RU189394U1 - Стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к стендам испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания. Стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания содержит корпус (1) и установленные на нем испытываемый турбокомпрессор (2), включающий связанные между собой компрессор (3) и турбину (4), и сообщенные с атмосферой патрубок (5) подвода воздуха к компрессору (3), и патрубок (6) отвода уходящих газов от турбины 4, а также обводной воздухоподающий патрубок (7), напорный патрубок (8) компрессора 3, систему нагружения компрессора (3) с управляемым регулируемым клапаном (9) с возможностью выполнения функции аварийного клапана и систему нагружения турбины (4) с управляемым регулируемым клапаном (10) с возможностью выполнения функции аварийного клапана. При этом ветвь обводного воздухоподающего патрубка (7) снабжена байпасным трубопроводом, который расположен на выходном тракте компрессора (3), сообщенным с ветвью обводного воздухоподающего патрубка (7) до и после установленного в ней управляемого регулируемого клапана (9), и снабженным дополнительным управляемым перепускным клапаном (11). Система «горячего» запуска турбины (4) испытываемого турбокомпрессора (2) включает размещенный перед входным патрубком (12) ресивер (13), камеру (14) сгорания для сжигания углеводородного топлива, снабженную основной топливной форсункой (15) и пусковой топливной форсункой (16). Для питания камеры 14 сгорания сжатым воздухом предусмотрен успокоитель-отделитель (17). Стенд содержит топливную систему, которая выполнена в виде контура принудительной циркуляции и включает емкость (18) подачи топлива, топливный насос (19), топливные фильтры (20) и (21), управляемый регулируемый перепускной клапан (22) и установленный с возможностью выполнения функции аварийного клапана (23) подачи сжатого воздуха, систему зажигания со свечой (24) зажигания, связанной высоковольтным кабелем с катушкой (25) зажигания. Между основной топливной форсункой (15) и топливным насосом (19) высокого давления с электронным регулятором для выравнивания давления топлива перед основной топливной форсункой (15) предусмотрен топливный аккумулятор (26). Топливная система выполнена как часть системы верхнего и нижнего топливных баков, расположенных за стендом с использованием напора от верхнего топливного бака от приводного электродвигателя (27) топливного насоса (19) высокого давления с электронным регулятором и использования электромагнитных клапанов (28) и (29). В топливной системе предусмотрена измерительно-управляющая система, которая содержит датчики (30) и (31) температуры, датчики (32) и (33) расхода топлива, электромагнитные клапаны (28), (29), (34). Емкость (18) подачи топлива в свою очередь имеет связь с дренажем топлива через электромагнитный клапан (34). Стенд также содержит масляную систему, которая подключена к подшипниковому узлу испытываемого турбокомпрессора (4) и выполнена в виде контура принудительной циркуляции, включающего в себя масляную емкость (35) с отдельно расположенным теплообменником (36), насос (37), масляные фильтры (38) и (39), оснащенные встроенным датчиком засоренности, и регулятор (40) расхода масла. Масляная система снабжена измерительно-управляющей системой, которая содержит датчики (41) и (42) температуры, датчик (43) расхода масла, вентили (44) и (45), электромагнитные клапаны (46) и (47). В масляной системе расположен заправочный бачок (48) с крышкой (49), подогреватель (50), встроенный в емкость масла. Для слива масла из масляной системы через вентиль (44) предусмотрена емкость (51) слива. Измерительно-управляющая система предлагаемого стенда содержит термоконстантный шкаф (52), который соединен измерительными трубопроводами через фильтры-отстойники (53) и (54), фильтры (55), (56), (57) и (58) тонкой очистки с местами (59), (60), (61), (62), (63), (64) и (65) отбора давления среды газо-воздушного тракта на входе и выходе компрессора (3) и турбины (4) испытываемого турбокомпрессора (2). Кроме того, измерительно-управляющая система включает в себя датчик вибрации испытываемого турбокомпрессора (2), датчики (66), (67), (68), (69) температуры, датчики (70) и (71) давления, датчик (72) расхода топлива, датчик (73) скорости вращения ротора, электромагнитный клапан (74) подачи давления сжатого воздуха через фильтр (75) тонкой очистки, а также терморегулятор (76) с реле (77) включения подогревателя (50) жидкости. Устройство управления стендом содержит пульт (78) управления с блоком (79) управления, блок (80) управления топливного насоса (19) высокого давления. Для обеспечения управления работой стенда имеется силовой модуль (81), который соединен с измерительно-управляющей системой, связанной через блок (78) управления стенда с персональным компьютером (82). Была решена задача по повышению точности измерений и безопасности работы автоматической системы стенда в ходе проведений испытаний. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к стендам испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания.

Известен подвижный стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий источник сжатого воздуха, камеру сгорания, нагнетательный и обводной трубопроводы с запорно-регулирующими органами и воздушный фильтр, связанный через источник сжатого воздуха и камеру сгорания с турбиной испытуемого турбокомпрессора, компрессор которого через нагнетательный и обводной трубопроводы с запорно-регулирующими органами и воздушный фильтр, связанный через источник сжатого воздуха и камеру сгорания с турбиной испытуемого турбокомрессора, компрессор которого через нагнетательный и обводной трубопроводы с запорно-регулирующими органами связан соответственно с атмосферой и входом камеры сгорания, маслоотделитель, включенный в связь с камерой сгорания источника сжатого воздуха, который выполнен в виде многоцилиндрового дизельного двигателя с топливной системой и с приводным агрегатом наддува, вход которого подключен к выходу воздушного фильтра, а выход - к выпускным коллекторам и входу маслоотделителя (см. а.с. SU №1534361 А1, МПК ⁵G01M 15/00, опубликовано 07.01.90).

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде первого технологического компрессора с регулируемым приводом, рекуперативные теплообменники, устройства измерения и управления, а также регулируемый нагреватель, два теплообменника-охладителя и регулируемый интерцептор, второй технологический компрессор с регулируемым приводом, две регулируемые задвижки, которые установлены на магистралях, соединяющих второй технологический компрессор с входом в турбину и входом в компрессор испытуемого турбокомпрессора, а также датчики давления, температуры и расхода воздуха, которые установлены на входах турбины и компрессора, датчики давления и температуры, которые установлены на выходах турбины и компрессора, датчики частоты вращения, установленные на первом, втором технологических компрессорах и испытуемом турбокомпрессоре (см. патент на полезную модель №151732 U1, МПК G01M 15/02(2006.01), опубликовано 10.04.2015).

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, два рекуперативных теплообменника, устройства измерения и управления, регулируемый нагреватель, теплообменник-охладитель и регулируемый интерцептор, выполненный в виде корпуса с центральным каналом для прохода газа и расположенными по образующей корпуса сквозными отверстиями, соединенными с атмосферой через управляемые клапаны, и в которые установлены втулки с отверстиями, причем втулки установлены с возможностью поворота вокруг оси и перемещения в осевом направлении, кроме того 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, а выходная магистраль сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника и технологического компрессора с выходом компрессора испытуемого турбокомпрессора, на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора установлен регулируемый интерцептор, а выход турбины испытуемого турбокомпрессора сообщен с соединительной магистралью с установленной в ней первой управляемой задвижкой посредством первого контура первого рекуперативного теплообменника и теплообменника-охладителя с входом регулируемого интерцептора, параллельно которым выполнена байпасная магистраль с установленной в ней второй управляемой задвижкой (см. патент на изобретение №2199727 С2, МПК G01M 15/00(2006.01), опубликовано 27.02.2003).

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, испытуемый турбокомпрессор, приводной центробежный нагнетатель с редуктором, систему смазки и охлаждения турбокомпрессора, входные магистрали для двигателя внутреннего сгорания и приводного центробежного нагнетателя, три расходомера, которые установлены на входных магистралях, камера сгорания, которая установлена на входе турбины испытуемого турбокомпрессора, регулируемый дроссель установлен на выходе из компрессора испытуемого турбокомпрессора, причем система смазки состоит из масляного насоса с электродвигателем, фильтра очистки масла, первой и второй подводящих и первой и второй отводящих магистралей турбокомпрессора и приводного центробежного нагнетателя, масляного бака с электрическими нагревателями, который соединен через масляный насос с электродвигателем с фильтром, который соединен с приводным центробежным нагнетателем через первую подводящую магистраль, вторая подводящая магистраль соединена с турбокомпрессором и фильтром, система охлаждения состоит из водяного бака, водяного насоса с электродвигателем, теплообменника-охладителя и подводящей и отводящей магистралей охлаждения турбокомпрессора, измерительная система, содержащая тринадцать датчиков давления воздуха, четыре датчика перепада давления, десять датчиков температуры воздуха и теплообменник-рекуператор с тепловыми трубами, который установлен перед кольцевым коллектором с щелевой завесой, которые установлены перед камерой сгорания, выходы всех датчиков соединены с входом автоматизированного рабочего места оператора, которое состоит из последовательно соединенных блоков ввода информации, обработки информации и принятия решения, выходы последнего соединены с цифровым табло и запоминающим устройством, выход которого соединен со входом базы данных, выход которой соединен со вторым входом блока обработки информации (см. патент на изобретение №2495394 С1, МПК G01M 15/00(2006.01), опубликовано 10.10.2013).

Известен стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус и установленные на нем, и сообщенные с атмосферой патрубки подвода воздуха к испытываемому ТКР и отвода уходящих газов, обводной U-образный воздухоподающий патрубок, сообщающий напорный патрубок компрессора с входным патрубком турбины испытуемого ТКР, систему «горячего» запуска турбины испытываемого ТКР, включающую камеру сгорания, систему «холодного» запуска турбины испытуемого ТКР, и включающую сторонний компрессор, подключенный выходным напорным патрубком к обводному воздухоподающему патрубку перед входным патрубком турбины ТКР, топливную систему, выполненную в виде контура принудительной циркуляции, включающего топливный бак, насос, топливный фильтр и систему зажигания со свечой зажигания, регулятор расхода топлива, масляную систему, выполненную в виде контура принудительной циркуляции, включающего масляную емкость с теплообменником, насос, датчик давления масла, масляный фильтр, и снабженную, регулятором расхода масла и подключенную к подшипниковому узлу ТКР, средства для контроля параметров испытываемого ТКР, включающие датчик скорости вращения ротора ТКР, выполненный совмещенным с датчиком вибрации ТКР, датчики температуры и давления среды, датчики давления и расхода топлива и масла, устройство управления стендом, связанное с выходами средств для контроля параметров, при этом сторонний компрессор выполнен в виде компрессорной станции, и ее выходной напорный патрубок снабжен виброкомпенсатором и двумя управляемыми перепускными клапанами с регулируемыми поворотными заслонками, кроме того камера сгорания дополнительно снабжена индикатором и детектором пламени, а между ней и входным патрубком турбины установлен ресивер, стенд дополнительно оборудован автономным технологическим компрессором, имеется система подачи охлаждающей жидкости в полости охлаждения среднего корпуса ТКР, выполненную в виде контура принудительной циркуляции охлаждающей жидкости, включающего емкость с охлаждающей жидкостью, радиатор, байпасный трубопровод контура циркуляции с перепускным клапаном (см. патент на полезную модель №138586 U1, МПК F01D 15/00 (2006.01), опубликовано 20.03.2014).

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий средства для горячих испытаний и контроля параметров турбокомпрессоров, патрубки, установленные на его корпусе для подвода к испытываемому турбокомпрессору воздуха и отвода уходящих газов, съемный обводной U-образный канал, соединяющий выходной патрубок компрессора с входным патрубком турбины турбокомпрессора, и камеру сгорания для сжигания углеводородного топлива, систему запуска турбокомпрессора, выполненную с возможностью раскрутки турбины воздушным потоком от стороннего компрессора, средства для контроля параметров турбокомпрессора, включающие датчик скорости вращения ротора, датчики температуры, давления и расхода топлива и масла, теплообменник-рекуператор с двумя входами на съемном обводном U-образном канале, программный блок, связанный с блоком управления (см. патент на полезную модель №168392 U1, МПК G01M 15/09 (2006.01), опубликовано 01.02.2017).

Прототипом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус и установленные на нем и сообщенные с атмосферой патрубки подвода воздуха к испытываемому турбокомпрессору и отвода уходящих газов, обводной U-образный воздухоподающий патрубок, сообщающий напорный патрубок компрессора с входным патрубком турбины турбокомпрессора, систему "горячего" запуска турбины, включающую камеру сгорания для сжигания топлива, содержащую индикатор и детектор пламени, и размещенную в ветви обводного патрубка перед входным патрубком турбины и снабженную топливной форсункой, систему "холодного" запуска турбины, выполненную с возможностью ее раскрутки своим воздушным потоком и включающую сторонний компрессор, который выполнен в виде компрессорной станции, выходной напорный патрубок снабжен виброкомпенсатором и управляемым перепускным клапаном с регулируемой поворотной заслонкой, установленным с возможностью выполнения функции аварийного клапана, причем между камерой сгорания и входным патрубком турбины дополнительно установлен ресивер; систему подачи охлаждающей жидкости, топливную систему, выполненную в виде контура принудительной циркуляции, включающего топливный бак, насос, топливные фильтры и систему зажигания со свечой зажигания, и снабженную регулятором расхода топлива, масляную систему, выполненную в виде контура принудительной циркуляции, включающего масляную емкость с теплообменником, насос, масляный фильтр, снабженную регулятором расхода масла и подключенную к подшипниковому узлу турбокомпрессора, средства для контроля параметров, включающие датчик скорости вращения ротора, датчик вибрации, датчики температуры и давления среды, датчики расхода топлива и масла, датчик давления масла, устройство управления стендом, содержащее пульт управления с блоком управления, панель управления, органы управления, размещенные на панели управления, и элемент преобразования сигналов, кроме того ветвь, содержащая камеру сгорания, дополнительно снабжена байпасным трубопроводом с перепускным клапаном с регулируемой поворотной заслонкой, причем привод регулируемых поворотных заслонок управляемых перепускных клапанов сообщен с технологическим компрессором и снабжен позиционерами, установленными с возможностью электрического регулирования положения каждой из заслонок и с возможностью осуществления перевода каждого клапана в закрытое или открытое положение, устройство управления стендом дополнительно содержит автономный технологический компрессор, шкаф управления, подключенный к пульту управления посредством внутренней шины "Х2Х", а элемент преобразования сигналов средств для контроля параметров выполнен в виде контроллера, введенного в состав блока управления, причем шкаф управления подключен входом своей системы ввода к выходам средств контроля параметров и к выходам приводов, а органы управления, размещены на панели управления (см. патент на полезную модель №138285 U1, МПК G01M 15/02(2006.01), опубликовано 10.03.2014).

Известные решения в большинстве случаев не позволяют обеспечить точность измерений и безопасность работы системы в ходе проведений испытаний, кроме того, является низкая достоверность результатов испытаний турбокомпрессоров и турбин.

Задачей, на которую направлено данное техническое решение, является обеспечение надежности работы стенда в ходе проведений испытаний.

Поставленная задача достигается тем, что стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус и установленные на нем и сообщенные с атмосферой патрубки подвода воздуха к испытываемому турбокомпрессору и отвода уходящих газов, обводной воздухоподающий патрубок, напорный патрубок компрессора с входным патрубком турбины испытываемого турбокомпрессора, систему нагружения компрессора с управляемым регулируемым клапаном с возможностью выполнения функции аварийного клапана, ветвь, снабженную байпасным трубопроводом, расположенным на выходном тракте компрессора, сообщенным с ветвью обводного патрубка до и после установленного в ней управляемого регулируемого клапана, и снабженным управляемым перепускным клапаном, систему «горячего» запуска турбины испытываемого турбокомпрессора, включающую, размещенные перед входным патрубком турбины испытываемого турбокомпрессора ресивер, камеру сгорания для сжигания углеводородного топлива с топливной форсункой, топливную систему, выполненную в виде контура принудительной циркуляции, включающую емкость подачи топлива, топливный насос, топливные фильтры, управляемый регулируемый перепускной клапан и клапан подачи сжатого воздуха с возможностью выполнения функции аварийного клапана, систему зажигания со свечой зажигания, масляную систему, выполненную в виде контура принудительной циркуляции, включающего масляную емкость с теплообменником, насос, по меньшей мере, один масляный фильтр, снабженную по меньшей мере одним регулятором расхода масла и подключенную к подшипниковому узлу испытываемого турбокомпрессора, измерительно-управляющую систему, содержащую датчики скорости, датчики температуры, датчики давления, датчик вибрации, датчик расхода топлива, устройство управления стендом, содержащее пульт управления испытываемого турбокомпрессора с блоком управления, имеющим программное обеспечение, панель управления, блок управления топливного насоса высокого давления, масляная система стенда дополнительно содержит масляные фильтры со встроенными датчиками засоренности, вентили, электромагнитные клапаны, заправочный бачок с датчиком расхода масла и с крышкой, оснащенной встроенным сапуном для удаления, попавшего в систему газа из турбокомпрессора, подогреватель, встроенный в емкость масла, измерительно-управляющая система дополнительно оснащена термоконстантным шкафом, соединенным измерительными трубопроводами через фильтры отстойники и фильтры тонкой очистки с точками отбора давления, терморегулятором с реле включения подогревателя, при этом камера сгорания системы «горячего» запуска турбины снабжена основной и пусковой топливными форсунками и успокоителем-отделителем, кроме того дополнительно содержит топливный аккумулятор для выравнивания давления подаваемого топлива, установленный между основной топливной форсункой и топливным насосом, при этом камера сгорания имеет связь с дренажем топлива через электромагнитный клапан, теплообменник расположен отдельно от масляной емкости в масляной системе, а для обеспечения управления работой стендом предусмотрен силовой модуль, соединенный с измерительно-управляющей системой, связанной через блок управления с персональным компьютером.

Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что масляная система стенда дополнительно содержит масляные фильтры со встроенными датчиками засоренности, вентили, электромагнитные клапаны, заправочный бачок с датчиком расхода масла и с крышкой, оснащенной встроенным сапуном для удаления, попавшего в систему газа из турбокомпрессора, подогреватель, встроенный в емкость масла, измерительно-управляющая система дополнительно оснащена термоконстантным шкафом, соединенным измерительными трубопроводами через фильтры отстойники и фильтры тонкой очистки с точками отбора давления, терморегулятором с реле включения подогревателя, при этом камера сгорания системы «горячего» запуска турбины снабжена основной и пусковой топливными форсунками и успокоителем-отделителем, кроме того дополнительно содержит топливный аккумулятор для выравнивания давления подаваемого топлива, установленный между основной топливной форсункой и топливным насосом, при этом камера сгорания имеет связь с дренажем топлива через электромагнитный клапан, теплообменник расположен отдельно от масляной емкости в масляной системе, а для обеспечения управления работой стендом предусмотрен силовой модуль, соединенный с измерительно-управляющей системой, связанной через блок управления с персональным компьютером, позволяет повысить точность измерений и безопасность работы автоматической системы стенда в ходе проведений испытаний.

Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности полезной модели «новизна».

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема предлагаемого стенда для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания:

Предлагаемый стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания содержит корпус 1 и установленные на нем испытываемый турбокомпрессор 2, включающий связанные между собой компрессор 3 и турбину 4, и сообщенные с атмосферой патрубок 5 подвода воздуха к компрессору 3 испытываемого турбокомпрессора 2 и патрубок 6 отвода уходящих газов от турбины 4, а также обводной воздухоподающий патрубок 7, напорный патрубок 8 компрессора 3, связанный с трубопроводом отвода воздуха в атмосферу, систему нагружения компрессора 3 с управляемым регулируемым клапаном 9 с возможностью выполнения функции аварийного клапана и систему нагружения турбины 4 с управляемым регулируемым клапаном 10 с возможностью выполнения функции аварийного клапана. При этом ветвь обводного воздухоподающего патрубка 7 снабжена байпасным трубопроводом, который расположен на выходном тракте компрессора 3, сообщенным с ветвью обводного воздухоподающего патрубка 7 до и после установленного в ней управляемого регулируемого клапана 9, и снабженным дополнительным управляемым перепускным клапаном 11.

Система «горячего» запуска турбины 4 испытываемого турбокомпрессора 2 включает, размещенный перед входным патрубком 12 турбины 4 испытываемого турбокомпрессора 2 ресивер 13, камеру 14 сгорания для сжигания углеводородного топлива, снабженную основной топливной форсункой 15 и пусковой топливной форсункой 16, которые позволяют поддерживать стабильный процесс сгорания в камере и без отключения отделять влагу из сжатого воздуха. Входной патрубок 12 связывает турбину 4 испытываемого турбокомпрессора 2 с ресивером 13. Для питания камеры 14 сгорания сжатым воздухом предусмотрен успокоитель-отделитель 17, который предназначен для снижения пульсации давления и отделения от воды сжатого воздуха, что способствует надежной и безопасной работе камеры 14 сгорания в части стабильности процесса сгорания в ней углеводородного топлива. Подача топлива в пусковую топливную форсунку 16 осуществляется через емкость 18 подачи топлива только при условии наличия достаточного давления сжатого воздуха, что определяет безопасный запуск камеры 14 сгорания, что повышает пожаробезопасность конструкции стенда.

Стенд содержит топливную систему, которая выполнена в виде контура принудительной циркуляции и включает емкость 18 подачи топлива, топливный насос 19, топливные фильтры 20 и 21, управляемый регулируемый перепускной клапан 22 и установленный с возможностью выполнения функции аварийного клапана 23 подачи сжатого воздуха, систему зажигания со свечой 24 зажигания, связанной высоковольтным кабелем с катушкой 25 зажигания. Между основной топливной форсункой 15 и топливным насосом 19 высокого давления с электронным регулятором для выравнивания давления топлива перед основной топливной форсункой 15 предусмотрен топливный аккумулятор 26, который также способствует надежной работе камеры 14 сгорания. Топливная система выполнена как часть системы верхнего и нижнего топливных баков, расположенных за стендом (не показано) с использованием напора от верхнего топливного бака от приводного электродвигателя 27 топливного насоса 19 высокого давления с электронным регулятором и использования электромагнитных клапанов 28 и 29. В топливной системе предусмотрена измерительно-управляющая система, которая содержит средства для контроля испытываемого турбокомпрессора 2, датчики 30 и 31 температуры, датчики 32 и 33 расхода топлива, электромагнитные клапаны 28, 29 и 34. Емкость 18 подачи топлива в свою очередь имеет связь с дренажем топлива через электромагнитный клапан 34.

Стенд также содержит масляную систему, которая подключена к подшипниковому узлу испытываемого турбокомпрессора 4, и выполнена в виде контура принудительной циркуляции, включающего в себя масляную емкость 35 с отдельно расположенным теплообменником 36, насос 37, масляные фильтры 38 и 39, оснащенные встроенным датчиком засоренности и регулятор 40 расхода масла. Масляная система снабжена измерительно-управляющей системой, которая содержит датчики 41 и 42 температуры, датчик 43 расхода масла, вентили 44 и 45, электромагнитные клапаны 46 и 47. В масляной системе расположен заправочный бачок 48 с крышкой 49, оснащенной встроенным сапуном для удаления, попавшего в систему газа из испытуемого турбокомпрессора 2, а также подогреватель 50, встроенный в емкость масла. Для слива масла из масляной системы через вентиль 44 предусмотрена емкость 51 слива. Масляные фильтры 38 и 39 со встроенным датчиком засоренности позволяют своевременно отслеживать состояние смазывающего масла, тем самым снижая риск масляного «голодания» в подшипниковом узле испытываемого турбокомпрессора 2 и исключают влияние стенда на объект испытаний. При возникновении аварийных ситуаций автоматической системой управления стенда, предусмотрено воздействие на управляемый регулируемый клапан 9, управляемый регулируемый клапан 10, управляемый перепускной клапан 11, разгружающих испытываемый турбокомпрессор 2. Таким образом, повышается безопасность конструкции стенда в целом, а в частности повышается пожаробезопасность стенда и снижение негативного влияния стенда на объект испытаний.

Измерительно-управляющая система предлагаемого стенда дополнительно содержит термоконстантный шкаф 52, который соединен измерительными трубопроводами через фильтры-отстойники 53 и 54, фильтры 55, 56, 57 и 58 тонкой очистки с местами 59, 60, 61, 62, 63, 64 и 65 отбора давления среды газо-воздушного тракта на входе и выходе компрессора 3 и турбины 4 испытываемого турбокомпрессора 2. Кроме того, измерительно-управляющая система включает в себя датчик вибрации (не показан) испытываемого турбокомпрессора 2, датчики 66, 67, 68, 69 температуры, датчики 70 и 71 давления, датчик 72 расхода топлива, датчик 73 скорости вращения ротора испытываемого турбокомпрессора 2, электромагнитный клапан 74 подачи давления сжатого воздуха через фильтр 75 тонкой очистки в емкость 18 подготовки пусковой подачи топлива, а также терморегулятор 76 с реле 77 включения подогревателя 50 жидкости.

Устройство управления стендом содержит пульт 78 управления с блоком 79 управления, имеющим программное обеспечение с панелью управления, блок 80 управления топливного насоса 19 высокого давления. Для обеспечения управления работой стенда имеется силовой модуль 81, соединенный с измерительно-управляющей системой, связанной через блок 78 управления стенда с персональным компьютером 82.

Стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания работает следующим образом.

При испытаниях используется, связанный с блоком 79 управления стенда персональный компьютер 82, посредством которого имеется возможность управления и визуализации процессов и измерений с их последующей записью в память персонального компьютера 82.

После установки на стенд испытываемого турбокомпрессора 2 и соединения соответствующих его частей со стендом открывается электромагнитный клапан 46, который закрывается при останове испытаний и препятствует истеканию масла из системы смазки при демонтаже испытываемого турбокомпрессора 2. Перед запуском камеры 14 сгорания подготавливается масло в емкости 35 залитое через отверстие крышки 49 в заправочный бачок 48. Происходит контроль уровня масла в системе датчиком 43 расхода масла, при закрытом вентиле 44 и открытом вентиле 45, и прокачивается насосом 37 масляная система, при этом регулируется пусковое давление масла регулятором 40 расхода масла перед подшипниковым узлом испытываемого турбокомпрессора 2. При необходимости, излишнее масло сливается в заранее подготовленную емкость 51 из масляной системы при открытом вентиле 44 и закрытом вентиле 45. Осуществляется подогрев масла при включении подогревателя 50 через терморегулятор 76, одновременно осуществляется циркуляция масла при включении насосом 37. При необходимости при открытии электромагнитного клапана 47 с подачей хладагента (например, технической воды) включается теплообменник 39. В термоконстантном шкафу 52 создаются необходимые температурные условия для корректной работы, расположенных непосредственно внутри него, датчиков давления.

Затем открываются электромагнитные клапаны 28, 29, 34 подается топливо в емкость 18 подготовки пусковой подачи, при наполнении емкости 18 электромагнитные клапаны 28, 34 закрываются. Подается напряжение через катушку 25 зажигания на свечу зажигания 24, которая накаляется. Открывается аварийный клапан 23 подачи сжатого воздуха и электромагнитный клапан 74, приоткрывается управляемый регулируемый перепускной клапан 22. Сжатый воздух подается через успокоитель-отделитель 17 в камеру сгорания 14 и в емкость 18. Топливо под действием давления сжатого воздуха, проходящего через фильтр 75 тонкой очистки из емкости 18 по трубопроводу через топливную пусковую форсунку 16, подается на свечу зажигания 24. Топливо воспламеняется и проводится запуск камеры 14 сгорания. Осуществленный запуск камеры 14 сгорания сопровождается повышением сигнала с датчика 67 температуры. Через пульт 78 управления или блок управления 79 включается электродвигатель 27 привода топливного насоса 19 высокого давления. По сигналу датчика 67 температуры количество подаваемого топлива определяется в блоке управления 80. Через топливный аккумулятор 26 и топливную основную форсунку 15 проводится управляемая подача топлива в камеру 14 сгорания. Топливо воспламеняется, клапан 74 закрывается и подача топлива через топливную пусковую форсунку 16 прекращается. Образующийся в процессе сжигания топлива в камере 14 сгорания горячий газ, направляется через ресивер 13 во входной патрубок турбины 4.

Проводятся газодинамические испытания турбокомпрессора 2, задаются различные условия управляемыми регулируемыми клапанами 9 и 10, управляемым регулируемым перепускным клапаном 22. При испытаниях фильтры-отстойники 53, 54 и фильтры 55, 56, 57, 58 тонкой очистки снижают влияние частиц конденсируемой влаги из воздуха и частиц сажи при сгорании топлива на измерения давлений, определяются необходимые температуры, давление, расходы газо-воздушной среды, вибрация корпуса и частота вращения ротора турбокомпрессора. Расход масла через подшипниковый узел при длительных испытаниях оценивается по датчику 43 уровня. Масляные фильтры 38 и 39 в ходе испытаний обеспечивают качество очистки масла, установленный в них датчик засоренности позволяет своевременно определить состояние масляных фильтров для исключения влияния состояния масла на результаты испытаний.

При возникновении аварийных условий стенд останавливают, при этом срабатывает управляемый перепускной клапан 11 и снимается нагрузка с компрессора 3. Одновременно срабатывает управляемый регулируемый перепускной клапан 22 и прекращается подача сжатого воздуха в камеру 14 сгорания. Открывается управляемый регулируемый клапан 10 и снимается нагрузка с турбины 4 испытываемого турбокомпрессора 2.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить точность измерений, а так же в совокупности признаков позволяет обеспечить безопасность работы автоматической системы стенда в ходе проведений испытаний за счет безопасного запуска камеры сгорания, связанного с исключением пусковой подачи топлива без необходимого для его сгорания воздуха, и возможностью отделять влагу из сжатого воздуха, поддерживая стабильный процесс сгорания в камере сгорания.

Заявляемая полезная модель соответствует требованию промышленной применимости, его реализация возможна на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.

Claims (1)

1. Стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус и установленные на нем и сообщенные с атмосферой патрубки подвода воздуха к испытываемому турбокомпрессору и отвода уходящих газов, обводной воздухоподающий патрубок, напорный патрубок компрессора с входным патрубком турбины испытываемого турбокомпрессора, систему нагружения компрессора с управляемым регулируемым клапаном с возможностью выполнения функции аварийного клапана, ветвь, снабженную байпасным трубопроводом, расположенным на выходном тракте компрессора, сообщенным с ветвью обводного патрубка до и после установленного в ней управляемого регулируемого клапана и снабженным управляемым перепускным клапаном, систему «горячего» запуска турбины испытываемого турбокомпрессора, включающую размещенные перед входным патрубком турбины испытываемого турбокомпрессора ресивер, камеру сгорания для сжигания углеводородного топлива с топливной форсункой, топливную систему, выполненную в виде контура принудительной циркуляции, включающую емкость подачи топлива, топливный насос, топливные фильтры, управляемый регулируемый перепускной клапан и клапан подачи сжатого воздуха с возможностью выполнения функции аварийного клапана, систему зажигания со свечой зажигания, масляную систему, выполненную в виде контура принудительной циркуляции, включающего масляную емкость с теплообменником, насос, по меньшей мере один масляный фильтр, снабженную по меньшей мере одним регулятором расхода масла и подключенную к подшипниковому узлу испытываемого турбокомпрессора, измерительно-управляющую систему, содержащую датчики скорости, датчики температуры, датчики давления, датчик вибрации, датчик расхода топлива, устройство управления стендом, содержащее пульт управления испытываемого турбокомпрессора с блоком управления, имеющим программное обеспечение, панель управления, блок управления топливного насоса высокого давления, отличающийся тем, что масляная система стенда дополнительно содержит масляные фильтры со встроенными датчиками засоренности, вентили, электромагнитные клапаны, заправочный бачок с датчиком расхода масла и с крышкой, оснащенной встроенным сапуном для удаления, попавшего в систему газа из турбокомпрессора, подогреватель, встроенный в емкость масла, измерительно-управляющая система дополнительно оснащена термоконстантным шкафом, соединенным измерительными трубопроводами через фильтры отстойники и фильтры тонкой очистки с точками отбора давления, терморегулятором с реле включения подогревателя, при этом камера сгорания системы «горячего» запуска турбины снабжена основной и пусковой топливными форсунками и успокоителем-отделителем, кроме того, дополнительно содержит топливный аккумулятор для выравнивания давления подаваемого топлива, установленный между основной топливной форсункой и топливным насосом, при этом камера сгорания имеет связь с дренажем топлива через электромагнитный клапан, теплообменник расположен отдельно от масляной емкости в масляной системе, а для обеспечения управления работой стендом предусмотрен силовой модуль, соединенный с измерительно-управляющей системой, связанной через блок управления с персональным компьютером.

Images