CN114486271A - 一种两级相继增压***基础模块试验平台及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两级相继增压***基础模块试验平台及测试方法。包括高压级压气机、高压级变几何涡轮、低压级压气机、低压级变几何涡轮，高压级变几何涡轮与低压级变几何涡轮串联，低压级变几何涡轮与高压级变几何涡轮串联，低压级压气机与高压级压气机之间串联间冷器，高压级变几何涡轮进口与燃气发生***出口连接，高压级压气机出口连接有空气主支路、空气副支路，空气主支路接入燃气发生***的空气进口，空气副支路接入燃气发生***的燃气出口，高压级变几何涡轮燃气进口管道、高压级变几何涡轮燃气出口管道之间连接有燃气旁通支路，燃气旁通支路上布置有相继切换阀、流量计V4、燃气旁通阀。
Description
技术领域
本发明涉及涡轮增压器技术领域，特别是涉及一种两级相继增压***基础模块试验平台及测试方法。
背景技术
随着柴油机技术朝着高增压方向发展，柴油机***已出现了两级相继增压器***匹配技术研究，而两级相继增压***选用涡轮增压器、间冷器、切换阀门、空气旁通阀、燃气旁通阀等关键配套件，直接关系到柴油机两级相继增压***的性能和可靠性。将未经充分试验验证的增压器、阀门等部件，安装在柴油机两级相继增压***上，整个***性能和可靠性的得不到保证，增加了两级相继增压***试验风险和成本。因此，为解决两级相继增压***用增压器、阀门性能和靠性验证的问题，设计及一种两级相继增压***基础模块试验平台是一种行之有效的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种两级相继增压***基础模块试验平台及测试方法，为两级相继增压***选用增压器提供压比分配方案以及对增压器、相继阀等部件可靠性考核。
本发明的目的是这样实现的：
一种两级相继增压***基础模块试验平台，其特征在于：包括燃气发生***、高压级增压器、低压级增压器；
所述高压级增压器包括高压级压气机、高压级变几何涡轮，所述低压级增压器包括低压级压气机、低压级变几何涡轮，所述高压级变几何涡轮与低压级变几何涡轮串联，所述低压级变几何涡轮与高压级变几何涡轮串联，所述低压级压气机与高压级压气机之间串联所述间冷器，高压级变几何涡轮进口与燃气发生***出口连接，高压级压气机出口连接有空气主支路、空气副支路，其中，空气主支路接入燃气发生***的空气进口，空气副支路接入燃气发生***的燃气出口，低压级压气机空气进口管道上布置了压力P1和温度T1测点，低压级压气机与间冷器连接管道上布置了压力P2和温度T2测点，间冷器与高压级压气机连接管道上布置了压力P3和温度T3测点，高压级压气机出口管道上设有流量计V1、压力P4和温度T4测点，空气副支路上设有空气旁通阀和流量计V2，高压级变几何涡轮燃气进口管道上设有流量计V3、压力P5和温度T5测点，高压级变几何涡轮燃气出口管道设有压力P7和温度T7测点，低压级变几何涡轮燃气进口管道上设有压力P8和温度T8测点，低压级变几何涡轮燃气出口管道设有压力P9和温度T9测点；
高压级变几何涡轮燃气进口管道、高压级变几何涡轮燃气出口管道之间连接有燃气旁通支路，燃气旁通支路上布置有相继切换阀、流量计V4、燃气旁通阀以及燃气进气压力P6和温度T6测点。
优选地，还包括润滑油***，润滑油***为高压级增压器和低压级增压器提供润滑油，高压级增压器进口油管路上设有压力P12和温度T12测点，高压级增压器回油管路上设有温度T13测点；低压级增压器进口油管路上设有压力P10和温度T10测点，回油管路上设有温度T11测点；润滑油***的油压能够调节。
优选地，所述燃气发生***包括燃烧器、风源阀、放气阀、自循环阀，所述风源阀、燃烧器串联，燃烧器的出口为燃气发生***出口，燃气发生***出口连接高压级变几何涡轮燃气进口管道，所述放气阀通过管道连接高压级压气机出口管道，放气阀的进口为燃气发生***的空气进口，所述自循环阀连接于放气阀上游端、风源阀下游端之间。
优选地，低压级增压器上布置了转速N1和振动M1测点，高压增压器上布置了转速N2和振动M2测点。
优选地，燃烧器采用直筒燃烧室，直筒燃烧室中布有多组喷油嘴，能够实现柴油机***的不同工况的模拟。
优选地，所述低压级变几何涡轮与低压级压气机串联。
优选地，所述间冷器上的进水、出水的流量通过进水阀、回水阀调节。
优选地，还包括测量控制***，所述测量控制***与各设备连接，用于控制各设备，并进行参数测量。
一种两级相继增压***基础模块试验测试方法，
S1：试验测试开始前，开启润滑油***为高压级增压器和低压级增压器进行润滑油供应，滑油压力保持在2～3bar，时间保持10分钟，检查高压级增压器和低压级增压器是否有润滑油泄漏，试验模拟柴油机两级相继增压器***的增压器停转状态的滑油密封性能；
S2:打开间冷器上的进水阀、回水阀，保持间冷器一个的进水量，监控间冷器7空气出口温度；
S3：空气旁通阀、自循环阀、相继切换阀、燃气旁通阀处于关闭状态；开启风源阀引入压缩空气点燃燃烧器后，打开自循环阀，并关闭放风阀和风源阀，使平台进入自循试验状态；
S4：通过对燃烧器的喷油量、自循环阀开度调整，实现两级相继增压***等转速线小流量性能的测试；
S5：通过对燃烧器的喷油量、放气阀开度调整，实现两级相继增压***等转速大流量性能的测试；
S6：重复S5、S6步骤，实现两级相继增压***运行工况的测试；
S7：通过试验台控制***调整高压级变几何涡轮、低压级变几何涡轮通流截面，重复S4、S5、S6步骤，实现两级相继增压***基础模块压比分配性能测试；
S8：通过调整进入间冷器冷却水量，重复S4、S5、S6步骤，实现不同工况下间冷器冷却性能对两级相继增压***影响性能测试；
S9：通过调整空气旁通阀的不同开度，重复S4、S5、S6步骤，实现不同工况下空气旁通阀开度对两级增压器相继***影响性能测试；
S10：通过开启相继切换阀，调整燃气旁通阀的不同开度，重复S4、S5、S6步骤，实现不同工况下燃气旁通阀开度对两级增压器相继***影响性能测试；
S11：关闭相继切换阀和燃气旁通阀，重复S4、S5、S6步骤，通过燃气旁通支路上的流量计V4测量相继切换阀关闭时的泄漏量；
关闭燃气旁通阀，开、关相继切换阀，实现相继切换阀在高温、高压条件下可靠性试验。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
可以试验验证两级相继增压***与增压器匹配性能、滑油密封、间冷器性能、以及相继切换阀可靠性等，为柴油机两级相继增压***解决关键部件性能及可靠性问题，提升两级增压器***可靠性，降低两级增压器***试验风险和成本。
附图说明
图1为本发明的***示意图。
附图标记
附图中，1为放气阀，2为自循环阀，3为流量计V2，4为空气旁通阀，5为流量计V1，6为高压级增压器，6a为高压级压气机，6b为高压级变几何涡轮，7为间冷器，8为低压级增压器，8a为低压级压气机，8b为低压级变几何涡轮，9为润滑油***，10为燃气旁通阀，11为流量计V4，12为相继切换阀，13为流量计V3，14为燃烧器，15为小风源阀，16为燃气发生***，17为测量控制***。
具体实施方式
参见图1，一种两级相继增压***基础模块试验平台，具体包括燃气发生***16、润滑油***9、测量控制***17、高压级增压器6、低压级增压器8、间冷器7、相继切换阀12等。所述测量控制***17与各设备(包括能够控制的所有部件)连接，用于控制各设备，并在各测点进行参数测量。该平台可以模拟两级相继增压柴油机***与增压器匹配性能运行。
燃气发生***16由燃烧器14、小风源阀15、放气阀1、自循环阀2组成，可以模拟柴油机燃气发生***制造燃气，为两级相继增压***试验平台提供动力来源。燃烧器14采用直筒燃烧室，燃烧室中布有8+4组喷油嘴，可实现柴油机***的不同工况的模拟。小风源阀15连接风源***，可以模拟两级相继增压柴油机***提高不同工况燃气，驱动试验平台工作。
高压级增压器6与低压级增压器8串联连接，其中低压级压气机8a与高压级压气机6a之间串联间冷器7，间冷器上的水流量可以自动控制，可以实现高压级增压器压气机空气进口温度的可调。高压级压气机6a出口设有主、副两个空气支路，其中空气主支路接入燃气发生***空气进口，空气副支路接入燃气发生***燃气出口。空气主支路要经过自循环阀2接入燃气发生***。放气阀1直通大气，不连接小风源阀15。低压级压气机空气进口管道上布置了压力P1和温度T1测点，与间冷器7连接管道上布置了压力P2和温度T2测点，在间冷器与高压级压气机连接管道上布置了压力P3和温度T3测点，在高压级压气机出口管道上设有流量计V1、压力P4和温度T4测点，实现高压级压气机6a、低压级压气机6b以及***性能参数的测量。涡轮和压气机是串联，压气叶轮和涡轮在同一根轴上，涡轮驱动压气叶轮做功能进行压缩空气。
空气副支路上设有空气旁通阀4和流量计V2，可实现空气旁通阀开度性能对***影响的测量。
高压级变几何涡轮与低压级变几何涡轮通过管道串联连接，高压级变几何涡轮进口与燃气发生***出口连接；高压级变几何涡轮燃气进口管道上设有流量计V3、压力P5和温度T5测点，高压级变几何涡轮燃气出口管道设有压力P7和温度T7测点；低压级变几何涡轮燃气进口管道上设有压力P8和温度T8测点，低压级变几何涡轮燃气出口管道设有压力P9和温度T9测点；实现高压级变几何涡轮6b、低压级变几何涡轮8b以及***性能参数的测量。
高压级变几何涡轮6b、低压级变几何涡轮8b之间设有一个燃气旁通支路，燃气旁通支路上布置相继切换阀12、流量计V4、燃气旁通阀10以及燃气进气压力P6和温度T6测点，可实现相继切换阀12密封性能、燃气旁通阀10开度性能以及可靠性等试验验证。两级相继增压***基础模块试验平台上装有相继切换阀和泄漏流量测量装置，可以在高温、高压燃气条下件，对其进行性能和开关可靠性的考核试验。
间冷器7上的进、出水的流量可调，可试验测试间冷器7冷却性能对两级相继增压器***效率的影响。
高压级增压器涡轮6b和低压级增压器涡轮8b采用变几何涡轮设计，可以通过测试控制***17调节高压级增压器涡轮6b和低压级增压器涡轮8b通流面积，实现两级相继增压***基础模块平台不同规格涡轮切换，以达到模拟两级相继增压器***压比分配试验的目的。
润滑油***9为高压级增压器6和低压级增压器8提供压力滑油。高压级增压器6进口油管路上设有压力P12和温度T12测点，回油管路上设有温度T13测点；低压级增压器8进口油管路上设有压力P10和温度T10测点，回油管路上设有温度T11测点；用于对高压级增压器6和低压级增压器进、出口滑油参数测量。润滑油***9油压可调，可为两级相继***的增压器***的供油特性进行试验，指导两级相继增压***的滑油供油***设计。润滑***具备滑油压力可调以及应急滑油功能，可以模拟两级相继增压柴油机系对增压器供油工作条件，实现相继增压器***滑油密封试验。
低压级增压器8上布置了转速N1和振动M1测点，高压增压器6上布置了转速N2和振动M2测点，用于高压级增压器6和低压级增压器8安全运行参数的监控。
两级相继增压***基础模块试验测试方法：
S1：两级相继增压***基础模块试验开始前，开启润滑油***9为高压级增压器6和低压级增压器8进行润滑油供应，滑油压力保持在2～3bar，时间保持10分钟，检查高压级增压器6和低压级增压器8是否有润滑油泄漏，试验模拟柴油机两级相继增压器***的增压器停转状态的滑油密封性能。
S2:打开间冷器7上的进、回水阀，保持间冷器一定的进水量，监控间冷器7空气出口温度。
S3：空气旁通阀4、自循环阀2、相继切换阀12、燃气旁通阀10处于关闭状态；开启小风源阀15引入压缩空气点燃燃烧器14后，打开自循环阀2，并关闭放风阀1和小风源阀15，使两级相继增压***基础模块试验平台进入自循试验状态。
S4：通过对燃烧器14的喷油量、自循环阀2开度调整，实现两级相继增压***等转速线小流量性能的测试。
S5：通过对燃烧器14的喷油量、放气阀1开度调整，实现两级相继增压***等转速大流量性能的测试。
S6：重复S5、S6步骤，实现整个两级增压器相继***运行工况的测试。
S7：通过试验台控制***17，自动调整高压级变几何涡轮6b、低压级变几何涡轮8b通流截面，重复S4、S5、S6步骤，实现两级增压器相继***基础模块压比分配性能测试。
S8：通过调整进入间冷器7冷却水量，重复S4、S5、S6步骤，实现不同工况下间冷器7冷却性能对两级增压器相继***影响性能测试。
S9：通过调整空气旁通阀4的不同开度，重复S4、S5、S6步骤，实现不同工况下空气旁通阀4开度对两级增压器相继***影响性能测试。
S10：通过开启相继切换阀12，调整燃气旁通阀10的不同开度，重复S4、S5、S6步骤，实现不同工况下燃气旁通阀10开度对两级增压器相继***影响性能测试。
S11：关闭相继切换阀12和燃气旁通阀10，重复S4、S5、S6步骤，通过燃气旁通支路上的流量计测量V4测量相继切换阀12关闭时的泄漏量；关闭燃气旁通阀10，开、关相继切换阀12，实现相继切换阀12在高温、高压条件下可靠性试验。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种两级相继增压***基础模块试验平台，其特征在于：包括燃气发生***、高压级增压器、低压级增压器；
所述高压级增压器包括高压级压气机、高压级变几何涡轮，所述低压级增压器包括低压级压气机、低压级变几何涡轮，所述高压级变几何涡轮与低压级变几何涡轮串联，所述低压级变几何涡轮与高压级变几何涡轮串联，所述低压级压气机与高压级压气机之间串联所述间冷器，高压级变几何涡轮进口与燃气发生***出口连接，高压级压气机出口连接有空气主支路、空气副支路，其中，空气主支路接入燃气发生***的空气进口，空气副支路接入燃气发生***的燃气出口，低压级压气机空气进口管道上布置了压力P1和温度T1测点，低压级压气机与间冷器连接管道上布置了压力P2和温度T2测点，间冷器与高压级压气机连接管道上布置了压力P3和温度T3测点，高压级压气机出口管道上设有流量计V1、压力P4和温度T4测点，空气副支路上设有空气旁通阀和流量计V2，高压级变几何涡轮燃气进口管道上设有流量计V3、压力P5和温度T5测点，高压级变几何涡轮燃气出口管道设有压力P7和温度T7测点，低压级变几何涡轮燃气进口管道上设有压力P8和温度T8测点，低压级变几何涡轮燃气出口管道设有压力P9和温度T9测点；
高压级变几何涡轮燃气进口管道、高压级变几何涡轮燃气出口管道之间连接有燃气旁通支路，燃气旁通支路上布置有相继切换阀、流量计V4、燃气旁通阀以及燃气进气压力P6和温度T6测点。
2.根据权利要求1所述的一种两级相继增压***基础模块试验平台，其特征在于：还包括润滑油***，润滑油***为高压级增压器和低压级增压器提供润滑油，高压级增压器进口油管路上设有压力P12和温度T12测点，高压级增压器回油管路上设有温度T13测点；低压级增压器进口油管路上设有压力P10和温度T10测点，回油管路上设有温度T11测点；润滑油***的油压能够调节。
3.根据权利要求1所述的一种两级相继增压***基础模块试验平台，其特征在于：所述燃气发生***包括燃烧器、风源阀、放气阀、自循环阀，所述风源阀、燃烧器串联，燃烧器的出口为燃气发生***出口，燃气发生***出口连接高压级变几何涡轮燃气进口管道，所述放气阀通过管道连接高压级压气机出口管道，放气阀的进口为燃气发生***的空气进口，所述自循环阀连接于放气阀上游端、风源阀下游端之间。
4.根据权利要求1所述的一种两级相继增压***基础模块试验平台，其特征在于：低压级增压器上布置了转速N1和振动M1测点，高压增压器上布置了转速N2和振动M2测点。
5.根据权利要求1所述的一种两级相继增压***基础模块试验平台，其特征在于：燃烧器采用直筒燃烧室，直筒燃烧室中布有多组喷油嘴，能够实现柴油机***的不同工况的模拟。
6.根据权利要求1所述的一种两级相继增压***基础模块试验平台，其特征在于：所述低压级变几何涡轮与低压级压气机串联。
7.根据权利要求1所述的一种两级相继增压***基础模块试验平台，其特征在于：所述间冷器上的进水、出水的流量通过进水阀、回水阀调节。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种两级相继增压***基础模块试验平台，其特征在于：还包括测量控制***，所述测量控制***与各设备连接，用于控制各设备，并进行参数测量。
9.一种两级相继增压***基础模块试验测试方法，其特征在于：
S1：试验测试开始前，开启润滑油***为高压级增压器和低压级增压器进行润滑油供应，滑油压力保持在2～3bar，时间保持10分钟，检查高压级增压器和低压级增压器是否有润滑油泄漏，试验模拟柴油机两级相继增压器***的增压器停转状态的滑油密封性能；
S2:打开间冷器上的进水阀、回水阀，保持间冷器一个的进水量，监控间冷器7空气出口温度；
S3：空气旁通阀、自循环阀、相继切换阀、燃气旁通阀处于关闭状态；开启风源阀引入压缩空气点燃燃烧器后，打开自循环阀，并关闭放风阀和风源阀，使平台进入自循试验状态；
S4：通过对燃烧器的喷油量、自循环阀开度调整，实现两级相继增压***等转速线小流量性能的测试；
S5：通过对燃烧器的喷油量、放气阀开度调整，实现两级相继增压***等转速大流量性能的测试；
S6：重复S5、S6步骤，实现两级相继增压***运行工况的测试；
S7：通过试验台控制***调整高压级变几何涡轮、低压级变几何涡轮通流截面，重复S4、S5、S6步骤，实现两级相继增压***基础模块压比分配性能测试；
S8：通过调整进入间冷器冷却水量，重复S4、S5、S6步骤，实现不同工况下间冷器冷却性能对两级相继增压***影响性能测试；
S9：通过调整空气旁通阀的不同开度，重复S4、S5、S6步骤，实现不同工况下空气旁通阀开度对两级增压器相继***影响性能测试；
S10：通过开启相继切换阀，调整燃气旁通阀的不同开度，重复S4、S5、S6步骤，实现不同工况下燃气旁通阀开度对两级增压器相继***影响性能测试；
S11：关闭相继切换阀和燃气旁通阀，重复S4、S5、S6步骤，通过燃气旁通支路上的流量计V4测量相继切换阀关闭时的泄漏量；
关闭燃气旁通阀，开、关相继切换阀，实现相继切换阀在高温、高压条件下可靠性试验。
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- 2022-01-28 CN CN202210106730.4A patent/CN114486271B/zh active Active
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| 钱跃华: "双涡轮增压***匹配方法和优化控制的研究", 《中国博士学位论文全文数据库 (基础科学辑)》, pages 039 - 39 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114486271B (zh) | 2024-07-02 |
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