальныхоборотах технологического компрес сора 1 прикрывают регулируемый дроссель 1 О, при этом давление и температура на входе в турбину 6 будут минимальными. Для создания колебанийдавления газа, имитирующих выхлоп 20 цилиндров двигателя, включают привод 9 вращающейся заслонки 8. Приэтих условиях создаются динамическиеперегрузки и термические удары,превосходящие эксплуатационные уровни, 25 Так, например, при испытании турбокомпрессора ТКдизеля 10 Д 100допустимая длительная температурагаза перед турбиной равна Т = 870 К1максимальная часовая температура газа за перед. турбиной равна Т, , == 920 К. Возможный диапазон изменения температуры газа перед турбинойв эксплуатации Тт ф 570-920 К, давления газа перед турбиной Р= 0,135-0,25 МПа. Определим необходимые максимальную и минимальную степени повышения давления в технологическом компрессоре 1 для получения температуры газа перед турбиной Т= 570 и ТПринимаем 1 с 1,4; д= 1,35;,1239545 его работы, что позволяет достаточно полно воспроизводить эксплуатационные режимы переменного нагружения и создавать циклические динамические перегрузки и тепловые удары, Это позволяет сократить времяисжатаний за счет приближения условий испытания к натурным и проведения ускоренных ресурсных испытаний.Кроме того, стенд не потребляет приработе топливо и воздух, что снижает затраты средств на эксплуатацию.Одновременно улучшаются условия тру-,да и исключается загрязнение окружающей среды. 0,1 2,5 22 = 5,5 МПа; 0,1 1,35 7,6 = 1,03 МПа. Для получения циклически изменяющихся давления и температуры на входе в турбину 6 Р0,1-0,25 МПа 10 и Т 570-920 К циклически иэме-, няют обороты привода 2 технологичес- кого компрессора 1 таким образом, чтобы степень повышения давления по рабочей характеристике технологичес кого компрессора 1 1Г(п) изменялась в диапазоне7,6-22,0 и изменяют площадь проходного сечения регулируемого дросселя таким обра. зом чтобы давление на выходе из 20Этехнологического компрессора 1 понижалось в 7,6 и 22 раза. Для упрощения анализа изменением температуры воздуха при дросселировании пренебрегаем, В результате обеспечивается25 воссоздание наиболее тяжелых .режимов работы турбокомпрессора, максимально . приближенных к натурным. При любойцикличности изменения параметров обеспечивается синхронность измене ния давления и температуры на входе в турбину в соответствии с заданной циклограммой испытания. Формула из обре те ния Стенд для испытания турбокоипрессора двигателя внутреннего сгорания содержащий входную и выходную магистрали, устройства измерения и уп" равления, 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, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения досто- верности путем приближения условий испытаний к реальным, стенд допол- нительно 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.Патрахальцевич Корректор Г. Решетник При ускоренных ресурсных испита- З 5 ниях при максимальных оборотах технологического компрессора 1 увеличивают давление на входе в турбину 6 путем увеличения проходного сечения регУлирУемого дросселя 10, а при ми нимальных оборотах понижают.давление перед турбиной 6 путем уменьшения проходного сечения регулируемого дросселя 10, При этом создаются дина. миЧеские перегрузки и термические 45 удары, превосходящие эксплуатацион.ные уровни.. Таким образом, применение предлагаемого стенда улучшает динамические характеристики и устойчивостьСоставитель Н.Редактор В. Иванова Техред И.Попов Заказ 3387/41 Тираж 778 Подписное ВНЯПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4