一种闭式循环离心压气机特性试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种闭式循环离心压气机特性试验装置，包括：惰性混合气体储气罐、进气压力调节器、稳压箱、流量计、进排气温度和压力探针、压气机试验器、高温排气阀、节流阀、减压阀、冷却水及进排水装置、换热器、气体成分分析仪和真空泵依次连接组成闭式循环回路，以惰性混合气体作为工质；而低压空气气源、流量调节阀、流量微调阀、加热器和向心涡轮连接组成开式循环回路，以空气作为工质。本发明专利技术具有结构设计简单合理、节约资源等显著特征，易于大规模推广和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种闭式循环离心压气机特性试验装置
本专利技术属于压气机
，涉及一种以惰性混合气体为工质的闭式循环离心压气机特性试验装置。
技术介绍
目前，包括氦气、超临界CO2等工质在内的许多气体已经作为空气或燃气的替代工质用于闭式和半闭式布雷顿循环。相似理论表明，对于理想气体，叶轮机的气动特性是折合速度参数、折合流量参数、雷诺数和绝热指数的无量纲函数。显然，当叶轮机使用替代工质时，工质的绝热指数随之改变，传统的叶轮机模化准则将不再适用，那么无法通过空气工质叶轮机特性的试验数据模化得到替代工质压气机特性。为获得以惰性气体作为闭式循环工质的离心压气机气动特性，必须对其展开性能试验研究。因此，建立一种用于闭式循环离心压气机特性测量的试验装置，显得尤为重要。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是：提供一种闭式循环离心压气机特性试验装置，解决以惰性混合气体为工质的离心压气机性能试验问题，其中压气机试验器的进口总压、总温为恒定值，增压后的惰性混合气体经过减压阀和换热器的调整，再次满足压气机试验器的进气条件，从而在管路内形成闭式循环回路，避免造成价格昂贵的惰性混合气体的浪费，降低性能试验成本。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种闭式循环离心压气机特性试验装置，其包括：与压气机试验器连接形成的闭式循环回路，以及连接压气机试验器的开式循环回路；其中，所述闭式循环回路包括惰性混合气体储气罐、稳压箱、流量计、减压阀、换热器、气体成分分析仪；惰性混合气体储气罐，其提供惰性混合气体工质，惰性混合气体工质依次通过稳压箱、流量计后通入压气机试验器进气口；所述压气机试验器排气口排出试验后气体，试验后气体依次通过减压阀、换热器、气体成分分析仪后通入所述稳压箱；所述开式循环回路包括空气气源、流量调节阀、流量微调阀、加热器和向心涡轮，空气气源经流量调节阀调节流量后，一部分通过加热器加热后通入向心涡轮，另一部分通过流量微调阀调节后，推动向心涡轮做功，带动与其同轴的压气机试验器工作，实现闭式循环回路运行。其中，所述惰性混合气体储气罐的出口与稳压箱之间还设置有进气压力调节器，调整进入稳压箱的惰性混合气体。其中，所述流量计和压气机试验器进气口之间设置有进气温度和压力探针，用于探测进入压气机试验器的惰性混合气体温度和压力。其中，所述压气机试验器与减压阀之间的连接管路上设置有排气温度和压力探针。其中，所述排气温度和压力探针与减压阀之间的连接管路上设置有高温排气阀。其中，所述高温排气阀与减压阀之间的连接管路上设置有节流阀。其中，所述气体成分分析仪和稳压箱之间设置有真空泵，用于压气机试验器性能试验前期准备阶段，将闭式循环回路中的空气完全排出；气体成分分析仪采集惰性混合气体并对其开展色谱分析。其中，所述换热器上设置有冷却水进排系统。(三)有益效果上述技术方案所提供的闭式循环离心压气机特性试验装置，具有以下优点：1、针对惰性混合气体价格昂贵、部件性能试验成本难以承受等问题，通过节流阀、减压阀、换热器和向心涡轮等设备建立闭式循环回路，实现惰性混合气体的循环利用，具有节约能源、降低性能试验成本等显著优点，易于大规模推广与利用。2、采用向心涡轮作为压气机试验器的动力装置，无需购置专门的动力设备，且简单易行，不仅降低了试验装置的成本，还降低了整个试验系统的调节控制难度。3、通过调节流量调节阀和流量微调阀的开度可控制向心涡轮转速，使开式循环回路进入转速闭环控制状态，实现压气机试验器物理转速与向心涡轮进口流量的闭环控制，降低了试验装置控制系统的复杂程度。4、当压气机试验器在不同折合转速之间转换时，保证压气机试验器的进口总温、总压不变，仅通过高温排气阀与惰性混合气体储气罐阀门的开关来增加或减小闭式循环回路中惰性混合气体的物理流量，就能够实现压气机试验器折合流量和折合转速的匹配变化，满足离心压气机性能试验的变工况需求，大幅降低了离心压气机部件性能试验的调节控制难度。附图说明图1是闭式循环离心压气机特性试验装置的原理示意图。图2是离心压气机性能试验调节示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。参照图1所示，本实施例闭式循环离心压气机特性试验装置包括：与压气机试验器连接形成的闭式循环回路，以及连接压气机试验器的开式循环回路；其中，所述闭式循环回路包括惰性混合气体储气罐、稳压箱、流量计、减压阀、换热器、气体成分分析仪；惰性混合气体储气罐，其提供惰性混合气体工质，惰性混合气体工质依次通过稳压箱、流量计后通入压气机试验器进气口；所述压气机试验器排气口排出试验后气体，试验后气体依次通过减压阀、换热器、气体成分分析仪后通入所述稳压箱；所述开式循环回路包括空气气源、流量调节阀、流量微调阀、加热器和向心涡轮，空气气源经流量调节阀调节流量后，一部分通过加热器加热后通入向心涡轮，另一部分通过流量微调阀调节后，推动向心涡轮做功，带动与其同轴的压气机试验器工作，实现闭式循环回路运行。开式循环回路中，低压气源所供空气推动向心涡轮做功，带动与其同轴的离心压气机试验器工作，并进一步实现闭式循环回路的运行。加热器对低压气源所供空气进行加热，避免膨胀后的气流在向心涡轮出口结冰。流量微调阀用于精确调节该回路的空气流量，使开式循环回路进入转速闭环控制状态，实现压气机试验器物理转速与向心涡轮进口流量的闭环控制。向心涡轮采用脂润滑轴承，避免开式循环回路中的空气通过轴承向闭式循环回路泄漏，破坏该回路中惰性混合气体的浓度与成分。闭式循环回路中，稳压箱用于削弱管路中的气流压力脉动，起到稳定压力的作用，保证压气机试验器进口气流流场的稳定性和均匀性。惰性混合气体储气罐的出口与稳压箱之间还设置有进气压力调节器，调整进入稳压箱的惰性混合气体。流量计用于计量通入压气机试验器的惰性混合气体流量。流量计和压气机试验器进气口之间设置有进气温度和压力探针，用于探测进入压气机试验器的惰性混合气体温度和压力。压气机试验器与减压阀之间的连接管路上依次设置有排气温度和压力探针、高温排气阀和节流阀。排气温度和压力探针用于探测压气机试验器排出的惰性混合气体温度和压力。高温排气阀用于调整管路中惰性混合气体的物理流量，当需要减小回路中惰性混合气体的物理流量时，可直接通过高温排气阀将其排入大气环境。从节约能源的角度来讲，以上操作虽然浪费了惰性混合气体，但大幅简化了试验装置的复杂程度，也降低了试验装置的建造成本，易于大规模推广与应用。节流阀用于调节压气机试验器的出口总压，实现对压气机试验器进出口压比的控制，满足试验性能的需求。本实施例中，在惰性混合气体的物理流量保持不变的条件下，闭式循环回路中的减压阀用于实现较大范围的压力调节，保证压气机试验器在同一折合转速下工作时，仅通过调节压气机试验器出口总压就能够实现折合流量的变化。此外，当压气机试验器发生喘振时，应立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闭式循环离心压气机特性试验装置，其特征在于，包括：与压气机试验器连接形成的闭式循环回路，以及连接压气机试验器的开式循环回路；其中，所述闭式循环回路包括惰性混合气体储气罐、稳压箱、流量计、减压阀、换热器、气体成分分析仪；惰性混合气体储气罐，其提供惰性混合气体工质，惰性混合气体工质依次通过稳压箱、流量计后通入压气机试验器进气口；所述压气机试验器排气口排出试验后气体，试验后气体依次通过减压阀、换热器、气体成分分析仪后通入所述稳压箱；所述开式循环回路包括空气气源、流量调节阀、流量微调阀、加热器和向心涡轮，空气气源经流量调节阀调节流量后，一部分通过加热器加热后通入向心涡轮，另一部分通过流量微调阀调节后，推动向心涡轮做功，带动与其同轴的压气机试验器工作，实现闭式循环回路运行。/n

【技术特征摘要】
1.一种闭式循环离心压气机特性试验装置，其特征在于，包括：与压气机试验器连接形成的闭式循环回路，以及连接压气机试验器的开式循环回路；其中，所述闭式循环回路包括惰性混合气体储气罐、稳压箱、流量计、减压阀、换热器、气体成分分析仪；惰性混合气体储气罐，其提供惰性混合气体工质，惰性混合气体工质依次通过稳压箱、流量计后通入压气机试验器进气口；所述压气机试验器排气口排出试验后气体，试验后气体依次通过减压阀、换热器、气体成分分析仪后通入所述稳压箱；所述开式循环回路包括空气气源、流量调节阀、流量微调阀、加热器和向心涡轮，空气气源经流量调节阀调节流量后，一部分通过加热器加热后通入向心涡轮，另一部分通过流量微调阀调节后，推动向心涡轮做功，带动与其同轴的压气机试验器工作，实现闭式循环回路运行。


2.如权利要求1所述的闭式循环离心压气机特性试验装置，其特征在于，所述惰性混合气体储气罐的出口与稳压箱之间还设置有进气压力调节器，调整进入稳压箱的惰性混合气体。


3.如权利要求2所述的闭式循环离心压气机特性试验装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：马同玲，秦勇，王大磊，张希，李淑芳，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11