Стенд для испытания турбокомпрессоров Советский патент 1983 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытаниям машин, в частности турбокомпрессо ров наддува. Известен стенд для испытания турбокомпрессоров на горячем газе, содержаидий камеру сгорания, соединенну с колесом турбины и с компрессором. В период запуска и разгона ротора турбокомпрессора камера сгорания дополнительно соединена магистралью .с источником сжатого воздуха i. Недостаток этого стенда состоит в том, что вследствие различного про текания газодинамических процессов ,в газоотводном тракте камеры сгорани ив выхлопной системе поршневого дви гателя характер нагружения турбокомпрессора отличается от реального. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стенд .для испытания турбокомпрессоров, содержащий камеру сгорания, сое диненную входной и выходной магистралями соответственно с компрессором и турбиной испытываемого турбокомпрассора, систему подачи топлива в ка меру сгорания с линией подачи, снаб женной блоком регулирования расхода и давления топлива,- устройство для создания пульсаций газового потока, выполненное в виде вращающейся заслонки, и трубопровод для подачи сж воздуха, подсоединенный к вход ной магистрали С23- Однако на переходных режимах этот- стенд нарушает работу стлстема по замкнутому циклу {скачки давления вызывают помпаж}, вращающаяся заслонка плохо согласуется с работой камеры сгорания, кроме тог9,ограничены возможности регулирования параметров стенда. При ускоренных испытаниях турбокомпрессоров необходимо воссоздавать наиболее тяжелые режимы работы мёшины, например трактора, при кото рых износ деталей турбокомпрессора максимален. К таким режимам относится цикли. ческое повторение резкого перехода от холостого хода до максимальной н грузки (зaгJ Jгблeниe плуга, культива тора ) и обратно. Колебания нагрузки на известном стенде имитируют изменением подачи, топлива. При этом автоматически достигает ся регулирование количества поступа щего воздуха, однако добиться соответствия характера нагружения экспл . атационному не удается вследствие инертности роте аю1ф1х в замкнутом контуре процессов и трудности организации устойчивого горения в широком диапазоне нагрузок, особенно при малых расходах топлива и воздух Не обеспечиваются, в частности, достаточно быстрый разгон ротора,ре кое и глубокое падение температуры газов перед-колесом турбины неоВхо- димое для проверки конструкции, на теЬмоциклическую усталость ), .устойчивые параметры холостого хода Счастота вращения, температура и давление газа ). Это приводит к снижению достоверности результатов испытания вследствие несоответствия характера и интенсивности накапливаемых повреждений эксплуатационным и увеличению времени испытаний (снижению коэффициента ускорения ). Цель изобретения - приближение условий. испытаНИй к .натурным. Указанная цель достигается тем, что стенд для испытания турбокомпрес-; соров наддува поршневых двигателей, содержащий камеру сгорания,, соединенную входной и вьгходной 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 вращанздейся заслонки, и трубопровод для подачи сжатого воздуха, псйдсоединенный 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 - дополнительной .линией подачи с импульсным регулятором, соединеннь1м с вращаквдейся заслонкой. На.чертеже представлена схема предлагаемого стенда. Стенд содержит камеру 1 сгорания, соединенную входной и выходной магистралями 2 и 3соответственно 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 вращагадамся золотником и перепускной канавкой не показаны ) расхода подавления топлива, устройство 10 для создания пульсаций газового потока, выполненг ное в виде вращающейся засло.нки, 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 газоотврдящим клапаном 15 с приводом 16, соединенным с регулятором 13 и блоком 9 регулирования и состоящим из пневмоцилиндра 17 и пневморегулятора 18. Система 7 подачи топлива снабжена дополнительной линией 19 подачи с импульсным регулятором 20, соединенным вгшом 21 с вращающейся заслонкой 10 и приводом 22 с регулируемой частотой вращения. Между основной линией 8 подачи и дополнительной линией 19 установлен обратный клапан 23. Блок 9 регулирования, ре1 улятор 13 и пневморегулятор 18 соединены между собой валом 24, который через редуктор 25 присоединен к электродви гателю 26. Стенд работает следующим образом. При запуске в камеру 1 сгорания подают топливо по системе 7 подачи топлива и воздух из трубопровода 11. По мере повыц1ения частоты вращения ротора турбокомпрессора б сжатый воз дух- начинает подаваться компрессором турбокомпрессора ,6 по входной магист рали 2, при этом соответственно , уменьшают его подачу из трубопЕювода 11 и увеличивают подачу топлива по системе 7 подачи топлива до достижения режима устойчивого горения. Зате с помощью регулировок добиваются изменения параметров по циклическому законуj заданному программой испытаний.Золотники блока 9 регулировгшия подачи топлива, регулятора 13 подачи воды и пневморегулятора 18 вращаются с одинаковымпериодом, равным периоду цикла (для турбокомпрессора ТКРИН один оборот за 36 с J. Конструкция электродвигателя 26 предусмат ривает возможность изменения фазы. Можно изменять расход топлива системы 7 подачи топлива или линии 12 пода1чи воды. Блоком 9 регулирования циклически изменяется величина подачи топлива, что приводит к соответствующему изменению температуры и давления газов перед .турбиной 5, а такж:е частоты вращения ротора турбокомпрессора 6. Впрыск в выходную магистраль 3 воды через форсунку 14 производится во время снижения подачи тснтлива и способствует резкому охлаждению газа н i Достижению минимальной температур. Изменяя фазу и величину подачи воды, добиваются соответствия закона изменения темпе;ратуры заданному. Пневморегулятор 18 управляет пневмоцилиндром 17, которыйоткрывает и закрывает сечение газоотводящего клапана 15 Начало открытия клапана 15 примерно соответствует началу уменьшения пода чи топлива и способствует более резкому снижению частоты вращения ротора турбокомпрессора 6. На фазе холостого хода отвод части газа через газоотводяиий клапан 15 способствует поддержанию устойчивой работы камеры 1 сгорания (без этого невозможно добиться минимальной частоты вращения ротора турбокомпрессора 6, так как при соответствую1цих этому режиму малых расходах газа пламя в камере сго ранйя гаснет ), Закрытие газоотводящег6 кЛапана 15 производится после начала увеличения подачи топлива, чем обеспечивается быстрый разгон ротора турбокомпрессора 6, соответствующий эксплуатационному. . Параметры работы стенд: а оказывают взаимное влияние друг на друга, поэтому заданные программой испытаний характеристики циклд достигаются последовательным многократным регулированием фазы и величины подачи топлива, начала, окончания и.количества подачи воды, начала открытия и закры-. тия газоотводящего клапана 15. Система для создания высокочастотных колебаний давления газа, имитирующих выхлоп цилиндров дизеля, состоит из импульсног,о регулятора 20 Высокой частоты (24 Гц ) и вращакяцейся заслонки 10, приводамых во врадение электродвигателем 22 с регулируемой частотой. Импульсный регулятор 20 пропуска- . ет к камере 1 сгорания о.тдельные порции топлива под высоким давлением. , . Образуются импульсы давления тхзплнва, подаваемого в камеру сгорания (обрат:ный клапан 23 препятствует их сглаживанию J, и соответствейно высокочастотные колебания давления газа (накладываюс1иеся на основной низкочастотный цикл ) в выходной магистрали 3. :Устройство 10 для создания пульсаций газового потока вращается с той же частотой в противрфазе, что и импуль-. регулятор 20 (во время повышения давления сечение перекрывается, н наоборот )., чем достигается увеличение амплитуды колебаний давления газа. Регулировками частоты вращения привода 22, давления подвоУдимого топлийа к импульсному регуля- .тору 20 и его пропускного сечения / добиваются достаточно точной имитации высокочастотных колебаний. Затем при необходимости производят подре гулировку основнбго низкочастотного Цикла, после чего испытёшия продолжают в автоматическом режиме. Устойчивость параметров цикла обеспечивается с помощью систем оч11стки топлива , стабилизации давления топлива/ воды и сжатого воздуха {не показаны Л первоначальные регулировки и подрегулировки в процессе испытаний производят вручную методом последовательного приближения. Таким образом, применение предлагаемого стенда улучшает динамичес,кие зсарактеристики и устойчивость его работы, что позволяет достаточно точно и полно воспроизводить эксплуатационные режимы переменного вагружения и сократить время испытаний за счет приближения условий испытания к натурным.

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.