Стенд для испытания турбокомпрессоров

 

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ надДУВа поршневых двиг телей, сс(Держащий камеру сгорания, соединенную входной и выходной маги ралями соответственно с компрессоро и турбиной испытываемого турбокомпрессора , систему подачи топлива в камеру сгорания с линией подачи, снабженной блоком регулирования расхода и давления топлива, устройство для создания пульсаций газового потока, выполненное в виде вращающейся заслонкк , и трубопровод для подачи сжатого воздуха, подсоединенный к входной магистрали, отлйчающийс я тем, что, с целью приближения условий -испытания к натурным, он дополнительно содержит линию подачи воды с регулятором и форсункой, подсоединенную к выходной магистрали, и последняя снабжена газоотводящим клапаном с приводом, соединенным с регулятором и блоком регулирования, j а система подачи топлива - дополнительной линией подачи с импульсным регулятором, соединенным с вращающейся заслонкой.

ССЮ3 ССЯЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

3ЦВ 01 N 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3405202/25-06 (22) 02. 03 ° 82 (46) .30.07.83 . Бюл. Р 28 (72) В.Н.Фомин, Б.К.Балюк, В.М.Шабураков и Н.И.Верба (71) Институт проблем машиностроения AH Украинской CCP (53) 621.438(088.8) (56) 1.. Долецкий В.A. и др. Увеличение ресурса машин технологическими методами. М., "Машиностроение", 1978, с. 162- 164.

2. Авторское свидетельство СССР

В 425071, кл. G 01 М 15/00, 1965. (54) (57) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТУРБО»

КОМПРЕССОРОВ наддува поршневых двигателей, содержащий камеру- сгорания, соединенную входной и выходной магистралями соответственно с компрессором и турбиной испытываемого турбокомп,SU„„1032342 А рессора, систему подачи топлива в камеру сгорания с линией подачи, снабженной блоком регулирования расхода и давления .топлива, устройство для создания пульсаций газового потока, выполненное в виде вращающейся за слонки, и трубопровод для подачи сжатого воздуха, подсоединенный к входной магистрали, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью приближения условий испытания к натурным, он дополнительно содержит линию подачи воды с регулятором и форсункой, подсоединенную к выходной магистрали, и последняя снабжена газоотводящим клапаном с приводом, соединенным с

: регулятором и блоком регулирования, g а система подачи топлива - дополни:тельной линией подачи с импульсным

< регулятором, соединенным с вращающейся заслонкой.

1032342

Изобретение относится к испытаниям машин, в частности турбокомпрессоров наддува.

Известен стенд для испытания турбокомпрессоров на горячем газе, содержащий камеру сгорания, соединенную 5 с. колесом турбины и с компрессором.

В период запуска и разгона ротора турбокомпрессора камера сгорания дополнительно соединена магистралью .с источником сжатого воздуха (1 ). 10

Недостаток этого стенда состоит в том, что вследствие различного протекания газодинамических процессов ,в гаэоотводном тракте камеры сгорания. и в выхлопной системе поршневого дви" 15 гателя характер нагружения турбокомпрессора отличается от реального.

Наиболее близким к предлаГаемому пь технической сущности является стенд .для испытания турбокомпрессоров, содержащий камеру сгорания, соединенную входной и выходной магистралями соответственно с компрессором и турбиной испытываемого турбокомпрессора, систему подачи топлива в камеру сгорания с.линией подачи, снабженной блоком регулирования расхода и давления топлива, устройство для создания пульсаций газового потока, выполненное в виде врацающейся заслонки, и трубопровод для подачи сжа-З0 того воздуха, подсоединенный к входной магистрали f2 ).

Однако на переходных режимах этот стенд нарушает работу системы . по замкнутому циклу (скачки давле- З5 ния вызывают помпаж ), вращающаяся заслонка плохо согласуется с работой камеры сгорания, кроме того,ог раничены воэможности регулирования параметров стенда. 40

При ускоренных испытаниях турбо- компрессоров необходимо воссоздавать наиболее тяжелые режимы работы машины, например трактора, при которых износ деталей турбокомпрессора максимален.

К таким режимам относится циклическое повторение резкого перехода от холостого хода до максимальной на грузки (загщ бление плуга, культиватора ) и обратно. Колебания нагрузки

5 на известном стенде имитируют изменением подачи топлива.

При этом автоматически достигается регулирование количества поступаю« цего воздуха, однако добиться соответствия характера нагружения эксплуатационному не удается вследствие инертности протекающих в замкнутом контуре процессов и трудности орга-. ниэации устойчивого горения в широком диапазоне нагрузок, особенно при малых расходах топлива и воздуха.

Не обеспечиваются, в частности, достаточно быстрый разгон ротора,резкое и глубокое падение температуры . 65 газов перед колесом турбины (необходимое для проверки конструкции, на термоциклическую усталость ), устойчивые параметры холостого хода (частота вращения, температура и давленив газа ). Это приводит к снижению достоверности результатов испытания вследствие несоответствия характера и интенсивности накапливаемых повреждений эксплуатационным и увеличению времени ,испытаний (снижению коэффициента ус корения ).

Цель изобретения - приближение условий.испытаний к натурным.

Укаэанная цель достигается тем, что стенд для испытания турбокомнрес-. соров наддува поршневых двигателей, содержащий камеру сгорания,,соединенную входной и выходной магистралями соответственно с компрессором и турбиной испытываемого турбокомпрессора, систему подачи топлива в камеру сгорания с линией подачи, снабженной блоком регулирования расхода и давления топлива, устройство для создания пульсаций газового потока, выполненное в виде вращающейся заслонки, и трубопровод для подачи сжатого воздуха, подсоединвнный к входной магистрали, дополнительно содержит линию подачи воды с регулятором и форсункой подсоединенную к выходной магистрали, и последняя снабжена газоотводящим клапаном с приводом, соединенным с регулятором и блоком регулирования, а система подачи топлива - дополни-: тельной линией подачи с импульсным регулятором, соединенным с вращающейся заслонкой.

На чертеже представлена схема предлагаемого стенда.

Стенд содержит камеру 1 сгорания, соединенную входной и выходной магистралями 2 и З.соответственно с компрессором 4 и турбиной 5.испытуемого турбокомпрессора б, систему 7 подачи топлива в камеру 1 сгорания с линией 8 подачи, снабженной блоком 9 регулирования с врацающимся золотником и перепускной канавкой (не показаны ) расхода и, давления топлива, устройство 10 для создания пульсаций газового потока, выполнен-. ное в виде вращаюцейся заслонки, и трубопровод 11 для подачи сжатого воздуха,, подсоединенный к входной магистрали 2.

Стенд дополнительно содержит линию

12 подачи воды с регулятором 13 и форсункой 14, подсоединенную к выходной магистрали 3. Магистраль 3 снабжена газоотводящим клапаном 15 с приводом

16, соединенным с регулятором 13 и блоком 9 регулирования и состоящим иэ пневмоцилиндра 17 и пневморегулятора 18. Система 7 подачи топлива снабжена дополнительной линией 19 подачи с импульсным регулятором 20, 3 1032342 4 соединенным валом 21 с вращающейся, рания гаснет ). Закрытие гаэоотводящезаслонкой 10 и приводом 22 с регули- ro кЛапана 15 производится после наруемой частотой вращения. чала увеличения подачи топлива, чем

Между основной линией 8 подачи и обеспечивается. быстрый разгон ротора дополнительной линией 19 установлен . турбокомпрессора б, соответствующий обратный клапан 23. 5 эксплуатационному.

Блок 9 регулирования, регулятор Параметры работы стенда оказывают

13- и пневморегулятор 18 соединены взаимное влияние друг на друга, помежду собой валом 24, который через этому заданные программой испытаний . редуктор 25 присоединен к электродви- характеристики цикла достигаются погателю 26. Я следовательным многократным регулироСтенд работает .следующим образом. ванием фазы и величины подачи топлиПрн запуске в камеру 1 сгорания ва, начала, окончания и.количества подают топливо по системе 7 подачи подачи воды, начала открытия и закры-. топлива и воздух из трубопровода 11. тия газоотводящего клапана 15.

По мере повыления частоты вращения g СистЕма для создания высокочастотротора турбокомпрессора 6 сжатый воз- ных колебаний давления газа, имитидух начинает подаваться компрессором рующих выхлоп цилиндров дизеля, состурбокомпрессора .б по входной магист- тоит из импульсного регулятора 20 рали 2, при этом соответственно . высокой частоты (24 Гц )и вращающейуменьшают его подачу иэ трубопровода ся заслонки 10 приводимых во враще20

11 .и увеличивают подачу топлива по ние электродвигателем 22. с регулирусистеме 7 подачи топлива до достиже- емой частотой. нмя режима устойчивого горения. Затем с помощью регулировок добиваются из- Импульсный регулятор 20 пропуска менения параметров по циклическому ет к камере 1 сгорания отдельные порзакону, .заданному программой испыта- ции топлива под высоким давлением.

:Образуются импульсы давления топлива, Золотники блока 9 регулирования подаваемого в камеру сгорания (обратподачи топлива, регулятора 13 пода- ный клапан 23 препятствует их сглажичи воды.и пиевморегулятора 18 враща- ванию ), и соответственно высокочасются с одинаковым периодом, равным 3а тотные колебания давления газа (Напериоду цикла (для турбокомпрессора . кладывающиеся на основной низкочастотТКР11Н1 один оборот эа 36 с J. Конст- ный цикл ) a выходной магистрали 3. . рукция электродвигателя 26 предусмат- .Устройство 10 для создания пульсаций ривает возможность изменения фазы. -газового потока вращается с той же

Можно изменять расход топлива системы.35. частотой в противофазе, что и импуль7 подачи топлива или линии 12 подачи сний регулятор 20 (во время повыцения воды. Блоком 9 регулирования цикли- давления сечение перекрывается, и наостигается увеличечески изменяется величина подачи топ- оборот ) .чем достиг ет лива, что приводит к соответствующему ние амплитуды колебаний давления изменению температуры и давления га" ща газа. Регулировками частоты врадавления подвозов перед .турбиной 5, а также частоты щения привода 22 вращения ротора турбокомпрессора б. : димого топлива к импульсному perynsВпрыск в выходную магистраль 3 воды тору 20 и-его пропускного сечения через форсунку 14 производится во добиваются достаточно точной имитавремя снижения подачи топлива и спо- 4 ции высокочастотных колебаний. Затеи собствует резкому охлаждению газа н . при необходимости производят подре, достижению минимальной температуры., гулироаку основногс низкочастотного . Изменяя фазу и величину подачи воды, цикла, после чего испытания продолдобиваются соответствия закона изме- кают в автоматическом режиме у й. нен ия температуры заданному. Пневмо- чивость параметров цикла обесп чи« регулятор 18 управляет пневмоцилинд- вается с помощью систем очи за свечи« м 17. к очистки топром ., который открывает н закрыва- лива, стабилизации давления. топлив я.топлива-, ет сечение газоотводящего клапана 15. воды и сжатого воздуха (не покаэаны1

Начало открытия клапана 15 нримерно,Первоначальные регулировки и подрс оответствует началу уменьшения пода- "гулировки в процессе испытаний пуочи топлива и способствует более реэ- Ы изводят вручную методом последовакому снижению частоты вращения рото- . тельного приближения. ра турбокомпрессора б. На фазе хо- ТакиМ образом, применение предлостого хода отвод части газа через лагаемого стенда улучшает динамичес газоотводящий клапан 15 способствует кие характеристики и- устойчивость поддержанию устойчивой работы камеры ба его работы, что позволяет достаточ1 сгорания (без этого невозможно до- ио точно и полно воспроизводить эксбиться минимальной частоты вращения . .плуатационные режимы переменного наротора турбокомпрессора б, так как гружения и сократить время испытаний при соответствующих этому режиму ма- за счет приближения условий испытания лых расходах газа пламя в камере его-Q к натурным.

1032342

Составитель Е. Крейдин

Редактор С.Пекарь Техред . И.Метелева Корректор С.Иекмар

Заказ 5392/47 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4