[發明專利]一種惰性氣體閉式循環徑流式葉輪機械性能試驗裝置

有效

• 申請號: 202011476458.6
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112610519B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 秦勇;王大磊;鄭振江;張希;馬同玲;王正
• 申請（專利權）人: 北京動力機械研究所
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00;F01D21/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發明公開了一種基于渦輪增壓器結構的惰性氣體閉式循環徑流式葉輪機械性能試驗裝置，包括：惰性氣體儲氣罐、穩壓箱、渦輪增壓器、試驗器、電機、冷卻器、加熱器、回熱器、節流閥、退喘閥、旁路閥、溫度及壓力探針、真空泵。以渦輪增壓器作為基本結構，將其原有的向心渦輪或離心壓氣機替換為試驗器，并以渦輪增壓器的離心壓氣機作為耗功裝置，或以渦輪增壓器的向心渦輪作為動力裝置。試驗器、加熱器、回熱器、冷卻器通過管路、閥門形成一個以惰性氣體為工質的閉式回路，通過協同控制多個試驗設備，實現惰性氣體的閉式循環利用。本發明具有結構設計巧妙合理、節約資源等顯著特征，易于大規模推廣和應用。

技術領域

本發明屬于發動機性能測試技術領域，涉及一種徑流式葉輪機械性能試驗裝置，特別是涉及一種基于渦輪增壓器結構的惰性氣體閉式循環徑流式葉輪機械性能試驗裝置。

背景技術

目前包括氦氣、氬氣、氙氣及其混合物質在內的多種惰性氣體作為空氣的替代工質，日益廣泛地應用于各種閉式和半閉式布雷頓循環系統。作為能量轉化系統的關鍵部件之一，惰性氣體葉輪機械通常在多種工況下工作，其氣動性能直接影響整個系統的效率。因此，獲得所有工況下葉輪機械的氣動特性數據對于系統的安全可靠運行是非常必要的。理論分析和數值模擬都有其自身的局限性，無法考慮實際運行環境下的所有影響因素，且現有的損失模型基于空氣工質建立，通過二者獲得的葉輪機械的氣動特性無法保證其準確性。因此，實驗研究對于獲得具有高精度和高可靠性的葉輪機械氣動特性數據是非常必要的。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是解決以惰性氣體為工質的徑流式葉輪機械性能試驗問題，其中離心壓氣機或向心渦輪試驗器的進口總壓和總溫為恒定值，增壓或減壓后的惰性氣體經過節流閥、換熱器、離心壓氣機或向心渦輪的調整后，再次滿足試驗器的進氣條件，實現惰性氣體的循環利用，避免造成價格昂貴的惰性氣體的浪費，降低性能試驗成本。

(二)技術方案

本發明采用的技術方案為：一種惰性氣體閉式循環徑流式葉輪機械性能試驗裝置，其包括惰性氣體儲氣罐、穩壓箱、離心壓氣機、退喘閥、節流閥1、旁路閥2、回熱器、加熱器、向心渦輪、節流閥2、節流閥3、旁路閥1、真空泵、電機；惰性氣體儲氣罐連接在穩壓箱和回熱器之間的連接管路上，為閉式循環回路提供氣體工質，穩壓箱一端連接離心壓氣機上游，離心壓氣機同軸連接電機，電機同軸連接向心渦輪，向心渦輪的上游連接加熱器，向心渦輪的下游連接節流閥2的一端，節流閥2另一端連接節流閥3的一端，節流閥3的另一端連接回熱器的熱端，退喘閥的另一端和節流閥1的另一端連接回熱器的冷端，旁路閥1的一端連接加熱器，旁路閥1的另一端和旁路閥2的另一端連接在節流閥2和節流閥3之間的連接管路上，回熱器的冷端連接加熱器，熱端連接穩壓箱的另一端；當進行離心壓氣機性能試驗時，離心壓氣機試驗器替換離心壓氣機，并和穩壓箱、真空泵、退喘閥、節流閥1、旁路閥1、回熱器、加熱器、向心渦輪依次連接組成閉式循環回路；當進行向心渦輪性能試驗時，向心渦輪試驗器替換向心渦輪，并和離心壓氣機、穩壓箱、真空泵、退喘閥、節流閥1、旁路閥2、回熱器、加熱器、節流閥2、節流閥3依次連接組成閉式循環回路，由惰性氣體儲氣罐為上述閉式循環回路提供氣體工質。

其中，所述惰性氣體儲氣罐的出氣口處設置有進氣壓力調節閥，用于調整通入閉式循環回路的氣體工質壓力；進氣壓力調節閥的后方管路上還設置有穩壓箱。

其中，所述離心壓氣機的上游和下游分別設置有溫度及壓力探針，分別測量離心壓氣機進口和出口的溫度及壓力。

其中，所述向心渦輪的上游和下游分別設置有溫度及壓力探針，分別測量向心渦輪進口和出口的溫度及壓力。

其中，所述電機設計為無聯軸器的組合轉子系統。

其中，當進行離心壓氣機性能試驗時，向心渦輪作為離心壓氣機試驗器的動力裝置，其流量和壓比覆蓋離心壓氣機試驗器的工作范圍。