Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания
Владельцы патента RU 2495394:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС") (RU)
Изобретение может быть использовано при испытаниях турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Стенд содержит входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока с регулируемым приводом, выполненный в виде технологического компрессора, испытуемый турбокомпрессор с системой смазки и охлаждения, устройство для создания пульсаций газового потока и регулируемый дроссель. В качестве регулируемого привода используется ДВС со струйным смесителем, установленным между регулируемым дросселем и отводным патрубком. Стенд снабжен модулем аналогового ввода, коммутатором, блоком обработки информации, преобразователем интерфейса, устройством вывода информации, запоминающим устройством, датчиками частоты вращения ротора турбокомпрессора и технологического компрессора, датчиками давления и температуры газового потока. Датчики давления и температуры установлены на входе и выходе в компрессор испытуемого турбокомпрессора, на входе и выходе технологического компрессора, на входе и выходе турбины испытуемого турбокомпрессора, на выходе из ДВС. Датчики расхода воздуха установлены на выходе из компрессора и на выходе из ДВС, причем все датчики давления, температуры, расхода воздуха и частоты вращения соединены через модуль аналогового ввода и коммутатор с блоком обработки информации, который соединен с запоминающим устройством и через преобразователь интерфейса и с устройством вывода информации. Технический результат заключается в повышении достоверности испытания турбокомпрессора путем измерения, регистрации и обработки больших массивов данных множества контролируемых параметров. 1 ил.
Изобретение относится к измерительной технике, а конкретнее к испытаниям лопаточных машин, в частности турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания, и может найти широкое применение при испытании турбин и компрессоров в общем и энергетическом машиностроении.
Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока и устройство для создания пульсаций газового потока, входная и выходная магистрали соединены соответственно с компрессором и турбиной испытуемого турбокомпрессора, а регулируемый источник газового потока соединен с входной и выходной магистралями, а также стенд 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 турбиной испытуемого турбокомпрессора (А.С. СССР №1239545, МКИ G01M 15/00, опубл. 23.06.1986, авторы Д.Я. Носырев, Г.П. Денисов «Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания»).
Недостатком данного стенда является низкая достоверность испытания турбокомпрессора из-за невозможности обеспечения реальных условий.
Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока и устройство для создания пульсаций газового потока, 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 турбиной испытуемого турбокомпрессора, а также в качестве регулируемого привода используется двигатель внутреннего сгорания, он снабжен струйным смесителем, установленным между регулируемым дросселем и отводным патрубком, причем активный канал смесителя соединен с выходом технологического компрессора, а пассивный канал с выпускным коллектором двигателя внутреннего сгорания (А.С. СССР №1511620 МКИ: G01M 15/00, опубл. 30.09.89, автор Д.Я. Носырев «Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания»).
Недостатком данного стенда является низкая достоверность испытания турбокомпрессора из-за отсутствия оперативного измерения, регистрации и обработки больших массивов данных множества контролируемых параметров.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом предлагаемого стенда является повышение достоверности испытания турбокомпрессора путем измерения, регистрации и обработки больших массивов данных множества контролируемых параметров.
Технический результат достигается тем, что в стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока с регулируемым приводом, выполненный в виде технологического компрессора, испытуемый турбокомпрессор, устройство для создания пульсаций газового потока и регулируемый дроссель, в качестве регулируемого привода используется двигатель внутреннего сгорания со струйным смесителем, установленным между регулируемым дросселем и отводным патрубком, систему смазки и охлаждения турбокомпрессора, дополнительно установлены модуль аналогового ввода, коммутатор, блок обработки информации, преобразователь интерфейса, устройство вывода информации, запоминающее устройство, датчики частоты вращения ротора турбокомпрессора и технологического компрессора и установлены датчики давления воздуха на входе и выходе в компрессор испытуемого турбокомпрессора, на входе и выходе технологического компрессора, на входе и выходе турбины испытуемого турбокомпрессора, на выходе из дизеля, датчики температуры установлены на входе и выходе в компрессор испытуемого турбокомпрессора, на входе и выходе технологического компрессора, на входе и выходе турбины испытуемого турбокомпрессора, на выходе из дизеля, датчики расхода воздуха установлены на выходе из компрессора и на выходе из дизеля, причем все датчики давления, температуры, расхода воздуха и частоты вращения соединенных через модуль аналогового ввода и коммутатор с блоком обработки информации, который соединен с запоминающим устройством и через преобразователь интерфейса и с устройством вывода информации.
Наличие данных элементов обеспечивает оперативное измерение, регистрацию больших массивов данных множества и обработку контролируемых параметров работы турбокомпрессора и технологического компрессора, с визуализацией промежуточных и результирующих данных, с возможностью вывода результатов обработки на любое устройство вывода (печатающее устройство, дисплей, запоминающее устройство и т.д.). Она позволяет путем создания баз данных и баз знаний неограниченного объема использовать накопленный интеллектуальный потенциал разработчиков, исследователей, диагностов, эксплуатационников для проведения объективной экспертизы технического состояния турбокомпрессора.
На чертеже изображена принципиальная схема предложенного стенда.
Стенд содержит технологический компрессор 1 с регулируемым приводом, выполненный в виде двигателя внутреннего сгорания 2, входную магистраль 3, компрессор 4 испытуемого турбокомпрессора, выходную магистраль 5, турбину 6 испытуемого турбокомпрессора, отводной патрубок 7 выходной магистрали, вращающую заслонку 8 с приводом 9, регулируемый дроссель 10 с механизмом управления 11, струйный смеситель 12, пассивный канал смесителя 13, трубопровод 14, выпускной коллектор 15 двигателя внутреннего сгорания, активный канал смесителя 16. На стенде установлены датчики давления воздуха на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора 17, на выходе из компрессора испытуемого турбокомпрессора 18, на входе в технологический компрессор 19, на выходе из дизеля 20, на выходе из технологического компрессора 21, на входе в турбину испытуемого турбокомпрессора 22, на выходе из турбины испытуемого турбокомпрессора 23; датчики температуры на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора 24, на выходе из компрессора испытуемого турбокомпрессора 25, на входе в технологический компрессор 26, на выходе из дизеля 27, на выходе из технологического компрессора 28, на входе в турбину испытуемого турбокомпрессора 29, на выходе из турбины испытуемого турбокомпрессора 30; датчики расхода воздуха на выходе из дизеля 31, на выходе из компрессора испытуемого турбокомпрессора 32; датчики частоты вращения турбокомпрессора 33, технологического компрессора 34, модуль аналогового ввода 35, коммутатор 36, блок обработки информации 37, запоминающее устройство 38, преобразователь интерфейса 39 и устройство вывода информации 40.
Стенд работает следующим образом.
При запуске полностью открывают регулируемый дроссель 10, с помощью привода 9 устанавливают заслонку 8 в закрытое положение, и отводной патрубок 7 разобщают с выходной магистралью 5. Запускают двигатель 2 внутреннего сгорания и прогревают его на малых оборотах.
После прогрева двигателя 2 увеличивают его обороты, а следовательно, ее и обороты технологического компрессора 1. При этом воздух по входной магистрали 3 через компрессор 4 поступает на вход технологического компрессора 1. В технологическом компрессоре 1 воздух сжимается, в результате чего давление и температура воздуха на выходе из компрессора увеличивается. Воздух с повышенным давлением и температурой после выхода из технологического компрессора 1 поступает через регулируемый дроссель 10 в активный канал 16 струйного смесителя 12. Одновременно с этим отработавшие газы из выпускного коллектора 15 двигателя 2 внутреннего сгорания по магистрали 14 поступает в пассивный канал 13 смесителя 12. В струйном смесителе 12 воздух и отработавшие газы перемешиваются и по выходной магистрали 5 поступают на вход в турбину 6 турбокомпрессора, где расширяются и совершают работу. Ротор турбокомпрессора приходит во вращение. По мере повышения частоты вращения ротора турбокомпрессора устанавливают обороты двигателя 2 внутреннего сгорания таким, чтобы температура газа на выходе из смесителя 12 (на входе в турбину 6) соответствовала заданной по условиям испытания. При этом с помощью механизма 11 управления регулируемый дроссель 10 прикрывают до получения заданных по условиям испытаний оборотов ротора турбокомпрессора. Затем с помощью системы управления двигателем 2 внутреннего сгорания служащего для привода технологического компрессора 1, механизм 11 управления регулируемого дросселя 10 и приводом 9 вращающейся заслонки 8 устанавливают заданную программой испытания цикличность изменения параметров на входе в турбину 6.
Параметры работы испытуемого турбокомпрессора замеряются с помощью датчиков давления 17, 18, 22, 23, датчиков температуры 24, 25, 29, 30 и датчика 33 частоты вращения ротора турбокомпрессора. Параметры работы технологического компрессора замеряются датчиками давления 19, 21, датчиками температуры 26, 28, частоты вращения 34 и расхода воздуха 32. На дизеле установлены датчики давления 20 температуры 27 и расхода воздуха 31. Сигналы с датчиков поступают на модуль аналогового ввода 35, где преобразовывается в цифровой код. После чего информация поступает через коммутатор 36 на блок 37 обработки информации, где с помощью специальных прикладных программ информация обрабатывается. С блока 37 обработки информации она может поступать на запоминающее устройство 38 для сохранения данных о проведенных испытаниях или на преобразователь интерфейса 39. После чего на устройстве вывода 40 информация подается в любом удобном для пользователя виде.
Предлагаемая полезная модель стенда для испытания турбокомпрессоров с экспертной системой обеспечивает оперативное измерение, регистрацию большого массива данных и обработку множества контролируемых параметров с визуализацией промежуточных и результирующих данных и с возможностью вывода результатов обработки на любое устройство вывода, что позволяет определить запас устойчивости по помпажу, вследствие чего снизить число неплановых ремонтов на 12-25% и повысить эффективность работы турбокомпрессора на 10-15%.
Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока с регулируемым приводом, выполненный в виде технологического компрессора, испытуемый турбокомпрессор и устройство для создания пульсаций газового потока и регулируемый дроссель, в качестве регулируемого привода используется двигатель внутреннего сгорания со струйным смесителем, установленным между регулируемым дросселем и отводным патрубком, систему смазки и охлаждения турбокомпрессора, отличающийся тем, что на стенд дополнительно установлены модуль аналогового ввода, коммутатор, блок обработки информации, преобразователь интерфейса, устройство вывода информации, запоминающее устройство, датчики частоты вращения ротора турбокомпрессора и технологического компрессора, семь датчиков давления воздуха, которые установлены на входе и выходе испытуемого компрессора турбокомпрессора, на входе и выходе технологического компрессора, на входе и выходе турбины испытуемого турбокомпрессора, на выходе из дизеля, датчики температуры, которые, в свою очередь, установлены на входе и выходе из компрессора испытуемого турбокомпрессора, на входе и выходе технологического компрессора, на входе и выходе турбины испытуемого турбокомпрессора, на выходе из дизеля и датчики расхода воздуха, которые установлены на выходе из компрессора и на выходе из дизеля, причем все датчики давления, температуры, расхода воздуха и частоты вращения соединены с блоком обработки информации через модуль аналогового ввода и коммутатор, а блок обработки информации соединен с запоминающим устройством и через преобразователь интерфейса с устройством вывода информации.