СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится 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, выполняемый в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, устройства измерения и управления, рекуперативный теплообменник, причем входная и выходная магистрали стенда соединены соответственно с компрессором и турбиной испытуемого турбокомпрессора, технологический компрессор соединен с входной и выходной магистралями, а рекуперативный теплообменник соединен первым контуром с выходом из турбины испытуемого турбокомпрессора, а вторым контуром с выходом технологического компрессора и входом в турбину, (патент РФ №2145705 по кл. G01M 15/00 «Стенд для испытания турбокомпрессора дизеля внутреннего сгорания» авторов Носырева Д.Я. и др., опуб. 20.02.2000)
Недостатком этого стенда является низкая достоверность испытания турбокомпрессора, а также непроизводительно затрачиваемая энергия и отсутствие имитации и воссоздания условий по структуре потока на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора.
Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, соединенные с испытуемым компрессором, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с
регулируемым приводом, рекуперативный теплообменник, устройства измерения и управления, стенд оборудован регулируемым нагревателем, вторым рекуперативным теплообменником, теплообменником-охладителем и регулируемым интерцептором, причем входная магистраль стенда сообщена своим входом с атмосферой и соединена посредством вторых контуров второго и первого рекуперативных теплообменников и регулируемого нагревателя с входом турбины испытуемого турбокомпрессора, выходная магистраль сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника и технологического компрессора с выходом компрессора испытуемого турбокомпрессора, стенд содержит байпасную магистраль с установленной в ней второй управляемой задвижкой, (патент РФ №2199727 по кл. G01M 15/00 «Стенд для испытания турбокомпрессора дизеля внутреннего сгорания» авторов Носырева Д.Я. и др. опуб. 27.02.2003).
Недостатком данного изобретения является низкая достоверность испытания турбокомпрессора.
Данное техническое решение выбрано автором в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение достоверности диагностики состояния турбокомпрессоров.
Технический результат достигается тем, что стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, соединенные с испытуемым турбокомпрессором, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, рекуперативные теплообменники, устройства измерения и управления, а также регулируемый нагреватель, теплообменник-охладитель и регулируемый интерцептор, дополнительно оборудован вторым
технологическим компрессором с регулируемым приводом, двумя регулируемыми задвижками, которые установлены на магистралях, соединяющих второй технологический компрессор с входом в турбину и входом в компрессор испытуемого турбокомпрессора, а также датчиками давления, температуры и расхода воздуха, которые установлены на входах турбины и компрессора испытуемого турбокомпрессора и датчиками давления и температуры, которые установлены на выходах турбины и компрессора испытуемого турбокомпрессора.
На фиг.1 изображена схема предложенного стенда.
Стенд содержит технологический компрессор 1 с регулируемым приводом 2, второй технологический компрессор 3 с регулируемым приводом 4, испытуемый турбокомпрессор с компрессором 5 и турбиной 6, первый рекуперативный теплообменник 7, второй рекуперативный теплообменник 8, регулируемый нагреватель 9, теплообменник-охладитель 10, регулируемый интерцептор 11, входные 12, 13 и выходную 14 магистрали стенда. Входная магистраль 12 стенда сообщена своим входом с атмосферой и соединена посредством вторых контуров второго 8 и первого 7 рекуперативных теплообменников и регулируемого нагревателя 9 с входом турбины 6 испытуемого турбокомпрессора. Входная магистраль 13 стенда сообщена своим входом с атмосферой и посредством технологического компрессора и дополнительной магистрали 15 с входом в турбину, а с помощью магистрали 16 с входом в компрессор. Выходная магистраль 14 стенда сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника 8 и технологического компрессора 1 с выходом компрессора 5 испытуемого турбокомпрессора. На входе в компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора установлен регулируемый интерцептор 11, а выход турбины 6 испытуемого турбокомпрессора сообщен соединительной магистралью 17 с установленной в ней первой
управляемой задвижкой 18 посредством первого контура первого рекуперативного теплообменника 7 и теплообменника-охладителя 10 с входом регулируемого интерцептора 11. Параллельно первому контуру первого рекуперационного теплообменника 7 и теплообменнику-охладителю 10 выполнена байпасная магистраль 19 с установленной в ней второй управляемой задвижкой 20. На магистралях 15 и 16 установлены регулируемые задвижки 21 и 22 соответственно, обеспечивающие циклическую подачу сжатого воздуха на вход в турбину, либо на вход в компрессор. Регулируемый нагреватель 9 выполнен в виде электрического калорифера со схемой управления.
Стенд работает следующим образом. При запуске стенда включают регулируемый привод 2 на малую частоту вращения и приводят во вращение технологический компрессор 1. При этом воздух из атмосферы по входной магистрали 10, вторые контуры второго 8 и первого 7 рекуперативных теплообменников, регулируемый нагреватель 9, турбину 6 испытуемого турбокомпрессора, соединительную магистраль 17, открытую первую управляемую задвижку 18 (управляемые задвижки 14, 21, 22 при этом закрыты), первый контур первого рекуперативного теплообменника 7, теплообменник-охладитель 10, регулируемый интерцептор 11 и компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора поступает на вход технологического компрессора 1, и далее в атмосферу через первый контур второго рекуперативного теплообменника 8 и выпускную магистраль 14.
При дальнейшей работе стенда открывают управляемую задвижку 21, установленную на добавочной магистрали 15, включают регулируемый привод 4 и приводят во вращение второй технологический компрессор 3. При этом воздух из атмосферы по входной магистрали 13 поступает в технологический компрессор 3, далее подаются на турбину 6 испытуемого турбокомпрессора. После турбины 6 воздух проходит через
соединительную магистраль 17, компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора, первый технологический компрессор 1 и через выходную магистраль 14 отводиться в атмосферу. Управляя работой второго технологического компрессора 3 и регулируемой задвижкой 21 обеспечивают следующие условия: расход сжатого воздуха на входе в турбину 6 испытуемого турбокомпрессора изменяют по циклическому закону, с помощью датчиков давления, температуры и расхода воздуха, установленными на входах и выходах турбины и компрессора, измеряют расходы воздуха на входе в турбину, на входе в компрессор, давления на входе и выходе турбины и на входе и выходе компрессора, а также частоту вращения ротора турбокомпрессора, затем определяют время запаздывания максимального давления компрессора и частоты вращения турбокомпрессора относительно максимального давления на входе в турбину, и по времени запаздывания судят о состоянии турбокомпрессора.
При подачи сжатого воздуха на компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора стенд работает в следующей последовательности: воздух из атмосферы через входную магистраль 13, второй технологический компрессор 3, дополнительную магистраль 16 с открытой заслонкой 22 (регулируемые задвижки 20, 21, закрыты) поступает на вход в компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора, далее в первый технологический компрессор 1 и через выходную магистраль 14 отводиться в атмосферу.
При работе стенда без подогрева воздуха в регулируемом нагревателе 9, закрывают первую управляемую задвижку 18 в соединительной магистрали 17 и открывают вторую управляемую задвижку 20 в байпасной магистрали 19. Включают регулируемый привод 2, технологического компрессора 1. При этом воздух из атмосферы через входную магистраль 12 поступает во второй контур второго рекуперативного теплообменника 8, где подогревается, проходит через
второй контур первого рекуперативного теплообменника 7, регулируемый нагреватель 9 без дополнительного нагрева и поступает на вход в турбину 6 испытуемого турбокомпрессора. В турбине 6 воздух расширяется, совершает работу и приводит во вращение ротор турбокомпрессора. После выхода из турбины 6 воздух по байпасной магистрали 15 с открытой второй управляемой задвижкой 20 через регулируемый интерцептор 9 поступает на вход компрессора 5 испытуемого турбокомпрессора, где сжимается и поступает в технологический компрессор 1. После сжатия в технологическом компрессоре 1 отработавший воздух во втором рекуперативном теплообменнике 8 отдает тепло воздуху, поступающему на вход турбины 6, и отводится через выходную магистраль 14 в атмосферу.
Применение данного стенда для испытания турбокомпрессоров позволяет повысить достоверность диагностики их технического состояния, и снизить число неплановых ремонтов на 20-30%, а также повысить эффективность работы турбокомпрессора на 5-10%, расширить запас устойчивости работы по помпажу.