一种带动力回收涡轮的压气机试验台制造技术

本发明专利技术涉及压气机技术领域，具体涉及一种带动力回收涡轮的压气机试验台，包括全尺寸的试验压气机，试验压气机的进口设置有进气室，进气室连接进气系统；试验压气机的转子前端连接动力系统，由冷端输入动力；试验压气机的出口设置有扩压段，扩压段连接空气涡轮，用以回收动力；空气涡轮的转子前端与试验压气机的转子后端同轴连接；空气涡轮的出口连接试验台排气道；扩压段的外缸上设置有调节部件。本发明专利技术能够降低压气机试验台的能源消耗，压气机试验的动力源仅需提供实际功率需求的30％左右即可支撑压气机性能试验的开展；降低整机试验的加工成本和周期；本发明专利技术的辅助系统可适当改造后承担后续的整机试验任务，提高试验台的利用率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种带动力回收涡轮的压气机试验台


[0001]本专利技术涉及压气机
，具体涉及一种带动力回收涡轮的压气机试验台。

技术介绍

[0002]压气机试验是验证压气机气动性能和结构设计的有效手段，是燃机研发过程中的必要一环。传统的压气机试验台常以单一动力源驱动压气机开展试验，较常见的动力源为静止变频器和变频电机结合，或者是燃气轮机，或者是定频电机和液力变扭器结合。压气机试验过程中，压气机的功率消耗较大，而降低压气机功率消耗的方式通常是依靠进气节流降低压气机的进气流量进而降低压气机的功率消耗，这种方式会伴随由于雷诺数降低而导致的试验压气机性能衰减。
[0003]中国专利CN108279127B公开了一种压气机综合性能试验台，试验压气机、两用电机、试验涡轮同轴连接，第一系统进气道和第二系统进气道并联后连通试验压气机进气口，第一压气机出口支路连通回热器的冷端进气口，经回热器冷端支路连通回热器的冷端出口，第二压气机出口支路分别连接粗调节支路和微调节支路，粗调节支路、微调节支路以及回热器冷端出口后管路汇合后依次连通电加热器、涡轮进气口，第三压气机出口支路连通排气道，第一涡轮出口支路连通回热器的热端进口，经回热器热端支路连通回热器的热端出口，之后连通排气道，第二涡轮出口支路连通排气道。该试验台不仅能够承担常规的压气机性能试验，还具备了压气机的湿压缩试验，布雷顿循环性能试验能力。但是这种试验台管网布置复杂，且缺少级间放气系统，功能难以满足工业燃机的压气机试验需求，与燃机整机试验台的通用性较低，后续试验台难以改造为燃机整机试验台，不利于开展燃机产品的系列化试验。
[0004]因此，亟需设计一种带动力回收涡轮的压气机试验台，利用空气涡轮回收试验压气机所排出的高温高压空气，通过与试验压气机同轴布置，有效降低试验压气机的功率消耗，最大程度的满足工业燃机压气机试验的实际需求，尽可能还原压气机在燃机整机中的工作状态，获取最为接近实际应用的压气机试验结果。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种带动力回收涡轮的压气机试验台，技术方案如下：
[0006]一种带动力回收涡轮的压气机试验台，包括全尺寸的试验压气机，所述试验压气机的进口设置有进气室，所述进气室连接进气系统；所述试验压气机的转子前端连接动力系统，由冷端输入动力；所述试验压气机的出口设置有扩压段，所述扩压段连接空气涡轮，用以回收动力；所述空气涡轮的转子前端与所述试验压气机的转子后端同轴连接；所述空气涡轮的出口连接试验台排气道；所述扩压段与所述空气涡轮之间设置有调节部件，用于调节所述试验压气机的排气压力和所述空气涡轮的进气压力。
[0007]进一步地，所述调节部件为设置在所述扩压段外缸上的旋转隔板节气门，所述旋
转隔板节气门与所述试验压气机的转子中心线垂直设置，所述旋转隔板节气门包括转动环和固定环；所述转动环上设置有若干堵板，所述固定环上设置有若干与所述堵板对应的通气窗；所述转动环旋转时，所述堵板与所述通气窗重叠部分不断变化，调节所述试验压气机的排气压力和所述空气涡轮的进气压力。
[0008]进一步地，所述调节部件也可以为设置在所述空气涡轮进口的可调喷嘴，所述可调喷嘴旋转时，调节所述试验压气机的排气压力和所述空气涡轮的进气压力。
[0009]进一步地，所述试验压气机内设置有可调静叶，所述可调静叶的数量至少为一列。
[0010]进一步地，所述试验压气机的级间连接级间放气系统，所述级间放气系统包括防喘放气阀和冷气调节阀，所述防喘放气阀和所述冷气调节阀并联设置，所述防喘放气阀的排气管路连接所述试验台排气道。
[0011]更进一步地，所述冷气调节阀的排气管路并入所述防喘放气阀的排气管路。
[0012]更进一步地，所述冷气调节阀的排气管路也可以连接所述空气涡轮的级间位置。
[0013]更进一步地，所述级间放气系统的数量至少为一组。
[0014]进一步地，所述扩压段的外缸连接旁路排气系统，所述旁路排气系统包括第一退喘调节阀和第二退喘调节阀，所述第一退喘调节阀和所述第二退喘调节阀并联设置，进入所述旁路排气系统的气体经所述第一退喘调节阀和所述第二退喘调节阀之后并入所述试验台排气道。
[0015]进一步地，所述进气系统包括依次顺序设置的第一稳压箱、进气扩压段和第二稳压箱，所述第一稳压箱内依次顺序设置有液滴分离器、前置过滤器、消音器、导流片、第一蜂窝稳流器和进口流量管，所述进气扩压段内设置有进气节气门，所述第二稳压箱内依次顺序设置有孔板稳流器和第二蜂窝稳流器。
[0016]更进一步地，所述进气节气门为百叶窗式节流阀或者活塞式减压阀。
[0017]进一步地，所述动力系统包括动力源、盘车装置和齿轮箱，所述齿轮箱具有第一出轴、第二出轴和第三出轴；所述第一出轴通过联轴器与所述动力源连接，所述第二出轴连接所述盘车装置，所述第三出轴连接所述试验压气机。
[0018]更进一步地，所述动力源为变频电机，所述变频电机连接静止变频器。
[0019]更进一步地，所述动力源也可以为定频电机，所述定频电机与所述齿轮箱之间设置有液力变扭器。
[0020]更进一步地，所述动力源也可以为发电机，所述发电机连接静止变频器。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]1.本专利技术通过在试验压气机后端同轴设置空气涡轮回收压气机排气的能量。试验压气机输出的高温高压气体进入空气涡轮后使空气涡轮工作，将气体的内能转化为机械能带动涡轮转动，空气涡轮的转子进而带动同轴相连的试验压气机转子转动。此处，空气涡轮输出功率为试验压气机所用，可以视为试验压气机的辅助动力源，降低试验压气机对动力源的功率需求，降低压气机试验台的能源消耗；经三维数值仿真预测，空气涡轮所能回收的功率达到了压气机耗功的35％～50％；进一步结合进气节气门的节流作用，压气机试验的动力源仅需提供实际功率需求的30％左右即可支撑全尺寸压气机性能试验的开展。
[0023]2.本专利技术的试验压气机和空气涡轮的布置方式可以保证全尺寸的试验压气机本体有大量零件与燃机整机保持一致，待压气机性能试验完成后，可将部分零件继续沿用至
整机试验，降低整机试验的加工成本，缩短整机试验样机的加工周期。
[0024]3.本专利技术的压气机试验台布置方式可以保证压气机试验台的部分辅助系统可以与燃机整机试验通用，待压气机性能试验完成后，辅助系统经过适当改造即可承担后续的整机试验任务。需要评估后适当改造的系统包括：测试系统、进气系统、级间放气系统、动力系统、润滑油系统、控制油系统、仪表气系统、冷却水系统等。
[0025]4.本专利技术通过设置旁路排气系统，旁路排气系统包括两个并联设置的退喘调节阀，当压气机发生喘振时，喘振监测系统会在极短的时间内发出开关量信号，控制第一退喘调节阀快速打开，如第一退喘调节阀出现卡滞，控制系统将快速开启第二退喘调节阀以实现试验件的退喘，快速解除压气机的喘振问题。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例一的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带动力回收涡轮的压气机试验台，包括全尺寸的试验压气机，所述试验压气机的进口设置有进气室，所述进气室连接进气系统；所述试验压气机的转子前端连接动力系统，由冷端输入动力；其特征在于：所述试验压气机的出口设置有扩压段，所述扩压段连接空气涡轮，用以回收动力；所述空气涡轮的转子前端与所述试验压气机的转子后端同轴连接；所述空气涡轮的出口连接试验台排气道；所述扩压段与所述空气涡轮之间设置有调节部件，用于调节所述试验压气机的排气压力和所述空气涡轮的进气压力。2.根据权利要求1所述的压气机试验台，其特征在于：所述调节部件为设置在所述扩压段外缸上的旋转隔板节气门，所述旋转隔板节气门与所述试验压气机的转子中心线垂直设置，所述旋转隔板节气门包括转动环和固定环；所述转动环上设置有若干堵板，所述固定环上设置有若干与所述堵板对应的通气窗；所述转动环旋转时，所述堵板与所述通气窗重叠部分不断变化，调节所述试验压气机的排气压力和所述空气涡轮的进气压力。3.根据权利要求1所述的压气机试验台，其特征在于：所述调节部件为设置在所述空气涡轮进口的可调喷嘴，所述可调喷嘴旋转时，调节所述试验压气机的排气压力和所述空气涡轮的进气压力。4.根据权利要求1所述的压气机试验台，其特征在于：所述试验压气机的级间连接级间放气系统，所述级间放气系统包括防喘放气阀和冷气调节阀，所述防喘放气阀和所述冷气调节阀并联设...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁骏，隋永枫，蓝吉兵，郑健生，王志滨，但汉攀，张宏伟，王宏泽，杨世锡，张宇明，
申请(专利权)人：杭州汽轮动力集团有限公司，
类型：发明
国别省市：