一种涡轮实验台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种涡轮实验台，包括涡轮测试装置和数据采集系统，所述涡轮测试装置从上至下依次设置有第一驱动机构、涡轮测试机构和第二驱动机构，所述涡轮测试机构通过涡轮安装轴分别与第一驱动机构和第二驱动机构连接。本实验台装配简单，可用于在不同流体介质中测量单涡轮、多级涡轮、对转涡轮性能、涡轮的随动性能及涡轮旋转对流场的影响。

Turbine experimental platform

The utility model discloses a turbine test rig, including a test device and a data acquisition system, the turbine test device from top to bottom is provided with a first driving mechanism, turbine test mechanism and second driving mechanism, the turbine test facility through the turbine installation shaft are respectively connected with the first driving mechanism and the drive mechanism is connected with the second. The test rig has simple assembly and can be used to measure the performance of single turbine, multistage turbine, contra rotating turbine, the turbine's follow up performance and the effect of turbine rotation on the flow field in different fluid medium.

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮实验台
本技术涉及涡轮测试
，具体涉及一种涡轮实验台。
技术介绍
目前，涡轮作为一种重要的流体动力学部件，可在空气流、水流、泥浆流等流体介质的能量驱动下发生旋转，进而将流体的能量转换为机械能。常见的涡轮有涡轮发动机、水轮机、风力发电机、涡轮钻具定转子等，在航空航天工程、水力电力工程、船舶汽车工业、石油钻采工业等领域具有广泛的应用。涡轮加工的精度、选用的材质等多种影响因素均会对涡轮的性能产生影响，但对涡轮性能起到决定性作用的影响因素是涡轮的几何形状，包括涡轮的径向尺寸、几何结构参数、叶片的型线、叶片的间隙尺寸等，因此，涡轮的设计是一件十分复杂的事情，往往需要进行反复的性能测试和参数调整才能获得一款性能优异的涡轮。近些年，随着计算机辅助设计技术(CAD)及计算机模拟仿真技术(CFD)的飞速发展，涡轮的设计能力有了飞速的提升，涡轮的设计技术已由圆弧线和双曲螺线组合、抛物线和圆弧线组合、圆弧线或抛物线单一组合造型等传统方法的基础上发展为四阶样条、三次多项式、五次多项式、Bezier曲线等新方法，这类方法设计的涡轮型线具有连续的三阶导数，满足了叶片进、出口角以及叶片流道连续收缩的要求，避免了无连续导数叶型曲线造成的流体速度和压力的突变，提升了涡轮的流体力学特性。尽管涡轮的设计能力大大提升，但也使得涡轮的几何形状也随之更为复杂，所需控制的参数也随之大大增加。因此，如何快速有效地对涡轮的性能进行测试与评定，验证计算机模拟仿真技术对涡轮性能的预测，进而对涡轮设计参数的做出进一步的调整和优化，并有效地减少涡轮设计研发成本和周期，开发一种便捷高效的涡轮性能测试验证试验台便具有重要的现实意义。目前，国内外拥有各种类型的涡轮试验台，覆盖范围较广，设计水轮机测试、航空发动机测试、汽车涡轮增压器测试等等，均具有较强的专业性和单一性，虽然可以获得详细的具有针对性的测试数据，但不具有互换性，不可对不同类型涡轮零部件的性能进行测试，且使用流体单一，仅可在单一的气体或液体介质条件下对涡轮进行测试。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本技术提供一种涡轮实验台，其可以实现单一涡轮实验台上，利用不同流体介质中对不同类型涡轮的性能进行测试，不仅可获得单或多级涡轮的扭矩、转速等常规性能，而且可以测量出涡轮旋转对其周围流体围压的影响，还可以对涡轮的随动性能进行测量，实现对涡轮部件可用性、设计模型合理性、仿真预测准确性的评测，为涡轮设计与优化提供依据。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种涡轮实验台，包括涡轮测试装置，所述涡轮测试装置包括从上至下依次设置的第一驱动机构、涡轮测试机构和第二驱动机构；所述涡轮测试机构包括流体进口、上套筒、涡轮套筒、下套筒和流体出口，所述流体进口、上套筒、涡轮套筒、下套筒和流体出口相互连接形成一流体通道，所述涡轮能够通过涡轮安装轴分别与第一驱动机构和第二驱动机构连接；所述涡轮实验台还包括用于采集涡轮工作状态数据的数据采集系统。进一步，所述涡轮安装轴包括上涡轮安装轴和下涡轮安装轴，所述涡轮的一端通过上涡轮安装轴与第一驱动机构连接，所述涡轮的另一端通过下涡轮安装轴与第二驱动机构连接。进一步，所述涡轮测试装置还设置有机架，所述机架上设置有第一横支撑板和第二横支撑板，所述第一横支撑板上设置有上端面座，所述第二横支撑板上设置有下端面座，所述上套筒与上端面座固定连接，所述下套筒与下端面座固定连接。进一步，所述上套筒内设置有整流板，以利于在涡轮测试时获得均匀稳定的内部流场。进一步，所述上端面座与下端面座上均设置有机床中心架，用于调整流体通道的轴向位置，保证涡轮安装轴与电机轴的轴向同心度，以便于涡轮测试装置的组装和调试，避免了轴向位置偏差导致测试数据不可靠的情况发生。进一步，所述流体进口处设置有进口压力传感器，所述流体出口处设置有出口压力传感器和控制阀，用于测量进口和出口的流体压力差值，进而可利用流体力学计算出涡轮旋转所消耗的流体能量，对涡轮的效率进行评价。进一步，所述涡轮处设置有环形排布压力传感器，所述环形排布压力传感器安装在与涡轮对应的涡轮套筒上，可用于测量涡轮旋转对周围流场的压力影响。进一步，所述第一驱动结构包括上部电机和第一联轴器，所述上部电机通过第一联轴器与上涡轮安装轴连接，所述上涡轮安装轴穿过上端面座并与其轴承连接；所述第一联轴器设置有上部转扭传感器，用于测试涡轮转动的扭矩和转速。进一步，所述第二驱动结构包括下部电机和第二联轴器，所述下部电机通过第二联轴器与下涡轮安装轴连接，所述下涡轮安装轴穿过下端面座并与其轴承连接；所述第二联轴器设置有下部转扭传感器，用于测试涡轮转动的扭矩和转速。进一步，所述上涡轮安装轴与上端面座连接处设置有密封盖，所述下涡轮安装轴与下端面座连接处设置有密封盖。进一步，上涡轮安装轴上设置有盘阀或喷嘴，可用于测试涡轮的随动性。进一步，所述流体进口与上套筒之间、所述上套筒与涡轮套筒之间、所述涡轮套筒与下套筒之间、以及所述下套筒与流体出口之间均设置有密封圈，用于保证流体通道与外界隔离，形成密闭空间。本技术的有益效果如下：1、本技术提供了一种涡轮实验台，设计简单，安装方便，测试方式灵活多样，可测试不同流场中单涡轮、多级涡轮、对转涡轮、涡轮随动性等性能，还可用于评价涡轮转动对周边流场的影响。该测试装置可实现数据动态采集和记录，便于后续对涡轮力学理论的分析及涡轮设计模型的优化，还可为计算机仿真模拟对涡轮性能的预测进行实验验证，进而对仿真模拟的参数及算法进行调整，缩短涡轮研发和设计的周期，降低成本。2、本技术的涡轮安装轴与涡轮键连接或过盈方式配合，在驱动机构的带动下，对涡轮性能进行测试，其操作方便，结构简单，通过涡轮安装轴实现对单涡轮、多级涡轮和对转涡轮的性能测试。3、本技术的上涡轮安装轴设置有盘阀或喷嘴，可以改变流体在涡轮上的流动状态，进而对涡轮的随动性能进行测试。附图说明图1为本技术实施例提供的涡轮实验台的结构示意图；图2为本技术实施例提供的涡轮实验台电控部分的结构示意图；图中：1—上部电机，2—第一联轴器，3—上部转扭传感器，4—密封盖，5—上端面座，6—上涡轮安装轴，7—上套筒，8—涡轮套筒，9—下套筒，10—下端面座，11—下部转扭传感器，12—下部电机，13—第四支架，14—第二联轴器，15—第三支架，16—机床中心架，17—流体出口，18—控制阀，19—出口压力传感器，20—环形排布压力传感器，21—涡轮，22—进口压力传感器，23—流体进口，24—整流板，25—机架，26—下涡轮安装轴，27—第一支架，28—第二支架。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。为了使本领域的人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合本技术的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。如图1和图2所示，一种涡轮实验台，包括涡轮测试装置、数据采集系统。所述数据采集系统用于采集涡轮测试装置的数据，所述涡轮测试装置从上至下依次设置有第一驱动机构、涡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮实验台，其特征在于，包括涡轮测试装置，所述涡轮测试装置包括从上至下依次设置的第一驱动机构、涡轮测试机构和第二驱动机构；所述涡轮测试机构包括流体进口、上套筒、涡轮套筒、下套筒和流体出口，所述流体进口、上套筒、涡轮套筒、下套筒和流体出口相互连接形成一流体通道，所述涡轮能够通过涡轮安装轴分别与第一驱动机构和第二驱动机构连接；所述涡轮实验台还包括用于采集涡轮工作状态数据的数据采集系统。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮实验台，其特征在于，包括涡轮测试装置，所述涡轮测试装置包括从上至下依次设置的第一驱动机构、涡轮测试机构和第二驱动机构；所述涡轮测试机构包括流体进口、上套筒、涡轮套筒、下套筒和流体出口，所述流体进口、上套筒、涡轮套筒、下套筒和流体出口相互连接形成一流体通道，所述涡轮能够通过涡轮安装轴分别与第一驱动机构和第二驱动机构连接；所述涡轮实验台还包括用于采集涡轮工作状态数据的数据采集系统。2.如权利要求1所述的一种涡轮实验台，其特征在于，所述涡轮安装轴包括上涡轮安装轴和下涡轮安装轴，所述涡轮的一端通过上涡轮安装轴与第一驱动机构连接，所述涡轮的另一端通过下涡轮安装轴与第二驱动机构连接。3.如权利要求1所述的一种涡轮实验台，其特征在于，所述涡轮测试装置还设置有机架，所述机架上设置有第一横支撑板和第二横支撑板，所述第一横支撑板上设置有上端面座，所述第二横支撑板上设置有下端面座，所述上套筒与上端面座固定连接，所述下套筒与下端面座固定连接。4.如权利要求3所述的一种涡轮实验台，其特征在于，所述上套筒内设置有整流板。5.如权利要求3所述的一种涡轮实验台，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛启龙，刘宝林，李立鑫，赵柳东，李昕愉，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：新型
国别省市：北京,11